Formula chimică aSoluție de hidrură de litiu aluminiu(LAH) este LiAlH₄, care este un compus anorganic compus din litiu (Li), aluminiu (Al) și hidrogen (H). În structura sa, atomii de aluminiu sunt înconjurați de patru atomi de hidrogen, formând o configurație tetraedrică, în timp ce ionii de litiu sunt legați de anioni [AlH ₄] ⁻ prin legături ionice. Această structură unică îi conferă LAH o reactivitate extrem de ridicată. Prezintă o solubilitate bună în solvenți polari non-protoni, care se datorează capacității de interacțiune dintre moleculele de solvent și LAH. Solvenții polari non-protoni stabilizează perechile de ioni LAH prin solvatare, promovând astfel dizolvarea. Această soluție poate reduce esterii, acizii carboxilici, clorurile de acil, aldehide, cetone etc. la alcoolii corespunzători. De exemplu, acetatul de etil este redus la etanol în soluție LAH/THF. Compușii nitro, nitrilii și amidele pot fi reduși la amine. De exemplu, nitrobenzenul este redus la anilină. În condiții specifice, LAH poate reduce selectiv anumite grupuri funcționale fără a afecta alte părți.
|
Putem livra sub numele real! Hidrură de litiu aluminiu, CAS 16853-85-3 Cod HS: 2850009090
Explicație pentru livrarea cu numele real: |
 |
|
Formula chimică |
AlH4Li |
|
Masa exactă |
38 |
|
Greutate moleculară |
38 |
|
m/z |
38 (100.0%), 37 (8.2%) |
|
Analiza elementară |
Al, 71,09; H, 10,62; Li, 18,29 |
|
|
|
Soluție de hidrură de litiu aluminiu(LiAlH₄) este un agent reducător foarte eficient în sinteza organică, iar prepararea acestuia necesită respectarea strictă a principiilor cheie, cum ar fi mediul inert, controlul temperaturii scăzute și selecția solvenților.
Esența chimică și proprietățile fundamentale
Structura moleculară și activitatea de reacție
LiAlH ₄ este compus din ioni de litiu (Li ⁺) și anioni tetraedrici [AlH ₄] ⁻. Atomii de aluminiu sunt legați covalent la patru atomi de hidrogen pentru a forma un purtător de hidrogen cu energie înaltă-. Reductibilitatea sa puternică provine din polaritatea legăturilor de hidrogen din aluminiu (cu o diferență de electronegativitate de Δ χ=1.5), care permite atomilor de hidrogen să poarte unele sarcini negative și să atace cu ușurință centrii încărcați pozitiv, cum ar fi carbonii carbonilici. Experimentele au arătat că LiAlH₄ are o eficiență de reducere de peste 98% pentru esteri, acizi carboxilici și cloruri de acil, care este mult mai mare decât cea a agenților izotermi și reducători de borohidrură de sodiu (NaBH₄).
Stare fizică și solubilitate
LiAlH ₄ pur este o pulbere cristalină albă, în timp ce produsele comerciale apar gri din cauza prezenței urmelor de aluminiu elementar (0,5% -2%). Densitatea sa este de 0,917 g/cm³ și punctul său de topire este de 190 grade C (înainte de descompunere). Datele de solubilitate sunt următoarele:
Eter: 25-30 g/100g (25 grade C), solvent optim
Tetrahidrofuran (THF): 13 g/100g, utilizat în mod obișnuit în industrie
Dimetoxietan (DME): parțial dizolvat (5-8 g/100g)
Dioxan: aproape insolubil (0,1 g/100 g)
Polaritatea solventului (ε) și capacitatea de donare de electroni (DN) sunt factori cheie care afectează solubilitatea. Eterul (ε=4.3, DN=20.0) formează legături de coordonare cu Li ⁺ prin perechi de electroni singuri ai atomilor de oxigen, stabilizând perechile de ioni; Cu toate acestea, solubilitatea dioxanului (ε=2.2, DN=15.1) este redusă semnificativ din cauza polarității insuficiente.
Tehnologia de preparare a soluției
Ruta clorură de aluminiu hidrură de litiu
Ecuația reacției: 4LiH+AlCl ∝ → (C ₂ H ₅) ₂ O → LiAlH ₄+3LiCl
Etape de operare:
Pretratament: Sub protecție cu azot, aspirați pudra uscată de hidrură de litiu (LiH) la 120 grade C timp de 2 ore pentru a îndepărta apa adsorbită de suprafață.
Alegerea solventului: Folosiți eter anhidru (umiditate<50 ppm) as the reaction medium, with a boiling point (34.6 ° C) that facilitates subsequent distillation recovery.
Controlul reacției: Adăugați încet AlCl3 la suspensia de LiH și mențineți temperatura la -10 grade C până la 0 grade C. Reacția exotermă trebuie controlată printr-o baie de sare cu gheață.
Post-tratament: Se filtrează pentru a îndepărta precipitatul de LiCl, se concentrează filtratul la o concentrație de LiAlH₄ de 2M și se depozitează într-o sticlă de polietilenă.
Optimizarea randamentului: Prin adăugarea de 0,5% titanat de tetraizopropil (Ti (OiPr)₄) ca catalizator, randamentul poate fi crescut de la 82% la 91%.
Metoda clasică de sinteză chimică
Metoda de deplasare a sodiu-aluminiu (grad industrial)
Calea de reactie:
Na + Al + 2H₂ →(500 grade, 100 atm)→ NaAlH₄
NaAlH₄ + LiCI → THF→ LiAlH4 + NaCI
Caracteristicile procesului:
Reacția de hidrogenare la presiune înaltă-trebuie efectuată într-un vas de reacție din aliaj de titan, cu o precizie de control al temperaturii de ± 2 grade C.
Reacția de deplasare a sării necesită utilizarea de THF anhidru (umiditate<10 ppm) and the separation of NaCl through fractional crystallization.
Puritatea produselor de calitate industrială poate ajunge la 99,5%, dar costul este cu 30% mai mare decât cel al metodelor de sinteză chimică.
Sistem naftalină litiu tetraclorură de titan
Mecanism de reacție:
3,5 g Li+32g naftalină+0.45ml TiCl ₄ → (H ₂, 1 atm) → LiH · Ti compozit
LiH·Ti + AlCl₃ →(C₂H₅)₂O→ LiAlH₄
Avantaj:
Temperatura de reacție scade la temperatura camerei (25 grade C), reducând consumul de energie cu 60%.
Catalizatorul de titan a scurtat timpul de reacție de la 24 ore la 8 ore.
Impuritatea de titan din produs este mai mică de 0,1% și nu este necesară o purificare suplimentară.
Sinteză mecanochimică: LiH a reacţionat direct cu AlCl3 în stare solidă prin măcinare cu bile de-energie mare (500 rpm, 2 ore), cu un randament de 78%. Această metodă este potrivită pentru condițiile lipsite de solvenți, dar trebuie să rezolve problema uzurii și contaminării materialelor rezervoarelor de măcinare cu bile (cum ar fi politetrafluoretilena).
Stabilitatea soluției și mecanismul de degradare
Cinetica de descompunere termică
Soluție de hidrură de litiu aluminiuse descompune lent în Li ∝ AlH ₆ și LiH la temperatura camerei, cu un ordin de reacție de 1,5 și o energie de activare de Ea=102 kJ/mol. Impuritățile metalelor de tranziție, cum ar fi titanul și fierul, pot crește viteza de descompunere de 5 ori, astfel încât materiile prime de-puritate ridicată (Fe<1 ppm, Ti<0.5 ppm) need to be used.
Efect de solvent
Sistem eteric: la -20 grade C, timpul de-înjumătățire al soluției de LiAlH ₄ este de 30 de zile; Când este încălzit la 25 de grade C, timpul de înjumătățire este scurtat la 7 zile.
Sistem THF: datorită legăturii de coordonare mai puternice formate între atomul de oxigen al THF și Li ⁺, stabilitatea soluției este îmbunătățită, iar timpul de înjumătățire-la 25 de grade C ajunge la 14 zile.
Analiza produsului de degradare
Prin difracția de raze X-(XRD) și detecția prin rezonanță magnetică nucleară (RMN), produsele de degradare includ:
Li ∝ AlH ₆ (sistem de cristal hexagonal, densitatea hidrogenului redusă cu 30%)
Al (OH) ∝ (generated when the solution is exposed to humidity>10%)
Li ₂ O (detectat după stocare pe termen lung{0})
Standarde de siguranță în funcționare
Echipament individual de protecție (EIP)
Protecție respiratorie: respirator cu alimentare cu aer certificat NIOSH (APF=1000) echipat cu recipient cu filtru de vapori organici.
Skin protection: Butyl rubber gloves (thickness 0.7mm, penetration time>480 minute), îmbrăcăminte rezistentă la substanțe chimice (material Tychem 2000).
Protecția ochilor: mască pentru față completă (conformă cu standardul ANSI Z87.1).
Controlul mediului de operare
Atmosferă inertă: Protejați cu azot (O₂<1 ppm, H ₂ O<0.1 ppm) or argon (purity 99.999%).
Monitorizarea temperaturii: Sistemul de reacție este echipat cu un termometru cu rezistență din platină (precizie ± 0,1 grade C), care declanșează automat sistemul de răcire atunci când temperatura depășește limita.
Purificarea cu solvent: Utilizați sita moleculară (tip 4A) și tratament cu reflux de sodiu metalic pentru a reduce conținutul de umiditate al eterului la sub 10 ppm.
Răspuns de urgență la scurgeri
Izolare: Setați o zonă de avertizare pe o rază de 10 metri și interziceți utilizarea dispozitivelor electronice.
Neutralizare: Acoperiți materialul scurs cu nisip uscat (de 3 ori cantitatea de scurgere) pentru a evita contactul direct.
Colectare: Transferați substanța adsorbită într-o găleată etanșă cu polietilenă și etichetați-o drept „deșeuri periculoase corozive”.
Ventilație: porniți ventilatorul-antiexploziv și continuați să evacuați timp de 2 ore, monitorizând concentrația de hidrogen (<4% LEL).
Direcții viitoare de cercetare
Dezvoltarea de derivate sigure
StudiindSoluție de hidrură de litiu aluminiu 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>90% după 6 luni de depozitare.
Sistem de solvent verde
Exploring ionic liquids (such as [BMIM] [BF ₄]) as solvents for LiAlH ₄ solutions, their non flammability and high boiling point (>300 de grade C) poate îmbunătăți siguranța. În prezent, solubilitatea LiAlH₄ în [BMIM] [BF₄] este de 5 g/100g (25 grade C), dar viteza de reacție este redusă cu 40% în comparație cu sistemul eteric.
Mecanismul ciclului catalitic
Prin utilizarea tehnicilor de nanotehnologie, cum ar fi prepararea particulelor de LiAlH ₄ cu o lungime de undă de 20-50 nm, selectivitatea reacției este îmbunătățită și generarea de produse secundare este redusă. Experimentul a arătat că randamentul de reducere a compușilor nitro prin nano LiAlH₄ a crescut de la 85% la 92%.
Tag-uri populare: soluție de hidrură de litiu aluminiu cas 16853-85-3, furnizori, producători, fabrică, en-gros, cumpărare, preț, vrac, de vânzare