一种四乙烯基硅烷的合成方法与流程

1.本发明涉及乙烯基硅烷的合成技术领域，具体涉及一种四乙烯基硅烷的合成方法。


背景技术：

2.乙烯基硅烷作为锂电池电解液中一种重要的硅烷类添加剂，对提高锂电池的稳定性有着重要的作用。其具有能提高锂电池出货筛选时电压的一致性，减少自放电等作用。另外，乙烯基硅烷可以用来合成有机硅中间体及高分子化合物，也可用作硅烷偶联剂，应用于交联聚乙烯。因此，乙烯基硅烷具有广阔的市场前景。


技术实现要素：

3.本发明所需解决的技术问题是：提供一种四乙烯基硅烷的合成方法，该方法反应完全，提纯容易，产物纯度高。
4.为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种四乙烯基硅烷的合成方法，包括以下步骤：一、在原料溶液中滴加硅烷进行反应，所述的原料溶液为乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液或乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液，反应温度控制在30℃～60℃，反应时间通常控制在1～3小时；所述的硅烷具有以下结构：，其中，r1～r4为乙烯基或卤素基团，并且r1～r4中至少有一个为卤素基团， r1～r4中卤素基团的数量不超过三个，所述的卤素基团为氯或溴；原料溶液中的卤素与硅烷中的卤素相同，也即：乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液选用对应的含氯的硅烷，乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液选用对应的含溴的硅烷。
5.二、反应完毕后，在反应液中加入醇进行淬灭反应，淬灭反应温度控制在低于10～30℃，反应结束后分液取有机层。
6.三、有机层依次干燥、精馏，得产品四乙烯基硅烷。其中，精馏取-0.02～0.08mpa，70℃～130℃馏分。
7.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，所述的卤素基团为氯或溴。
8.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，所述的硅烷为乙烯基三氯化硅、三乙烯基氯化硅、二乙烯基二氯化硅、乙烯基三溴硅烷、三乙烯基溴硅烷、 二乙烯基二溴硅烷中的一种或一种以上。
9.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，第一步骤中，参与反应的
乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液或乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液的摩尔浓度为3 mol/l～6mol/l。采用3 mol/l～6mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液或乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液进行反应，其目的在于：提高反应效率，增加反应收率。
10.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，第一步骤中反应使用的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液或乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液是由2 mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液或2 mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液，在惰性气体保护下，-0.04mpa～0.06mpa的负压条件下浓缩得到。2 mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液或2 mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液可以直接市场购得，再将低浓度的溶液浓缩得到反应所需的浓度，这能有效节约生产成本和生产时间。
11.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，硅烷与乙烯基氯化镁或乙烯基溴化镁投料的摩尔比为1:1～3。
12.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，第二步骤中的醇为甲醇或乙醇。
13.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，醇的摩尔量为乙烯基氯化镁或乙烯基溴化镁摩尔量的10%～20%。
14.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，所述的醇采用滴加的方式加入。
15.进一步地，前述的一种四乙烯基硅烷的合成方法，其中，第二步骤中，在反应液中滴加醇完毕后，将加有醇的反应液全部倒入冰水中搅拌，进行淬灭反应。采用冰水控制温度，成本低，控温效果好。
16.本发明的有益效果是：反应步骤少，操作简单，四取代反应完全，易提纯，产品纯度高，综合收率高。
具体实施方式
17.下面结合优选实施例对本发明所述的一种四乙烯基硅烷的合成方法作进一步详细的说明。
18.实施例一：本实施例采用乙烯基三氯化硅、3mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液来合成四乙烯基硅烷。3mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液由2mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液在氮气全程保护下，负压条件为-0.04mpa～0.06mpa，浓缩制得。
19.合成步骤如下：一、在3mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液中，乙烯基氯化镁为3mol，缓慢滴入1mol乙烯基三氯化硅，控制反应温度在30℃～40℃，滴加完毕继续搅拌2h。乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液的浓度越高粘稠度越大，采用搅拌的方式能有效提高反应的均匀性，从而提高反应效果。二、缓慢滴加0.3mol的甲醇进行淬灭反应，滴加过程中控制温度在20℃～30℃，滴毕搅拌30min，之后将反应液倒入冰水中，搅拌30min，分液。三、取上层液干燥直接负压精馏，取-0.08mpa，70℃～80℃馏分，得到无色液体共82g，纯度99.3%，收率60.3%。
20.实施例二：本实施例采用三乙烯基氯化硅、6mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液来合成四乙烯基硅烷。6mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液由2mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液，在氮气全程保护下，负压条件为-0.04mpa～0.06mpa，浓缩制得。
21.合成步骤如下：一、在6mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液中，乙烯基氯化镁摩尔量为3mol，缓慢滴入3mol三乙烯基氯化硅，控制反应温度在50℃～60℃，滴加完毕继续搅拌2h。二、缓慢滴加0.6mol的甲醇进行淬灭反应，控制反应温度在10℃～20℃，滴毕搅拌30min，之后将反应液倒入冰水中，搅拌30min，分液。三、取上层液干燥直接负压精馏，取-0.06mpa，90℃～100℃的馏分，得到无色液体共269g，纯度99.0%，收率65.9%。
22.实施例三：本实施例采用二乙烯基二氯化硅、4mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液来合成四乙烯基硅烷。4mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液由2mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液，在氮气全程保护下，负压条件为-0.04mpa～0.06mpa，浓缩制得。
23.合成步骤如下：一、在4mol/l的乙烯基氯化镁的四氢呋喃溶液中，乙烯基氯化镁摩尔量为4mol，缓慢滴入2mol二乙烯基二氯化硅，控制反应温度50℃～60℃，滴加完毕继续搅拌2h。二、缓慢滴加0.4mol的甲醇进行淬灭反应，控制反应温度在20℃～30℃，滴毕搅拌30min，之后将反应液倒入冰水中，搅拌30min，分液。三、取上层液干燥直接负压精馏，取-0.02mpa，120℃～130℃的馏分，得到无色液体共160g，纯度98.9%，收率58.8%。
24.实施例四：本实施例采用二乙烯基二溴化硅、4mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液来合成四乙烯基硅烷。4mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液由2mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液，在氮气全程保护下，负压条件为-0.04mpa～0.06mpa，浓缩制得。
25.合成步骤如下：一、在4mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液中，乙烯基溴化镁摩尔量为4mol，缓慢滴入2mol二乙烯基二溴化硅，控制反应温度在50℃～60℃，滴加完毕继续搅拌2h。二、缓慢滴加0.8mol的乙醇进行淬灭反应，控制反应温度不超过20℃～30℃，滴毕搅拌30min，之后将反应液倒入冰水中，搅拌30min，分液。三、取上层液干燥直接负压精馏，取-0.02mpa，120℃～130℃的馏分，得到无色液体共135g，纯度98.9%，收率49.6%。
26.实施例五：本实施例采用乙烯基三溴化硅、6mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液来合成四乙烯基硅烷。6mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液由2mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液，在氮气全程保护下，负压条件为-0.04mpa～0.06mpa，浓缩制得。
27.合成步骤如下：一、在6mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液中，乙烯基溴化镁摩尔量为6mol，缓慢滴入2mol乙烯基三溴化硅，控制反应温度在50℃～60℃，滴加完毕继续搅拌2h。二、缓慢滴加0.9mol的乙醇进行淬灭反应，控制反应温度在20℃～30℃，滴毕搅拌30min，之后将反应液倒入冰水中，搅拌30min，分液。三、取上层液干燥直接负压精馏，取-0.02mpa，120℃～130℃的馏分，得到无色液体共133g，纯度99%，收率48.9%。
28.实施例六：本实施例采用三乙烯基溴化硅、6mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液来合成四乙烯基硅烷。6mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液由2mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液，在氮气全程保护下，负压条件为-0.04mpa～0.06mpa，浓缩制得。
29.合成步骤如下：一、在6mol/l的乙烯基溴化镁的四氢呋喃溶液中，乙烯基溴化镁摩尔量为6mol，缓慢滴入6mol三乙烯基溴化硅，控制反应温度在50℃～60℃，滴加完毕继续搅拌2h。二、缓慢滴加0.6mol的乙醇进行淬灭反应，控制反应温度不超过20℃～30℃，滴毕搅拌30min，之后将反应液倒入冰水中，搅拌30min，分液。三、取上层液干燥直接负压精馏，取-0.02mpa，120℃～130℃的馏分，得到无色液体共450g，纯度98.9%，收率55.1%。
30.由上述实施例可以得到：本发明所述的四乙烯基硅烷的合成方法，操作步骤简单、反应步骤少，四取代反应完全，易提纯，产品纯度高。