Розчин калію третбутоксидуце органічна сполука з молекулярною формулою C4H9OK, CAS 865-47-4. Це важлива органічна основа, більш лужна, ніж гідроксид калію. Завдяки індукційному ефекту (CH3) 3CO - триметилу він має сильнішу лужність і активність, ніж інші калійні спирти, тому є хорошим каталізатором. Крім того, як сильна основа трет-бутанол калію широко використовується в органічному синтезі в хімічній промисловості, медицині, пестицидах тощо, наприклад, обмін складного ефіру, конденсація, перегрупування, полімеризація, відкриття кільця та виробництво ортоефірів важких металів.
|
Хімічна формула |
C4H9KO |
|
Точна маса |
112 |
|
Молекулярна маса |
112 |
|
m/z |
112 (100.0%), 114 (7.2%), 113 (4.3%) |
|
Елементний аналіз |
C, 42.81; H, 8.08; K, 34.84; O, 14.26 |
|
|
|
Трет-бутоксид калію (хімічна формула: C₄H₉KO, номер CAS: 865-47-4) є важливою органічною основою. Три метильні групи трет-бутоксидної групи (- OC (CH3) ∝) у його молекулярній структурі значно підвищують його лужність і реакційну здатність завдяки ефектам індукції, що робить його незамінним каталізатором і реакційним реагентом у сферах хімічної інженерії, медицини, пестицидів тощо.
Основні застосування в галузі органічного синтезу
1. Каталізатор реакції конденсації
Розчин калію третбутоксидує ефективним каталізатором класичних реакцій, таких як конденсація Дарценса та конденсація Штоббе. Наприклад, у реакції Дарценса він може каталізувати утворення епоксидних ефірів з альдегідів і альфа-галогенованих ефірів з виходом понад 85%.
Ця реакція є вирішальним кроком у синтезі природних продуктів, таких як вітамін А та гормони кори надниркових залоз. Крім того, при конденсації Штоббе трет-бутоксид калію може сприяти конденсації діетилсукцинату з альдегідами, утворюючи ненасичені складні ефіри для синтезу ароматизаторів і фармацевтичних проміжних продуктів.
2. Ініціатор реакції перегрупування
У реакції перегрупування Пінаколу трет-бутоксид калію запускає перегрупування карбокатіонів шляхом захоплення гідроксильного протона сусідніх діолів, що призводить до утворення альдегідів або кетонів. Наприклад, використовуючи пінальний спирт як сировину, пінальний кетон можна ефективно синтезувати з виходом понад 90% під час каталізу трет-бутоксиду калію.
Ця реакція має важливе значення в загальному синтезі природних продуктів, таких як побудова бічних ланцюгів паклітакселу.
3. Промотор реакції відкриття кільця
У реакції розкриття кільця епоксидних сполук трет-бутоксид калію може вибірково атакувати точки заміщення меншості епоксидного кільця, утворюючи продукти розкриття транс-кільця. Наприклад, використовуючи похідні етиленоксиду як сировину, - гідроксиефірні сполуки можна синтезувати під час каталізу трет-бутоксиду калію, які використовуються як проміжні продукти для синтезу нестероїдного проти-запального препарату ібупрофену.
4. Ініціатор агрегації
Третбутоксид калію є класичним ініціатором аніонної полімеризації, особливо підходить для синтезу поліолефінів. У розчині ТГФ він може ініціювати полімеризацію ізопрену з утворенням цис-1,4-поліізопрену (основного компонента натурального каучуку). Крім того, при метатезисній полімеризації з розкриттям кільця (ROMP) комбінація трет-бутоксиду калію та рутенієвого карбенового комплексу може ефективно синтезувати циклічні олефінові полімери для отримання високоефективних еластомерів.
Основна сировина для фармацевтичної та пестицидної промисловості
1. Синтез лікарських проміжних продуктів
Третбутоксид калію відіграє важливу роль у синтезі антибіотиків. Наприклад, у модифікації бічного ланцюга цефалоспоринових антибіотиків він може каталізувати реакції обміну складного ефіру, вводити захисні або функціональні групи та підвищувати стабільність ліків. Крім того, у синтезі проти{2}}пухлинного препарату паклітакселу трет-бутоксид калію каталізує реакцію конденсації ключових проміжних продуктів, підвищуючи загальний вихід до понад 35%.
2. Приготування діючих речовин пестицидів
У синтезі піретроїдних пестицидів, таких як циперметрин, трет-бутоксид калію діє як основний каталізатор для стимулювання реакцій обміну складного ефіру та циклізації, утворюючи сполуки складного ефіру циклопропанкарбонової кислоти з інсектицидною активністю.
Його каталітична ефективність значно вища, ніж у гідроксиду калію, зі скороченням часу реакції на 50 % і зменшенням кількості побічних продуктів на 30 %.
3. Хіральний синтез ліків
The combination of potassium tert butoxide and chiral ligands can achieve asymmetric catalysis. For example, in Sharpless asymmetric epoxidation reaction, it synergistically interacts with titanium complexes to synthesize epoxides with high enantioselectivity (ee value>95%) для синтезу хіральних препаратів, таких як - блокатор рецепторів пропранолол.
У галузі нових матеріалів і спеціальних хімікатів
1. Синтез рідкокристалічних матеріалів
Розчин калію третбутоксидує важливим реагентом для синтезу рідкокристалічних мономерів. Наприклад, під час отримання фторованих рідких кристалів на основі циклогексану вони можуть каталізувати реакцію дегідрогалогенування для генерації рідкокристалічних мономерів високої-чистоти, які використовуються як плівкові матеріали для вирівнювання для TFT-РК-дисплеїв. Умови реакції м'які (можна проводити при кімнатній температурі), а селективність досягає 99%.2. Приготування електронних хімікатів
У виробництві напівпровідників трет-бутоксид калію використовується для очищення металевих домішок на поверхні кремнієвих пластин. Його сильна лужність може розчиняти оксиди металів, такі як алюміній і мідь, тоді як стерична перешкода трет-бутилу перешкоджає корозії кремнієвих підкладок.
Експерименти показали, що трет-бутоксид калію концентрацією 0,1 моль/л має швидкість корозії кремнієвих пластин менше 0,1 нм/хв, що відповідає вимогам передових процесів.
3. Модифікація біорозкладаних матеріалів
Трет-бутоксид калію може каталізувати реакцію подовження ланцюга полімолочної кислоти (PLA) і підвищувати термічну стабільність матеріалу шляхом введення груп трет-бутилового ефіру. Наприклад, при 180 градусах він може збільшити молекулярну масу PLA з 100 000 до 500 000 і температуру плавлення зі 170 градусів до 220 градусів, що робить його придатним для таких галузей, як витратні матеріали для 3D-друку та медичні нитки.
Загалом існує два основних виробничі процеси длярозчин третбутоксиду калію, один процес металу, інший процес лугу.
Приготування твердого алкоксиду калію: в основному його готують з рідкого алкоксиду калію шляхом випаровування, концентрування та сушіння.
1. Металевий метод:
Додайте металевий калій до щойно випареного трет-бутилового спирту в середовищі азоту, поверніться до калію для повного розчинення, підтримуйте температуру протягом 1 години, випаруйте надлишок трет-бутилового спирту та висушіть залишкову білу тверду речовину під вакуумною декомпресією при 180~190 градусів на масляній бані протягом більше ніж 10 годин, щоб отримати кристалічний порошок трет-бутилового спирту калію, який потрібно зберігати. і використовується під азотом, і не може зустрітися з повітрям і водою, інакше він стане рожевим, а врожайність становить понад 99% на основі калію.
Недоліками цього методу є:
По-перше, металевий калій потрібно захистити азотом, коли його розрізають на частини;
По-друге, час контакту між металевим калієм і повітрям збільшується, і металевий калій окислюється;
По-третє, таблетки калію легко збирати, зменшуючи площу контакту реакції та збільшуючи навантаження на перемішування реактора.
У 2002 році Лю Ю запропонував новий процес синтезу калій-трет-бутилового спирту металевим методом. Як розчинник реакційної системи використовували О-ксилол. Точка кипіння о-ксилолу становить 114 градусів, і металевий калій у розчиннику може бути в розплавленому стані (тобто калієвий пісок). Не обов'язково різати калій на листи, калієвий блок можна помістити безпосередньо в реактор. Крім того, збільшується площа контакту реакції, що сприяє реакції.
Крім того, додавання трет-бутилового спирту може ефективно контролювати реакцію. Цей метод усуває недоліки загального виробничого процесу, має сильну працездатність у промисловості та сприяє безпечному виробництву. Отриманий твердий трет-бутиловий спирт калію має високий вміст і низький вміст вільного лугу, що має очевидні економічні та соціальні переваги.
Керстін Ширле Арндт та ін. запропонували метод отримання алкоксиду калію лужного металу шляхом взаємодії лужного металу (лужноземельного металу) зі спиртом у своєму патенті в 2002 році. Цей метод використовує різну розчинність алкоксиду лужного металу та алкоксиду лужноземельного металу в спирті для очищення продукту, але зверніть увагу на те, щоб спирт-реагент додавався занадто багато, інакше він утворить велику суміш, що вплине на чистоту продукту.
Перевагами металевого способу є: високий вміст третбутоксиду калію та низький вміст вільного лугу. Кращу каталітичну активність має калієвий третбутиловий спирт, отриманий металевим способом. Недоліки: існують серйозні проблеми, такі як низька безпека та легкий вибух на виробництві. Через високу ціну на металевий калій і труднощі транспортування та зберігання вартість виробництва є високою. Від цього способу, як правило, відмовляються поступово. Ставка інвестиційного прибутку методу металу нижча, ніж середня норма прибутку тонкої хімічної промисловості, тому цей метод має певні ризики щодо конкурентоспроможності на ринку.
2. Лужний метод:
Його отримують шляхом взаємодії трет-бутилового спирту з гідроксидом калію.
Звичайний процес приготування лугу має наступні чотири основні недоліки: високе споживання пари; Оскільки трет-бутиловий спирт легко випаровується, це призводить до відносно серйозного забруднення повітря; Оскільки реакція є збалансованою оборотною реакцією, у рідкій фазі калієвого трет-бутилового спирту на дні вежі неминуче високий вміст води, що не відповідає вимогам для використання тонких хімікатів у медицині та інших галузях промисловості; Стічні води містять частину трет-бутилового спирту, який потребує додаткової обробки перед скиданням у навколишнє середовище, що збільшує вартість до{0}}очищення.
Спосіб одержання трет-бутанолу калію азеотропною реакційною дистиляцією запропонували Ван Хуаол, Го Гуаньюань та інші. Азеотропні агенти (такі як циклогексан) використовувалися для видалення води, що утворилася в реакції, щоб баланс змістився вправо. У процесі реакції реакційний матеріал утворює тонку рідку плівку в реакційній башті.
Реакція відбувається лише на межі розділу газ-рідина. Вода, що утворюється в результаті реакції, з часом переходить у газову фазу і, нарешті, залишає реакційну систему у вигляді азеотропу. Необхідно, щоб внутрішні частини реакційної башти були заповнені наповнювачами з великою питомою поверхнею, щоб вода в реагенті могла плавно видалятися для отримання трет-бутоксиду калію.
Отримання третбутоксиду калію лужним способом має очевидні техніко-економічні та безпечні переваги перед металевим способом. Однак повністю видалити воду, що утворюється в результаті реакції, неможливо. Крім того, трет-бутанол калію більш лужний, ніж гідроксид калію. Трет-бутанол калію гідролізується при зустрічі з водою, тому в трет-бутанолі калію присутні домішки гідроксиду калію. У реакції фармацевтичного синтезу домішка гідроксиду калію часто відіграє побічний ефект, який може розкласти реагенти або продукти. Тому вміст гідроксиду калію в трет-бутоксиді калію слід контролювати в дуже низькому діапазоні.
Процес отримання третбутоксиду калію лужним методом простий, легкий в експлуатації та вимагає менших витрат на обладнання. Однак вміст води в трет-бутоксиді калію, отриманому цим процесом, високий, і побічні-продукти важко видалити, що впливає на якість продукту.
Хімічна реакціярозчин третбутоксиду калію:
У процесі отримання третбутоксиду калію традиційним металевим методом утворюється водень, який має проблеми з безпекою. У 2004 році Тан Шучен і Дуань Чженкан запропонували новий процес синтезу алкоксиду калію, тобто реакцію спирту з аміносполукою лужного металу для отримання алкоксиду калію.
Під час приготування калій-трет-бутилового спирту R у рівнянні є третинним бутилом. Тан Шучен і Дуань Чженкан представили метод отримання алкоксиду лужного металу з використанням толуолу або гептану як розчинника реакційної системи та реакцію спирту з аміносполукою лужного металу.
У цьому методі в якості реагентів використовуються аміносполуки лужних металів замість самого лужного металу, тому газ, що виділяється в результаті реакції, є аміаком, а не воднем, який добре працює в промисловості та сприяє безпечному виробництву. Він характеризується менш суворими умовами реакції, меншим ризиком у виробничому процесі, особливо простим до-процесом обробки продукту, який значно скорочує час висихання реакційного середовища та продуктів реакції, а також ідеальні чистота продукту та вихід.
Однак амінати металів є дорогими, а амінати калію все одно забруднюють навколишнє середовище, тому цей метод підходить лише для лабораторного приготування.
У 1962 році Вільям Х. Шехтер та інші запропонували метод отримання трет-бутоксиду калію шляхом взаємодії трет-бутилкарбонату калію з гідроксидом барію, тобто оксиди лужноземельних металів реагують з алкілкарбонатами лужних металів з утворенням алкоксидів лужних металів.
Краще нагріти реакцію до 50 градусів ~150 градусів, щоб збільшити швидкість реакції. Помістіть трет-бутилкарбонат калію та оксид барію в трет-бутиловий спирт, нагрійте їх до температури кипіння трет-бутилового спирту та кип’ятіть для реакції із зворотним холодильником протягом восьми годин. Після реакції відфільтруйте розчин, щоб видалити -побічний продукт карбонату барію, а потім дистилюйте частину, розчинену в трет-бутиловому спирті, щоб видалити розчинник.
Перевага цього методу полягає в тому, що -побічний продукт нерозчинний у трет-бутиловому спирті та його легко відокремити, а потім розчин продукту переганяють, щоб отримати твердий калієвий трет-бутиловий спирт із високою чистотою. Недоліком є те, що продукт карбонату барію не можна повторно використовувати, спричиняючи відходи, і він не підходить для-великомасштабного виробництва.
Дональд Дж. Лодер, Дональд Д. Лі та інші винайшли метод отримання алкоксиду лужного металу шляхом взаємодії спирту з сіллю лужного металу слабкої кислоти в 1942 році. Розчиніть сіль лужного металу слабкої кислоти в спирті до отримання насиченого розчину. Коли рівновага твердого тіла-рідини в основному встановлюється для системи, в якій відбувається реакція, реакція в основному завершується. Відфільтруйте нерозчинну сіль лужного металу з отриманого розчину суміші та регенеруйте сіль лужного металу:
У цьому реакційному процесі відносна розчинність утвореного бікарбонату калію мала, і його можна легко відокремити від трет-бутилового спирту; Розчинність продукту трет-бутилового спирту калію в трет-бутиловому спирті відносно висока, тому можна приготувати відповідний розчин трет-бутилового спирту калію.
Недоліком цього методу є те, що реакція не є повною, і важко відокремити продукт трет-бутоксид калію від карбонату калію та бікарбонату калію.
Спосіб одержання алкоксиду калію з амальгамою калію замість металевого калію. Амальгама калію реагує з трет-бутиловим спиртом, утворюючи трет-бутиловий спирт калію, ртуть без лужного металу, при цьому виділяється водень.
Адольф Гербер, Отто Лешхорн та ін. у 1956 році винайшли покращений процес у рідинній фазі. Використовуючи простий і дешевий пристрій, спирт і амальгаму калію в основному повністю прореагували з отриманням ртуті та трет-бутоксиду калію без калію за певних умов.
Високодисперсна амальгама самопливом надходить у верхню частину реакційного пристрою з каталізатором, реагує протитечією спирту та утворює амальгаму без лужного металу. Розмір каталізатора 2 мм ~ 3 мм. Використовуйте насадку для введення амальгами в реакційний пристрій, увійдіть у шар, що містить каталізатор, використовуйте бічні лінії для циркуляції спиртового розчину отриманого алкоксиду, змішайте зі свіжим спиртом і протипоточні з амальгамою вгору від реактора. Це не тільки покращить умови реакції, але й збільшить концентрацію алкоксиду в розчині продукту. Однак цей метод не підходить для промислового виробництва через велику енергоємність і високу вартість.
Наприклад, щоб отримати трет-бутоксид калію з метоксиду калію, спочатку приготуйте метанольний розчин метоксиду калію, а потім приготуйте трет-бутоксид калію з метоксиду калію.
Арнольд Ленц, Карл Хасс та ін. у 1968 році запропонував, щоб алкоксиди лужних металів низьковуглецевих спиртів реагували з багатовуглецевими спиртами з утворенням алкоксидів лужних металів багатовуглецевих спиртів
Удосконалений метод реакції одноатомного спиртового обміну використано для одержання алкоксиду лужного металу багатовуглецевого спирту.
R1 є низьковуглецевою основою, а R2 є багатовуглецевою основою. При отриманні калієвого трет-бутилового спирту R1 є метилом, а R2 - трет-бутилом.
Реакція обміну спирту між нижчими спиртами лужних металів і мультиспиртами здійснюється з парами спирту вищих спиртів як середовищем реакції обміну. Після реакції залишкові нижчі спирти в продукті видаляють дистиляцією.
Theрозчин третбутоксиду каліюотриманий цим методом має високий вміст і може бути використаний у сферах високих-технологій і високої{1}}цінності. Невелика кількість домішок, що містяться в ньому, є метоксидом калію. За властивостями та функціями він дуже схожий на третбутоксид калію. Коли метоксид калію використовується як каталізатор у медицині, пестицидах та інших галузях, він може відігравати ту ж роль, що й третбутоксид калію. Однак трет-бутоксид калію, отриманий металевим методом, лужним методом та іншими методами, містить домішки гідроксиду калію, який часто відіграє побічний ефект у реакції фармацевтичного синтезу, розкладаючи жир у реагентах або продуктах. Крім того, таким способом можна повністю реалізувати промислове виробництво. Одночасно проводять приготування метоксиду калію і трет-бутанолу калію. Під час цього процесу пара метанолу та пара третинного бутанолу переробляються для економії коштів. Продукт, отриманий цим способом, має високу чистоту, низьку вартість і простий в експлуатації.
Розмір ринку та тенденція до зростання
Розмір світового ринку оцінюється в 200 мільйонів доларів США у 2024 році та, за прогнозами, досягне 350 мільйонів доларів США до 2033 року, із середньорічним темпом зростання приблизно 6,5% з 2026 по 2033 рік. Азіатсько-Тихоокеанський регіон (особливо Китай) є основним двигуном зростання. Очікується, що внутрішній попит у Китаї зростатиме щорічно на 9–11%, а загальне споживання досягне 63 000 тонн до 2030 року. Електронні хімікати та нові енергетичні матеріали стають ключовими рушійними силами зростання.
Ключові можливості зростання
Зелена хімія та каталіз без перехідних металів
Будучи сильною основою, яка не містить перехідних металів, вона сприяє озелененню реакцій, таких як додавання Дарценса та Міхаеля, уможливлюючи високоселективний синтез API та агрохімічних проміжних продуктів. Нові синтетичні шляхи, включаючи вільне сполучення металів і вільні радикальні реакції, розширюють його застосування в конструюванні гетероциклів і синтезі хіральних центрів, узгоджуючи цілі з вуглецевою нейтральністю та вимогами щодо економії атомів.
Розширення нових сфер застосування
В електрохімічному накопиченні енергії він служить електролітною добавкою для літій-іонних батарей і суперконденсаторів, регулюючи властивості розділу та покращуючи іонну провідність і стабільність циклу. У функціональних матеріалах він використовується для синтезу провідних полімерів, MOF/COF та приготування напівпровідникових електронних хімічних речовин, пропонуючи значні можливості для внутрішньої заміни.
Оновлення технології процесу
Технології реакційної дистиляції та безперервного виробництва замінюють традиційні періодичні процеси, підвищуючи чистоту (електронний ступінь більше або дорівнює 99,99%), зменшуючи споживання енергії та вміст домішок. Оптимізація екологічних розчинників і безводних безкисневих технологій пакування сприяє підвищенню безпеки, захисту навколишнього середовища та високої ефективності виробництва.
FAQ
Для чого використовується трет-бутоксид калію?
Трет-бутоксид калію широко використовується в дослідженнях, спрямованих на:Органічний синтез: служить сильною основою в різних органічних реакціях, полегшуючи депротонування слабких кислот і створюючи вуглець-вуглецеві зв’язки. Це особливо цінно при синтезі складних органічних молекул.
Як зробити трет-бутоксид калію?
Бутоксид реакцією водного розчину їдкого калію з трет. бутилового спирту в насадковій ректифікаційній колоні, видалення води перегонкою за допомогою відводу та відведення спиртових розчинів трет.
Чи розчиняється у воді трет-бутоксид калію?
Т-бутоксид калію є безбарвною твердою речовиною, якагідролізується у воді, але добре розчиняється в органічних розчинниках, таких як трет-бутанол, ТГФ.
Чим небезпечний трет-бутоксид калію?
Заява(и) про небезпеку H228Легкозаймиста тверда речовинаH252 Самонагрівання у великих кількостях; може спалахнути. H314 Викликає серйозні опіки шкіри та пошкодження очей. Застереження P210 Тримати подалі від тепла/іскор/відкритого вогню/гарячих поверхонь. - Не палити.
Популярні Мітки: калію третбутоксид розчин кас 865-47-4, постачальники, виробники, завод, опт, купити, ціна, оптом, продаж