一种Ca(HMDS)2的连续合成方法及合成系统与流程

本发明属于有机化学，涉及一种ca(hmds)2的连续合成方法及合成系统。

背景技术：

1、作为重要的硅基前驱体材料，异丙胺硅烷被广泛应用于气相沉积和原子层沉积技术来制造硅基半导体薄膜材料。胺基硅烷可以通过传统的氯硅烷胺化反应制备。jpwo2016152226a1中通过氯硅烷与二烷基胺的直接反应，制造二烷基氨基硅烷，除了目标产物之外，会有大量的副产物盐酸盐生成。该方法需要额外的过滤步骤去得到目标产物，同时会有少量的盐酸盐溶解在产物中需要后期分离，导致产物中含有氯杂质。为了改进使用氯硅烷为原料造成的这些问题，wo2017106632a1种通过使用甲硅烷来取代氯硅烷为原材料，通过一步反应直接制得胺基硅烷，得到的产物中无固体形成，且原材料甲硅烷和胺均无氯污染。但是该发明中涉及的反应，使用到了二丁基镁作为催化剂，该催化剂可由丁基锂和丁基氯化镁为原料反应得到，或者由1-氯丁烷、镁粉以及正丁基锂的反应制得，制作过程复杂且依然会有氯元素的污染，同时由于该催化剂制作中原材料的价格较高，导致该催化剂的成本较大。

2、专利cn202211174391.x中提出了使用双(六甲基二硅叠氮)钙(ca(n((ch3)3si)2)2(ca(hmds)2)做为催化剂替代二丁基镁，ca(hmds)2的合成过程使用到了原材料双(三甲基硅基)氨基钾(khmds)固体粉末。合成的大概步骤是在乙醚溶液中加入khmds固体粉末，然后加入碘化钙在常温下进行搅拌反应。这个合成反应的关键点之一是使用的khmds必须是粉末固体，不能以溶液形式存在于四氢呋喃或甲苯溶液中(市售的khmds均是溶于这两种溶剂中)。khmds做为碱，会和四氢呋喃形成多聚物形式的缔合结构，会和甲苯形成二聚体形式的缔合结构(dalton trans.，2017，46，6392)。

3、目前市售的khmds均是溶解于四氢呋喃或甲苯溶剂中，因此不能直接用于使用。在合成ca(hmds)2前，必须进行对khmds除溶剂的操作。传统的蒸馏可以做到小剂量的除溶剂，但是量大会导致除溶剂不完全并且在固体析出后，会导致搅拌堵塞，同时除完溶剂后的固体，还需要单独取出，因此增加了额外步骤，而且产量低并且会导致合成ca(hmds)2的工艺不连续。旋蒸可以做到大量除溶剂并且固体析出后仍然可以通过烧瓶旋转的方式进行粉末搅拌，但是由于khmds水氧敏感，因此得到大量固体后需要进行水氧隔绝保存和转移，步骤繁多并且有安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种ca(hmds)2的连续合成方法及合成系统，以克服现有技术的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明实施例提供了一种ca(hmds)2的连续合成方法，其包括：

4、将khmds原料输入温度为90-130℃加热盘管装置，收集khmds原料中的溶剂；其中，所述khmds原料中的khmds在加热盘管装置中析出；

5、以及，停止输入khmds原料并调节加热盘管装置的温度为0-20℃，之后向所述加热盘管装置输入乙醚，至少用于溶解固体khmds，并将所获khmds乙醚溶液输入设置有碘化钙的搅拌反应装置中进行反应，从而实现ca(hmds)2的连续制备。

6、本发明实施例还提供了一种ca(hmds)2的连续合成系统，其应用于前述的ca(hmds)2的连续合成方法中，其包括：

7、输送单元，至少用于输入khmds原料与乙醚；

8、加热盘管单元，至少用于khmds原料中khmds的析出；

9、收集单元，至少用于收集khmds原料中的溶剂；

10、反应单元，至少用于使khmds乙醚溶液与碘化钙进行反应。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过加热盘管的方式得到固体khmds，然后使用合成ca(hmds)2步骤中的溶剂乙醚来溶解得到的固体khmds，溶解后的khmds乙醚溶液直接用于ca(hmds)2的合成，整个过程连续并且步骤简洁，可以满足催化剂ca(hmds)2的高效连续合成。

技术特征：

1.一种ca(hmds)2的连续合成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于：所述khmds原料包括khmds四氢呋喃溶液或khmds甲苯溶液。

3.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于：所述khmds四氢呋喃溶液中khmds的浓度为1mol/l；和/或，所述khmds甲苯溶液中khmds的浓度为0.5mol/l。

4.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，具体包括：

5.根据权利要求4所述的连续合成方法，其特征在于：输入所述加热盘管装置中的khmds原料与乙醚的体积比为1∶10～2∶5。

6.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，具体包括：将所获khmds乙醚溶液输入设置有碘化钙的搅拌反应装置并于室温进行反应，从而制得ca(hmds)2。

7.根据权利要求1所述的连续合成方法，其特征在于，还包括：收集khmds乙醚溶液用于制备ca(hmds)2。

8.一种ca(hmds)2的连续合成系统，其应用于权利要求1-7中任一项所述的ca(hmds)2的连续合成方法中，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制备系统，其特征在于：所述输送单元包括khmds原料注射装置及乙醚注射装置。

10.根据权利要求8所述的制备系统，其特征在于：所述反应单元包括电磁搅拌反应装置。

技术总结
本发明公开了一种Ca(HMDS)<subgt;2</subgt;的连续合成方法及合成系统。所述连续合成方法包括：将KHMDS原料输入温度为90‑130℃加热盘管装置，收集KHMDS原料中的溶剂；以及，停止输入KHMDS原料并调节加热盘管装置的温度为0‑20℃，之后向所述加热盘管装置输入乙醚，并将所获KHMDS乙醚溶液输入设置有碘化钙的搅拌反应装置中进行反应，从而实现Ca(HMDS)<subgt;2</subgt;的连续制备。本发明通过加热盘管的方式得到固体KHMDS，然后使用合成Ca(HMDS)<subgt;2</subgt;步骤中的溶剂乙醚来溶解得到的固体KHMDS，并直接用于Ca(HMDS)<subgt;2</subgt;的合成，整个过程连续且步骤简洁，可以满足催化剂Ca(HMDS)<subgt;2</subgt;的高效连续合成。

技术研发人员：鲁铮,崔同浩,刘成,赵彬驭,周晓兵
受保护的技术使用者：江苏南大光电材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27