Метилтрихлорсилан
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК Трихлор(метил)силан | |||
| Другие имена Метилтрихлорсилан | |||
| Идентификаторы | |||
| |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
| ChemSpider |
| ||
| Информационная карта ECHA | 100.000.821 | ||
| Номер ЕС |
| ||
CID PubChem |
| ||
| УНИИ |
| ||
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
| Характеристики | |||
| CH3Cl3Si | |||
| Молярная масса | 149,47 г·моль −1 | ||
| Появление | Бесцветная жидкость. | ||
| Плотность | 1,273 г·см −3 | ||
| Температура плавления | −77 °C (−107 °F; 196 K) | ||
| Точка кипения | 66 °C (151 °F; 339 К) | ||
| Реагирует с водой | |||
| −87,45·10 −6 см 3 ·моль −1 | |||
| Опасности | |||
| Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH): | |||
Основные опасности | Легко воспламеняется, реагирует с водой с выделением HCl. | ||
| Маркировка СГС : | |||
  | |||
| Опасность | |||
| Н225 , Н315 , Н319 , Н335 | |||
| Р210 , Р233 , Р240 , Р241 , Р242 , Р243 , Р261 , Р264 , Р271 , Р280 , Р302+Р352 , Р303+Р361+Р353 , Р304+Р340 , Р305+Р351+Р338 , Р312 , Р321 , Р332+Р313 , Р337+Р313 , Р362 , Р370+Р378 , Р403+Р233 , Р403+Р235 , Р405 , Р501 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| точка возгорания | 8,0 °C (46,4 °F; 281,1 К) | ||
| 490 °C (914 °F; 763 К) | |||
| Паспорт безопасности (SDS) | Fischer Scientific Паспорт безопасности | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Метилтрихлорсилан , также известный как трихлорметилсилан , является мономером и кремнийорганическим соединением с формулой CH3SiCl3 . Это бесцветная жидкость с резким запахом, похожим на запах соляной кислоты . Поскольку метилтрихлорсилан является реакционноспособным соединением, его в основном используют в качестве прекурсора для формирования различных сшитых силоксановых полимеров.
Подготовка
Метилтрихлорсилан получается в результате прямого взаимодействия хлорметана с элементарным кремнием в присутствии медного катализатора, обычно при температуре не менее 250 °C. [1]
- 2 CH 3 Cl + Si → (CH 3 ) 4−n SiCl n + другие продукты
Хотя эта реакция является стандартной в промышленном производстве силикона и почти идентична первому прямому синтезу метилтрихлорсилана, общий процесс неэффективен по отношению к метилтрихлорсилану. [2] Несмотря на то, что диметилдихлорсилан обычно является основным продуктом, если требуется метилтрихлорсилан, количество металлического катализатора уменьшается. [1]
Реакции
Гидролиз и алкоголиз
Метилтрихлорсилан подвергается гидролизу, показанному в идеализированной форме здесь: [1]
- MeSiCl 3 + 3 H 2 O → MeSi(OH) 3 + 3 HCl
Силанол нестабилен и в конечном итоге конденсируется , образуя полимерную сетку:
- MeSi(OH) 3 → MeSiO 1,5 + 1,5 H 2 O
Метилтрихлорсилан подвергается алкоголизу (реакции со спиртом) с образованием алкоксисиланов. Метанол преобразует его в триметоксиметилсилан :
- MeSiCl 3 + 3 CH 3 OH → MeSi(OCH 3 ) 3 + 3 HCl
Снижение
Восстановление метилтрихлорсилана щелочными металлами приводит к образованию высокосшитого материала, называемого поли(метилсилином) :
- n MeSiCl 3 + 3 n Na →[MeSi] n + 3 n NaCl
Реакция иллюстрирует восприимчивость галогенидов кремния к восстановительной связи. Поли(метилсилин) растворим в органических растворителях и может быть нанесен на поверхности перед пиролизацией для получения керамического материала, карбида кремния . [3]
Приложения
Преобразование в полимеры и смолы
Одним из применений метилтрихлорсилана является производство метилсиликоновых смол (высокосшитых полимеров). Благодаря стабильности сшитых полимеров, образующихся в результате конденсации, смола устойчива до 550 °C в вакууме, что делает ее идеальным материалом для электроизоляции при высоких температурах. [1] Эти смолы можно использовать для покрытия компьютерных чипов или других электронных деталей, поскольку они и отталкивают воду, и обеспечивают теплоизоляцию.
Обработка поверхности
Пары метилтрихлорсилана реагируют с водой на поверхностях, образуя тонкий слой метилполисилоксана, который изменяет угол контакта поверхности с водой. Этот эффект возникает из-за ориентированного слоя метильных групп, образуя водоотталкивающую пленку. [4] Фильтровальная бумага, обработанная метилтрихлорсиланом, пропускает органические растворители, но не воду. Еще одним преимуществом таких водоотталкивающих пленок является то, что образующиеся полимеры стабильны: один из единственных способов удалить силоксановую пленку — это использовать кислоту, достаточно сильную, чтобы растворить силикон. [4]
Реагент в органическом синтезе
Комбинацию метилтрихлорсилана и иодида натрия можно использовать для расщепления связей углерод-кислород, например, метиловых эфиров.
- R'OR + MeSiCl3 + NaI + H2O → R'OH + RI + MeSiCl2 ( OH) + NaCl
Эфиры и лактоны также могут быть расщеплены метилтрихлорсиланом и иодидом натрия с получением соответствующих карбоновых кислот . Ацетали преобразуются в карбонильные соединения. Таким образом, метилтрихлорсилан может быть использован для удаления ацетальных защитных групп из карбонильных соединений в мягких условиях. [5]
- RR'C(OMe) 2 + MeSiCl 3 + NaI → RR'CO + 2 MeI + MeSiCl 2 (OMe) + NaCl
Метилтрихлорсилан и иодид натрия можно использовать в качестве средства преобразования спиртов в соответствующие им иодиды ; однако эта реакция не работает так же хорошо с первичными спиртами. [5]
- ROH + MeSiCl 3 + NaI → RI + MeSiCl 2 (OH) + NaCl
Эпитаксия карбида кремния
Метилтрихлорсилан используется в качестве реагента в эпитаксии карбида кремния для введения хлорида в газовую фазу. Хлорид используется для снижения тенденции кремния реагировать в газовой фазе и, таким образом, для увеличения скорости роста процесса. [6] Метилтрихлорсилан является альтернативой газу HCl или трихлорсилану .
Ссылки
- ^ abcd Rösch, L; et al. «Соединения кремния, органические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH, Weinheim, 2005. doi :10.1002/14356007.a24_021
- ^ Рохов, Э. Прямой синтез кремнийорганических соединений. J. Am. Chem. Soc. 1945 , 67 , 963. doi :10.1021/ja01222a026
- ^ Бьянкони, Патрисия А.; Питчер, Майкл В.; Джорей, Скотт. «Метод приготовления поли(метил- или этил-силина) и керамики из карбида кремния». США (2006), 15 стр. КОДЕН: USXXAM US 6989428 B1 20060124 CAN 144:129423 AN 2006:65860.
- ^ ab Rochow, E. «Введение в химию силиконов». Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1946. ISBN 1-4437-2286-3
- ^ ab Olah, G; et al. «Метилтрихлорсилан». Энциклопедия реагентов для органического синтеза. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 2001. doi :10.1002/047084289X.rm265
- ^ Bosi, M; et al. «Структура дефектов и снижение напряжений в слоях 3C-SiC/Si, полученных с использованием буферного слоя и добавления метилтрихлорсилана» CrystEngComm 2016, 18, 2770-2779 doi :10.1039/C6CE00280C
