Диметилдихлорсилан

Диметилдихлорсилан

Имена
Предпочтительное название ИЮПАК Дихлорди(метил)силан
Другие имена Дихлордиметилсилан, дихлордиметилкремний, диметилкремния дихлорид, диметилсилан дихлорид, ДМДКС
Идентификаторы
Номер CAS	75-78-5  И
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение
ХимическийПаук	6158  И
Информационная карта ECHA	100.000.820
Номер ЕС	200-901-0
ПабХим CID	6398
номер РТЭКС	ВВ3150000
НЕКОТОРЫЙ	8TSJ92JX69  И
Число	1162
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID9026425
показывать ИнЧИ InChI=1S/C2H6Cl2Si/c1-5(2,3)4/h1-2H3 Y Key: LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/C2H6Cl2Si/c1-5(2,3)4/h1-2H3 Key: LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYAT
показывать УЛЫБКИ C[Si](C)(Cl)Cl
Характеристики
Химическая формула	С 2 Н 6 Cl 2 Si
Молярная масса	129.06  g·mol −1
Появление	Бесцветная жидкость
Плотность	1,07 г·см −3 ( л )
Температура плавления	-76 ° C (-105 ° F; 197 К)
Точка кипения	70 ° C (158 ° F; 343 К)
Растворимость в воде	Разлагается
Опасности
СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х225 , Х315 , Х319 , Х335
Меры предосторожности	P210 , P233 , P240 , P241 , P242 , P243 , P261 , P264 , P271 , P280 , P302+P352 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , П332 1 , +П313 , П337+ P313 , P362 , P370+P378 , P403+P233 , P403+P235 , P405 , P501
точка возгорания	−9 ° C (16 ° F; 264 К)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Y   проверить ( что такое  И Н  ?) Ссылки на инфобоксы

Диметилдихлорсилан представляет собой тетраэдрическое кремнийорганическое соединение формулы Si(CH ₃ ) ₂ Cl ₂ . При комнатной температуре это бесцветная жидкость, которая легко реагирует с водой с образованием как линейных, так и циклических цепочек Si-O. Диметилдихлорсилан производится в промышленных масштабах в качестве основного предшественника соединений диметилсиликона и полисилана .

История

О первых кремнийорганических соединениях сообщили в 1863 году Чарльз Фридель и Джеймс Крафтс , которые синтезировали тетраэтилсилан из диэтилцинка и тетрахлорида кремния . Однако большого прогресса в кремнийорганической химии не произошло до тех пор, пока Фредерик Киппинг и его ученики не начали экспериментировать с диорганодихлорсиланами. R ₂ SiCl ₂ ), полученные взаимодействием тетрахлорида кремния с реактивами Гриньяра . К сожалению, этот метод страдал от многих экспериментальных проблем.

В 1930-е годы спрос на силиконы возрос в связи с необходимостью создания более качественных изоляторов для электродвигателей и уплотнительных материалов для авиационных двигателей, а вместе с этим и необходимостью более эффективного синтеза диметилдихлорсилана. Чтобы решить эту проблему, General Electric , Corning Glass Works и Dow Chemical Company заключили партнерство, которое в конечном итоге стало компанией Dow Corning . В 1941–1942 годах Юджин Г. Рохов , химик из General Electric, и Ричард Мюллер , работавший независимо в Германии, нашли альтернативный синтез диметилдихлорсилана, который позволил производить его в промышленных масштабах. Этот прямой синтез, или прямой процесс , который используется в современной промышленности, включает реакцию элементарного кремния с метилхлоридом в присутствии медного катализатора.

Подготовка

Основная статья: Прямой процесс

Синтез Рочоу включал пропускание метилхлорида через нагретую трубку, заполненную измельченным кремнием и хлоридом меди (I) . Современный промышленный метод помещает мелкоизмельченный кремний в реактор с псевдоожиженным слоем при температуре около 300 °C. Катализатор применяется как Си ₂ О. ​ Затем метилхлорид пропускают через реактор с получением в основном диметилдихлорсилана.

$${\ce {2 CH3Cl + Si -> (CH3)2SiCl2}}$$

Механизм прямого синтеза неизвестен. Однако медный катализатор необходим для протекания реакции.

Помимо диметилдихлорсилана, продуктами этой реакции являются СН ₃ SiCl ₃ , CH ₃ SiHCl ₂ и (CH ₃ ) ₃ SiCl , которые отделяют друг от друга фракционной перегонкой . Выходы и температуры кипения этих продуктов показаны в следующей таблице.

Продукт	Урожай (%)	Температура кипения (°C)
( CH3 ) SiCl2SiCl2	80–90	70.0
CH3SiClCH3SiCl3	5–15	65.7
СН 3 SiHCl 2	3–5	40.7
(СН 3 ) 3 SiCl	3–5	57.3

Основные реакции

Диметилдихлорсилан гидролизуется с образованием линейных и циклических силиконов , соединений, содержащих основные цепи Si-O. Длина образующегося полимера зависит от концентрации концевых групп цепи, которые добавляются в реакционную смесь. Скорость реакции определяется переносом реагентов через границу водно-органической фазы; следовательно, реакция наиболее эффективна в турбулентных условиях. Реакционную среду можно дополнительно варьировать для максимизации выхода конкретного продукта.

$${\begin{alignedat}{4}n\ {\ce {(CH3)2SiCl2}}\ +&&n\ {\ce {H2O}}\ \longrightarrow &&{\ce {[Si(CH3)2O]}}_{n}\quad \,+&&2n\ {\ce {HCl}}\\m\ {\ce {(CH3)2SiCl2}}\ +&&\ (m\!+\!1)\ {\ce {H2O}}\ \longrightarrow &&\ \ {\ce {HO[Si(CH3)2O]}}_{m}{\ce {H}}\ +&&\ 2m\ {\ce {HCl}}\end{alignedat}}$$

Диметилдихлорсилан реагирует с метанолом с образованием диметоксидиметилсиланов.

$${\ce {(CH3)2SiCl2 + 2CH3OH -> (CH3)2Si(OCH3)2 + 2 HCl}}$$

Хотя гидролиз диметоксидиметилсиланов происходит медленнее, он выгоден, когда побочный продукт соляной кислоты нежелателен:

$$n\ {\ce {(CH3)2Si(OCH3)2}}+n\ {\ce {H2O -> [(CH3)2SiO]}}_{n}+2n\ {\ce {CH3OH}}$$

Поскольку диметилдихлорсилан легко гидролизуется, с ним нельзя обращаться на воздухе. Одним из методов решения этой проблемы является преобразование его в менее реакционноспособный бис(диметиламино)силан.

$${\ce {(CH3)2SiCl2 + 4 HN(CH3)2 -> (CH3)2Si[N(CH3)2]2 + 2H2N(CH3)2Cl}}$$

Еще одним преимуществом замены диметилдихлорсилана на его аналог бис(диметиламино)силана является то, что он образует точно чередующийся полимер при сочетании с сомономером дисиланола.

$$n\ {\ce {(CH3)2Si[N(CH3)2]2}}+n\ {\ce {HO(CH2)2SiRSi(CH2)2OH -> [(CH3)2SiO(CH2)2SiRSi(CH2)2O]}}_{n}+2n\ {\ce {HN(CH3)2}}$$

Сплав натрия и калия можно использовать для полимеризации диметилдихлорсилана с образованием полисилановых цепей с основной цепью Si-Si. Например, додекаметилциклогексасилан можно получить таким способом: $${\ce {6 (CH3)2SiCl2 + 12 M -> [(CH3)2Si]6 + 12 MCl}}\ {\ce {(M = Na, K)}}$$В результате реакции также образуются полидиметилсилан и декаметилпентасилан. Различные типы предшественников дихлорсилана, такие как Ph ₂ SiCl ₂ может быть добавлен для регулирования свойств полимера.

В органическом синтезе (вместе со своим близким родственником дифенилдихлорсиланом ) используется в качестве защитной группы для гем -диолов .

Приложения

Контейнер с веществом под номером ООН 1162, в Японии.

Основная цель диметилдихлорсилана — использование в синтезе силиконов — отрасли, стоимость которой в 2005 году оценивалась более чем в 10 миллиардов долларов в год. Он также используется в производстве полисиланов, которые, в свою очередь, являются предшественниками карбида кремния . В практическом применении дихлордиметилсилан можно использовать в качестве покрытия на стекле, чтобы избежать адсорбции микрочастиц.