本發(fā)明涉及新穎的氟硅腈化合物以及其制備方法。

相關(guān)技術(shù)的討論

含有附接到硅原子上的一個或兩個氟原子以及附接到該硅原子上的至少一個氰基烷基的氟硅腈化合物可以在諸如電池制造(例如，作為溶劑或添加劑)、半導(dǎo)體沉積、氟硅酮玻璃形成、以及半導(dǎo)體蝕刻劑的應(yīng)用中使用。這種類型的新型氟硅化合物的合成因此將是非常令人感興趣的，因為與已知的氟硅腈化合物相比，此類新型化合物可以具有獨特的且變化的特性。

發(fā)明簡要概述

本發(fā)明的一個方面提供了新穎的氟硅腈化合物，其中該氟硅腈化合物具有附接到硅原子上的總計四個取代基并且其中這些取代基中的一個或兩個是氟原子，這些取代基中的一個或兩個是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的(當(dāng)存在兩個氰基烷基時)，并且這四個取代基的其余部分，如果有的話，是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的(當(dāng)存在兩個烷基時)；這服從以下條件，即該氟硅腈化合物不是SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH(CN)CH₃)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH₂CN)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH(CH₃)CH₂CN)；或SiF₂[CH₂CH(CH₃)CH₂CN]₂。

本發(fā)明還提供了具有通式Si(R¹)(R²)(R³)(R⁴)的氟硅腈化合物，其中R¹-R⁴中的一個或兩個是氟原子，R¹-R⁴中的一個或兩個是氰基烷基，當(dāng)存在兩個氰基烷基時這些氰基烷基是彼此相同或不同的，并且其余的R¹-R⁴(如果有的話)是烷基；這服從以下條件，即該氟硅腈化合物不是SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH(CN)CH₃)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH₂CN)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH(CH₃)CH₂CN)；或SiF₂[CH₂CH(CH₃)CH₂CN]_2。

在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種制造根據(jù)以上描述的氟硅腈化合物的方法，其中該方法包括使氯硅腈化合物與氟化劑在有效地用氟原子交換該氯硅腈化合物中的一個或多個氯原子的條件下反應(yīng)，該氯硅腈化合物具有附接到硅原子上的總計四個取代基，其中這些取代基中的一個或兩個是氯原子，這些取代基中的一個或兩個是氰基烷基，這些氰基烷基可以是彼此相同或不同的，并且這些取代基的其余部分(如果有的話)是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的。

本發(fā)明的還另一個方面提供了一種制造根據(jù)以上描述的氟硅腈化合物的方法，其中該方法包括烯烴(尤其是氰基烯烴)與氟烷基硅烷的氫化硅烷化。

本發(fā)明的某些實施方式的詳細(xì)說明

根據(jù)本發(fā)明的氟硅腈化合物具有附接到硅原子上的總計四個取代基，其中這些取代基中的一個或兩個是氟原子，這些取代基中的一個或兩個是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的，并且這些取代基的其余部分(如果有的話)是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的。然而，以下氟硅腈化合物(其是已知的化合物)并不被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)：SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH(CN)CH₃)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH₂CN)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH(CH₃)CH₂CN)；以及SiF₂[CH₂CH(CH₃)CH₂CN]₂。

在本發(fā)明的一個實施例中，附接到硅原子上的一個取代基是氟原子，一個取代基是氰基烷基，以及兩個取代基是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的。

在本發(fā)明的另一個實施例中，附接到硅原子上的兩個取代基是氟原子，一個取代基是氰基烷基，以及一個取代基是烷基。

根據(jù)另一個實施例，附接到硅原子上的一個取代基是氟原子，兩個取代基是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的，以及一個取代基是烷基。

在本發(fā)明的還另一個實施例中，附接到硅原子上的兩個取代基是氟原子以及兩個取代基是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的。

在本發(fā)明的一個方面中，附接到硅原子上的這個或這些氰基烷基可以是C2-C9氰基烷基。如果存在兩個氰基烷基，則它們可以是彼此相同或不同的。在氰基烷基中帶有一個或多個氰基(-CN)基團(tuán)的烷基可以是直鏈的、支鏈的、或含有脂環(huán)族的烷基。每個氰基烷基可以包含每氰基烷基一個、兩個或更多個氰基。每個氰基可以是取代的，例如，在烷基的末端位置上或在烷基的內(nèi)部位置上。例如，當(dāng)該烷基是直鏈C4烷基時，氰基可以在末端位置上取代以提供氰基烷基-CH₂CH₂CH₂CH₂CN或在內(nèi)部位置上取代以提供以下氰基烷基之一：-CH(CN)CH₂CH₂CH₃；-CH₂CH(CN)CH₂CH₃；-CH₂CH₂CH(CN)CH₃。

合適的氰基烷基可以，例如，是選自以下各項組成的組：

-CH₂CH(CN)CH₃；

-CH(CN)CH₂CH₃；

-C(CN)(CH₃)₂；

-CH₂CH₂CN；

-CH(CN)CH₃；

-CH₂CH₂CH(CN)CH₃；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₃；

-(CH₂)₃CN；

-(CH₂)₂CN；

-(CH₂)₄CN；

-(CH₂)₅CN；

-(CH₂)₃C(CH₃)₂CN；

-CH(CH₃)CH₂CN；

-CH(CN)CH(CN)CH₃；

-C(CN)(CH₃)CH₂CN；

-CH(CH₂CN)₂；

-CH(CN)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₃)CH(CN)₂；

-C(CN)₂(CH₂CH₃)；

-CH₂CH(CN)CH₂CN；

-C(CN)(CH₃)CH₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH₂CN；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CN)CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH(CN)CH₃；

-C(CN)(CH₃)CH₂CH₃；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₃；

-CH₂CH(CH₃)CH₂CN；

-C(CH₃)₂CH₂CN；

-CH(CN)CH(CH₃)₂；

-CH₂CH₂CH(CN)CH₃；

-CH₂CH(CH₂CN)CH₂CH₃；

-C(CH₃)(CH₂CH₃)CH₂CN；

-CH₂CH₂CH(CN)CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH(CN)CH₂CH₃；

-CH₂CH₂CH₂CH(CN)CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH(CN)CH₃；

-C(CH₂CH₃)₂(CN)；

-CH₂CH₂CH(CH₃)CH₂CN；

-CH(CH₃)CH(CH₃)CH₂CN；

-(CH₂)₂C(CH₃)₂CN；

-CH(CH₃)C(CH₃)₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH(CN)CH₃；

-CH₂CH(CH₃)CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)₂CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CN)CH₂CH₂CH₃；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)₂CH(CN)CH₃；

-C(CH₃)(CN)CH(CH₃)₂；

-CH(CH₂CN)CH(CH₃)₂；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₂CH₃；

-C(CH₃)(CN)CH₂CH₂CH₃；

-CH₂CH(CN)CH(CH₃)₂；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₂CH₃；

-CH₂CH(CH₃)CH(CN)CH₃；

-CH(CN)CH₂CH(CH₃)₂；

-CH(CN)CH(CH₃)CH₂CH₃；

-C(CH₃)(CN)CH(CN)CH₂CH₃；

-C(CN)(CH₂CH₃)CH(CN)CH₃；

-CH(CH₂CN)CH₂CH₂CH₂CN；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₂CH₂CN；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)(CN)CH₂CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)(CH₂CH₃)CH(CN)₂；

-C(CN)₂CH(CH₃)CH₂CH₃；

-C(CN)₂CH₂CH(CH₃)₂；

-CH(CH(CN)₂)CH(CH₃)₂；

-C(CN)(CH₂CH₃)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₃)CH(CN)CH₂CH₂CN；

-CH₂CH(CN)CH₂CH(CN)CH₃；

-C(CN)(CH₃)CH₂CH(CN)CH₃；

-(CH₂)₃CH(CN)CH₂CN；

-CH(CH₃)CH₂CH(CN)CH₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH(CN)CH₂CN；

-C(CN)(CH₂CN)CH₂CH₂CH₃；

-C(CH₃)₂CH(CN)CH₂CN；

-C(CN)(CH₂CN)CH(CH₃)₂；

-C(CH₃)(CH₂CN)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CN)CH(CH₃)CH₂CN；

-CH₂CH(CH₂CN)CH₂CH₂CN；

-CH₂CH(CH₂CN)CH(CN)CH₃；

-C(CH₃)(CH₂CN)CH(CN)CH₃；

-CH(CH(CN)₂)CH₂CH₂CH₃；

-C(CN)₂CH₂CH₂CH₂CH₃；

-CH(CH₂CN)CH₂CH(CN)CH₃；

-CH(CH₂CH₂CN)CH(CN)CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH₂CH(CN)₂；

-CH(CH₂CH₃)CH₂CH(CN)₂；

-CH₂CH(CH₃)CH₂CH(CN)₂；

-C(CH₃)₂CH₂CH(CN)₂；

-CH₂CH₂CH₂C(CN)₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂C(CN)₂CH₃；

-CH(CH(CN)₂)CH(CH₃)₂；

-CH₂CH₂CH(CH₃)CH(CN)₂；

-CH(CH₃)CH(CH₃)CH(CN)₂；以及

-CH₂CH₂CH₂CH₂CH(CN)₂以及它們的組合，其中該氟硅腈化合物包含每分子兩個氰基烷基。

當(dāng)該氟硅腈化合物中存在至少一個烷基作為附接到硅原子上的取代基時，該烷基可以例如是C1-C8烷基。該烷基可以是直鏈或支鏈的或可以含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)(即，該烷基可以是脂環(huán)族的)。如果兩個烷基附接到硅原子上，則它們可以是彼此相同或彼此不同的。合適的烷基包括例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、正戊基和其異構(gòu)體、正己基和其異構(gòu)體、正庚基和其異構(gòu)體、以及正辛基和其異構(gòu)體。

在本發(fā)明的一個方面中，該氟硅腈化合物含有一個氟原子、一個氰基烷基、以及兩個C1-C8烷基作為附接到硅原子上的取代基，這些烷基是彼此相同或不同的。在本發(fā)明的另一個方面中，該氟硅腈化合物含有兩個氟原子、一個氰基烷基以及一個C1-C8烷基作為附接到硅原子上的取代基。在這些實施例中，該C1-C8烷基可以例如選自下組，該組由以下各項組成：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基以及它們的組合。

本發(fā)明的另一個實施例提供了一種具有通式Si(R¹)(R²)(R³)(R⁴)的氟硅腈化合物，其中R¹-R⁴中的一個或兩個是氟原子，R¹-R⁴中的一個或兩個是氰基烷基，當(dāng)存在兩個氰基烷基時這些氰基烷基是彼此相同或不同的，并且其余的R¹-R⁴(如果有的話)是烷基；這服從以下條件，即該氟硅腈化合物不是SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH(CN)CH₃)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH₂CN)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH(CH₃)CH₂CN)；或SiF₂[CH₂CH(CH₃)CH₂CN]₂。這些烷基和氰基烷基可以是任何先前所描述的此類基團(tuán)。

例如，R¹和R²可以都是F，R³可以是烷基并且R⁴可以是氰基烷基?？商娲?，R¹和R²可以都是F并且R³和R⁴可以都是氰基烷基。在又另一個方面中，R1可以是F，R²和R³可以都是烷基，并且R⁴可以是氰基烷基。附加地，在本發(fā)明的另一個方面中，R¹可以是F，R²可以是烷基，并且R³和R⁴可以都是氰基烷基。

根據(jù)本發(fā)明的氟硅腈化合物的實例在表I中示出。這些化合物中的每一種可以使用本文中別處所描述的氟化方法從含有在硅原子上取代的Cl原子，而不是F原子的已知的氯硅腈化合物合成。

表I.

說明本發(fā)明的附加的示例性氟硅腈化合物在表II中示出。這些化合物包含附接到硅原子上的一個或兩個氟原子、附接到該硅原子上的氰基烷基、以及附接到該硅原子上的一個或兩個甲基。同樣在本發(fā)明范圍內(nèi)的是與在表II中所示的那些同系或類似的氟硅化合物其中該甲基(在二氟甲基硅腈的情況下)或一個或兩個甲基(在氟二甲基硅腈的情況下)是被除甲基之外的烷基取代的，特別是支鏈或直鏈的C2-C8烷基如乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基以及類似物。表II

本發(fā)明還提供了制造以上提及的氟硅腈化合物的方法。

在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種方法，該方法包括使氯硅腈化合物與氟化劑在有效地用氟原子交換該氯硅腈化合物中的氯原子的條件下反應(yīng)。該氯硅腈化合物具有附接到硅原子上的總計四個取代基，其中這些取代基中的一個或兩個是氯原子，這些取代基中的一個或兩個是氰基烷基，這些氰基烷基可以是彼此相同或不同的，并且這些取代基的其余部分(如果有的話)是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的。該氯硅腈化合物可以對應(yīng)通式Si(R¹)(R²)(R³)(R⁴)，其中R¹-R⁴中的一個或兩個是氯原子，R¹-R⁴中的一個或兩個是氰基烷基，當(dāng)存在兩個氰基烷基時這些氰基烷基是彼此相同或不同的，并且其余的R¹-R⁴(如果有的話)是烷基。

該氟化劑可以，例如，選自下組，該組由以下各項組成：HF、MF、MHF₂和SbF₃，其中M是Na、K、Rb、Cs或NH₄。銻、鋅、鉛、汞、銀、鈷、銅、鎢以及其他金屬的氟化物可以用作該氟化劑。還可以使用氟硼酸鈉，如可以使用SbF₃和BF₃或NaF和硫酸的混合物。其他適合的氟化劑包括純的BF₃、BF₃醚合物、Na₂SiF₆、NaPF₆、NaSbF₆、NaBF₄、Me₃SnF、PF₅、PhCBF₄、NOBF₄、以及NO₂BF₄。如果使用HF(氟化氫)，它可以呈無水的形式或以水性醇類或水性介質(zhì)使用。二氟化氫鉀和二氟化氫銨(二氟化銨)是尤其有用的氟化劑。

作為上述氟化反應(yīng)中的起始材料有用的某些氯硅腈化合物是可以使用本領(lǐng)域中已知的方法制備的已知化合物。此類化合物包括，例如，具有以下CAS登記編號的化合物：42759-42-2；59343-99-6；42759-43-3；100792-00-5；1068-40-2；18243-57-7；1274903-71-7；876343-97-4；2617-09-6；18276-25-0；18135-77-8；103613-06-5；1071-17-6；18727-31-6；7031-17-6；169206-21-7；875478-07-2；161582-95-2；113641-37-5；以及1186-40-9。附加的氯硅腈化合物可以容易地通過烯烴與氯烷基硅烷的氫化硅烷化合成。在這樣的合成的一個實施例中，該烯烴是氰基烯烴。該氰基烯烴可以適當(dāng)?shù)厥抢鏑3-C10氰基烯烴，并且可以包含單個碳-碳雙鍵以及每分子一個、兩個或更多個氰基(-CN)基團(tuán)。該氰基烯烴的結(jié)構(gòu)被選擇為以便提供在通過氫化硅烷化產(chǎn)生的氟硅腈中所希望的類型的氰基烷基。合適的氰基烯烴的示例性實例包括，但不限于，CH₃CH＝CHCN(CAS 4786-20-3)；CH₃C(CN)＝CHCN(CAS 70240-55-0)；NCCH₂CH＝CHCN(CAS 7717-24-0)；CH₃CH＝C(CN)₂(CAS 1508-07-2)；CH₂＝C(CN)CH₂CN(CAS 24412-94-0)；CH₃CH₂CH＝CHCN(CAS 13284-42-9)；CH₂＝CHCH₂CH₂CN(CAS 592-51-8)；CH₃CH＝CHCH₂CN(CAS 4635-87-4)；CH₃CH＝C(CN)CH₃(CAS 4403-61-6)；CH₂＝C(CN)CH₂CH₃(CAS 1647-11-6)；CH₂＝C(CH₃)CH₂CN(CAS 4786-19-0)；(CH₃)₂C＝CHCN(CAS 4786-24-7)；CH₂＝CHCH(CN)CH₃(CAS 16529-56-9)；CH₂＝C(CH₂CN)CH₂CH₃(CAS 1462956-36-0)；CH₂＝CHCH(CN)CH₂CH₃(CAS 180974-28-1)；CH₂＝CHCH₂CH(CN)CH₃(CAS 89464-18-6)；CH₃CH₂C(CN)＝CHCH₃(CAS 89580-25-6)；CH₂＝CHCH(CH₃)CH₂CN(CAS 51980-04-2)；CH₂＝CHC(CH₃)₂CN(CAS 41405-16-7)；CH₃CH(CN)CH＝CHCH₃(CAS 37674-62-7)；CH₂＝C(CH₃)CH₂CH₂CN(CAS 34998-36-2)；CH₃CH₂CH＝CHCH₂CN(CAS 16170-44-8)；CH₃CH₂CH₂CH＝CHCN(CAS 5636-69-1)；CH₂＝CHCH₂CH₂CH₂CN(CAS 5048-19-1)；(CH₃)₂C＝C(CH₃)CN(CAS 4786-37-2)；(CH₃)₂C＝CHCH₂CN(CAS 4786-23-6)；CH₂＝C(CN)CH₂CH₂CH₃(CAS 3931-57-5)；CH₂＝C(CN)CH(CH₃)₂(CAS 2813-69-6)；CH₃CH₂CH₂CH＝CHCN(CAS 67889-07-0)；CH₂＝C(CH₃)CH(CN)CH₃(CAS 25653-08-1)；(CH₃)₂CHCH＝CHCN(CAS 19124-15-3)；CH₃CH₂C(CH₃)＝CHCN(CAS 14799-77-0)；CH₃C(CN)＝C(CN)CH₂CH₃(CAS 1003003-54-0)；NCCH₂CH₂CH₂CH＝CHCN(CAS 872307-67-0)；CH₂＝C(CN)CH₂CH₂CH₂CN(CAS 856347-40-5)；CH₃CH₂C(CH₃)＝C(CN)₂(CAS 13017-50-0)；(CH₃)₂CHCH＝C(CN)₂(CAS 13134-03-7)；CH₃CH＝C(CN)CH₂CH₂CN(CAS 22485-88-7)；CH₂＝C(CN)CH₂CH(CN)CH₃(CAS 35299-21-9)；CH₂＝CHCH₂CH(CN)CH₂CN(CAS 364453-09-5)；CH₃CH＝CHCH(CN)CH₂CN(CAS 36453-10-8)；CH₃CH₂CH＝C(CN)CH₂CN(CAS 36453-11-9)；(CH₃)₂C＝C(CN)CH₂CN(CAS 67386-03-2)；NCCH₂C(CH₃)＝CHCH₂CN(CAS 76257-96-0)；CH₂＝C(CH₂CN)CH₂CH₂CN(CAS 80718-20-3)；CH₂＝C(CH₂CN)CH(CN)CH₃(CAS 80718-26-9)；CH₃CH₂CH₂CH＝C(CN)₂(CAS 87948-15-0)；CH₃CH(CN)CH＝CHCH₂CN(CAS 122917-04-8)；(NC)₂CHCH₂CH＝CHCH₃(CAS 130575-29-0)；CH₂＝C(CH₃)CH₂CH(CN)₂(CAS 145050-18-6)；CH₂＝CHCH₂C(CN)₂CH₃(CAS 154657-02-0)；(CH₃)₂C＝CHCH(CN)₂(CAS 442661-89-4)；CH₂＝CHCH(CH₃)CH(CN)₂(CAS 443124-95-6)；以及CH₂＝CHCH₂CH₂CH(CN)₂(CAS 475197-78-5)。

該氯烷基硅烷可以是含有一個或兩個氫原子、一個氯原子以及一個或兩個烷基(其可以是彼此相同或彼此不同的)作為附接到硅原子上的取代基的硅烷。當(dāng)存在一個氫原子時，一分子的氰基烯烴與一分子的氯烷基硅烷在該氫化硅烷化反應(yīng)中反應(yīng)，由此將單個氰基烷基引入到該硅烷中。當(dāng)存在兩個氫原子時，兩分子的氰基烯烴與一分子的氯烷基硅烷反應(yīng)，由此將兩個氰基烷基引入到該硅烷中。在這個實施例中，該氯烷基硅烷可以對應(yīng)于通用結(jié)構(gòu)SiCl(H)_n(R)_3-n，其中n是1或2并且R是烷基。在本發(fā)明的另一個方面中，該氯烷基硅烷可以是含有一個或兩個氫原子、兩個氯原子、以及(當(dāng)僅一個氫原子附接到硅上時)單個烷基作為附接到硅原子上的取代基的硅烷。在這個實施例中，該氯烷基硅烷可以對應(yīng)于通用結(jié)構(gòu)SiCl₂(H)_n(R)_2-n，其中n是1或2并且R(如果存在的話)是烷基。當(dāng)存在一個氫原子時，一分子的氰基烯烴與一分子的氯烷基硅烷在該氫化硅烷化反應(yīng)中反應(yīng)，由此將單個氰基烷基引入到該硅烷中。當(dāng)存在兩個氫原子時，兩分子的烯烴與一分子的氯烷基硅烷反應(yīng)，由此將兩個氰基烷基引入到該硅烷中。

這些烷基可以，例如，是C1-C8烷基如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基及其異構(gòu)體、正戊基及其異構(gòu)體、正己基及其異構(gòu)體、正庚基及其異構(gòu)體、正辛基及其異構(gòu)體以及此類烷基的組合。該氯烷基硅烷因此可以對應(yīng)于通式HSi(R¹)(R²)(R³)，其中R¹-R³中的一個或兩個是氯原子并且其余的R¹-R³是烷基，當(dāng)存在每分子多于一個烷基時這些烷基可以是彼此相同或不同的。

此合成反應(yīng)方案的實例如下所示。在這個實例中，烯烴2-氰基丁-1-烯(CAS編號1647-11-6)與氯二甲基硅烷(CDMS)氫化硅烷化，從而產(chǎn)生具有示出結(jié)構(gòu)的氯硅腈(反應(yīng)1A)。然后使該氯硅腈與氟化劑反應(yīng)以產(chǎn)生具有示出結(jié)構(gòu)的氟硅腈化合物30a(反應(yīng)1B)。

制造根據(jù)本發(fā)明的氟硅腈化合物的另一種方法包括烯烴與氟烷基硅烷的氫化硅烷化(即，使該烯烴和氟烷基硅烷在氫化硅烷化條件下反應(yīng))。例如，該反應(yīng)的烯烴可以是氰基烯烴。合適的氰基烯烴包括任何先前提及的氰基烯烴。

該氟烷基硅烷可以是含有一個或兩個氫原子、一個氟原子以及一個或兩個烷基(其可以是彼此相同或彼此不同的)作為附接到硅原子上的取代基的硅烷。氫原子、氟原子、以及烷基的總數(shù)等于四。當(dāng)存在附接到硅上的一個氫原子時，一分子的氰基烯烴與一分子的氟烷基硅烷在該氫化硅烷化反應(yīng)中反應(yīng)，由此將單個氰基烷基引入到該硅烷中。當(dāng)存在附接到硅上的兩個氫原子時，兩分子的氰基烯烴與一分子的氟烷基硅烷反應(yīng)，由此將兩個氰基烷基引入到該硅烷中。在這個實施例中，該氟烷基硅烷可以對應(yīng)于通用結(jié)構(gòu)SiF(H)_n(R)_3-n，其中n是1或2并且R是烷基。在本發(fā)明的另一個方面中，該氟烷基硅烷可以是含有一個或兩個氫原子、兩個氟原子、以及(當(dāng)僅一個氫原子附接到硅上時)單個烷基作為附接到硅原子上的取代基的硅烷。氫原子、氟原子和烷基的總數(shù)等于四。在這個實施例中，該氟烷基硅烷可以對應(yīng)于通用結(jié)構(gòu)SiF₂(H)_n(R)_2-n，其中n是1或2并且R(如果存在的話)是烷基。當(dāng)存在附接到硅上的一個氫原子時，一分子的氰基烯烴與一分子的氟烷基硅烷在該氫化硅烷化反應(yīng)中反應(yīng)，由此將單個氰基烷基引入到該硅烷中。當(dāng)存在附接到硅上的兩個氫原子時，兩分子的氰基烯烴與一分子的氟烷基硅烷反應(yīng)，由此將兩個氰基烷基引入到該硅烷中。

這些烷基可以，例如，是C1-C8烷基如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基及其異構(gòu)體、正戊基及其異構(gòu)體、正己基及其異構(gòu)體、正庚基及其異構(gòu)體、正辛基及其異構(gòu)體以及此類烷基的組合。

該氟烷基硅烷因此可以對應(yīng)于通式HSi(R¹)(R²)(R³)，其中R¹-R³中的一個或兩個是氟原子并且其余的R¹-R³是烷基，當(dāng)存在每分子多于一個烷基時這些烷基可以是彼此相同或不同的。

以下反應(yīng)方案(反應(yīng)1C)是這樣的反應(yīng)的實例。在這個實例中，氟硅腈化合物30a是通過烯烴2-氰基丁-1-烯與氟二甲基硅烷(FDMS)的直接氫化硅烷化制備的。

在本發(fā)明的一個實施例中，上述氫化硅烷化反應(yīng)是在氫化硅烷化催化劑，特別是具有作為氫化硅烷化催化劑的活性的有機(jī)鉑配位絡(luò)合物的存在下進(jìn)行的。Karstedt催化劑，其是衍生自含二乙烯基的二硅氧烷的有機(jī)鉑化合物(通過用二乙烯基四甲基二硅氧烷處理氯鉑酸)，是用于這個目的的適合的催化劑的實例。其他合適的氫化硅烷化催化劑包括，例如，威金森催化劑(三(三苯基磷)氯化銠(I))、羰基鈷絡(luò)合物Co₂(CO)₈、以及H₂PtCl₆(Speier催化劑)。氫化硅烷化典型地是以反馬氏(anti-Markovnikov)的方式進(jìn)行的。然而，取決于所使用的反應(yīng)條件，氫化硅烷化可以不是完全選擇性的；即，可以獲得同分異構(gòu)的氫化硅烷化產(chǎn)物的混合物。此類反應(yīng)產(chǎn)物混合物的單獨組分可以使用任何常規(guī)已知的技術(shù)(如分餾)進(jìn)行純化和分離。可替代地，這些組分的混合物可以用于所希望的最終用途無需這種分餾或分離。

典型地，當(dāng)所希望的是將單個氰基烷基引入硅烷中時，氰基烯烴與氟烷基硅烷的摩爾比可以是約1:1，例如，從約0.7:1至約1.3:1。如果所希望的是引入兩個氰基烷基，則氰基烯烴與氟烷基硅烷的摩爾比可以是約2:1，例如，從約1.5:1至約2.5:1。該氫化硅烷化可以使用有機(jī)溶劑(例如，芳香族烴)作為反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行。氰基烯烴、氟烷基硅烷、氫化硅烷化催化劑以及任選的溶劑的混合物可以在有效提供所希望的起始材料轉(zhuǎn)化率的時間和溫度下加熱。例如，可以使用從約50℃至約110℃的反應(yīng)溫度和從約1至約6小時的反應(yīng)時間。

本發(fā)明的多個方面包括：

1.一種氟硅腈化合物，該氟硅腈化合物具有附接到硅原子上的總計四個取代基，其中這些取代基中的一個或兩個是氟原子，這些取代基中的一個或兩個是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的，并且這些取代基的其余部分，如果有的話，是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的；

這服從以下條件，即該氟硅腈化合物不是SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH(CN)CH₃)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH₂CN)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH(CH₃)CH₂CN)；或SiF₂[CH₂CH(CH₃)CH₂CN]₂。

2.如權(quán)利要求1所述的氟硅腈化合物，其中一個取代基是氟原子，一個取代基是氰基烷基，以及兩個取代基是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的。

3.如權(quán)利要求1所述的氟硅腈化合物，其中兩個取代基是氟原子，一個取代基是氰基烷基，以及一個取代基是烷基。

4.如權(quán)利要求1所述的氟硅腈化合物，其中一個取代基是氟原子，兩個取代基是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的，以及一個取代基是烷基。

5.如權(quán)利要求1所述的氟硅腈化合物，其中兩個取代基是氟原子以及兩個取代基是氰基烷基，這些氰基烷基是彼此相同或不同的。

6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物，其中這些氰基烷基是C2-C9氰基烷基。

7.如權(quán)利要求1所述的氟硅腈化合物，其中存在至少一個烷基并且該烷基是C1-C8烷基。

8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物，其中該氰基烷基或這些氰基烷基含有每氰基烷基單個氰基。

9.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的氟硅腈化合物，其中該氰基烷基或這些氰基烷基含有每氰基烷基兩個氰基。

10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物，其中該氰基烷基或這些氰基烷基含有氰基，該氰基是在烷基的末端位置上取代的。

11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物，其中該氰基烷基或這些氰基烷基含有氰基，該氰基是在烷基的內(nèi)部位置上取代的。

12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物，其中該氰基烷基或這些氰基烷基是選自下組，該組由以下各項組成：

-CH₂CH(CN)CH₃；

-CH(CN)CH₂CH₃；

-C(CN)(CH₃)₂；

-CH₂CH₂CN；

-CH(CN)CH₃；

-CH₂CH₂CH(CN)CH₃；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₃；

-(CH₂)₃CN；

-(CH₂)₂CN；

-(CH₂)₄CN；

-(CH₂)₅CN；

-(CH₂)₃C(CN)₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CN；

-CH(CN)CH(CN)CH₃；

-C(CN)(CH₃)CH₂CN；

-CH(CH₂CN)₂；

-CH(CN)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₃)CH(CN)₂；

-C(CN)₂(CH₂CH₃)；

-CH₂CH(CN)CH₂CN；

-C(CN)(CH₃)CH₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH₂CN；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CN)CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH(CN)CH₃；

-C(CN)(CH₃)CH₂CH₃；

-CH₂CH(CH₃)CH₂CN；

-C(CH₃)₂CH₂CN；

-CH(CN)CH(CH₃)₂；

-CH₂CH₂CH(CN)CH₃；

-CH₂CH(CH₂CN)CH₂CH₃；

-C(CH₃)(CH₂CH₃)CH₂CN；

-CH₂CH₂CH(CN)CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH(CN)CH₂CH₃；

-CH₂CH₂CH₂CH(CN)CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH(CN)CH₃；

-C(CH₂CH₃)₂(CN)；

-CH₂CH₂CH(CH₃)CH₂CN；

-CH(CH₃)CH(CH₃)CH₂CN；

-(CH₂)₂C(CH₃)₂CN；

-CH(CH₃)C(CH₃)₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH(CN)CH₃；

-CH₂CH(CH₃)CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)₂CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CN)CH₂CH₂CH₃；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)₂CH(CN)CH₃；

-C(CH₃)(CN)CH(CH₃)₂；

-CH(CH₂CN)CH(CH₃)₂；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₂CH₃；

-C(CH₃)(CN)CH₂CH₂CH₃；

-CH₂CH(CN)CH(CH₃)₂；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₂CH₃；

-CH₂CH(CH₃)CH(CN)CH₃；

-CH(CN)CH₂CH(CH₃)₂；

-CH(CN)CH(CH₃)CH₂CH₃；

-C(CH₃)(CN)CH(CN)CH₂CH₃；

-C(CN)(CH₂CH₃)CH(CN)CH₃；

-CH(CH₂CN)CH₂CH₂CH₂CN；

-CH(CN)CH₂CH₂CH₂CH₂CN；

-CH₂CH(CN)CH₂CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)(CN)CH₂CH₂CH₂CN；

-C(CH₃)(CH₂CH₃)CH(CN)₂；

-C(CN)₂CH(CH₃)CH₂CH₃；

-C(CN)₂CH₂CH(CH₃)₂；

-CH(CH(CN)₂)CH(CH₃)₂；

-C(CN)(CH₂CH₃)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₃)CH(CN)CH₂CH₂CN；

-CH₂CH(CN)CH₂CH(CN)CH₃；

-C(CN)(CH₃)CH₂CH(CN)CH₃；

-(CH₂)₃CH(CN)CH₂CN；

-CH(CH₃)CH₂CH(CN)CH₂CN；

-CH(CH₂CH₃)CH(CN)CH₂CN；

-C(CN)(CH₂CN)CH₂CH₂CH₃；

-C(CH₃)₂CH(CN)CH₂CN；

-C(CN)(CH₂CN)CH(CH₃)₂；

-C(CH₃)(CH₂CN)CH₂CH₂CN；

-CH(CH₂CN)CH(CH₃)CH₂CN；

-CH₂CH(CH₂CN)CH₂CH₂CN；

-CH₂CH(CH₂CN)CH(CN)CH₃；

-C(CH₃)(CH₂CN)CH(CN)CH₃；

-CH(CH(CN)₂)CH₂CH₂CH₃；

-C(CN)₂CH₂CH₂CH₂CH₃；

-CH(CH₂CN)CH₂CH(CN)CH₃；

-CH(CH₂CH₂CN)CH(CN)CH₃；

-CH(CH₃)CH₂CH₂CH(CN)₂；

-CH(CH₂CH₃)CH₂CH(CN)₂；

-CH₂CH(CH₃)CH₂CH(CN)₂；

-C(CH₃)₂CH₂CH(CN)₂；

-CH₂CH₂CH₂C(CN)₂CH₃；

-CH(CH₃)CH₂C(CN)₂CH₃；

-CH(CH(CN)₂)CH(CH₃)₂；

-CH₂CH₂CH(CH₃)CH(CN)₂；

-CH(CH₃)CH(CH₃)CH(CN)₂；以及

-CH₂CH₂CH₂CH₂CH(CN)₂以及它們的組合。

13.如權(quán)利要求12所述的氟硅腈化合物，其中該氟硅腈化合物含有一個氟原子、一個氰基烷基、以及兩個C1-C8烷基作為附接到硅原子上的取代基，這些烷基是彼此相同或不同的。

14.如權(quán)利要求13所述的氟硅腈化合物，其中該氟硅腈化合物含有選自下組的兩個烷基作為附接到硅原子上的取代基，該組由以下各項組成：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基以及它們的組合。

15.如權(quán)利要求12所述的氟硅腈化合物，其中該氟硅腈化合物含有兩個氟原子、一個氰基烷基以及一個C1-C8烷基作為附接到硅原子上的取代基。

16.如權(quán)利要求12或15所述的氟硅腈化合物，其中該氟硅腈化合物含有選自下組的兩個烷基作為附接到硅原子上的取代基，該組由以下各項組成：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基以及它們的組合。

17.一種具有通式Si(R¹)(R²)(R³)(R⁴)的氟硅腈化合物，其中R¹-R⁴中的一個或兩個是氟原子，R¹-R⁴中的一個或兩個是氰基烷基，當(dāng)存在兩個氰基烷基時這些氰基烷基是彼此相同或不同的，并且其余的R¹-R⁴，如果有的話，是烷基；這服從以下條件，即該氟硅腈化合物不是SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH(CN)CH₃)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH₂CH₂CN)；SiF₂(CH₃)(CH₂CH(CH₃)CH₂CN)；或SiF₂[CH₂CH(CH₃)CH₂CN]₂。

18.一種制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物的方法，其中該方法包括使氯硅腈化合物與氟化劑在有效地用氟原子交換該氯硅腈化合物中的氯原子的條件下反應(yīng)，并且其中該氯硅腈化合物具有附接到硅原子上的總計四個取代基，其中這些取代基中的一個或兩個是氯原子，這些取代基中的一個或兩個是氰基烷基，這些氰基烷基可以是彼此相同或不同的，并且這些取代基的其余部分，如果有的話，是烷基，這些烷基是彼此相同或不同的。

19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該氟化劑是選自下組，該組由以下各項組成：HF、MF、MHF₂和SbF₃，其中M是Na、K、Rb、Cs或NH₄。

20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其中該氯硅腈化合物是通過烯烴與氯烷基硅烷的氫化硅烷化制備的。

21.如權(quán)利要求18至20所述的方法，其中該烯烴是氰基烯烴。

22.一種制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的氟硅腈化合物的方法，其中該方法包括烯烴與氟烷基硅烷的氫化硅烷化。

23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該烯烴是氰基烯烴。

在本說明書中，已經(jīng)對實施例以使得能夠書寫清楚并且簡明的說明書的方式進(jìn)行描述，但是所打算的并且將理解的是實施例可以不同地組合或分離而不脫離本發(fā)明。例如，將理解的是在此所描述的所有優(yōu)選特征適用于在此所描述的本發(fā)明的所有方面。