Diméthyldichlorosilane
# Diméthyldichlorosilane

Le diméthyldichlorosilane est un composé chimique de formule $SiCl_2(CH_3)_2.$ Il s'agit d'un gaz incolore, volatil et très inflammable, d'odeur piquante. Il se décompose brutalement au contact de l'eau pour former des chaînes linéaires et cycliques où alternent les atomes de silicium et d'oxygène. Il est produit industriellement essentiellement comme précurseur de polysilanes et de silicones (polysiloxanes).

## Production

La production de diméthyldichlorosilane est réalisée industriellement à l'aide de la synthèse de Müller-Rochow, ou synthèse directe, qui consiste à faire passer du chlorométhane $CH_3Cl$ à travers du silicium finement divisé et du chlorure de cuivre(I) CuCl dans un réacteur à lit fluidisé à environ 300 °C :

    2 $CH_3Cl$ + Si → $SiCl_2(CH_3)_2.$

Ce procédé produit environ 80 à 90 % de diméthyldichlorosilane $SiCl_2(CH_3)_2,$ mais aussi 5 à 15 % de méthyltrichlorosilane $SiCl_3CH_3,$ 3 à 5 % de méthyldichlorosilane $SiHCl_2CH_3$ et 3 à 5 % de chlorure de triméthylsilyle $SiCl(CH_3)_3.$ Ces composés sont ensuite séparés par distillation fractionnée, leur température d'ébullition étant respectivement de 70,0 °C, 65,7 °C, 40,7 °C et 57,3 °C.

## Réactions

Au contact de l'eau, le diméthyldichlorométhane s'hydrolyse pour former des silicones linéaires et cycliques. La longueur des polymères formés de cette manière dépend de la concentration en groupes terminaux ajoutés au mélange. La vitesse de la réaction est déterminée par la vitesse de transfert des réactifs à travers l'interface entre les phases aqueuses et organiques, de sorte qu'elle est accélérée en conditions turbulentes. Le milieu réactionnel peut également être adapté afin d'optimiser le rendement des produits recherchés :

    n $SiCl_2(CH_3)_2$ + n $H_2O$ → $[–Si(CH_3)_2–O–]_n$ + 2n $HCl_{(aq)}.$
    m $SiCl_2(CH_3)_2$ + (m+1) $H_2O$ → $HO[–Si(CH_3)_2–O–]_mH$ + 2m $HCl_{(aq)}.$

Le diméthyldichlorosilane réagit avec le méthanol $CH_3OH$ pour donner du diméthoxydiméthylsilane :

    $SiCl_2(CH_3)_2$ + 2 $CH_3OH$ → $Si(CH_3)_2(OCH_3)_2$ + 2 $HCl_{(aq)}.$

Bien que l'hydrolyse du diméthoxydiméthylsilane soit plus lente, elle est préférée lorsque la formation d'acide chlorhydrique $HCl_{(aq)}$ n'est pas souhaitée :

    n $Si(CH_3)_2(OCH_3)_2$ + n $H_2O$ → $[–Si(CH_3)_2–O–]_n$ + 2n $CH_3OH.$

Le diméthyldichlorosilane étant facilement hydrolysé par la moindre trace d'humidité, il ne peut être manipulé à l'air libre. Une méthode utilisée pour contourner ce problème consiste à le convertir en un composé moins réactif, en l'occurrence le bis(diméthylamino)silane $Si(CH_3)_2(N(CH_3)_2)_2,$ avec formation de chlorure de diméthylammonium $NH_2(CH_3)_2Cl$ :

    $SiCl_2(CH_3)_2$ + 4 $NH(CH_3)_2$ → $Si(CH_3)_2(N(CH_3)_2)_2$ + 2 $NH_2(CH_3)_2Cl.$

Le bis(diméthylamino)silane présente également l'avantage de former un polymère alternant lorsqu'on le fait réagir avec un comonomère disilanol :

    n $Si(CH_3)_2(N(CH_3)_2)_2$ + n $HO(CH_2)_2Si–R–Si(CH_2)_2OH$ → $[Si(CH_3)_2OSi(CH_2)_2–R–Si(CH_2)_2O]_n$ + 2n $HN(CH_3)_2.$

Le sodium métallique peut être utilisé pour polymériser le diméthyldichlorosilane en formant du polysilane avec des chaînes –Si–Si–. D'autres types de monomères substitués de dichlorosilane $SiH_2Cl_2,$ comme le diphényldichlorosilane $SiCl_2Ph_2,$ peuvent être ajoutés pour ajuster les propriétés du polymère obtenu :

    n $SiCl_2(CH_3)_2$ + 2n Na → $[–Si(CH_3)_2–]_n$ + 2n NaCl,
    n $SiCl_2(CH_3)_2$ + $SiCl_2Ph_2$ + 2(n+m) Na → $[–Si(CH_3)_2–]_n[–Si(Ph_2)–]_m$ + 2(n+m) NaCl.
