Dimethyldichlorsilan - Dimethyldichlorosilane
 | |||
| |||
| Jména | |||
|---|---|---|---|
| Preferovaný název IUPAC Dichlor (dimethyl) silan | |||
| Ostatní jména Dichlorodimethylsilan, dichlorodimethylsilicon, dimethylsilicon dichlorid, dimethylsilandichlorid, DMDCS | |||
| Identifikátory | |||
3D model (JSmol ) | |||
| ChemSpider | |||
| Informační karta ECHA | 100.000.820  | ||
PubChem CID | |||
| UNII | |||
Řídicí panel CompTox (EPA) | |||
| |||
| |||
| Vlastnosti | |||
| C2H6Cl2Si | |||
| Molární hmotnost | 129.06 g · mol−1 | ||
| Vzhled | Čistá tekutina | ||
| Hustota | 1,07 g · cm−3 (l ) | ||
| Bod tání | -76 ° C (-105 ° F, 197 K) | ||
| Bod varu | 70 ° C (158 ° F; 343 K) | ||
| Rozkládá se ve vodě | |||
| Nebezpečí | |||
| R-věty (zastaralý) | R11 R36 R37 R38 | ||
| S-věty (zastaralý) | S16 S26 S29 S33 S37 / 39 | ||
| Bod vzplanutí | -9 ° C (16 ° F; 264 K) | ||
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
 ověřit (co je   ?) | |||
| Reference Infoboxu | |||
Dimethyldichlorsilan je čtyřboká, organokřemík sloučenina se vzorcem Si (CH3)2Cl2. Při pokojové teplotě je to bezbarvá kapalina, která snadno reaguje s vodou za vzniku lineárních i cyklických řetězců Si-O. Dimethyldichlorsilan se vyrábí v průmyslovém měřítku jako hlavní předchůdce dimethylsilikonu a polysilan sloučeniny.
Dějiny
První organokřemičité sloučeniny byly hlášeny v roce 1863 autorem Charles Friedel a James Crafts kdo syntetizoval tetraethylsilan z diethylzinek a chlorid křemičitý.[1] Hlavní pokrok však nastal v roce 2006 organokřemičitá chemie došlo až Frederick Kipping a jeho studenti začali experimentovat s diorganodichlorsilany (R.2SiCl2), které byly připraveny reakcí chloridu křemičitého s Grignardova činidla. Tato metoda bohužel trpěla mnoha experimentálními problémy.[2]
Ve třicátých letech vzrostla poptávka po silikonech kvůli potřebě lepších izolátorů pro elektromotory a těsnících materiálů pro letecké motory a s tím i potřebě efektivnější syntézy dimethyldichlorsilanu. Vyřešit problém, General Electric, Corning Glass Works, a Dow Chemical Company zahájila partnerství, které se nakonec stalo Dow Corning Společnost. V letech 1941–1942 Eugene G. Rochow, chemik společnosti General Electric a Richard Müller, pracující samostatně v Německu, našla alternativní syntézu dimethyldichlorsilanu, která umožňovala jeho výrobu v průmyslovém měřítku.[1] Tato přímá syntéza, nebo Přímý proces, který se používá v dnešním průmyslu, zahrnuje reakci elementárního křemíku s methylchlorid v přítomnosti měděného katalyzátoru.
Příprava
Rochowova syntéza zahrnovala předávání methylchlorid skrz vyhřívanou trubici naplněnou zemí křemík a chlorid měďnatý.[2] Současná průmyslová metoda umisťuje jemně mletý křemík do a reaktor s fluidním ložem při asi 300 ° C. Katalyzátor se nanáší jako Cu2Ó. Methylchlorid Poté se vede reaktorem za vzniku hlavně dimethyldichlorsilanu.
- 2 CH3Cl + Si → (CH3)2SiCl2
Mechanismus přímé syntézy není znám. K provedení reakce je však nezbytný měděný katalyzátor.
Kromě dimethyldichlorsilanu zahrnují produkty této reakce CH3SiCl3, CH3SiHCl2, a (CH3)3SiCl, které jsou od sebe odděleny frakční destilace. Výtěžky a teploty varu těchto produktů jsou uvedeny v následující tabulce.[3]
| Produkt | Výnos (%) | Bod varu (° C) |
|---|---|---|
| (CH3)2SiCl2 | 80–90 | 70.0 |
| CH3SiCl3 | 5–15 | 65.7 |
| CH3SiHCl2 | 3–5 | 40.7 |
| (CH3)3SiCl | 3–5 | 57.3 |
Hlavní reakce
Dimethyldichlorsilan hydrolyzuje za vzniku lineárního a cyklického silikony, sloučeniny obsahující Si-O páteř. Délka výsledného polymeru závisí na koncentraci skupin zakončujících řetězce, které jsou přidány do reakční směsi. Rychlost reakce je určena přenosem činidel přes hranici vodná-organická fáze; proto je reakce nejúčinnější za turbulentních podmínek. Reakční médium lze dále měnit, aby se maximalizoval výtěžek konkrétního produktu.
- n(CH3)2SiCl2 + nH2O → [(CH3)2SiO]n + 2nHCl
- m(CH3)2SiCl2 + (m+1) H2O → HO [Si (CH3)2Ó]mH + 2mHCl
Dimethyldichlorsilan reaguje s methanolu za vzniku dimethoxydimethylsilanů.
- (CH3)2SiCl2 + 2CH3OH → (CH3)2Si (OCH3)2 + 2HCl
Ačkoli je hydrolýza dimethoxydimethylsilanů pomalejší, je výhodné, když kyselina chlorovodíková vedlejší produkt je nežádoucí:[3]
- n(CH3)2Si (OCH3)2 + nH2O → [(CH3)2SiO]n + 2nCH3ACH
Protože se dimethyldichlorsilan snadno hydrolyzuje, nelze s ním manipulovat na vzduchu. Jednou z metod použitých k překonání tohoto problému je jeho převedení na méně reaktivní bis (dimethylamino) silan.
- (CH3)2SiCl2 + 4HN (CH3)2 → (CH3)2Si [N (CH3)2]2 + 2 hodiny2N (CH3)2Cl
Další výhodou změny dimethyldichlorsilanu na jeho bis (dimethylamino) silanový protějšek je, že tvoří přesně střídavý polymer v kombinaci s disilanolovým komonomerem.[4]
- n(CH3)2Si [N (CH3)2]2 + nHO (CH2)2SiRSi (CH2)2OH → [(CH3)2SiO (CH2)2SiRSi (CH2)2Ó]n + 2nHN (CH3)2
Sodík kov může být použit k polymeraci dimethyldichlorsilanu za vzniku polysilanových řetězců s páteří Si-Si. Jiné typy dichlorsilanových monomerů, jako např Ph2SiCl2, lze přidat k úpravě vlastností polymeru.[3]
- n(CH3)2SiCl2 + 2nNa → [(CH3)2Si]n + 2nNaCl
- n(CH3)2SiCl2 + Ph2SiCl2 + 2(n+m) Na → [(CH3)2Si]n(Ph2Si)m + 2(n+m) NaCl
V organické syntéze to (spolu s jeho blízkým příbuzným difenyldichlorsilan ) se používá jako a chránící skupina pro klenot-dioly.
Aplikace
Hlavním účelem dimethyldichlorsilanu je použití při syntéze silikony, odvětví, jehož hodnota byla v roce 2005 oceněna na více než 10 miliard dolarů ročně. Rovněž se používá při výrobě polysilanů, které jsou předchůdci karbid křemíku.[3] V praktických použitích může být dichlorodimethylsilan použit jako povlak na skle, aby se zabránilo adsorpci mikročástic.[5]
Reference
- ^ A b Křemík: Organosilicon Chemistry. Encyclopedia of Anorganic Chemistry Online, 2. vydání .; Wiley: New Jersey, 2005. doi:10.1002 / 0470862106.ia220
- ^ A b Rochow, Eugene G. (1950). "Dimethyldichlorosilan". Inorg. Synth. 3: 56–58. doi:10.1002 / 9780470132340.ch14.
- ^ A b C d Polysiloxany a polysilany. Encyclopedia of Anorganic Chemistry Online, 2. vydání .; Wiley: New Jersey, 2005. doi:10.1002 / 0470862106.ia201
- ^ Ulrich Lauter, † Simon W. Kantor, Klaus Schmidt-Rohr a William J. MacKnight, vinyl-substituované silfenylen-siloxanové kopolymery: nové vysokoteplotní elastomery. Makromolekuly. 1999, 32, str. 3426-3431. doi:10.1021 / ma981292f
- ^ Monjushiro, H. a kol. „Třídění velikosti biologických mikročástic pomocí zařízení s nano-mezerou podle Newtonova prstence“ Elsevier 7. prosince 2005