Kimyasal formülüLityum Alüminyum Hidrit Çözümü(LAH), lityum (Li), alüminyum (Al) ve hidrojenden (H) oluşan inorganik bir bileşik olan LiAlH₄'dir. Yapısında, alüminyum atomları dört hidrojen atomu ile çevrelenerek tetrahedral bir konfigürasyon oluştururken, lityum iyonları iyonik bağlar yoluyla [AlH ₄] ⁻ anyonlarına bağlanır. Bu benzersiz yapı, LAH'a son derece yüksek reaktivite kazandırır. Çözücü molekülleri ve LAH arasındaki etkileşim kabiliyetinden dolayı, proton olmayan polar çözücülerde iyi çözünürlük sergiler. Polar proton olmayan çözücüler, LAH iyon çiftlerini solvasyon yoluyla stabilize eder, böylece çözünmeyi teşvik eder. Bu çözelti esterleri, karboksilik asitleri, açil klorürleri, aldehitleri, ketonları vb. karşılık gelen alkollere indirgeyebilir. Örneğin etil asetat, LAH/THF çözeltisinde etanole indirgenir. Nitro bileşikleri, nitriller ve amidler aminlere indirgenebilir. Örneğin nitrobenzen anilin'e indirgenir. Belirli koşullar altında LAH, diğer parçaları etkilemeden belirli fonksiyonel grupları seçici olarak azaltabilir.
|
Gerçek isimle gönderim yapabiliriz! Lityum Alüminyum Hidrit, CAS 16853-85-3 GTİP kodu: 2850009090
Gerçek isimle gönderime ilişkin açıklama: |
 |
|
Kimyasal Formül |
AlH4Li |
|
Tam Kütle |
38 |
|
Molekül Ağırlığı |
38 |
|
m/z |
38 (100.0%), 37 (8.2%) |
|
Element Analizi |
Al, 71.09; H, 10.62; Li, 18.29 |
|
|
|
Lityum Alüminyum Hidrit Çözümü(LiAlH₄) organik sentezde oldukça etkili bir indirgeyici maddedir ve hazırlanması, inert ortam, düşük sıcaklık kontrolü ve solvent seçimi gibi temel ilkelere sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektirir.
Kimyasal Öz ve Temel Özellikler
Moleküler Yapı ve Reaksiyon Aktivitesi
LiAlH ₄, lityum iyonlarından (Li ⁺) ve tetrahedral [AlH ₄] ⁻ anyonlardan oluşur. Alüminyum atomları, yüksek-enerjili bir hidrojen taşıyıcısı oluşturmak üzere dört hidrojen atomuna kovalent olarak bağlanır. Güçlü indirgenebilirliği, hidrojen atomlarının bazı negatif yükler taşımasına ve karbonil karbonlar gibi pozitif yüklü merkezlere kolayca saldırmasına izin veren alüminyum hidrojen bağlarının polaritesinden (Δ χ=1.5 elektronegatiflik farkıyla) kaynaklanır. Deneyler, LiAlH₄'nin esterler, karboksilik asitler ve asil klorürler için %98'in üzerinde bir indirgeme verimliliğine sahip olduğunu göstermiştir; bu, sodyum borohidrit (NaBH₄) izotermal ve indirgeyici ajanlarınkinden çok daha yüksektir.
Fiziksel durum ve çözünürlük
Saf LiAlH ₄ beyaz kristal bir tozdur, ticari ürünler ise eser miktarda elemental alüminyumun (%0,5 - %2) varlığı nedeniyle gri görünür. Yoğunluğu 0,917 g/cm³ olup erime noktası 190 derece C'dir (ayrışmadan önce). Çözünürlük verileri aşağıdaki gibidir:
Eter: 25-30 g/100g (25 derece C), optimum solvent
Tetrahidrofuran (THF): 13 g/100g, endüstride yaygın olarak kullanılır
Dimetoksietan (DME): kısmen çözünmüş (5-8 g/100g)
Dioksan: Neredeyse çözünmez (0,1 g/100g)
Çözücü polaritesi (ε) ve elektron verme yeteneği (DN), çözünürlüğü etkileyen temel faktörlerdir. Eter (ε=4.3, DN=20.0), oksijen atomlarının yalnız çift elektronları aracılığıyla Li ⁺ ile koordinasyon bağları oluşturarak iyon çiftlerini stabilize eder; Ancak dioksanın (ε=2.2, DN=15.1) çözünürlüğü, yetersiz polarite nedeniyle önemli ölçüde azalır.
Çözüm hazırlama teknolojisi
Lityum hidrit alüminyum klorür yolu
Reaksiyon denklemi: 4LiH+AlCl ∝ → (C ₂ H ₅) ₂ O → LiAlH ₄+3LiCl
Operasyon adımları:
Ön arıtma: Nitrojen koruması altında, yüzeyde emilen suyu çıkarmak için 120 derece C'de 2 saat boyunca vakumla kuru lityum hidrit (LiH) tozu.
Çözücü seçimi: Susuz eter kullanın (nem<50 ppm) as the reaction medium, with a boiling point (34.6 ° C) that facilitates subsequent distillation recovery.
Reaksiyon kontrolü: LiH süspansiyonuna yavaşça AlCl3 ekleyin ve sıcaklığı -10 derece C ila 0 derece C arasında tutun. Ekzotermik reaksiyonun bir buz tuzu banyosu ile kontrol edilmesi gerekir.
İşlem sonrası: LiCl çökeltisini çıkarmak için süzün, süzüntüyü 2M LiAlH₄ konsantrasyonuna kadar konsantre edin ve bir polietilen şişede saklayın.
Verim optimizasyonu: Katalizör olarak %0,5 tetraizopropil titanat (Ti (OiPr)₄) eklenerek verim %82'den %91'e yükseltilebilir.
Klasik kimyasal sentez yöntemi
Sodyum alüminyum yer değiştirme yöntemi (endüstriyel sınıf)
Reaksiyon yolu:
Na + Al + 2H₂ →(500 derece, 100 atm)→ NaAlH₄
NaAlH₄ + LiCl → THF → LiAlH₄ + NaCl
Süreç özellikleri:
Yüksek-basınçlı hidrojenasyon reaksiyonunun, ± 2 derece C sıcaklık kontrol doğruluğu ile bir titanyum alaşımlı reaksiyon kabında gerçekleştirilmesi gerekir.
Tuz yer değiştirme reaksiyonu, susuz THF'nin (nem) kullanılmasını gerektirir.<10 ppm) and the separation of NaCl through fractional crystallization.
Endüstriyel sınıf ürünlerin saflığı %99,5'e ulaşabilir, ancak maliyeti kimyasal sentez yöntemlerine göre %30 daha yüksektir.
Naftalin lityum titanyum tetraklorür sistemi
Reaksiyon mekanizması:
3,5g Li+32g naftalin+0.45ml TiCl ₄ → (H ₂, 1 atm) → LiH · Ti kompozit
LiH·Ti + AlCl₃ →(C₂H₅)₂O→ LiAlH₄
Avantajı:
Reaksiyon sıcaklığı oda sıcaklığına (25 derece C) düşerek enerji tüketimini %60 azaltır.
Titanyum katalizörü reaksiyon süresini 24 saatten 8 saate kısalttı.
Üründeki titanyum safsızlığı %0,1'den azdır ve ilave bir saflaştırmaya gerek yoktur.
Mekanokimyasal sentez: LiH, yüksek-enerjili bilyalı öğütme (500 rpm, 2 saat) yoluyla %78 verimle katı halde AlCl3 ile doğrudan reaksiyona sokuldu. Bu yöntem, solvent- içermeyen koşullar için uygundur, ancak bilyalı öğütme tankı malzemelerinin (politetrafloroetilen gibi) aşınma ve kirlenme sorununu çözmesi gerekir.
Çözüm kararlılığı ve bozunma mekanizması
Termal ayrışma kinetiği
Lityum Alüminyum Hidrit Çözümüoda sıcaklığında 1,5 reaksiyon sırası ve Ea=102 kJ/mol aktivasyon enerjisi ile yavaş yavaş Li ∝ AlH ₆ ve LiH'ye ayrışır. Titanyum ve demir gibi geçiş metali safsızlıkları ayrışma oranını 5 kat artırabilir, dolayısıyla yüksek-saflıkta ham maddeler (Fe)<1 ppm, Ti<0.5 ppm) need to be used.
Çözücü etkisi
Eter sistemi: -20 derece C'de, LiAlH ₄ çözeltisinin yarı-ömrü 30 gündür; 25 derece C'ye ısıtıldığında yarı ömrü 7 güne kısalır.
THF sistemi: THF'nin oksijen atomu ile Li ⁺ arasında oluşan daha güçlü koordinasyon bağı nedeniyle çözeltinin stabilitesi iyileştirilir ve 25 derece C'deki yarı-ömrü 14 güne ulaşır.
Bozunma Ürün Analizi
X-ışını kırınımı (XRD) ve nükleer manyetik rezonans (NMR) tespiti yoluyla bozunma ürünleri şunları içerir:
Li ∝ AlH ₆ (altıgen kristal sistem, hidrojen yoğunluğu %30 azaltılmıştır)
Al (OH) ∝ (generated when the solution is exposed to humidity>10%)
Li ₂ O (uzun-süreli depolamadan sonra algılandı)
Güvenli çalışma standartları
Kişisel Koruyucu Ekipman (KKD)
Solunum koruması: Organik buhar filtresi kutusuyla donatılmış NIOSH sertifikalı, hava beslemeli solunum cihazı (APF=1000).
Skin protection: Butyl rubber gloves (thickness 0.7mm, penetration time>480 dakika), kimyasallara dayanıklı giysi (Tychem 2000 malzemesi).
Gözlerin korunması: Tam yüz maskesi (ANSI Z87.1 standardına uygun).
Çalışma Ortamı Kontrolü
İnert atmosfer: Azot (O ₂) ile koruyun<1 ppm, H ₂ O<0.1 ppm) or argon (purity 99.999%).
Sıcaklık izleme: Reaksiyon sistemi, sıcaklık sınırı aştığında soğutma sistemini otomatik olarak tetikleyen bir platin dirençli termometre (doğruluk ± 0,1 derece C) ile donatılmıştır.
Çözücü saflaştırma: Eterin nem içeriğini 10 ppm'nin altına indirmek için moleküler elek (4A tipi) ve metalik sodyum geri akış işlemi kullanın.
Sızıntıya acil müdahale
İzolasyon: 10 metre yarıçaplı bir uyarı bölgesi ayarlayın ve elektronik cihazların kullanımını yasaklayın.
Nötralizasyon: Sızan malzemeyi doğrudan teması önlemek için kuru kumla (sızıntı miktarının 3 katı) örtün.
Toplama: Adsorplanan maddeyi polietilenle kapatılmış bir kovaya aktarın ve "aşındırıcı tehlikeli atık" olarak etiketleyin.
Havalandırma: Patlamaya- dayanıklı fanı açın ve hidrojen konsantrasyonunu izleyerek 2 saat boyunca egzoz yapmaya devam edin (<4% LEL).
Gelecekteki araştırma yönleri
Güvenli Türevlerin Geliştirilmesi
ders çalışıyorLityum Alüminyum Hidrit Çözümü precursors released through light or heat control, such as cage like compounds triggered by ultraviolet light decomposition, can significantly reduce operational risks. Preliminary experiments have shown that the activity retention rate of such derivatives is>6 aylık depolamadan sonra %90.
Yeşil solvent sistemi
Exploring ionic liquids (such as [BMIM] [BF ₄]) as solvents for LiAlH ₄ solutions, their non flammability and high boiling point (>300 derece C) güvenliği artırabilir. Şu anda, LiAlH₄'nin [BMIM] [BF₄] içindeki çözünürlüğü 5 g/100g'dir (25 derece C), ancak reaksiyon hızı eter sistemine kıyasla %40 oranında azalır.
Katalitik döngü mekanizması
20-50 nm dalga boyuna sahip LiAlH₄ parçacıklarının hazırlanması gibi nanoteknoloji teknikleri kullanılarak reaksiyon seçiciliği artırılır ve yan ürünlerin oluşumu azaltılır. Deney, nitro bileşiklerinin nano LiAlH ₄ ile indirgenme veriminin %85'ten %92'ye yükseldiğini gösterdi.
Popüler Etiketler: lityum alüminyum hidrit çözeltisi cas 16853-85-3, tedarikçiler, üreticiler, fabrika, toptan satış, satın al, fiyat, toplu, satılık