一种三甲基氯化锡的制备方法
阅读说明：本技术 一种三甲基氯化锡的制备方法 (Preparation method of trimethyltin chloride ) 是由 冯勇 秦建国 宋忠哲 承龙 于 2021-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于有机锡化合物制备的技术领域,具体涉及一种三甲基氯化锡的制备方法。包括如下步骤：(1)将锡、甲基氯化锡、催化剂和镁粉或锌粉加入到高压反应釜中；(2)用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气,然后程序升温至130-160℃,分批次通入氯甲烷气体进行反应,温度自然升温至180-270℃,反应压力稳定在0.3-0.8MPa；(3)反应结束后,釜温温度自然降低至170-180℃,得到的产物进行蒸馏,得到产品三甲基氯化锡。本发明利用格氏反应放出的热量,让锡粉和氯甲烷反应生成甲基氯化锡,甲基氯化锡再次进行格氏反应生成目标产物三甲基氯化锡,循环利用格氏反应产生的热量,既节约了能源,又提高了原料的转化率。(The invention belongs to the technical field of organic tin compound preparation, and particularly relates to a preparation method of trimethyl tin chloride. The method comprises the following steps: (1) adding tin, methyl tin chloride, a catalyst and magnesium powder or zinc powder into a high-pressure reaction kettle; (2) replacing air in the high-pressure reaction kettle with chloromethane gas, then raising the temperature to 160 ℃ by program, introducing chloromethane gas in batches for reaction, naturally raising the temperature to 270 ℃ by 180 ℃ and stabilizing the reaction pressure at 0.3-0.8 MPa; (3) after the reaction is finished, the temperature of the kettle is naturally reduced to 170-180 ℃, and the obtained product is distilled to obtain the product of trimethyl tin chloride. According to the invention, the tin powder and the chloromethane react to generate the methyl tin chloride by utilizing the heat emitted by the Grignard reaction, the methyl tin chloride is subjected to the Grignard reaction again to generate the target product trimethyl tin chloride, and the heat generated by the Grignard reaction is recycled, so that the energy is saved, and the conversion rate of the raw materials is improved.)
技术领域
本发明属于有机锡化合物制备的技术领域，具体涉及一种三甲基氯化锡的制备方法。
背景技术
三甲基氯化锡(trimethyltin chloride,TMT)是一种有剧毒、对人体具高度毒性的物质，中毒的早期症状是身体乏力，伴随阵发性头痛、耳鸣、记忆障碍。重度中毒者可出现幻觉、躁狂及行为异常，甚至昏迷、死亡。可作有机合成试剂，药物合成的关键中间体，在塑料稳定剂甲基硫醇锡中或多或少存在一定量，但是目前市面上合成这类标准试剂的合成方法很少见，鉴于在司法鉴定、企事业单位检测分析、药物合成关键中间体、药物合成关键催化剂等领域的需求，提出高纯度三甲基氯化锡的更多制备方法具有必要性。
发明内容
为了提高三甲基氯化锡的反应收率、提高反应原料的转化率以及节约能源的目的，本发明在于提供一种三甲基氯化锡的制备方法，利用格氏反应放出的热量，促进锡粉和氯甲烷反应生成甲基氯化锡混合物，生成的甲基氯化锡混合物再次进行格氏反应生成目标产物三甲基氯化锡，如此循环利用格氏反应产生的热量，既节约了能源，又提高了原料的转化率。
本发明的目的在于提供一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡、甲基氯化锡、催化剂和镁粉或锌粉加入到高压反应釜中；
(2)用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气，可以多次置换，直至高压反应釜中排出空气，然后程序升温至130-160℃，分批次通入氯甲烷气体进行反应，控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，得到产品三甲基氯化锡。
优选地，步骤(1)中所述锡、甲基氯化锡、催化剂和镁粉或锌粉的质量比为1∶(1-2)∶(0.1-0.3)∶(0.15-0.5)。
上述反应过程中发生的反应以如下反应式表示：
(CH3)SnCl3+Mg+CH3Cl→(CH3)3SnCl+MgCl2[2]
Sn+CH3Cl→(CH3)2SnCl2+(CH3)3SnCl+(CH3)SnCl3+(CH3)4Sn[3]
在步骤(2)中氯甲烷气体通入高压反应釜后，发生上述反应式[1]、[2]的格氏反应，同时格氏反应放出的热量促使锡与氯甲烷气体的反应，按照反应式[3]进行反应，生成甲基氯化锡(二甲基二氯化锡、三甲基氯化锡、一甲基三氯化锡以及四甲基氯化锡)，然后反应式[3]生成的甲基氯化锡又可以与镁粉和氯甲烷进行格氏反应，生成三甲基氯化锡，如此循环利用格氏反应产生的热量，既节约了能源，又提高了原料的转化率，减少杂质的生成，提高三甲基氯化锡产物的收率。
进一步地，所述甲基氯化锡为二甲基二氯化锡或一甲基三氯化锡或二甲基二氯化锡与一甲基三氯化锡的混合物。
优选地，所述甲基氯化锡为二甲基二氯化锡，所述二甲基二氯化锡的纯度大于98％。
优选地，所述催化剂为DMSO或者氯化铵。
优选地，为了避免格氏反应温度迅速上升较多，高压釜失控，步骤(2)中分批次通入氯甲烷时，控制每次通入时的压力为0.3-0.9MPa。
优选地，步骤(2)中所述程序升温为以1-15℃/min的速率进行升温。如果升温不当，比如升温速率过快，超过15℃/min，或者温度过高等情况，将会发生如下式[4]的反应：
(CH3)4Sn+(CH3)SnCl3→SnCl2+CH3Cl↑[4]
此时，生成了氯甲烷气体，将会导致负压迅速上升，高压釜内也会伴随出现较多副产物氯化亚锡，影响产品的纯度和收率。
优选地，步骤(3)中所述蒸馏为收集155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体即为纯品三甲基氯化锡，然后经过丙基氯化镁衍生化，进行气相色谱分析其含量。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
本发明采用甲基氯化锡、镁粉或锌粉和氯甲烷气体进行格氏反应，利用格氏反应放热，然后温度迅速自然升温的过程中，锡粉与氯甲烷气体反应生成甲基氯化锡(二甲基二氯化锡、三甲基氯化锡、一甲基三氯化锡及四甲基氯化锡)，然后甲基氯化锡再与镁粉(或锌粉)和氯甲烷气体格氏反应生成三甲基氯化锡。利用了格氏反应放出的热量可以循环得到利用，避免了能源浪费，同时提高了原料的转化率，减少了杂质的生成，提高了三甲基氯化锡的收率(大于90％)和纯度(大于98％)。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例所用的锡粉、甲基氯化锡、镁粉、锌粉、氯甲烷，其含水量均低于0.05wt％。
实施例1
一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡粉300g、二甲基二氯化锡300g、催化剂DMSO 30g和镁粉80g，加入到2L高压反应釜中；
(2)检测高压反应釜气密性，在确认不泄露的情况下，盖紧高压釜，用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气三次，直至高压反应釜中排出空气，然后以5℃/min的速率程序升温至130℃，开启搅拌，待温度稳定后，分批次通入氯甲烷气体进行格氏反应，氯甲烷每次通入压力为0.3-0.9MPa，并控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，收集气体温度在155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体，熔点为38℃，经过丙基氯化镁衍生化，气相色谱分析，三甲基氯化锡的含量为99.5％，收率为90.9％。
实施例2
一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡粉300g、二甲基二氯化锡300g、催化剂DMSO 45g和镁粉45g，加入到2L高压反应釜中；
(2)检测高压反应釜气密性，在确认不泄露的情况下，盖紧高压釜，用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气三次，直至高压反应釜中排出空气，然后以7℃/min的速率程序升温至150℃，开启搅拌，待温度稳定后，分批次通入氯甲烷气体进行格氏反应，氯甲烷每次通入压力为0.3-0.9MPa，并控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，收集气体温度在155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体，熔点为38℃，经过丙基氯化镁衍生化，气相色谱分析，三甲基氯化锡的含量为99.2％，收率为90.5％。
实施例3
一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡粉300g、二甲基二氯化锡300g、一甲基三氯化锡60g、催化剂DMSO 70g和镁粉110g，加入到2L高压反应釜中；
(2)检测高压反应釜气密性，在确认不泄露的情况下，盖紧高压釜，用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气三次，直至高压反应釜中排出空气，然后以10℃/min的速率程序升温至180℃，开启搅拌，待温度稳定后，分批次通入氯甲烷气体进行格氏反应，氯甲烷每次通入压力为0.3-0.9MPa，并控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，收集气体温度在155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体，熔点为38℃，经过丙基氯化镁衍生化，气相色谱分析，三甲基氯化锡的含量为91.1％，收率为91.0％。
实施例4
一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡粉300g、一甲基氯化锡400g、催化剂DMSO 100g和镁粉200g，加入到2L高压反应釜中；
(2)检测高压反应釜气密性，在确认不泄露的情况下，盖紧高压釜，用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气四次，直至高压反应釜中排出空气，然后以12℃/min的速率程序升温至180℃，开启搅拌，待温度稳定后，分批次通入氯甲烷气体进行格氏反应，氯甲烷每次通入压力为0.3-0.9MPa，并控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，收集气体温度在155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体，熔点为38℃，经过丙基氯化镁衍生化，气相色谱分析，三甲基氯化锡的含量为99.6％，收率为91.0％。
实施例5
一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡粉300g、二甲基二氯化锡400g、一甲基三氯化锡200g、催化剂DMSO 180g和锌粉95g，加入到2L高压反应釜中；
(2)检测高压反应釜气密性，在确认不泄露的情况下，盖紧高压釜，用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气四次，直至高压反应釜中排出空气，然后以2℃/min的速率程序升温至180℃，开启搅拌，待温度稳定后，分批次通入氯甲烷气体进行格氏反应，氯甲烷每次通入压力为0.3-0.9MPa，并控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，收集气体温度在155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体，熔点为38℃，经过丙基氯化镁衍生化，气相色谱分析，三甲基氯化锡的含量为99.1％，收率为90.8％。
实施例6
一种三甲基氯化锡的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锡粉300g、二甲基二氯化锡400g、一甲基三氯化锡100g、催化剂氯化铵150g和锌粉150g，加入到2L高压反应釜中；
(2)检测高压反应釜气密性，在确认不泄露的情况下，盖紧高压釜，用氯甲烷气体置换高压反应釜中的空气四次，直至高压反应釜中排出空气，然后以15℃/min的速率程序升温至180℃，开启搅拌，待温度稳定后，分批次通入氯甲烷气体进行格氏反应，氯甲烷每次通入压力为0.3-0.9MPa，并控制氯甲烷气体的通入量，以防温度迅速上升较多，高压釜失控，控制氯甲烷气体通入量以使温度自然升温至180-270℃，使反应压力稳定在0.3-0.8MPa为准；
(3)反应结束后，釜温温度自然降低至170-180℃，得到的产物进行蒸馏，收集气体温度在155-160℃之间的馏分，得到的无色透明液体，熔点为38℃，经过丙基氯化镁衍生化，气相色谱分析，三甲基氯化锡的含量为99.0％，收率为90.5％。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种二辛基氧化锡的制备方法