Dimetylodichlorosilan
|
|||
|
|||
| Nazwy | |||
|---|---|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
Dichlorodi(metylo)silan |
|||
| Inne nazwy Dichlorodimetylosilan, dichlorodimetylokrzem, dichlorek dimetylokrzemu, dichlorek dimetylosilanu, DMDCS
|
|||
| Identyfikatory | |||
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| ChemSpider | |||
| Karta informacyjna ECHA | 100.000.820 | ||
| Numer WE |
|
||
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|||
| Numer RTECS |
|
||
| UNII | |||
| Numer ONZ | 1162 | ||
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Nieruchomości | |||
| C2H6Cl2Si _ _ _ _ _ _ | |||
| Masa cząsteczkowa | 129,06 g·mol -1 | ||
| Wygląd | Klarowny płyn | ||
| Gęstość | 1,07 g·cm −3 ( l ) | ||
| Temperatura topnienia | -76 ° C (-105 ° F; 197 K) | ||
| Temperatura wrzenia | 70 ° C (158 ° F; 343 K) | ||
| Rozkłada się w wodzie | |||
| Zagrożenia | |||
| Oznakowanie GHS : | |||
 
|
|||
| Niebezpieczeństwo | |||
| H225 , H315 , H319 , H335 | |||
| P210 , P233 , P240 , P241 , P242 , P243 , P261 , P264 , P271 , P280 , P302+P352 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305 + P351+P338 , P312 , P3 21 , P332 + P313 , P337+ P313 , P362 , P370+P378 , P403+P233 , P403+P235 , P405 , P501 | |||
| Punkt zapłonu | -9 ° C (16 ° F; 264 K) | ||
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|||
Dimetylodichlorosilan jest tetraedrycznym związkiem krzemoorganicznym o wzorze Si(CH 3 ) 2 Cl 2 . W temperaturze pokojowej jest to bezbarwna ciecz, która łatwo reaguje z wodą, tworząc zarówno liniowe, jak i cykliczne łańcuchy Si-O. Dimetylodichlorosilan jest wytwarzany na skalę przemysłową jako główny prekursor związków dimetylosilikonowych i polisilanowych .
Historia
Pierwsze związki krzemoorganiczne zostały opisane w 1863 roku przez Charlesa Friedela i Jamesa Craftsa , którzy zsyntetyzowali tetraetylosilan z dietylocynku i tetrachlorku krzemu . Jednak znaczny postęp w chemii krzemoorganicznej nastąpił dopiero wtedy, gdy Frederick Kipping i jego uczniowie rozpoczęli eksperymenty z diorganodichlorosilanami (R 2 SiCl 2 ), które zostały przygotowane w reakcji tetrachlorku krzemu z odczynnikami Grignarda . Niestety metoda ta napotykała na wiele problemów doświadczalnych.
W latach 30. XX wieku popyt na silikony wzrósł ze względu na zapotrzebowanie na lepsze izolatory do silników elektrycznych i materiały uszczelniające do silników lotniczych, a wraz z nim potrzebę wydajniejszej syntezy dimetylodichlorosilanu. Aby rozwiązać ten problem, General Electric , Corning Glass Works i Dow Chemical Company rozpoczęły współpracę, która ostatecznie przekształciła się w Dow Corning Company. W latach 1941–1942 Eugene G. Rochow , chemik z General Electric, i Richard Müller , pracujący niezależnie w Niemczech, znaleźli alternatywną syntezę dimetylodichlorosilanu, która umożliwiła jego produkcję na skalę przemysłową. Ta bezpośrednia synteza lub bezpośredni proces , który jest stosowany w dzisiejszym przemyśle, polega na reakcji elementarnego krzemu z chlorkiem metylu w obecności katalizatora miedziowego.
Przygotowanie
Synteza Rochowa polegała na przepuszczaniu chlorku metylu przez ogrzewaną rurkę wypełnioną zmielonym krzemem i chlorkiem miedzi (I) . Obecna metoda przemysłowa polega na umieszczeniu drobno zmielonego krzemu w reaktorze ze złożem fluidalnym w temperaturze około 300°C. Katalizator stosuje się w postaci Cu2O . Następnie przez reaktor przepuszcza się chlorek metylu , aby wytworzyć głównie dimetylodichlorosilan.
- 2 CH 3 Cl + Si → (CH 3 ) 2 SiCl 2
Mechanizm bezpośredniej syntezy nie jest znany. Jednak katalizator miedziowy jest niezbędny do przebiegu reakcji.
Oprócz dimetylodichlorosilanu produktami tej reakcji są CH 3 SiCl 3 , CH 3 SiHCl 2 i (CH 3 ) 3 SiCl, które oddziela się od siebie przez destylację frakcyjną . Wydajności i temperatury wrzenia tych produktów przedstawiono na poniższym wykresie.
| Produkt | Dawać (%) | Temperatura wrzenia (°C) |
|---|---|---|
| ( CH3 ) 2SiCl2 _ _ | 80–90 | 70,0 |
| CH3SiCl3 _ _ _ | 5-15 | 65,7 |
| CH3SiHCl 2 _ _ | 3–5 | 40,7 |
| ( CH3 ) 3SiCl _ | 3–5 | 57,3 |
Główne reakcje
Dimetylodichlorosilan hydrolizuje, tworząc liniowe i cykliczne silikony , związki zawierające szkielety Si-O. Długość otrzymanego polimeru zależy od stężenia końcowych grup łańcucha, które dodaje się do mieszaniny reakcyjnej. Szybkość reakcji zależy od przeniesienia reagentów przez granicę faz wodno-organicznych; dlatego reakcja jest najbardziej wydajna w warunkach turbulentnych. Środowisko reakcji można dalej zmieniać, aby zmaksymalizować wydajność określonego produktu.
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + n H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] n + 2 n HCl
- m (CH 3 ) 2 SiCl 2 + ( m +1)H 2 O → HO[Si(CH 3 ) 20 ] mH + 2 m HC1
Dimetylodichlorosilan reaguje z metanolem , tworząc dimetoksydimetylosilany.
- (CH 3 ) 2 SiCl 2 + 2CH 3 OH → (CH 3 ) 2 Si(OCH 3 ) 2 + 2HCl
Chociaż hydroliza dimetoksydimetylosilanów jest wolniejsza, korzystne jest, gdy produkt uboczny kwasu chlorowodorowego jest niepożądany:
- n (CH 3 ) 2 Si(OCH 3 ) 2 + n H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] n + 2 n CH 3 OH
Ponieważ dimetylodichlorosilan łatwo ulega hydrolizie, nie można go przenosić na powietrzu. Jedną z metod stosowanych w celu przezwyciężenia tego problemu jest przekształcenie go w mniej reaktywny bis(dimetyloamino)silan.
- (CH 3 ) 2 SiCl 2 + 4 HN (CH 3 ) 2 → (CH 3 ) 2 Si [N (CH 3 ) 2 ] 2 + 2H 2 N (CH 3 ) 2 Cl
w połączeniu z komonomerem disilanolowym tworzy on dokładnie naprzemienny polimer .
- n (CH 3 ) 2 Si[N(CH 3 ) 2 ] 2 + n HO (CH 2 ) 2 SiRSi(CH 2 ) 2 OH → [(CH 3 ) 2 SiO(CH 2 ) 2 SiRSi(CH 2 ) 2 O] n + 2 n HN( CH3 ) 2
sód można wykorzystać do polimeryzacji dimetylodichlorosilanu w celu wytworzenia łańcuchów polisilanowych o szkielecie Si-Si. Na przykład dodekametylocykloheksasilan można przygotować w ten sposób:
- 6 (CH 3 ) 2 SiCl 2 + 12 M → ((CH 3 ) 2 Si) 6 + 12 MCl
W reakcji powstaje również polidimetylosilan i dekametylopentasilan. Różne typy prekursorów dichlorosilanów, takie jak Ph2SiCl2 , mogą być dodawane w celu dostosowania właściwości polimeru .
W syntezie organicznej jest on (wraz z jego bliskim krewnym difenylodichlorosilanem) stosowany jako grupa zabezpieczająca dla gem - dioli .
Aplikacje
_%E3%80%90_Pictures_taken_in_Japan_%E3%80%91_(cropped).jpg)
Głównym przeznaczeniem dimetylodichlorosilanu jest wykorzystanie go w syntezie silikonów , branży, której wartość w 2005 r. szacowana była na ponad 10 miliardów dolarów rocznie. Jest on również wykorzystywany do produkcji polisilanów, które z kolei są prekursorami węglika krzemu . W praktycznych zastosowaniach dichlorodimetylosilan może być stosowany jako powłoka na szkle, aby uniknąć adsorpcji mikrocząstek.