專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬醇鹽的無(wú)水氯化鋁催化合成法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該項(xiàng)改進(jìn)技術(shù)屬于化學(xué)工程合成、新材料制備領(lǐng)域的催化合成新技術(shù)，具體地說(shuō)就是無(wú)水氯化鋁催化金屬與醇的反應(yīng)制備金屬醇鹽。
背景技術(shù)：
納米粉體制備技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外化學(xué)工程和新材料領(lǐng)域最受關(guān)注的技術(shù)之一，而溶膠凝膠技術(shù)又是近二、三十年來(lái)最為常用、最有發(fā)展前途的納米粉體研制技術(shù)之一。從根源上講，溶膠凝膠技術(shù)的興起、成長(zhǎng)、成熟、應(yīng)用、以及未來(lái)的發(fā)展都?xì)w因于金屬醇鹽和金屬醇鹽化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展，金屬醇鹽作為前驅(qū)物促進(jìn)了溶膠凝膠技術(shù)在化學(xué)工程和新材料領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。金屬醇鹽常用的制備方法有金屬與醇在催化劑直接反應(yīng)合成法、無(wú)水鹵化物—氨法、醇鹽交換法、犧牲陽(yáng)極電化學(xué)法等。其中直接反應(yīng)合成法生產(chǎn)效率是最高的，其它方法存在操作繁雜，周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，而電化學(xué)法有存在副反應(yīng)的缺點(diǎn)。而直接反應(yīng)合成法所用的催化劑國(guó)內(nèi)外無(wú)一例外的使用I2、Hg2+鹽或其混合物。由于任何催化劑都有其適用范圍和選擇性，這樣存在著有些金屬與醇的反應(yīng)效率極其低下(在上述催化劑作用下)等問(wèn)題。該項(xiàng)發(fā)明技術(shù)就是在催化劑方面做出很好的改進(jìn)并取得成功。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是使用無(wú)水氯化鋁作為金屬與醇直接反應(yīng)合成金屬醇鹽中新的催化劑，代替有劇毒的Hg2+鹽和低效的I2，達(dá)到完全無(wú)毒而高效地進(jìn)行金屬醇鹽的制備。
1、概述在金屬與醇直接反應(yīng)合成金屬醇鹽中，上述三種催化劑的作用機(jī)理是利用其氧化性，即I2、Hg2+通過(guò)氧化金屬原子而幫助烷氧基與金屬離子結(jié)合，而在無(wú)水的合成反應(yīng)醇體系中其氧化性受到制約，使其催化能力降低。反應(yīng)中醇起酸的作用，但是醇的酸性比水還弱得多，因此有些化學(xué)性質(zhì)本來(lái)比較活潑的金屬與醇反應(yīng)就慢得多了。Hg2+的毒性很大，購(gòu)買(mǎi)和使用都受到許多限制；而I2的催化能力較弱，增大加入量又會(huì)帶來(lái)對(duì)產(chǎn)物的污染。當(dāng)使用AlCl3作催化劑時(shí)避免了這兩個(gè)缺點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，以AlCl3作催化劑對(duì)某些金屬醇鹽的合成速度和效率均得到大幅度提高，原因是AlCl3與醇形成了類(lèi)似于AlCl2(OR)·2AlCl3·HOR組成的中間產(chǎn)物。這類(lèi)中間產(chǎn)物與醇分子較強(qiáng)的結(jié)合性使相應(yīng)的金屬醇鹽得以形成。
2、技術(shù)方案首先量取一定體積的醇放入燒瓶中，稱(chēng)取0.5％AlCl3(質(zhì)量-體積比)加入醇中，然后加入一定量的金屬，在一定溫度下加熱回流。金屬與醇開(kāi)始反應(yīng)并放出氫氣，經(jīng)過(guò)一定的反應(yīng)時(shí)間后，金屬碎片消失，金屬與醇生成金屬醇鹽，可以用下列通用化學(xué)反應(yīng)方程式所示 其中，M代表金屬分子或原子，如鋁(Al)、鎂(Mg)、釔(Y)、鑭(La)、釹(Nd)等；n代表與醇反應(yīng)中金屬原子失去電子的個(gè)數(shù)或合成的穩(wěn)定金屬醇鹽中金屬離子的化合價(jià)；HOR代表含碳原子(C)數(shù)目為2-6的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇等；M(OR)n代表金屬M(fèi)與醇反應(yīng)所生成的金屬醇鹽(下文同樣符號(hào)代表含義相同)。
“一定體積的醇”和“一定量的金屬”是根據(jù)金屬與醇的化學(xué)配比選取的，一般來(lái)說(shuō)要求醇過(guò)量一些。
“一定溫度”是指由醇決定的反應(yīng)溫度，不同的醇沸點(diǎn)不同，故回流溫度不同。
“一定的反應(yīng)時(shí)間”是指由各種因素決定的合成反應(yīng)進(jìn)行到底所需要的時(shí)間，不同金屬與醇的反應(yīng)時(shí)間是不同的。影響因素有金屬的本性、醇的本性、金屬與催化劑的比例、金屬與醇的比例等。
“金屬碎片或碎屑的消失”說(shuō)明反應(yīng)徹底完成，所有金屬都與醇反應(yīng)生成了金屬醇鹽。
3、本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)(1)徹底消除使用Hg2+鹽作催化劑所帶來(lái)或產(chǎn)生的缺點(diǎn)，如購(gòu)買(mǎi)、保存和使用這類(lèi)劇毒化學(xué)品本身就很煩瑣，浪費(fèi)時(shí)間；使用后Hg2+鹽會(huì)產(chǎn)生金屬Hg，不回收保存就會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染，而回收保存又是一個(gè)很麻煩的問(wèn)題；(2)在催化劑與金屬摩爾比相同的條件下，AlCl3催化的反應(yīng)速度要比I2催化快許多倍；(3)有些金屬與醇的反應(yīng)，用Hg2+鹽作催化劑表現(xiàn)出惰性，也就是說(shuō)反應(yīng)速度與催化劑的加入量關(guān)系不大。而使用AlCl3催化合成反應(yīng)速度大大加快，醇鹽產(chǎn)率也得到相應(yīng)的提高。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1稱(chēng)取無(wú)水氯化鋁(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加熱容器(一般為玻璃或不銹鋼材質(zhì))中并攪拌，然后加入20g鋁片或碎屑，放入回流裝置加熱回流，反應(yīng)開(kāi)始。如下列化學(xué)反應(yīng)方程式所示 回流2～3小時(shí)后，鋁片完全消失，表示合成反應(yīng)完畢。
實(shí)例2稱(chēng)取無(wú)水氯化鋁(AlCl3)1g，加入到盛有200ml醇的可加熱容器(一般為玻璃或不銹鋼材質(zhì))中并攪拌，然后加入片狀或碎屑狀12g(0.5mol)鎂，放入回流裝置加熱回流，反應(yīng)開(kāi)始并放出氫氣。如下列化學(xué)反應(yīng)方程式所示 回流5～7小時(shí)左右，當(dāng)停止放出氫氣時(shí)表示合成反應(yīng)完畢。
實(shí)例3稱(chēng)取無(wú)水氯化鋁(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加熱容器(一般為玻璃或不銹鋼材質(zhì))中并攪拌，然后加入20g釔片或碎屑，放入回流裝置加熱回流，反應(yīng)開(kāi)始。如下列化學(xué)反應(yīng)方程式所示 回流5～7小時(shí)左右，金屬釔碎屑完全消失，合成反應(yīng)完畢。
實(shí)例4稱(chēng)取無(wú)水氯化鋁(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加熱容器(一般為玻璃或不銹鋼材質(zhì))中并攪拌，然后加入20g鑭片或碎屑，放入回流裝置加熱回流，反應(yīng)開(kāi)始。如下列化學(xué)反應(yīng)方程式所示 回流5～7小時(shí)左右，金屬鑭碎屑完全消失，合成反應(yīng)完畢。
實(shí)例5稱(chēng)取無(wú)水氯化鋁(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加熱容器(一般為玻璃或不銹鋼材質(zhì))中并攪拌，然后加入20g釹片或碎屑，放入回流裝置加熱回流，反應(yīng)開(kāi)始。如下列化學(xué)反應(yīng)方程式所示 回流5～7小時(shí)左右，金屬釹碎屑完全消失，合成反應(yīng)完畢。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一項(xiàng)關(guān)于金屬與醇直接反應(yīng)合成金屬醇鹽的催化合成新方法。合成反應(yīng)可以用下列通用化學(xué)反應(yīng)方程式所示 其中，M代表金屬分子或原子，如鋁(Al)、鎂(Mg)、釔(Y)、鑭(La)、釹(Nd)等；n代表與醇反應(yīng)中金屬原子失去電子的個(gè)數(shù)或合成的穩(wěn)定金屬醇鹽中金屬離子的化合價(jià)；HOR代表含碳原子(C)數(shù)目為2-6的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇等；M(OR)n代表金屬M(fèi)與醇反應(yīng)所生成的金屬醇鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化合成新方法，涉及的催化劑為選用無(wú)水氯化鋁作催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化合成新方法，涉及的金屬為鋁(Al)、鎂(Mg)、釔(Y)、鑭(La)、釹(Nd)等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化合成新方法，其醇的特征為含碳原子(C)數(shù)目為2-6的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇等。
全文摘要
本發(fā)明的核心是無(wú)水氯化鋁催化金屬與醇直接反應(yīng)合成金屬醇鹽的新方法。目前國(guó)內(nèi)外采用金屬與醇直接反應(yīng)合成金屬醇鹽時(shí)，無(wú)一例外的使用I
文檔編號(hào)C07C29/70GK1861552SQ200510072448
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者王修慧 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)