Chemický vzorecLithium Aluminium Hydride Solution(LAH) je LiAlH 4, což je anorganická sloučenina složená z lithia (Li), hliníku (Al) a vodíku (H). Ve své struktuře jsou atomy hliníku obklopeny čtyřmi atomy vodíku, které tvoří tetraedrickou konfiguraci, zatímco ionty lithia jsou vázány na anionty [AlH 4] ⁻ prostřednictvím iontových vazeb. Tato jedinečná struktura propůjčuje LAH extrémně vysokou reaktivitu. Vykazuje dobrou rozpustnost v polárních neprotonových rozpouštědlech, což je způsobeno schopností interakce mezi molekulami rozpouštědla a LAH. Polární neprotonová rozpouštědla stabilizují iontové páry LAH prostřednictvím solvatace, čímž podporují rozpouštění. Tento roztok může redukovat estery, karboxylové kyseliny, acylchloridy, aldehydy, ketony atd. na jejich odpovídající alkoholy. Například ethylacetát se redukuje na ethanol v roztoku LAH/THF. Nitrosloučeniny, nitrily a amidy mohou být redukovány na aminy. Například nitrobenzen se redukuje na anilin. Za specifických podmínek může LAH selektivně redukovat určité funkční skupiny bez ovlivnění jiných částí.
|
Můžeme poslat pod skutečným jménem! Lithium Aluminium Hydride, CAS 16853-85-3 HS kód: 2850009090
Vysvětlení pro přepravu skutečného jména: |
 |
|
Chemický vzorec |
AlH4Li |
|
Přesná hmotnost |
38 |
|
Molekulová hmotnost |
38 |
|
m/z |
38 (100.0%), 37 (8.2%) |
|
Elementární analýza |
AI, 71,09; H, 10,62; Li, 18,29 |
|
|
|
Lithium Aluminium Hydride Solution(LiAlH ₄) je vysoce účinné redukční činidlo v organické syntéze a jeho příprava vyžaduje přísné dodržování klíčových zásad, jako je inertní prostředí, kontrola nízké teploty a výběr rozpouštědla.
Chemická esence a základní vlastnosti
Molekulární struktura a reakční aktivita
LiAlH 4 se skládá z iontů lithia (Li ⁺) a tetraedrických [AlH 4] ⁻ aniontů. Atomy hliníku jsou kovalentně navázány na čtyři atomy vodíku za vzniku vysokoenergetického nosiče vodíku. Jeho silná redukovatelnost pochází z polarity vodíkových vazeb hliníku (s rozdílem elektronegativity Δ χ=1.5), což umožňuje atomům vodíku nést některé záporné náboje a snadno atakovat kladně nabitá centra, jako jsou karbonylové uhlíky. Experimenty ukázaly, že LiAlH 4 má redukční účinnost více než 98 % pro estery, karboxylové kyseliny a acylchloridy, což je mnohem vyšší účinnost než u izotermických a redukčních činidel borohydridu sodného (NaBH 4).
Fyzikální stav a rozpustnost
Čistý LiAlH 4 je bílý krystalický prášek, zatímco komerční produkty vypadají šedě kvůli přítomnosti stopových množství elementárního hliníku (0,5 % -2 %). Jeho hustota je 0,917 g/cm³ a jeho bod tání je 190 °C (před rozkladem). Údaje o rozpustnosti jsou následující:
Éter: 25-30 g/100 g (25 stupňů C), optimální rozpouštědlo
Tetrahydrofuran (THF): 13 g/100 g, běžně používaný v průmyslu
Dimethoxyethan (DME): částečně rozpuštěný (5-8 g/100 g)
Dioxan: Téměř nerozpustný (0,1 g/100 g)
Polarita rozpouštědla (ε) a schopnost darování elektronů (DN) jsou klíčové faktory ovlivňující rozpustnost. Ether (ε=4.3, DN=20.0) tvoří koordinační vazby s Li ⁺ prostřednictvím osamělých párových elektronů atomů kyslíku, stabilizující iontové páry; Rozpustnost dioxanu (ε=2.2, DN=15.1) je však výrazně snížena kvůli nedostatečné polaritě.
Technologie přípravy roztoku
Cesta hydridu lithného a chloridu hlinitého
Reakční rovnice: 4LiH+AlCl ∝ → (C ₂ H ₅) ₂ O → LiAlH ₄+3LiCl
Operační kroky:
Předúprava: Pod ochranou dusíku vysušte prášek lithium hydridu (LiH) ve vakuu při 120 °C po dobu 2 hodin, aby se odstranila povrchově adsorbovaná voda.
Výběr rozpouštědla: Použijte bezvodý ether (vlhkost<50 ppm) as the reaction medium, with a boiling point (34.6 ° C) that facilitates subsequent distillation recovery.
Řízení reakce: Pomalu přidávejte AlCl3 k LiH suspenzi a udržujte teplotu na -10 °C až 0 °C. Exotermickou reakci je třeba řídit lázní s ledovou solí.
Následná úprava: Přefiltrujte, abyste odstranili sraženinu LiCl, filtrát koncentrujte na koncentraci LiAlH 4 2M a skladujte v polyethylenové láhvi.
Optimalizace výtěžku: Přidáním 0,5 % tetraisopropyltitanátu (Ti (OiPr) 4) jako katalyzátoru lze výtěžek zvýšit z 82 % na 91 %.
Klasická metoda chemické syntézy
Metoda vytěsňování sodíku a hliníku (průmyslová kvalita)
Cesta reakce:
Na + Al + 2H₂ →(500 stupňů, 100 atm)→ NaAlH₄
NaAlH4 + LiCl → THF → LiAlH4 + NaCl
Charakteristiky procesu:
Vysokotlakou hydrogenační reakci je třeba provést v reakční nádobě z titanové slitiny s přesností regulace teploty ± 2 stupně C.
Reakce vytěsňování soli vyžaduje použití bezvodého THF (vlhkost<10 ppm) and the separation of NaCl through fractional crystallization.
Čistota produktů průmyslové kvality může dosáhnout 99,5 %, ale náklady jsou o 30 % vyšší než u metod chemické syntézy.
Naftalen lithium titan tetrachloridový systém
Mechanismus reakce:
3,5g Li+32g naftalenu+0.45ml TiCl ₄ → (H ₂, 1 atm) → LiH · Ti kompozit
LiH·Ti + AlCl3 →(C₂H5)₂O → LiAlH₄
Výhoda:
Reakční teplota klesne na pokojovou teplotu (25 °C), čímž se sníží spotřeba energie o 60 %.
Titanový katalyzátor zkrátil reakční dobu z 24 hodin na 8 hodin.
Nečistota titanu v produktu je méně než 0,1 % a není nutné žádné další čištění.
Mechanochemická syntéza: LiH přímo reagoval s AlCl3 v pevném stavu vysokoenergetickým kulovým mletím (500 ot./min, 2 hodiny) s výtěžkem 78 %. Tato metoda je vhodná pro podmínky -bez rozpouštědel, ale potřebuje vyřešit problém opotřebení a kontaminace materiálů nádrží na kulové mlýny (jako je polytetrafluoretylen).
Stabilita řešení a mechanismus degradace
Kinetika tepelného rozkladu
Lithium Aluminium Hydride Solutionse pomalu rozkládá na Li ∝ AlH ₆ a LiH při pokojové teplotě, s reakčním řádem 1,5 a aktivační energií Ea=102 kJ/mol. Nečistoty přechodových kovů, jako je titan a železo, mohou zvýšit rychlost rozkladu až 5krát, takže suroviny o vysoké-čistotě (Fe<1 ppm, Ti<0.5 ppm) need to be used.
Rozpouštědlový efekt
Éterový systém: Při -20 stupních C je poločas-životnosti roztoku LiAlH ₄ 30 dní; Při zahřátí na 25 °C se poločas zkrátí na 7 dní.
Systém THF: Díky silnější koordinační vazbě vytvořené mezi atomem kyslíku THF a Li⁺ je stabilita roztoku zlepšena a poločas-přeměny při 25 °C dosahuje 14 dnů.
Analýza produktu degradace
Prostřednictvím rentgenové difrakce (XRD) a detekce nukleární magnetické rezonance (NMR) produkty degradace zahrnují:
Li ∝ AlH ₆ (šestihranný krystalový systém, hustota vodíku snížena o 30 %)
Al (OH) ∝ (generated when the solution is exposed to humidity>10%)
Li ₂ O (zjištěno po-dlouhodobém skladování)
Normy bezpečnosti provozu
Osobní ochranné prostředky (OOP)
Ochrana dýchacích cest: NIOSH certifikovaný respirátor s přívodem vzduchu (APF=1000) vybavený nádobou s filtrem proti organickým výparům.
Skin protection: Butyl rubber gloves (thickness 0.7mm, penetration time>480 minut), chemicky odolný oděv (materiál Tychem 2000).
Ochrana očí: Celoobličejová maska (v souladu s normou ANSI Z87.1).
Ovládání provozního prostředí
Inertní atmosféra: Chraňte dusíkem (O ₂<1 ppm, H ₂ O<0.1 ppm) or argon (purity 99.999%).
Monitorování teploty: Reakční systém je vybaven platinovým odporovým teploměrem (přesnost ± 0,1 stupně C), který automaticky spustí chladicí systém, když teplota překročí limit.
Čištění rozpouštědlem: Použijte molekulární síto (typ 4A) a zpracování kovového sodíku pod zpětným chladičem ke snížení obsahu vlhkosti etheru pod 10 ppm.
Nouzová reakce na únik
Izolace: Nastavte varovnou zónu o poloměru 10 metrů a zakažte používání elektronických zařízení.
Neutralizace: Zasypte uniklý materiál suchým pískem (3násobné množství úniku), aby se zabránilo přímému kontaktu.
Sběr: Přeneste adsorbovanou látku do polyetylenového uzavřeného kbelíku a označte ji jako "nebezpečný žíravý odpad".
Větrání: Zapněte protiexplozní-ventilátor a pokračujte ve výfuku po dobu 2 hodin, přičemž sledujte koncentraci vodíku (<4% LEL).
Budoucí směry výzkumu
Vývoj bezpečných derivátů
StudiumLithium Aluminium Hydride Solution 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 % po 6 měsících skladování.
Systém zelených rozpouštědel
Exploring ionic liquids (such as [BMIM] [BF ₄]) as solvents for LiAlH ₄ solutions, their non flammability and high boiling point (>300 stupňů C) může zlepšit bezpečnost. V současné době je rozpustnost LiAlH 4 v [BMIM] [BF 4] 5 g/100 g (25 °C), ale reakční rychlost je snížena o 40 % ve srovnání s etherovým systémem.
Mechanismus katalytického cyklu
Použitím nanotechnologických technik, jako je příprava částic LiAlH ₄ o vlnové délce 20-50 nm, se zlepšuje selektivita reakce a snižuje se tvorba vedlejších produktů. Experiment ukázal, že výtěžek redukce nitrosloučenin pomocí nano LiAlH 4 se zvýšil z 85 % na 92 %.
Populární Tagy: roztok lithiumaluminiumhydridu cas 16853-85-3, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej