Діетилцинк CAS 557-20-0

Цей метод безпосередньо генерує діетилзин через окислювально-відновну реакцію між галогенованим етаном (наприклад, йодетаном, брометаном) і активованим порошком цинку. Формула реакції:
2 C₂H5X + Zn → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
Серед них X являє собою атом галогену (I, Br). Під час процесу реакції перенесення електронів на поверхні цинкового порошку сприяє розриву вуглецевих галогенних зв’язків у галогенованих вуглеводнях, утворюючи вуглецево-цинкові зв’язки та, зрештою, утворюючи цільовий продукт.

Попередня обробка цинкового порошку
Обладнання: скляна пляшка об’ємом 1000 мл з нижньою трубкою
Операція: додайте 600 г порошку цинку (клас 6N), введіть сухий водень, щоб злегка запухрити циліндр хвостового газу, повільно підвищте температуру до 200 градусів і утримуйте протягом 30 хвилин, спостерігайте за конденсацією водяної пари на стінці трубки хвостового газу, підтвердьте видалення шару оксиду, а потім охолодіть до кімнатної температури.
Мета: видалити поверхневий шар оксиду цинкового порошку, відкрити активні центри та підвищити ефективність реакції.

Побудова інертного середовища
Обладнання: чотиригорла скляна колба об’ємом 1000 мл (обладнана сферичною конденсаторною трубкою, воронкою постійного тиску, рукавом термометра, мішалкою з нержавіючої сталі)
Робота: підключіть азотну систему, заповніть її азотом і замініть 3 рази, щоб переконатися, що вміст кисню в реакційній системі нижче 0,1 ppm.

Ініціація реакції та контроль температури
Операція:
Додайте попередньо оброблений цинковий порошок і послідовно закапайте 10 мл змішаного розчину йодетану/брометану (об’ємне співвідношення 1:1), 10 г йодиду міді (каталізатор) і 30 гдіетилцинк(ініціатор).
При підвищенні температури до 58-60 градусів рефлюкс прискорюється. Після нагрівання до 80 градусів додають решту змішаного розчину. Після додавання розчину його нагрівають до 140 градусів і витримують при цій температурі 1 годину.

Ключові моменти:
Тригерна стадія вимагає суворого контролю температури, щоб уникнути місцевого перегріву та побічних реакцій;
Йодид міді може зменшити енергію активації реакції та скоротити час ініціації (зазвичай<40 minutes);
Стратегія поетапного нагрівання може збалансувати швидкість реакції та чистоту продукту.
Розділення та очищення продуктів

Операція:
При природному охолодженні до 70 градусів матеріал твердне. Після повного охолодження підключіть низькотемпературний-пристрій (температура приймальної пляшки<-35 ℃).
Вакуумна дистиляція (тиск від -0,08 до -0,09 МПа) використовується для збору фракцій газової фази при температурі 30-50 градусів, а вторинна дистиляція використовується для збору сумішей при 50-60 градусах.
Індекс чистоти: чистота діетилцинку більше або дорівнює 99,9%, концентрація домішок цинку менше або дорівнює 10 ppm, концентрація домішок свинцю менше або дорівнює 1 ppm.

Коли певне підприємство застосовує реакційний котел об’ємом 500 л для великомасштабного-виробництва, воно досягає збільшення річної виробничої потужності на 30% завдяки таким удосконаленням:

Попереднє змішування сировини: попередньо змішайте йодетану та брометан у співвідношенні 1:1,2, щоб зменшити коливання часу додавання по краплях;
Градієнтне нагрівання: установіть три{0}}програму контролю температури 80 градусів, 120 градусів і 140 градусів, щоб скоротити час ізоляції до 45 хвилин;
Безперервна дистиляція: використовується дво{0}}ступеневий процес серії дистиляційних веж, на першому етапі відокремлюються непрореаговані галогеновані вуглеводні, а на другому етапі очищується діетилцинк із чистотою продукту 99,95%.

Використовуючи реакцію подвійного розкладання алкілу алюмінію (наприклад, триетилалюмінію) і хлориду цинку для отримання діетилцинку, рівняння реакції виглядає так:
ZnCl₂ + 2 Al(C₂H₅)3 → (C₂H₅)₂Zn + 2 Al(C₂H₅)₂Cl
Цей метод забезпечує високу селективність синтезу шляхом контролю молярного співвідношення реагентів (зазвичай ZnCl ₂: Al (C ₂ H ₅) ∝=1:2,2) та умов реакції (таких як температура та розчинник).

Перевага:
Низька вартість сировини: ціна триетилалюмінію становить лише 1/5 йодетану;
Побічні -продукти, які підлягають вторинній переробці: діетил алюміній хлорид (Al (C₂H₅)₂Cl) можна переробити як алкілуючий реагент;
Висока промислова придатність: м'які умови реакції (від кімнатної температури до 80 градусів), низька корозійна активність обладнання.

Завдання:
Вимоги до чистоти сировини суворі: концентрація гідридів у триетилалюмінію повинна контролюватися в межах 0,01-0,10 мас.%, інакше може виникнути осад і заблокувати обладнання;
Складність розділення продукту висока: точки кипіння діетилзину та діетилалюміній хлориду близькі (98 градусів для першого та 150 градусів для останнього), що вимагає використання методів вакуумної дистиляції або екстракційної дистиляції.

Підготовка сировини:
Змішайте триетилалюміній (чистота більше або дорівнює 99,5%) з білою олією (розріджувачем) в об’ємному співвідношенні 1:1, щоб зменшити інтенсивність реакції;
Хлорид цинку (безводний сорт) сушать при високій температурі 200 градусів протягом 4 годин для видалення кристалічної води.

Контроль реакції:
Під захистом азоту повільно додайте хлорид цинку до розчину триетилалюмінію та контролюйте швидкість подачі, щоб температура не перевищувала 60 градусів;
Після завершення реакції розведіть систему н-гексаном (розчинником), щоб зменшити в’язкість і полегшити розділення.

Розділення продукту:
Перегонка при зниженому тиску (тиск -0,095 МПа):
Фаза 1: Зберіть фракції 30-50 градусів (триетилалюміній, що не прореагував);
Фаза 2: Зберіть фракції при 60-150 градусах, де 60-98 градусів – діетилцинк, а 98-150 градусів – діетилалюминийхлорид.
Перевірка чистоти: за допомогою газової хроматографії (GC) виявлення чистоти діетилзину більше або дорівнює 99,9%, а чистота діетилалюміній хлориду більше або дорівнює 99,5%.

Використовуйте поверхневу каталітичну активність цинк-мідного сплаву (Zn Cu) або цинк-натрієвого сплаву (Zn Na), щоб сприяти утворенню вуглець-цинкових зв’язків у галогенованому етані. Для прикладу цинково-мідного сплаву рівняння реакції виглядає так:
Zn-Cu + C₂H5X → C₂H5ZnX → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
Мідь або натрій у сплавах можуть змінювати електронну структуру цинку, зменшувати енергію активації реакції та збільшувати швидкість реакції.

Підготовка сплаву:
Розплавити та змішати порошок цинку та порошок міді (масове співвідношення 9:1) в інертній атмосфері та відлити їх у блоковий сплав;
Подрібніть до порошку 200 меш для наступних реакцій.

Оптимізація реакції:
Контроль температури: градієнтне нагрівання 30-150 градусів, щоб уникнути локального перегріву;
Прискорення краплі: прискорення краплі розчину суміші йодетану/брометану (об’ємне співвідношення 1:1) становить 2-3 мл/хв;
Інтенсивність змішування: магнітне перемішування (швидкість 500 об/хв) використовується для забезпечення достатньої дисперсії порошку сплаву.

Очищення продукту:
Перегонка зниженого тиску (тиск -0,1 МПа):
Початкова точка кипіння: Зібрати<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Основна фракція: Зберіть фракції при 50-98 градусах з чистотою більше або дорівнює 99,5%;
Tail fraction:>Фракція 98 градусів (домішки з високою температурою кипіння).

Певне підприємство застосовує метод цинково-мідного сплаву для будівництва виробничої лінії з річною продуктивністю 10 тонндіетилцинк. Ключові покращення включають:

Безперервна підготовка сплаву: розробка пристрою розпилення плавлення для досягнення безперервного виробництва порошку сплаву з розподілом частинок за розміром D50=150 мкм;
Конструкція реактора: використання реактора з киплячим шаром для покращення контакту газу-твердої фази та скорочення часу реакції до 4 годин;
Енергозберігаюча дистиляція: використання технології теплового насоса для рекуперації відпрацьованого тепла дистиляції, що зменшує споживання енергії на 40%.