Dimethyldichlorsilan

Dimethyldichlorsilan je organická sloučenina křemíku se vzorcem Si(CH3)2Cl2. Za pokojové teploty jde o bezbarvou kapalinu, která reaguje s vodou za tvorby lineárních i cyklických Si-O řetězců. Vyrábí se průmyslově jako prekurzor dimethylkřemíkových sloučenin a polysilanů.

Historie

První organokřemíkové sloučeniny popsali v roce 1863 Charles Friedel a James Crafts, kteří připravili tetraethylsilan z diethylzinku a chloridu křemičitého. Významný pokrok v organokřemíkové chemii ale nastal až tehdy, když Frederick Kipping se svými studenty začal experimentovat s diorganodichlorsilany (R2SiCl2), získanými reakcemi chloridu křemičitého s Grignardovými činidly; tento způsob přípravy sle narážel na řadu potíží.

Ve 30. letech 20. +more století vrostla s potřebou lepších izolátorů pro elektromotory a těsnících materiálů pro letecké motory poptávka po silikonech, takže bylo třeba najít účinnější způsob výroby dimethyldichlorsilanu. V letech 1941-1942 Eugene George Rochow a Richard Müller nezávisle na sobě našli takový způsob, který bylo možné využít v průmyslu. Tato syntéza, nazývaná Müllerův-Rochowův proces, spočívá v reakci elementárního křemíku s chlormethanem za přítomnosti měděného katalyzátoru.

Výroba

Müllerova-Rochowova syntéza zahrnuje průchod chlormethanu přes zahřívanou trubici naplněnou křemíkem a chloridem měďným. V současnosti se křemík umisťuje do fluidního reaktoru a teplota bývá kolem 300 °C, jako katalyzátor slouží oxid měďný. +more Do reaktoru se poté přidá chlormethan a hlavním produktem je dimethyldichlorsilan.

:2 CH3Cl + Si → (CH3)2SiCl2

Mechanismus reakce není znám, ovšem měď je pro její průběh nutná.

Vedle dimethyldichlorsilanu se vytváří také například CH3SiCl3, CH3SiHCl2 a (CH3)3SiCl, k jejich oddělení slouží frakční destilace. V následující tabulce jsou uvedeny výtěžky a teploty varu jednotlivých produktů.

Reakce

Dimethyldichlorsilan se hydrolyzuje za vzniku lineárních i cyklických silikonů, sloučenin obsahujících vazby Si-O. Délky řetězců těchto polymerů závisí na množství skupin schopných zastavit prodlužování řetězce, které se přidají do reakční směsi. +more Rychlost reakce určuje přesun reaktantů skrz rozhraní mezi vodnou a organickou fází; nejrychleji tedy probíhá za turbulentních podmínek. Reakční prostředí lze upravit tak, aby se vytvořilo co největší množství požadovaného produktu.

:n(CH3)2SiCl2 + nH2O → [(CH3)2SiO]n + 2nHCl :m(CH3)2SiCl2 + (m+1)H2O → HO[Si(CH3)2O]mH + 2mHCl

Dimethyldichlorsilan reaguje s methanolem za tvorby dimethoxydimethylsilanů.

:(CH3)2SiCl2 + 2CH3OH → (CH3)2Si(OCH3)2 + 2HCl

Přestože je hydrolýza dimethoxydimethylsilaů pomalejší, tak je vhodnější pro případy, kdy není žádoucí tvorba kyseliny chlorovodíkové jako vedlejšího produktu:

:n(CH3)2Si(OCH3)2 + nH2O → [(CH3)2SiO]n + 2nCH3OH

Protože se dimethyldichlorsilan snadno hydrolyzuje, tak jej není možné skladovat na vzduchu. Tento nedostatek lze vyřešit přeměnou na méně reaktivní bis(dimethylamino)silan.

:(CH3)2SiCl2 + 4HN(CH3)2 → (CH3)2Si[N(CH3)2]2 + 2H2N(CH3)2Cl

Další výhodou přeměny dimethyldichlorsilanu na bis(dimethylamino)silanový protějšek je tvorba střídavého polymeru po přidání disilanolového komonomeru.

:n(CH3)2Si[N(CH3)2]2 + nHO(CH2)2SiRSi(CH2)2OH → [(CH3)2SiO(CH2)2SiRSi(CH2)2O]n + 2nHN(CH3)2

Sodík může být použit na polymerizaci dimethyldichlorsilanu za vzniku polysilanů obsahujících vazby Si-Si; tímto způsobem může být připraven mimo jiné dodekamethylcyklohexasilan:

:6 (CH3)2SiCl2 + 12 M → ((CH3)2Si)6 + 12 MCl

Při reakci se také vytváří polydimethylsilan a dekamethylpentasilan. Vlastnosti vzniklého polymeru lze upravit přidáním různých dichlorsilanů, jako je Ph2SiCl2.

V organické syntéze se dimethyldichlorsilan (společně s difenyldichlorsilanem) používá jako chránicí skupina u geminálních diolů.

Použití

Nádoba obsahující dimethyldichlorsilan

Nejčastějším způsobem využití dimethyldichlorsilanu je výroba silikonů. Také slouží na výrobu polysilanů, z kterých následně vzniká karbid křemíku. +more Dichlordimethylsilan lze také nanést na sklo jako povlak, který brání adsorpci mikročástic.

Odkazy

Reference

Externí odkazy

Kategorie:Chlorsilany