Способ получения 1-этоксисилатрана

Способ получения 1-этоксисилатрана

Реферат

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к усовершенствованию способа получения 1-этоксисилатрана формулы C₂H₅OSi(OCH₂CH₂)₃N, который, как известно, может быть использован в медицине и зооветеринарии для лечения ран, в сельском хозяйстве - для повышения урожайности растений, а также для повышения жизнеспособности и продуктивности сельскохозяйственных животных, птиц и полезных насекомых (М.Г.Воронков, В.П.Барышок. Силатраны в медицине и сельском хозяйстве. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения РАН, 2005. - 258 с.).

Известен способ получения 1-алкоксисилатранов взаимодействием низшего тетраалкоксисилана с эквимолярной смесью триэтаноламина и высшего спирта при кипячении в инертном органическом растворителе (ксилоле) с отгонкой образующегося спирта в присутствии катализатора - гидроокиси щелочного металла - в течение 0,5-1 ч (при загрузке по 0,05 молей реагентов) с выходом 51-91% (М.Г.Воронков, Г.И.Зелчан. Химия гетероцикл. соед. 1965, №2. с.210-214). Методом получения именно 1-этоксисилатрана, наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому результату, является способ получения 1-этоксисилатрана взаимодействием тетраэтоксисилана с триэтаноламином в мольном отношении 1:1 при 110-140°С в присутствии катализатора - гидроокиси щелочного металла - в течение 2 ч (при загрузке по 0,1 молей реагентов), в среде инертного органического растворителя - ксилола - с отгонкой спирта и перекристаллизацией целевого продукта из н-гептана. Выход очищенного 1-этоксисилатрана с т.пл. 102-103°С составляет 67% [М.Г.Воронков, Г.И.Зелчан. Сборник "Методы получения химических реактивов и препаратов", М., 1966, вып.14, с.159-160] (прототип).

Недостатками этого способа являются применение высококипящего растворителя, который впоследствии трудно удаляется из готового продукта, наличие обязательной дополнительной стадии перекристаллизации, без которой ксилол невозможно удалить, высокая температура реакции, что приводит к побочным процессам и образованию высокомолекулярных продуктов, загрязняющих основное вещество, что также дополнительно вызывает необходимость перекристаллизации, а также перекристаллизация из дорогостоящего гептана, расход которого весьма значителен из-за низкой растворимости в нем 1-этоксисилатрана (16 г/л при температуре кипения). Все это в конечном счете существенно повышает стоимость продукта, усложняет технологию и требует дополнительного оборудования.

Целью настоящего изобретения является упрощение и удешевление процесса, а также повышение выхода 1-этоксисилатрана.

Поставленная цель достигается следующим способом получения 1-этоксисилатрана: тетраэтоксисилан подвергают взаимодействию с эквимолекулярным количеством триэтаноламина в присутствии катализатора - алкоголята щелочного металла, взятого в количестве 1-63 мол.%, при температуре 20-50°С в отсутствие растворителя.

Описываемый способ характеризуется простотой технологии, процесс идет без продолжительного нагревания реакционной смеси (средняя продолжительность реакции 0,25-0,3 ч вместо 2 ч в известном способе), а также дает возможность получить целевой продукт с высокой степенью чистоты без дополнительной длительной перекристаллизации дорогостоящим гептаном. Для осаждения готового кристаллического продукта используется намного более дешевый растворитель - диэтиловый эфир.

Пример 1. Смесь 149 г (1,0 моль) триэтаноламина и 208 г (1,0 моль) тетраэтоксисилана, содержащую 5 мол.% (25 мл 10%-ного раствора этилата натрия в этаноле), перемешивают до гомогенизации (0,25 ч) при 50°С, затем из нее отгоняют 140 мл (79%) образующегося этанола при пониженном давлении (250 мм рт.ст.), при этом температура реакционной смеси остается в пределах 65-70°С. В оставшуюся в колбе реакционную смесь, охлажденную до 20°С, при перемешивании добавляют 200 мл эфира и охлаждают до 0°С в течение 30 мин. Выпавший мелкокристаллический осадок отсасывают, промывают 50 мл эфира, затем смесью 100 мл эфира с 10 мл этанола, полученного после отгонки, и вновь 50 мл диэтилового эфира, тщательно отжимают и сушат в вакууме при 35-40°С в течение 14 ч. Выход 1-этоксисилатрана с т.пл 101,5-102,6°С составляет 160 г (73%). Найдено, % N: 6,16; Si 13,00. C₈H₁₇NO₄Si. Вычислено, %: N 6,39; Si 12,81.

Пример 2. Аналогично примеру 1 из смеси 75 г (0,5 моль) триэтаноламина и 104 г (0,5 моль) тетраэтоксисилана с добавлением 1 мол.% метилата лития (4 мл 10%-ного метилата лития в метаноле) за 0,25 ч получают при 50°С 78 г (71%) 1-этоксисилатрана с т.пл. 101-102°С.

Пример 3. Аналогично примерам 1 и 2 из смеси 149 г (1,0 моль) триэтаноламина и 208 г (1,0 моль) тетраэтоксисилана в присутствии 3,5 мол.% метилата натрия (20 мл 10%-ного метилата натрия в метаноле) за 0,3 ч при 20°С получают 175 г (80%) 1-этоксисилатрана с т.пл. 101,5-102,5°С.

Пример 4. Аналогично примерам 1-3 из смеси 75 г (0,5 моль) триэтаноламина и 104 г (0,5 моль) тетраэтоксисисилана в присутствии 14,7 мол.% этилата натрия (50 мл 10%-ного этилата натрия в этаноле) за 0,25 ч при 20°С получают 82 г (75%) 1-этоксисилатрана с т.пл. 101,5-102,7°С. Остальные примеры представлены в таблице.

№ примера	Количество, г (моль)	Катализатор	Выход 1-этоксисилатрана, %
Триэтаноламин	Тетраэтоксисилан		количество
мл 10% раствора в соответствующем спирте	относительно исходных реагентов, мол.%
5	75,0 (0,5)	104,0 (0,5)	LiOCH3	12,0	6,5	69,4
6	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	LiOCH3	4,7	12,7	70,2
7	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	NaOCH3	1,3	2,4	78,4
8	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	NaOCH3	6,7	12,4	71,3
9	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	NaOCH3	34,0	63,0	75,1
10	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	NaOC2H5	1,7	2,5	75,3
11	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	NaOC2H5	21,0	30,9	72,0
12	14,9 (0,1)	20,8 (0,1)	KOC2H5	2,1	2,5	75,0

1. Способ получения 1-этоксисилатрана формулы C₂H₅OSi(OCH₂CH₂)₃N взаимодействием эквимолекулярных количеств тетраэтоксисилана с триэтаноламином в присутствии катализатора - щелочного агента, отличающийся тем, что, с целью улучшения процесса, в качестве щелочного агента используют алкоголят щелочного металла, процесс ведут при 20-50°С в течение 0,25-0,3 ч с отгонкой части образовавшегося этанола и дальнейшей очисткой целевого продукта путем высаживания целевого кристаллического продукта эфиром при охлаждении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют метилат или этилат лития, натрия или калия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что алкоголят щелочного металла берут в количестве 1-63 мол.%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллический продукт осаждают диэтиловым эфиром, промывают смесью этилового спирта и эфира в соотношении 1:10 и сушат в вакууме.