Úloha 1. Příprava tris(trimethylsilyl) esteru kyseliny fosforečné - TTP (Dr. A. Stýskalík)
Postup přípravy Tris(trimethylsilyl) ester kyseliny fosforečné (TTP)
OP(OSiMe3)3 připravíme z 85 % kyseliny fosforečné a trimethylchlorsilanu podle rovnice
(1).1
Reakční aparatura se skládá z dvojhrdlé Schlenkovy baňky a zpětného chladiče. Jako
chladící kapalinu pro zpětný chladič použijeme isopropanol při –15 °C (pomocí termostatu).
Tato teplota zpětného chladiče umožňuje var pod zpětným chladičem trimethychlorsilanu
(beze ztrát odparem), zatímco vznikající HCl může odejít. Aparaturu není nutné sušit předem
(používáme vodný roztok kyseliny fosforečné), aparatura se vysuší přebytečným
trimethylchlorsilanem (stejně jako voda v roztoku H3PO4). Celou aparaturu uzavřeme
přetlakovým ventilem, který zamezuje přístupu vzdušné vlhkosti k reakční směsi z okolní
atmosféry. Za přetlakový ventil může být zařazena problublávačka s vodou pro pohlcení
vzniklého HCl (pozor, při podtlaku může být voda nasáta zpět do aparatury, nutno použít
malé množství vody!).
Do takto připravené aparatury injekční stříkačkou nabereme trimethylchlorsilan (159.9 g,
1.472 mol). Za řádného míchání při laboratorní opatrně přikapáváme 85 % roztok kyseliny
fosforečné (29.95 g, 30.56 mmol). Reakce je exotermní, je nutné přikapávat pomalu, aby
trimethylchlorsilan nevřel příliš bouřlivě a neodcházel z reakční směsi. Po přikapání veškeré
H3PO4 postupně zvyšujeme teplotu olejové lázně až na 110 °C a necháme při této teplotě
reagovat přes noc.
Následující den necháme reačkní směs zchladnout, v proudu suchého dusíku aparaturu
rozebereme a dvojhrdlou baňku obsahující směs produktů uzavřeme. Těkavé produkty a
přebytečný trimethylchlorsilan oddestilujeme do vymrazovací nádoby v dynamickém vakuu
olejové vývěvy. Netěkavý zbytek (bezbarvá viskózní kapalina) následně podrobíme vakuové
destilaci při teplotě olejové lázně 70 °C. Čistý produkt (oddestilovaná bezbarvá kapalina)
následně degasujeme, vtáhneme do suchého boxu a uchováme pro další použití. Čistotu
produktu ověříme pomocí 31
P NMR spektroskopie, obvyklý výtěžek činí 60–80 %.
OP(OH)3 + 3 Me3SiCl → OP(OSiMe3)3 + 3 HCl (1)
Analýza produktu
Výtěžek TTP (Mr = 314.54 g mol1
)
IR (KBr tableta, cm1
), ν:
1
H NMR (300 MHz, trichlormethan-d1), δ (ppm)
13
C-APT NMR (75.48 MHz, trichloromethan-d1) δ (ppm)
31
P NMR (121.49 MHz, trichlormethan-d1) δ (ppm)
Otázky
1/ Popište chemickou rovnicí reakci vody s trimethylchlorsilanem.
2/ Jaké těkavé produkty může obsahovat reakční směs?
3/ Jaké produkty pravděpodobně obsahuje nětěkavý zbytek po vakuovém oddestilování
tris(trimethylsilyl) esteru kyseliny fosforečné?
Literatura
1
Lehnert, R.; Rautschek, H.; Roesler, H.; Schickmann, H.; Srebny, H. G.; Wendt, H. D.
Katalysator zur herstellung von organosiloxanen oder polyorganosiloxanen; Google Patents,
1995.