二苯二氯硅烷是一種重要的有機(jī)化合物中間體。二苯二氯硅烷(SiPh2Cl2)主要由氯苯和硅粉在催化劑的條件下反應(yīng)或者由苯基氯化鎂與四氯化硅反應(yīng)生成,能與活潑金屬(鈉,鋰,鎂)發(fā)生反應(yīng),生成苯基環(huán)硅烷,除此之外,它還容易發(fā)生歧化,水解,醇解等反應(yīng)。
性質(zhì)[1]
物理性質(zhì)
二苯二氯硅烷常壓下是無(wú)色液體,有刺激性氣味,能溶于多數(shù)有機(jī)溶劑,例如四氫呋喃,苯,二氯甲烷等,密度比水要大,相對(duì)水的密度為1.19,遇水發(fā)生劇烈水解反應(yīng),放出刺激性的氯化氫氣體,另外,二苯二氯硅烷在空氣中易燃,所以要在陰涼干燥處保存。二苯二氯硅烷中常含有氯苯,苯基三氯硅烷,聯(lián)苯等雜質(zhì),可以用毛細(xì)管氣相色譜法對(duì)其中的雜質(zhì)講行檢測(cè)。
化學(xué)性質(zhì)
1、與活潑金屬的反應(yīng):二苯二氯硅烷與鈉在甲苯溶劑中的反應(yīng)或與鋰在四氫呋喃溶劑中的反應(yīng)生成三種環(huán)狀化合物:
Si5Ph10的產(chǎn)率是最大的。相對(duì)于二苯二氯硅烷與鈉或者鋰的反應(yīng),以四氫呋喃為溶劑,在大多數(shù)情況下金屬鎂能使氯硅烷發(fā)生耦合反應(yīng),但是它并不會(huì)使硅-硅鍵發(fā)生斷裂,產(chǎn)物中只有Si4Ph8:
2、水解反應(yīng)
Sauer等研究發(fā)現(xiàn)二苯二氯硅烷與水接觸后,會(huì)發(fā)生水解作用,產(chǎn)物中有二苯基硅二醇的生成。將一定量的二苯二氯硅烷加到一定量的水中,在20~30℃的溫度下反應(yīng)2 h后,過(guò)濾得到粗產(chǎn)品;然后將粗產(chǎn)品溶解在丙酮中,保持pH為6.5,過(guò)濾,向得到的濾液中加人大量的水,然后再過(guò)濾,濾餅在65℃/24 h下干燥得到產(chǎn)品,得率為93%左右:
3、 歧化反應(yīng)
二苯二氯硅烷在一般溫度下,是比較穩(wěn)定的,但是當(dāng)溫度較高時(shí),就會(huì)發(fā)生一定的自身歧化反應(yīng),例如一個(gè)傾斜的石英管,將樣品放入其中。當(dāng)溫度低于460℃時(shí),二苯二氯硅烷是相當(dāng)穩(wěn)定的,當(dāng)溫度高于460℃時(shí),就會(huì)發(fā)生自身的歧化反應(yīng),生成三苯基氯硅烷和苯基三氯硅烷:
這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),三苯基氯硅烷和苯基三氯硅烷在相同的溫度條件下也會(huì)反應(yīng)生成二苯二氯硅烷。在這一過(guò)程中,同時(shí)還伴隨著苯,三苯基三氯二硅烷,氯化氫的生成,反應(yīng)如下:
4、醇解反應(yīng)
二苯二氯硅烷和甲醇進(jìn)行醇解親核反應(yīng)制得二苯基二甲氧基硅烷(DDS):
DDS 是目前丙烯聚合高效催化劑體系中的一種助催化劑(俗稱第三組分),其主要作用是提高催化體系的定向能力,進(jìn)而提高聚丙烯產(chǎn)品的等規(guī)度,改善PP產(chǎn)品的質(zhì)量。其傳統(tǒng)合成方法有一步法和兩步法兩種。
5、與氨的反應(yīng)
二苯二氯硅烷與氨的反應(yīng)可以在很多情形下發(fā)生,例如:將二苯基二氯硅烷溶解在經(jīng)過(guò)無(wú)水處理的乙醚中,然后再將它們加入到液氨中;在0℃下,將二苯基二氯硅烷溶于經(jīng)過(guò)無(wú)水處理的乙醚中,然后把氨氣通入其中;將二苯基二氯硅烷溶解在經(jīng)過(guò)無(wú)水處理的四氯化碳或者甲苯溶液中,將上述溶液加熱至沸騰狀態(tài),然后將氨氣加入其中。反應(yīng)如下:
6、其他反應(yīng)
與格氏試劑的反應(yīng):在-20℃,以四氫呋喃為溶劑,二氯二茂鐵為催化劑,將二苯基二氯硅烷(0.5倍當(dāng)量)與乙烯基格氏試劑混合進(jìn)行反應(yīng)3個(gè)小時(shí),這時(shí)就會(huì)結(jié)晶生成1,1-二苯基-1-硅-3環(huán)戊烯,反應(yīng)產(chǎn)率約為73%:
與共軛烯經(jīng)的反應(yīng):以金屬鎂為催化劑,烯怪與二苯基二氯硅烷反應(yīng),會(huì)生成環(huán)狀化合物,反應(yīng)的產(chǎn)率可達(dá)到 65%~80%:
與二甲基亞礬的反應(yīng):二苯基二氯硅烷與二甲基亞礬(DMSO)以及2,2,5,5-四甲基-1-氧-2,5-二硅環(huán)戊烷反應(yīng),會(huì)有三種產(chǎn)物生成:
應(yīng)用
最主要用途是制備二苯二甲氧基硅烷。由二苯二氯硅烷與甲醇制備的二苯二甲氧基硅烷,其形成的聚合物分子中含有疏水性的經(jīng)基和具有透水透氣性的-Si-0-Si-鏈,因此具有表面活性及耐候性,在涂料工業(yè)中可作為助劑。例如含45%的二苯基二甲氧基硅烷的涂料,具有優(yōu)良的防水性能,可降低涂料的吸濕性、抗粘性及電磁特性等,廣泛地應(yīng)用于國(guó)防、航天航空和建筑等各個(gè)領(lǐng)域。二苯二甲氧基硅烷作為一種抗交聯(lián)劑引入到硅氧烷橡膠中,可以有效地防止橡膠發(fā)生硫化,而在其儲(chǔ)備過(guò)程中,添加一定量的二苯基二甲氧基硅烷可以防止橡膠發(fā)生硬化。此外,二苯基二甲氧基硅烷在水泥、油漆、潤(rùn)滑、電視屏幕膠片、復(fù)印、圖像傳感和液晶顯示等方面具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。[2]
制備[1]
直接合成法
氯苯,硅粉在催化劑存在的情況下進(jìn)行反應(yīng),在工業(yè)化生產(chǎn)中,氯苯與硅-銅觸體反應(yīng),反應(yīng)溫度—般在400~600℃之間,銅催化劑用量一般為30%~50%。和銅比起來(lái),銀是直接合成苯基氯硅烷更好的催化劑,用硅-銀作觸體(硅粉:銀粉=9∶1),反應(yīng)在400℃就可很好地進(jìn)行,但此時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物中二苯基二氯硅烷的含量卻比較低。直接合成法的總的反應(yīng)方程式如下:
采用Grignard反應(yīng)的有機(jī)金屬法
自從1904年起,就有了利用格氏試劑制備有機(jī)硅化合物的報(bào)道,后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)利用格氏試劑與四氯化硅反應(yīng)能夠生成苯基氯硅烷。選擇合適的反應(yīng)濃度和溫度,那么目的產(chǎn)物的產(chǎn)率將會(huì)比較高,例如,將2倍當(dāng)量的苯基氯化鎂加入到0.9倍當(dāng)量的四氯化硅溶液中,二苯基二氯硅烷是主要的反應(yīng)產(chǎn)物,產(chǎn)率高達(dá)77%。
采用Grignard反應(yīng)生產(chǎn)苯基氯硅烷(苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷)的第一步是制備苯基氯化鎂溶液;然后苯基氯化鎂與四氯化硅攪拌反應(yīng),生成苯基氯硅烷和氯化鎂:
參考文獻(xiàn)
[1]何大龍,唐安江,湯正河等.二苯基二氯硅烷的性質(zhì)及合成方法概述[J].廣東化工,2013,40(24):65-66.
[2]陳國(guó)輝,蔣鵬,王三躍等. 二苯基二氯硅烷的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)裝置[P]. 新疆維吾爾自治區(qū):CN115785143A,2023-03-14.