二甲基二氯矽烷
二甲基二氯矽烷（化學式：Si(CH3)2Cl2）是一種有四面體分子結構的有機矽化合物，室溫下為無色液體，會與水反應形成鏈狀或環狀的矽氧樹脂。二甲基二氯矽烷在工業上主要作為二甲基矽氧烷或聚矽烷的前體而生產。
| 二甲基二氯矽烷 | |||
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| IUPAC名 Dichlorodi(methyl)silane | |||
| 別名 | 二氯二甲基矽烷 二甲二氯矽烷 DMDCS | ||
| 識別 | |||
| CAS編號 | 75-78-5 
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| PubChem | 6398 | ||
| ChemSpider | 6158 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYAT | ||
| UN編號 | 1162 | ||
| RTECS | VV3150000 | ||
| 性質 | |||
| 化學式 | C2H6Cl2Si | ||
| 莫耳質量 | 129.06 g·mol−1 | ||
| 外觀 | 透明液體 | ||
| 密度 | 1.07 g·cm−3 (l) | ||
| 熔點 | -76 °C（197 K） | ||
| 沸點 | 70 °C（343 K） | ||
| 溶解性（水） | 水解 | ||
| 危險性 | |||
GHS危險性符號 
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| GHS提示詞 | Danger | ||
| H-術語 | H225, H315, H319, H335 | ||
| P-術語 | P210, P233, P240, P241, P242, P243, P261, P264, P271, P280, P302+352, P303+361+353, P304+340, P305+351+338 | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
歷史
1863年，查爾斯·弗里德爾和詹姆斯·克拉夫茨由二乙基鋅和四氯化矽合成了第一個有機矽化合物四乙基矽烷[1]。不過對有機矽化合物的研究則是直至弗雷德里克·基平與其學生通過四氯化矽與格氏試劑製備二氯矽烷（R2SiCl2）後才開始興盛[2]。
在1930年代，出於對更好的電機絕緣體和飛機引擎密封材料的需求，人們對有機矽材料的關注與日俱增，因此開始尋找大規模生產二甲基二氯矽烷的方法。為此奇異、康寧公司和陶氏化工合資建立了陶康寧公司，專門從事研究生產有機矽化合物。在1941至1942年間，奇異的化學家尤金·喬治·羅喬和德國的理察·穆勒發現了一種可用於工業生產的二甲基二氯矽烷合成方法[1]，使用矽與一氯甲烷在銅催化劑存在下直接合成。
製備
羅喬的直接合成法是將一氯甲烷輸送過裝有磨細的矽和氯化亞銅的加熱管道[2]，而現在工業上的方法是將磨細的矽放置在流化床反應器中，並用氧化亞銅催化，吹入一氯甲烷來合成二甲基二氯矽烷。
- 2 CH3Cl + Si → (CH3)2SiCl2
反應的機理尚不清楚，但銅催化劑是必需的。
該反應的副產物有CH3SiCl3、CH3SiHCl2和(CH3)3SiCl，可以通過分餾分離[3]：
| 產物 | 產率 (%) | 沸點 (°C) |
|---|---|---|
| (CH3)2SiCl2 | 80–90 | 70.0 |
| CH3SiCl3 | 5–15 | 65.7 |
| CH3SiHCl2 | 3–5 | 40.7 |
| (CH3)3SiCl | 3–5 | 57.3 |
反應
二甲基二氯矽烷會發生水解形成鏈狀或環狀的矽氧樹脂，聚合度取決於反應體系中的端基濃度，反應速率取決於試劑在水-有機相邊界的轉移，因此反應在湍流下效率最高，改變反應介質可以最大化特定產物的產率[3]。
- n(CH3)2SiCl2 + nH2O → [(CH3)2SiO]n + 2nHCl
- m(CH3)2SiCl2 + (m+1)H2O → HO[Si(CH3)2O]mH + 2mHCl
二甲基二氯矽烷與甲醇反應生成二甲氧基二甲基矽烷：
- (CH3)2SiCl2 + 2CH3OH → (CH3)2Si(OCH3)2 + 2HCl
二甲氧基二甲基矽烷的水解速率更慢，但沒有鹽酸副產物：
- n(CH3)2Si(OCH3)2 + nH2O → [(CH3)2SiO]n + 2nCH3OH
二甲基二氯矽烷易水解，不宜在空氣中使用，但可以通過胺化改善該問題：
- (CH3)2SiCl2 + 4HN(CH3)2 → (CH3)2Si[N(CH3)2]2 + 2H2N(CH3)2Cl
二甲基二氯矽烷胺化後與二矽醇共聚會得到一種交替的聚合物[4]：
- n(CH3)2Si[N(CH3)2]2 + nHO(CH3)2SiSi(CH3)2OH → [-(CH3)2SiO(CH3)2SiSi(CH3)2O-]n + 2nHN(CH3)2
金屬鈉可聚合二甲基二氯矽烷，得到含Si-Si主鏈的低聚矽烷，如十二甲基環己矽烷 [5]：
- 6 (CH3)2SiCl2 + 12 M → ((CH3)2Si)6 + 12 MCl
該反應的副產物有聚二甲基矽烷和十甲基環戊矽烷，根據添加的二氯矽烷前體種類（如Ph2SiCl2）可以調整聚合物的性能[3]。在有機合成中，Me2SiCl2和Ph2SiCl2被用作偕二醇的保護基。
應用
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二甲基二氯矽烷的最主要用途是合成其他的有機矽化合物，如聚矽烷、矽氧樹脂等[3]。二甲基二氯矽烷可以用作玻璃塗層，防止其吸附微粒[6]。
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 Silicon: Organosilicon Chemistry. Encyclopedia of Inorganic Chemistry Online, 2nd ed.; Wiley: New Jersey, 2005. doi:10.1002/0470862106.ia220
- ^ 2.0 2.1 Rochow, Eugene G. Dimethyldichlorosilane. Inorg. Synth. 1950, 3: 56–58. doi:10.1002/9780470132340.ch14.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Polysiloxanes and Polysilanes. Encyclopedia of Inorganic Chemistry Online, 2nd ed.; Wiley: New Jersey, 2005. doi:10.1002/0470862106.ia201
- ^ Ulrich Lauter,† Simon W. Kantor, Klaus Schmidt-Rohr, and William J. MacKnight, Vinyl-Substituted Silphenylene Siloxane Copolymers: Novel High-Temperature Elastomers. Macromolecules. 1999, 32, pp 3426-3431. doi:10.1021/ma981292f
- ^ West, Robert; Brough, Lawrence; Wojnowski, Wieslaw. Dodecamethylcyclohexasilane. Inorganic Syntheses. 2007: 265–268. ISBN 9780470132500. doi:10.1002/9780470132500.ch62.
- ^ Monjushiro, H. et al. "Size sorting of biological micro-particles by Newton-ring nano-gap device" Elsevier December 7, 2005