一种三甲基碘硅烷的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，具体地，涉及一种三甲基碘硅烷的制备方法。
【背景技术】
[0002]三甲基碘硅烷在药物合成以及有机合成领域常作为氨基、羟基、巯基等官能团的保护试剂，由于其活性高、反应条件温和等优点使其具有广泛的应用，尤其在药物合成如头孢吡肟、头孢匹罗的合成中的应用。
[0003]目前，三甲基碘硅烷的合成方法有多种，工业上常用的合成方法是六甲基二硅氧烷与碘和铝粉反应制备三甲基碘硅烷。目前市场上销售的三甲基碘硅烷多采用上述方法，该方法制备的三甲基碘硅烷含有很多杂质例如低沸点的物质(如四甲基硅烷和二甲基二碘硅烷)，这些低沸点物质很难从后续反应的产品中分离造成产品难以纯化，特别对于药物合成，影响药物的产品的质量，甚至会对药物的安全性产生影响。
[0004]另外，现有技术三甲基碘硅烷的制备方法普遍存在收率低，纯度偏低的问题。例如，Michael Ε.Jung等人在Org.Synth.(1979, 59, p35)公开了一种三甲基碘娃烧的制备方法，该方法包括:在氮气保护下，将铝粉加入到六甲基硅氧烷中，然后在60°C 55分钟内滴加碘，滴加完毕在约140°C下加热回流1.5小时，最后蒸馏收集无色馏分，得三甲基碘硅烷，收率只有82-88%，并且该方法对操作特别是碘加入的操作要求特别严格。
[0005]专利申请CN1962668A公开了一种三甲基碘硅烷的合成方法，该方法先将铝粉、六甲基二硅氧烷和碘在反应釜中进行反应，蒸馏，取得三甲基碘硅烷粗品，再将三甲基碘硅烷粗品置于蒸馏釜中，加入铜粉，升温，收集馏分，即为精制的三甲基碘硅烷。该方法收率低，精制后的三甲基碘硅烷收率只有65%左右。该方法中，碘和铝粉固固反应生成的三碘化铝覆盖在碘和铝粉的表面，阻碍了进一步的反应，所以该方法的收率很低。并且，精制过程使用大量使用铜粉，成本较高且会产生额外的工业废物。
[0006]因此，鉴于三甲基碘硅烷在有机、药物合成中的重要性，本领域亟需一种产品收率高、纯度高、反应条件温的制备三甲基碘硅烷的方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述现有的制备三甲基碘硅烷的方法中收率低、产品纯化困难并且工艺复杂等缺陷，提供一种用于产品收率高、纯度简单、反应条件温的三甲基碘硅烷的制备方法。
[0008]本发明的发明人通过研究发现，六甲基二硅氧烷与碘单质和铝粉的反应的实质是铝粉先与碘单质反应生成三碘化铝，然后六甲基二硅氧烷与三碘化铝反应生成三甲基碘硅烷的。而铝粉加碘单质作为共价卤化物系列的一种非常强的裂解试剂，在生成三碘化铝的反应过程中会瞬间放出大量热，条件难以控制，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、杂质增多。市售三碘化铝价格昂贵并且性质不稳定。本发明的发明人发现将六甲基二硅氧烷和三氯化铝混合后，然后加入碘单质，能够迅速生成三甲基碘硅烷，反应不需要过高温度引发，且反应过程稳定，简单蒸馏即可得到高纯度的三甲基碘硅烷。另外，分批加入碘单质，使得反应稳定并且连续的向三甲基碘硅烷的方向移动，进一步提尚反应收率。
[0009]为了实现上述目的，本发明提供一种三甲基碘硅烷的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0010]在保护气体存在下，将无水三氯化铝、六甲基二硅氧烷加入到反应容器中，开动搅拌，升温至40-50°C，然后加入碘单质，碘单质加入完成后浴温升至120-140°C，反应回流1-1.5小时，装置改为蒸馏装置，常压蒸馏，收集106-107Γ馏分，得三甲基碘硅烷。
[0011]在本发明中，为了进一步提高反应的收率以及原子利用率，优选情况下，六甲基二硅氧烷、无水三氯化铝和碘单质的用量的摩尔比为1:1.2-1.5:3-4.5 ;进一步优选情况下，六甲基二娃氧烧、无水三氯化铝和碘单质的用量的摩尔比为1:1.2-1.3:3.5-4。
[0012]在本发明中，发明人发现，使用不同粒径的无水三氯化铝对反应的收率和反应效率均有影响，例如，无水三氯化铝的平均粒径过大则使得三氯化铝与碘单质接触面积过小反应时间长，而无水三氯化铝的平均粒径过小则容易颗粒集聚反应不均匀，造成无水三氯化铝反应不充分以及反应时间过长等问题。优选情况下，本发明所述无水氯化铝的平均粒径为75-100 μπι。在上述范围的无水三氯化招能够保证反应稳定、快速并且产品收率高。
[0013]为了进一步提高反应收率，优选情况下，所述碘单质通过加料漏斗分三次加入，总的加入时间为15-25分钟。
[0014]在本发明中，可以根据需要选用合适的反应容器，例如三口烧瓶，可以根据需要装配加料漏斗、冷凝管、温度计或者机械搅拌等。在本发明中优选在搅拌下进行反应，搅拌方法可以采用本领域常规的机械搅拌或磁力搅拌。
[0015]在本发明中，过量的碘单质可以通过本领域的常规方法进行回收。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:1.反应更快，收率更高；2.杂质少、无低沸点杂质生成，纯化简单，通过简单蒸馏，产品纯度即可达到99%以上。
[0017]就本发明制备方法所带来的有益效果，发明人推测本发明的反应过程中同样经历三碘化铝的反应历程，只不过本发明生成三碘化铝的活化能更低，反应更容易，条件更容易控制，避免了对产物以及原料的进一步裂解生成杂质。
[0018]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0019]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0020]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0021]实施例1
[0022]—种三甲基碘硅烷的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0023]250ml三口烧瓶，装置加料漏斗、氮气导管和回流冷凝管，开启氮气吹扫，加入无水三氯化招17.3g(130mmol，平均粒径为85 μπι)和六甲基二娃氧烧16.2g(100mmol)，开动磁