伍爾茲反應

鹵代烷與金屬鈉反應可製備烷烴，此反應稱為伍爾茲反應。反應的原理是自由基反應。

碳鏈增長的基本反應，使兩個烴基互相相連為長鏈，用來合成高級烷烴。

以乙基三甲氧基矽烷、溴乙烷和金屬鈉為原料，通過伍爾茲反應合成了二乙基二甲氧基矽烷。是伍爾玆反應的新套用。

基本介紹

• 中文名：伍爾茲反應
• 外文名：Wultz
• 內容：鹵代烷與金屬鈉反應可製備烷烴
• 通式：2RCl+2Na→R-R+2NaCl，R表烴基
• 性質：烷烴連線的基本反應之一

概述

鹵代烷與金屬鈉反應可製備烷烴，此反應稱為伍爾茲反應。

反應機理

該反應為自由基機理，參與反應的自由基為R·。

鈉的一個電子轉移到鹵素，產生一個鹵化鈉和一個烷基。

R-X + Na → R· + NaX

烷基從另一個鈉原子接受一個電子變成帶負電的烷基陰離子，而鈉則形成陽離子。

R· + Na → RNa

最後，烷基陰離子在SN2反應中取代鹵素，形成一個新的 C-C 共價鍵。

RNa + R-X → R-R + NaX

二乙基二甲氧基矽烷合成研究

有機烷氧基矽烷不僅是合成矽烷偶聯劑和矽樹脂的原料和重要中間體，也是第四代齊格納－納塔催化體系重要的外給電子體，它在顯著提高聚丙烯合成過程的催化活性和立體選擇性的同時，進一步改善聚丙烯的綜合性能。有機烷氧基矽烷經酸或者鹼催化水解可形成線性低聚合度矽氧烷和環狀矽氧烷組成的混合物（俗稱水解油），以水解油或其催化裂解產物為原料，與其它二官能度的環矽氧烷和封端劑經催化平衡聚合可製備得到不同分子量、不同組成和不同端基結構的線性聚矽氧烷，進而可獲得不同性能、不同用途的矽橡膠或矽油及其二次加工品。以二甲基矽氧鏈節（-[Me2SiO]-）為主鏈結構形成的有機矽聚合物具有優異的化學穩定性、耐熱耐寒性、耐候性、憎水性和低表面壓力，對人體無毒無害，已廣泛套用於個人護理、食品生產、發酵工業等領域。已有的研究結果表明，若聚矽氧烷側鏈的甲基官能團部分或全部被乙基取代後，可賦予有機矽聚合物更加優良的耐寒性能及抗剪下潤滑性能。與二甲基二烷氧基矽烷、甲基苯基二烷氧基矽烷和二苯基二烷氧基矽烷相比，二乙基二烷氧基矽烷合成研究報導較少．

以乙基三甲氧基矽烷、溴乙烷和金屬鈉為原料，通過伍爾茲反應合成了二乙基二甲氧基矽烷。

合成路線：二乙基二甲氧基矽烷的合成方程式如反應式1所示。

圖1 採用伍爾茲反應合成二乙基二甲氧基矽烷

在裝有回流冷凝管、機械攪拌器及Pt-100鉑電阻的乾燥250mL四口燒瓶中，加入一定量的乙基三甲氧基矽烷，在攪拌下加入12.9g新切的鈉片，升溫至目標溫度，將鈉片打成鈉砂；在實驗設定時間內，將29g溴乙烷注入到反應體系中，控制反應溫度在實驗設定範圍內。滴加完畢後在設定溫度下繼續反應2h，待冷卻至20℃後，在1h內慢慢加入3.0g甲醇以消耗過量的金屬鈉，滴加完畢後再在20℃下維持1.5h；然後將9.4mL甲基三氯矽烷在2h內滴加到混合物中，以將生成的甲醇鈉轉化為甲基三甲氧基矽烷和氯化鈉；滴加完畢後，再在該溫度下繼續反應2h，然後將反應混合物減壓抽濾，得到含二乙基二甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷以及少量縮聚產物所組成的混合物。濾液中各組分的結構和含量採用GC-MS進行分析（面積歸一法）。

以乙基三甲氧基矽烷、金屬鈉和溴乙烷為原料，通過伍爾茲反應製備二乙基二甲氧基矽烷時，溶劑加入與否和合成溫度對產率的影響比較大。溶劑減少，合成產率大幅增加；隨著反應溫度的升高，合成產率相應增加；隨著原料滴加時間的增加，合成產率先大幅增加，但當滴加時間增加到一定程度後，產率又開始下降；在考察的因素中，原料配比對目標產物合成產率影響較小。