三苯基硅烷的合成工艺研究

陈学玺，于 航

(青岛科技大学化工学院，山东 青岛 266042)

硅烷可以和许多无机、有机材料进行反应，具有多功能性。有机硅烷作为偶联剂、交联剂和表面改性剂的独特性令其广泛应用于胶粘剂、涂料、铸造粘合剂等许多领域。根据文献[1～3]报道，作者采用格氏试剂法合成了三苯基硅烷，并以格氏试剂反应温度、回流时间、三氯氢硅滴加温度为考察因素进行正交实验，优化了三苯基硅烷的合成工艺条件。反应式为：

1 实验

1.1 试剂

乙醚、乙醇，分析纯，天津市博迪化工有限公司；镁屑、1，2-二溴乙烷、硫酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；溴苯，分析纯，烟台三和化学试剂有限公司；三氯氢硅，分析纯，淄博市齐泉工贸有限公司。

1.2 方法[4～8]

(1)先将定量的镁屑与乙醚加入反应器中，搅拌均匀，再加入一定量溴苯和乙醚的混合液(溴苯与乙醚的体积比为5∶1，下同)，然后加入适量的引发剂1，2-二溴乙烷，待反应引发后持续滴加溴苯和乙醚的混合液，控制滴加温度不得高于80℃、在2.0～2.5 h内滴加完。待滴加完成后接回流管在85℃左右回流一定时间。

(2)制得的格氏试剂经过滤除去未反应的镁屑，在用冰水控温的条件下向其中缓慢滴加乙醚和三氯氢硅混合液。滴加完成后用20%的硫酸溶液溶解，然后继续搅拌反应2 h。乙醚与三氯氢硅的体积比为(1.00～1.25)∶1。

(3)将反应得到的上层油相减压蒸馏，即得到三苯基硅烷粗品。

(4)在40℃恒温水浴中将三苯基硅烷粗品慢慢加入到无水乙醇中，三苯基硅烷粗品与无水乙醇的质量比为1∶3，搅拌至完全溶解，抽滤，待滤液冷却至20℃后再放入-10℃的环境中冷却结晶9 h，过滤，得晶体即三苯基硅烷纯品。

1.3 正交实验

以格氏试剂反应温度(A)、回流时间(B)、三氯氢硅滴加温度(C)为考察因素进行L9(34)正交实验，正交实验的因素与水平见表1。

表1 正交实验的因素与水平

2 结果与讨论

2.1 正交实验结果与分析(表2)

由表2可知，各因素对反应影响的大小依次为：回流时间>格氏试剂反应温度>三氯氢硅滴加温度，回流时间、格氏试剂反应温度对反应起主要作用。

表2 正交实验结果与分析

确定三苯基硅烷合成的最优工艺条件为：A2B3C1，即格氏试剂反应温度75℃、回流时间4.0 h、三氯氢硅滴加温度15℃。在此条件下，三苯基硅烷的产率为84.6%。

2.2 重结晶产品纯度分析

将最优实验条件制得的三苯基硅烷进行提纯，得到了白色结晶状三苯基硅烷，通过气相色谱分析其纯度。其气相色谱图见图1，数据分析见表3。

图1 重结晶后三苯基硅烷的气相色谱图

表3 色谱分析数据

根据表3数据计算出重结晶后三苯基硅烷的纯度为95.56%。

3 结论

采用格氏试剂法合成了三苯基硅烷，通过正交实验确定最佳的合成工艺条件为：格氏试剂反应温度75℃、回流时间4.0 h、三氯氢硅滴加温度15℃。在此条件下，三苯基硅烷的产率为84.6%，重结晶后纯度达95.56%。

[1]王翠珠.乙烯气相聚合高效催化剂——双(三苯基硅烷)铬酸酯的制备[J].合成树脂及塑料，1987，(2)：24-26.

[2]张宁，刘克文.格氏试剂的发现[J].化学教育，2008，29(2)：71-72.

[3]曾育才.格氏试剂及其在有机合成中的应用[J].嘉应大学学报(自然科学版)，1999，(3)：53-60.

[4]夏光明，王飞，李涛.由惰性卤代芳烃制备格氏试剂的新方法[J].济南大学学报(自然科学版)，2004，18(3)：203-204.

[5]王美玉.格氏试剂的生成及格氏反应机理刍议[J].镇江高专学报(综合版)，1994，(2)：38-41.

[6]幸松民，王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京：化学工业出版社，2006：18-27.

[7]徐祖民.格氏试剂的合成、检验及其在有机合成中的应用[J].黔西南民族师专学报(综合版)，1998，(3，4)：72-84.

[8]郭婉英.格氏法制备烷基取代氯硅烷[J].天津化工，2000，14(5)：20-21.