金属醇盐的无水氯化铝催化合成法制造技术

本发明专利技术的核心是无水氯化铝催化金属与醇直接反应合成金属醇盐的新方法。目前国内外采用金属与醇直接反应合成金属醇盐时，无一例外的使用Ｉ↓［２］、Ｈｇ↑［２＋］盐或其混合物。Ｈｇ↑［２＋］盐有剧毒、Ｉ↓［２］催化作用较弱和伴随副反应发生等缺点，使某些金属醇盐合成遇到了困难。本发明专利技术在采用直接反应法合成醇盐时有三个优势：首先彻底摆脱了使用Ｈｇ↑［２＋］盐作催化剂所带来的毒性与污染；其次避免了使用Ｉ↓［２］催化效率低下和副反应的发生；再就是使某些难以进行或效率较低的反应得以顺利、高效地进行。具体方法是向一定量的醇中加入０．５％ＡｌＣｌ↓［３］（质量／体积比），然后按一定比例加入金属片或碎屑，加热回流一定的时间后合成反应完成。该技术从催化剂到催化机理完全不同于使用Ｉ↓［２］、Ｈｇ↑［２＋］盐作催化剂时的合成技术。

【技术实现步骤摘要】

该项改进技术属于化学工程合成、新材料制备领域的催化合成新技术，具体地说就是无水氯化铝催化金属与醇的反应制备金属醇盐。
技术介绍
纳米粉体制备技术是目前国内外化学工程和新材料领域最受关注的技术之一，而溶胶凝胶技术又是近二、三十年来最为常用、最有发展前途的纳米粉体研制技术之一。从根源上讲，溶胶凝胶技术的兴起、成长、成熟、应用、以及未来的发展都归因于金属醇盐和金属醇盐化学的产生与发展，金属醇盐作为前驱物促进了溶胶凝胶技术在化学工程和新材料领域的应用发展。金属醇盐常用的制备方法有金属与醇在催化剂直接反应合成法、无水卤化物—氨法、醇盐交换法、牺牲阳极电化学法等。其中直接反应合成法生产效率是最高的，其它方法存在操作繁杂，周期长等缺点，而电化学法有存在副反应的缺点。而直接反应合成法所用的催化剂国内外无一例外的使用I2、Hg2+盐或其混合物。由于任何催化剂都有其适用范围和选择性，这样存在着有些金属与醇的反应效率极其低下(在上述催化剂作用下)等问题。该项专利技术技术就是在催化剂方面做出很好的改进并取得成功。
技术实现思路
本专利技术是使用无水氯化铝作为金属与醇直接反应合成金属醇盐中新的催化剂，代替有剧毒的Hg2+盐和低效的I2，达到完全无毒而高效地进行金属醇盐的制备。1、概述在金属与醇直接反应合成金属醇盐中，上述三种催化剂的作用机理是利用其氧化性，即I2、Hg2+通过氧化金属原子而帮助烷氧基与金属离子结合，而在无水的合成反应醇体系中其氧化性受到制约，使其催化能力降低。反应中醇起酸的作用，但是醇的酸性比水还弱得多，因此有些化学性质本来比较活泼的金属与醇反应就慢得多了。Hg2+的毒性很大，购买和使用都受到许多限制；而I2的催化能力较弱，增大加入量又会带来对产物的污染。当使用AlCl3作催化剂时避免了这两个缺点。研究发现，以AlCl3作催化剂对某些金属醇盐的合成速度和效率均得到大幅度提高，原因是AlCl3与醇形成了类似于AlCl2(OR)·2AlCl3·HOR组成的中间产物。这类中间产物与醇分子较强的结合性使相应的金属醇盐得以形成。2、技术方案首先量取一定体积的醇放入烧瓶中，称取0.5％AlCl3(质量-体积比)加入醇中，然后加入一定量的金属，在一定温度下加热回流。金属与醇开始反应并放出氢气，经过一定的反应时间后，金属碎片消失，金属与醇生成金属醇盐，可以用下列通用化学反应方程式所示 其中，M代表金属分子或原子，如铝(Al)、镁(Mg)、钇(Y)、镧(La)、钕(Nd)等；n代表与醇反应中金属原子失去电子的个数或合成的稳定金属醇盐中金属离子的化合价；HOR代表含碳原子(C)数目为2-6的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇等；M(OR)n代表金属M与醇反应所生成的金属醇盐(下文同样符号代表含义相同)。“一定体积的醇”和“一定量的金属”是根据金属与醇的化学配比选取的，一般来说要求醇过量一些。“一定温度”是指由醇决定的反应温度，不同的醇沸点不同，故回流温度不同。“一定的反应时间”是指由各种因素决定的合成反应进行到底所需要的时间，不同金属与醇的反应时间是不同的。影响因素有金属的本性、醇的本性、金属与催化剂的比例、金属与醇的比例等。“金属碎片或碎屑的消失”说明反应彻底完成，所有金属都与醇反应生成了金属醇盐。3、本专利技术的技术优势(1)彻底消除使用Hg2+盐作催化剂所带来或产生的缺点，如购买、保存和使用这类剧毒化学品本身就很烦琐，浪费时间；使用后Hg2+盐会产生金属Hg，不回收保存就会带来环境污染，而回收保存又是一个很麻烦的问题；(2)在催化剂与金属摩尔比相同的条件下，AlCl3催化的反应速度要比I2催化快许多倍；(3)有些金属与醇的反应，用Hg2+盐作催化剂表现出惰性，也就是说反应速度与催化剂的加入量关系不大。而使用AlCl3催化合成反应速度大大加快，醇盐产率也得到相应的提高。具体实施例方式实例1称取无水氯化铝(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加热容器(一般为玻璃或不锈钢材质)中并搅拌，然后加入20g铝片或碎屑，放入回流装置加热回流，反应开始。如下列化学反应方程式所示 回流2～3小时后，铝片完全消失，表示合成反应完毕。实例2称取无水氯化铝(AlCl3)1g，加入到盛有200ml醇的可加热容器(一般为玻璃或不锈钢材质)中并搅拌，然后加入片状或碎屑状12g(0.5mol)镁，放入回流装置加热回流，反应开始并放出氢气。如下列化学反应方程式所示 回流5～7小时左右，当停止放出氢气时表示合成反应完毕。实例3称取无水氯化铝(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加热容器(一般为玻璃或不锈钢材质)中并搅拌，然后加入20g钇片或碎屑，放入回流装置加热回流，反应开始。如下列化学反应方程式所示 回流5～7小时左右，金属钇碎屑完全消失，合成反应完毕。实例4称取无水氯化铝(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加热容器(一般为玻璃或不锈钢材质)中并搅拌，然后加入20g镧片或碎屑，放入回流装置加热回流，反应开始。如下列化学反应方程式所示 回流5～7小时左右，金属镧碎屑完全消失，合成反应完毕。实例5称取无水氯化铝(AlCl3)2g，加入到盛有400ml醇的可加热容器(一般为玻璃或不锈钢材质)中并搅拌，然后加入20g钕片或碎屑，放入回流装置加热回流，反应开始。如下列化学反应方程式所示 回流5～7小时左右，金属钕碎屑完全消失，合成反应完毕。权利要求1.本专利技术是一项关于金属与醇直接反应合成金属醇盐的催化合成新方法。合成反应可以用下列通用化学反应方程式所示 其中，M代表金属分子或原子，如铝(Al)、镁(Mg)、钇(Y)、镧(La)、钕(Nd)等；n代表与醇反应中金属原子失去电子的个数或合成的稳定金属醇盐中金属离子的化合价；HOR代表含碳原子(C)数目为2-6的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇等；M(OR)n代表金属M与醇反应所生成的金属醇盐。2.根据权利要求1所述的催化合成新方法，涉及的催化剂为选用无水氯化铝作催化剂。3.根据权利要求1所述的催化合成新方法，涉及的金属为铝(Al)、镁(Mg)、钇(Y)、镧(La)、钕(Nd)等。4.根据权利要求1所述的催化合成新方法，其醇的特征为含碳原子(C)数目为2-6的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇等。全文摘要本专利技术的核心是无水氯化铝催化金属与醇直接反应合成金属醇盐的新方法。目前国内外采用金属与醇直接反应合成金属醇盐时，无一例外的使用I文档编号C07C29/70GK1861552SQ200510072448公开日2006年11月15日 申请日期2005年5月12日 优先权日2005年5月12日专利技术者王修慧 申请人:大连交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术是一项关于金属与醇直接反应合成金属醇盐的催化合成新方法。合成反应可以用下列通用化学反应方程式所示：Ｍ＋ｎＨＯＲ＊Ｍ（ＯＲ）↓［ｎ］＋ｎ／２Ｈ↑［２］↑其中，Ｍ代表金属分子或原子，如铝（Ａｌ）、镁（Ｍｇ）、钇（Ｙ）、镧（Ｌａ）、钕（Ｎｄ）等；ｎ代表与醇反应中金属原子失去电子的个数或合成的稳定金属醇盐中金属离子的化合价；ＨＯＲ代表含碳原子（Ｃ）数目为２－６的脂肪醇或低碳醇，如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇等；Ｍ（ＯＲ）↓［ｎ］代表金属Ｍ与醇反应所生成的金属醇盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王修慧，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]