一種三甲基碘硅烷的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工領域，具體地，涉及一種三甲基碘硅烷的制備方法。
【背景技術】
[0002]三甲基碘硅烷在藥物合成以及有機合成領域常作為氨基、羥基、巰基等官能團的保護試劑，由于其活性高、反應條件溫和等優點使其具有廣泛的應用，尤其在藥物合成如頭孢吡肟、頭孢匹羅的合成中的應用。
[0003]目前，三甲基碘硅烷的合成方法有多種，工業上常用的合成方法是六甲基二硅氧烷與碘和鋁粉反應制備三甲基碘硅烷。目前市場上銷售的三甲基碘硅烷多采用上述方法，該方法制備的三甲基碘硅烷含有很多雜質例如低沸點的物質(如四甲基硅烷和二甲基二碘硅烷)，這些低沸點物質很難從后續反應的產品中分離造成產品難以純化，特別對于藥物合成，影響藥物的產品的質量，甚至會對藥物的安全性產生影響。
[0004]另外，現有技術三甲基碘硅烷的制備方法普遍存在收率低，純度偏低的問題。例如，Michael Ε.Jung等人在Org.Synth.(1979, 59, p35)公開了一種三甲基碘娃燒的制備方法，該方法包括:在氮氣保護下，將鋁粉加入到六甲基硅氧烷中，然后在60°C 55分鐘內滴加碘，滴加完畢在約140°C下加熱回流1.5小時，最后蒸餾收集無色餾分，得三甲基碘硅烷，收率只有82-88%，并且該方法對操作特別是碘加入的操作要求特別嚴格。
[0005]專利申請CN1962668A公開了一種三甲基碘硅烷的合成方法，該方法先將鋁粉、六甲基二硅氧烷和碘在反應釜中進行反應，蒸餾，取得三甲基碘硅烷粗品，再將三甲基碘硅烷粗品置于蒸餾釜中，加入銅粉，升溫，收集餾分，即為精制的三甲基碘硅烷。該方法收率低，精制后的三甲基碘硅烷收率只有65%左右。該方法中，碘和鋁粉固固反應生成的三碘化鋁覆蓋在碘和鋁粉的表面，阻礙了進一步的反應，所以該方法的收率很低。并且，精制過程使用大量使用銅粉，成本較高且會產生額外的工業廢物。
[0006]因此，鑒于三甲基碘硅烷在有機、藥物合成中的重要性，本領域亟需一種產品收率高、純度高、反應條件溫的制備三甲基碘硅烷的方法。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服上述現有的制備三甲基碘硅烷的方法中收率低、產品純化困難并且工藝復雜等缺陷，提供一種用于產品收率高、純度簡單、反應條件溫的三甲基碘硅烷的制備方法。
[0008]本發明的發明人通過研究發現，六甲基二硅氧烷與碘單質和鋁粉的反應的實質是鋁粉先與碘單質反應生成三碘化鋁，然后六甲基二硅氧烷與三碘化鋁反應生成三甲基碘硅烷的。而鋁粉加碘單質作為共價鹵化物系列的一種非常強的裂解試劑，在生成三碘化鋁的反應過程中會瞬間放出大量熱，條件難以控制，造成原料六甲基二硅氧烷以及生成的部分三甲基碘硅烷分解，使得收率低、雜質增多。市售三碘化鋁價格昂貴并且性質不穩定。本發明的發明人發現將六甲基二硅氧烷和三氯化鋁混合后，然后加入碘單質，能夠迅速生成三甲基碘硅烷，反應不需要過高溫度引發，且反應過程穩定，簡單蒸餾即可得到高純度的三甲基碘硅烷。另外，分批加入碘單質，使得反應穩定并且連續的向三甲基碘硅烷的方向移動，進一步提尚反應收率。
[0009]為了實現上述目的，本發明提供一種三甲基碘硅烷的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0010]在保護氣體存在下，將無水三氯化鋁、六甲基二硅氧烷加入到反應容器中，開動攪拌，升溫至40-50°C，然后加入碘單質，碘單質加入完成后浴溫升至120-140°C，反應回流1-1.5小時，裝置改為蒸餾裝置，常壓蒸餾，收集106-107Γ餾分，得三甲基碘硅烷。
[0011]在本發明中，為了進一步提高反應的收率以及原子利用率，優選情況下，六甲基二硅氧烷、無水三氯化鋁和碘單質的用量的摩爾比為1:1.2-1.5:3-4.5 ;進一步優選情況下，六甲基二娃氧燒、無水三氯化鋁和碘單質的用量的摩爾比為1:1.2-1.3:3.5-4。
[0012]在本發明中，發明人發現，使用不同粒徑的無水三氯化鋁對反應的收率和反應效率均有影響，例如，無水三氯化鋁的平均粒徑過大則使得三氯化鋁與碘單質接觸面積過小反應時間長，而無水三氯化鋁的平均粒徑過小則容易顆粒集聚反應不均勻，造成無水三氯化鋁反應不充分以及反應時間過長等問題。優選情況下，本發明所述無水氯化鋁的平均粒徑為75-100 μπι。在上述范圍的無水三氯化招能夠保證反應穩定、快速并且產品收率高。
[0013]為了進一步提高反應收率，優選情況下，所述碘單質通過加料漏斗分三次加入，總的加入時間為15-25分鐘。
[0014]在本發明中，可以根據需要選用合適的反應容器，例如三口燒瓶，可以根據需要裝配加料漏斗、冷凝管、溫度計或者機械攪拌等。在本發明中優選在攪拌下進行反應，攪拌方法可以采用本領域常規的機械攪拌或磁力攪拌。
[0015]在本發明中，過量的碘單質可以通過本領域的常規方法進行回收。
[0016]與現有技術相比，本發明的優點在于:1.反應更快，收率更高；2.雜質少、無低沸點雜質生成，純化簡單，通過簡單蒸餾，產品純度即可達到99%以上。
[0017]就本發明制備方法所帶來的有益效果，發明人推測本發明的反應過程中同樣經歷三碘化鋁的反應歷程，只不過本發明生成三碘化鋁的活化能更低，反應更容易，條件更容易控制，避免了對產物以及原料的進一步裂解生成雜質。
[0018]本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0019]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0020]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0021]實施例1
[0022]—種三甲基碘硅烷的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0023]250ml三口燒瓶，裝置加料漏斗、氮氣導管和回流冷凝管，開啟氮氣吹掃，加入無水三氯化招17.3g(130mmol，平均粒徑為85 μπι)和六甲基二娃氧燒16.2g(100mmol)，開動磁