Dimetildiclorosilano
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| Nombres | |||
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| Nombre IUPAC preferido Diclorodi (metil) silano | |||
| Otros nombres Diclorodimetilsilano, diclorodimetilsilicio, dicloruro de dimetilsilicio, dicloruro de dimetilsilano, DMDCS | |||
| Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
| ChemSpider | |||
| Tarjeta de información ECHA | 100.000.820  | ||
PubChem CID | |||
| UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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| Propiedades | |||
| C 2 H 6 Cl 2 Si | |||
| Masa molar | 129,06 g · mol −1 | ||
| Apariencia | Líquido claro | ||
| Densidad | 1,07 g · cm −3 ( l ) | ||
| Punto de fusion | −76 ° C (−105 ° F; 197 K) | ||
| Punto de ebullición | 70 ° C (158 ° F; 343 K) | ||
| Se descompone en agua. | |||
| Riesgos | |||
| Frases R (desactualizadas) | R11 R36 R37 R38 | ||
| Frases S (desactualizadas) | S16 S26 S29 S33 S37 / 39 | ||
| punto de inflamabilidad | -9 ° C (16 ° F; 264 K) | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
 verificar ( ¿qué es ?)  | |||
| Referencias de Infobox | |||
El dimetildiclorosilano es un compuesto organosilícico tetraédrico con la fórmula Si (CH 3 ) 2 Cl 2 . A temperatura ambiente, es un líquido incoloro que reacciona fácilmente con el agua para formar cadenas de Si-O tanto lineales como cíclicas. El dimetildiclorosilano se fabrica a escala industrial como el principal precursor de los compuestos de dimetilsilicona y polisilano .
Historia
Los primeros compuestos organosilícicos fueron reportados en 1863 por Charles Friedel y James Crafts, quienes sintetizaron tetraetilsilano a partir de dietilzinc y tetracloruro de silicio . [1] Sin embargo, no se produjeron grandes avances en la química de los organosilícicos hasta que Frederick Kipping y sus alumnos empezaron a experimentar con diorganodiclorosilanos (R 2 SiCl 2 ) que se preparaban haciendo reaccionar tetracloruro de silicio con reactivos de Grignard . Desafortunadamente, este método adolecía de muchos problemas experimentales. [2]
En la década de 1930, la demanda de siliconas aumentó debido a la necesidad de mejores aislantes para motores eléctricos y materiales de sellado para motores de aviones, y con ello la necesidad de una síntesis más eficiente de dimetildiclorosilano. Para resolver el problema, General Electric , Corning Glass Works y Dow Chemical Company iniciaron una asociación que finalmente se convirtió en Dow Corning Company. Durante 1941-1942, Eugene G. Rochow , químico de General Electric, y Richard Müller , que trabajaban de forma independiente en Alemania, encontraron una síntesis alternativa de dimetildiclorosilano que permitió su producción a escala industrial. [1] Esta síntesis directa, oEl proceso directo , que se utiliza en la industria actual, implica la reacción de silicio elemental con cloruro de metilo en presencia de un catalizador de cobre.
Preparación
La síntesis de Rochow implicó pasar cloruro de metilo a través de un tubo calentado lleno de silicio molido y cloruro de cobre (I) . [2] El método industrial actual coloca silicio finamente molido en un reactor de lecho fluidizado a aproximadamente 300 ° C. El catalizador se aplica como Cu 2 O. A continuación, se hace pasar cloruro de metilo a través del reactor para producir principalmente dimetildiclorosilano.
- 2 CH 3 Cl + Si → (CH 3 ) 2 SiCl 2
Se desconoce el mecanismo de síntesis directa. Sin embargo, el catalizador de cobre es esencial para que prosiga la reacción.
Además del dimetildiclorosilano, los productos de esta reacción incluyen CH 3 SiCl 3 , CH 3 SiHCl 2 y (CH 3 ) 3 SiCl, que se separan entre sí mediante destilación fraccionada . Los rendimientos y puntos de ebullición de estos productos se muestran en el siguiente cuadro. [3]
| Producto | Producir (%) | Punto de ebullición (° C) |
|---|---|---|
| (CH 3 ) 2 SiCl 2 | 80–90 | 70,0 |
| CH 3 SiCl 3 | 5-15 | 65,7 |
| CH 3 SiHCl 2 | 3-5 | 40,7 |
| (CH 3 ) 3 SiCl | 3-5 | 57,3 |
Reacciones principales
El dimetildiclorosilano se hidroliza para formar siliconas lineales y cíclicas , compuestos que contienen cadenas principales de Si-O. La longitud del polímero resultante depende de la concentración de grupos terminales de cadena que se añaden a la mezcla de reacción. La velocidad de la reacción se determina mediante la transferencia de reactivos a través del límite de la fase acuosa-orgánica; por tanto, la reacción es más eficaz en condiciones turbulentas. El medio de reacción se puede variar más para maximizar el rendimiento de un producto específico.
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + n H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] n + 2 n HCl
- m (CH 3 ) 2 SiCl 2 + ( m +1) H 2 O → HO [Si (CH 3 ) 2 O] m H + 2 m HCl
El dimetildiclorosilano reacciona con el metanol para producir dimetoxidimetilsilanos.
- (CH 3 ) 2 SiCl 2 + 2CH 3 OH → (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 + 2HCl
Aunque la hidrólisis de dimetoxidimetilsilanos es más lenta, es ventajosa cuando el subproducto de ácido clorhídrico no es deseado: [3]
- n (CH 3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 + n H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] n + 2 n CH 3 OH
Debido a que el dimetildiclorosilano se hidroliza fácilmente, no se puede manipular en el aire. Un método utilizado para superar este problema es convertirlo en un bis (dimetilamino) silano menos reactivo.
- (CH 3 ) 2 SiCl 2 + 4 HN (CH 3 ) 2 → (CH 3 ) 2 Si [N (CH 3 ) 2 ] 2 + 2H 2 N (CH 3 ) 2 Cl
Otro beneficio de cambiar el dimetildiclorosilano por su homólogo bis (dimetilamino) silano es que forma un polímero exactamente alternante cuando se combina con un comonómero de disilanol. [4]
- n (CH 3 ) 2 Si [N (CH 3 ) 2 ] 2 + n HO (CH 2 ) 2 SiRSi (CH 2 ) 2 OH → [(CH 3 ) 2 SiO (CH 2 ) 2 SiRSi (CH 2 ) 2 O] n + 2 n HN (CH 3 ) 2
Se puede usar sodio metálico para polimerizar dimetildiclorosilano, produciendo cadenas de polisilano con una estructura Si-Si. Se pueden agregar otros tipos de monómeros de diclorosilano, como Ph 2 SiCl 2 , para ajustar las propiedades del polímero. [3]
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + 2 n Na → [(CH 3 ) 2 Si] n + 2 n NaCl
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + Ph 2 SiCl 2 + 2 ( n + m ) Na → [(CH 3 ) 2 Si] n (Ph 2 Si) m + 2 ( n + m ) NaCl
En la síntesis orgánica que (junto con su pariente cercano difenildiclorosilano ) se utiliza como un grupo protector para gem - dioles .
Aplicaciones
El objetivo principal del dimetildiclorosilano es su uso en la síntesis de siliconas , una industria que fue valorada en más de $ 10 mil millones por año en 2005. También se emplea en la producción de polisilanos, que a su vez son precursores del carburo de silicio . [3] En usos prácticos, el diclorodimetilsilano se puede utilizar como revestimiento de vidrio para evitar la adsorción de micropartículas. [5]
Referencias
- ^ a b Silicio: Química de organosilicio. Enciclopedia de Química Inorgánica en línea, 2ª ed.; Wiley: Nueva Jersey, 2005. doi : 10.1002 / 0470862106.ia220
- ↑ a b Rochow, Eugene G (1950). "Dimetildiclorosilano". Inorg. Synth . 3 : 56–58. doi : 10.1002 / 9780470132340.ch14 .
- ^ a b c d Polisiloxanos y Polisilanos. Enciclopedia de Química Inorgánica en línea, 2ª ed.; Wiley: Nueva Jersey, 2005. doi : 10.1002 / 0470862106.ia201
- ^ Ulrich Lauter, † Simon W. Kantor, Klaus Schmidt-Rohr y William J. MacKnight, Copolímeros de silfenileno siloxano sustituidos con vinilo: nuevos elastómeros de alta temperatura. Macromoléculas . 1999, 32 , págs. 3426-3431. doi : 10.1021 / ma981292f
- ^ Monjushiro, H. et al. "Clasificación por tamaño de micropartículas biológicas mediante un dispositivo de nanopartículas de anillo de Newton" Elsevier 7 de diciembre de 2005
- Silanos
