硅氢加成反应合成硅烷偶联剂KH-560的研究

论文摘要

硅氢加成反应是有机硅化学中生成C-Si键最重要的方法之一,通过硅氢加成反应可以合成许多含有不同官能团的有机硅单体和聚合物。工业上最常用的硅氢加成催化剂是Pt络合物催化剂,如Speier催化剂和Kastedt催化剂。但是这些催化剂存在很严重的缺点,如催化剂不稳定、易产生凝胶化物质、烯烃异构化严重等。因此开发合适的催化剂,选择适当的催化剂配体,提高催化剂的活性和选择性是硅氢加成反应的关键。本文以烯丙基缩水甘油醚（AGE）和三甲氧基硅烷（TMOS）为原料,以Pt络合物为催化剂经硅氢加成反应制备了目标产物γ-烯丙基缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）。选择了10种配体分别制备了Pt-N（C2H5）3、Pt-N（CH2CH2CH3）3、Pt-P（Ph）3、Pt-Piperidine等一系列Pt络合物催化剂,其中Pt-N（C2H5）3催化剂显示出尤为突出的催化活性和选择性,并以Pt-N（C2H5）3为催化剂考察了n（N（C2H5）3）与n（Pt）的配比、温度、催化剂用量、反应时间及原料配比对该硅氢加成反应的影响。经GC-MS确定产物中各组分,并对该硅氢加成反应的机理进行了初步探讨,优化了反应过程,使反应能够在较低温度（55℃～75℃）下,较短时间（20min～60min）内进行,当n（AGE）:n（TMOS）:n（Pt-N（C2H5）3）=（1:1.05～1:1.10）:6.72×10-6（n（AGE）=0.064mol）时,KH-560的收率可达87%,且产品为无色透明液体,产品不易产生凝胶化,改善了产品质量。本文还探索了由对苯二甲酸二甲酯（DMT）经两步法加氢制备1,4-环己烷二甲醇（CHDM）的实验,采用wt5%的Ru/C催化剂,用于第一步加氢制各中间体1,4-环己烷二甲酸二甲酯（DMCD）取得了较好进展。实验结果表明:在温度110℃,H2压力3.0MPa,催化剂量0.5g,DMT5g,THF30mL,DMT转化率和DMCD选择性分别是99.6%和96.5%。催化剂循环使用17釜后,反应时间延长至8.5h,反应温度升至140℃,DMT的平均转化率大于99.0%,DMCD的选择性保持在95.0%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 有机硅化学发展历史
• 1.2 硅氢加成反应催化剂的研究进展
• 1.2.1 均相催化剂
• 1.2.2 多相催化剂
• 1.3 硅氢加成反应机理
• 1.3.1 自由基加成机理
• 1.3.2 离子加成机理
• 1.3.3 配位加成机理
• 1.4 环氧基硅烷偶联剂KH-560的合成与应用
• 1.4.1 硅烷偶联剂研究进展
• 1.4.2 硅烷偶联剂的应用
• 1.4.3 环氧基硅烷偶联剂-KH-560的合成与应用
• 1.5 硅氢加成合成产物的分析方法
• 1.6 课题的选题背景及研究内容
• 2 铂络合物催化硅氢加成反应合成KH-560
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂和仪器
• 2.1.2 催化剂的制备
• 2.1.3 硅氢加成反应
• 2.1.4 产品鉴定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 不同配体对硅氢加成反应的影响
• 2H₅）₃）:n（Pt）对硅氢加成反应的影响'>2.2.2 n（N（C₂H₅）₃）:n（Pt）对硅氢加成反应的影响
• 2.2.3 反应温度对硅氢加成反应的影响
• 2.2.4 催化剂用量对硅氢加成反应的影响
• 2.2.5 反应时间对硅氢加成反应的影响
• 2.2.6 原料配比对硅氢加成反应的影响
• 2.2.7 负载型Pt催化剂的探索
• 2H₅）₃催化硅氢加成反应机理推测'>2.2.8 Pt-N（C₂H₅）₃催化硅氢加成反应机理推测
• 2.3 本章小结
• 3 低压加氢合成DMCD的探索研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 催化剂的制备
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 分析方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 反应温度的影响
• 2压力的影响'>3.2.2 H₂压力的影响
• 3.2.3 DMT初始浓度的影响
• 3.2.4 催化剂用量的影响
• 3.2.5 催化剂寿命的考察
• 3.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 附图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢