Otopina kalijevog terc butoksidaje organsko jedinjenje, sa molekulskom formulom C4H9OK, CAS 865-47-4. Važna je organska baza, više alkalna od kalijum hidroksida. Zbog induktivnog efekta (CH3) 3CO - trimetila, ima jaču alkalnost i aktivnost od ostalih kalijum alkohola, pa je dobar katalizator. Osim toga, kao jaka baza, kalij tert butanol se široko koristi u organskoj sintezi hemijske industrije, medicine, pesticida, itd., kao što su izmjena estera, kondenzacija, preuređivanje, polimerizacija, otvaranje prstena i proizvodnja ortoestera teških metala.
|
Hemijska formula |
C4H9KO |
|
Tačna masa |
112 |
|
Molecular Weight |
112 |
|
m/z |
112 (100.0%), 114 (7.2%), 113 (4.3%) |
|
Elementalna analiza |
C, 42.81; H, 8.08; K, 34.84; O, 14.26 |
|
|
|
Kalijum terc butoksid (hemijska formula: C ₄ H ₉ KO, CAS broj: 865-47-4) je važna organska baza. Tri metilne grupe tert butoksidne grupe (- OC (CH3) ∝) u svojoj molekularnoj strukturi značajno povećavaju njenu alkalnost i reaktivnost kroz indukcijske efekte, čineći ga nezamjenjivim katalizatorom i reagensom reakcije u oblastima kemijskog inženjerstva, medicine, pesticida itd.
Osnovne primene u oblasti organske sinteze
1. Katalizator reakcije kondenzacije
Otopina kalijevog terc butoksidaje efikasan katalizator za klasične reakcije kao što su Darzens kondenzacija i Stobbe kondenzacija. Na primjer, u Darzens reakciji, može katalizirati stvaranje epoksi estera iz aldehida i alfa halogeniranih estera s prinosom od preko 85%.
Ova reakcija je ključni korak u sintezi prirodnih proizvoda kao što su vitamin A i hormoni kore nadbubrežne žlijezde. Osim toga, u Stobbe kondenzaciji, kalijev terc butoksid može potaknuti kondenzaciju dietil sukcinata sa aldehidima, stvarajući nezasićena esterska jedinjenja za sintezu mirisa i farmaceutskih međuproizvoda.
2. Inicijator reakcije preuređivanja
U reakciji rearanžiranja Pinacol-a, kalijev terc butoksid pokreće preuređenje karbokationa hvatanjem hidroksilnog protona susjednih diola, što rezultira stvaranjem aldehida ili ketona. Na primjer, koristeći pinalni alkohol kao sirovinu, pinalni keton se može efikasno sintetizirati sa prinosom od preko 90% pod katalizom kalijevog terc butoksida.
Ova reakcija ima važnu vrijednost u ukupnoj sintezi prirodnih proizvoda, kao što je izgradnja bočnih lanaca paklitaksela.
3. Promotor reakcije otvaranja prstena
U reakciji otvaranja prstena epoksidnih jedinjenja, kalijum terc butoksid može selektivno da napadne manjinske supstitucijske tačke epoksidnog prstena, stvarajući produkte otvaranja trans prstena. Na primjer, koristeći derivate etilen oksida kao sirovine, - jedinjenja hidroksi etera mogu se sintetizirati katalizom kalijum terc butoksida, koji se koriste kao međuprodukti za sintezu nesteroidnog antiinflamatornog lijeka ibuprofena.
4. Inicijator agregacije
Kalijum terc butoksid je klasičan inicijator za anionsku polimerizaciju, posebno pogodan za sintezu poliolefina. U otopini THF-a može pokrenuti polimerizaciju izoprena, proizvodeći cis-1,4-poliizopren (glavnu komponentu prirodnog kaučuka). Pored toga, u metateznoj polimerizaciji otvaranja prstena (ROMP), kombinacija kalijum terc butoksida i kompleksa rutenijum karbena može efikasno sintetisati ciklične olefinske polimere za pripremu elastomera visokih performansi.
Ključne sirovine za farmaceutsku i pesticidnu industriju
1. Sinteza intermedijera lijekova
Kalijum terc butoksid igra važnu ulogu u sintezi antibiotika. Na primjer, u modifikaciji bočnog lanca cefalosporinskih antibiotika, može katalizirati reakcije izmjene estera, uvesti zaštitne ili funkcionalne grupe i poboljšati stabilnost lijeka. Osim toga, u sintezi lijeka protiv tumora paklitaksela, kalijum terc butoksid katalizuje reakciju kondenzacije ključnih međuproizvoda, povećavajući ukupni prinos na preko 35%.
2. Priprema aktivnih sastojaka pesticida
U sintezi piretroidnih pesticida kao što je cipermetrin, kalijev terc butoksid djeluje kao bazni katalizator za promicanje reakcija izmjene estera i ciklizacije, stvarajući jedinjenja estera ciklopropankarboksilne kiseline sa insekticidnom aktivnošću.
Njegova katalitička efikasnost je znatno veća od kalijum hidroksida, sa 50% smanjenjem vremena reakcije i 30% smanjenjem nusproizvoda-.
3. Hiralna sinteza lijekova
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%) za sintezu kiralnih lijekova kao što je blokator - receptora propranolol.
U oblasti novih materijala i specijalnih hemikalija
1. Sinteza materijala tečnih kristala
Otopina kalijevog terc butoksidaje važan reagens za sintezu monomera tečnih kristala. Na primjer, u pripremi tečnih kristala na bazi fluorovanog cikloheksana, oni mogu katalizirati reakciju dehidrohalogenacije za stvaranje monomera tečnih kristala visoke -čistoće, koji se koriste kao materijali za poravnavanje za TFT-LCD ekrane. Reakcioni uslovi su blagi (mogu se izvesti na sobnoj temperaturi) i selektivnost je čak 99%.2. Priprema elektronskih hemikalija
U proizvodnji poluvodiča, kalijev terc butoksid se koristi za čišćenje metalnih nečistoća na površini silikonskih pločica. Njegova jaka alkalnost može rastvoriti okside metala kao što su aluminijum i bakar, dok sterična prepreka terc butila inhibira koroziju silicijumskih supstrata.
Eksperimenti su pokazali da 0,1 mol/L kalijum tert butoksida ima brzinu korozije manju od 0,1 nm/min na silikonskim pločicama, što ispunjava zahtjeve naprednih procesa.
3. Modifikacija biorazgradivih materijala
Kalijum terc butoksid može katalizirati reakciju produžetka lanca polimliječne kiseline (PLA) i poboljšati termičku stabilnost materijala uvođenjem terc butil esterskih grupa. Na primjer, na 180 stepeni, može povećati molekularnu težinu PLA sa 100000 na 500000 i tačku topljenja sa 170 stepeni do 220 stepeni, što ga čini pogodnim za polja kao što su potrošni materijal za 3D štampanje i medicinski šavovi.
Generalno, postoje dva glavna proizvodna procesa zarastvor kalijum terc butoksida, jedan je metalni proces, drugi je alkalni proces.
Priprema čvrstog proizvoda kalijum alkoksida: uglavnom se priprema od tečnog kalijum alkoksida isparavanjem, koncentracijom i sušenjem.
1. Metalna metoda:
Dodajte metalni kalij u tek ispareni terc butil alkohol u azotnom okruženju, vratite u kalij za potpuno rastvaranje, držite temperaturu 1 h, isparite višak terc butil alkohola i osušite preostalu bijelu čvrstu supstancu pod vakuumskom dekompresijom na 180 ~ 190 stepeni u uljnom kupatilu koji se koristi za više od 10 sati, a kristalni prah se koristi da se dobije kristalni alkohol i lonac. pod azotom, i ne može se susresti sa vazduhom i vodom, inače će postati ružičasta, a prinos je više od 99% na bazi kalijuma.
Nedostaci ove metode su:
Prvo, metalni kalij treba zaštititi dušikom kada se reže na komade;
Drugo, vrijeme kontakta između metalnog kalija i zraka se povećava, a metalni kalij se oksidira;
Treće, tablete kalija se lako skupljaju, smanjujući kontaktnu površinu reakcije i povećavajući opterećenje reaktora uz miješanje.
Liu Yu je 2002. godine predložio novi proces sinteze kalijum terc butil alkohola metodom metala. O-ksilen je korišten kao rastvarač reakcionog sistema. Tačka ključanja o-ksilena je 114 stepeni, a metalni kalijum u rastvaraču može biti u rastopljenom stanju (tj. kalijum pijesak). Nije potrebno rezati kalij u listove, a kalijev blok se može direktno staviti u reaktor. Štoviše, kontaktna površina reakcije se povećava, što je pogodno za reakciju.
Osim toga, ispuštanje terc butil alkohola može efikasno kontrolisati reakciju. Ova metoda prevazilazi nedostatke opšteg proizvodnog procesa, ima snažnu operativnost u industriji i pogoduje bezbednoj proizvodnji. Dobijeni čvrsti kalijum terc butil alkohol ima visok sadržaj i nizak sadržaj slobodnih alkalija, što ima očigledne ekonomske i društvene koristi.
Kerstin Schierle Arndt i dr. predložili su metodu za pripremu kalijum alkoksida alkalnog metala reakcijom alkalnog metala (zemnoalkalnog metala) sa alkoholom u svom patentu 2002. Ova metoda koristi različitu rastvorljivost alkoksida alkalnog metala i alkoksida zemnoalkalnog metala u alkoholu za pročišćavanje proizvoda, ali pazite da se osigura da reaktant alkohol utiče na previsoku čistoću proizvoda.
Prednosti metalne metode su: visok sadržaj kalijevog terc butoksida i nizak sadržaj slobodnih alkalija. Kalijum terc butil alkohol proizveden metalnom metodom ima bolju katalitičku aktivnost. Nedostaci: postoje ozbiljni problemi kao što su loša sigurnost i laka eksplozija u proizvodnji. Zbog visoke cijene metalnog kalijuma i poteškoća u transportu i skladištenju, troškovi proizvodnje su visoki. Ova metoda se postepeno eliminira. Stopa investicionog profita metalne metode je niža od prosečne profitne stope fine hemijske industrije, pa ova metoda nosi određene rizike u tržišnoj konkurentnosti.
2. Alkalna metoda:
Dobija se reakcijom terc butil alkohola sa kalijum hidroksidom.
Uobičajeni proces alkalne pripreme ima sljedeća četiri glavna nedostatka: velika potrošnja pare; Budući da se terc butil alkohol lako ispari, dovodi do relativno ozbiljnog zagađenja zraka; Budući da je reakcija uravnotežena reverzibilna reakcija, neizbježno je visok sadržaj vode u tečnoj fazi kalij-terc butil alkohola na dnu tornja, što ne ispunjava zahtjeve za upotrebu finih hemikalija u medicini i drugim industrijama; Otpadne vode sadrže dio tert butil alkohola, koji zahtijeva dodatni tretman prije ispuštanja u okoliš, što povećava troškove naknadnog tretmana{0}}.
Metodu pripreme kalijum tert butanola azeotropnom reaktivnom destilacijom predložili su Wang Huaol, Guo Guangyuan i drugi. Azeotropni agensi (kao što je cikloheksan) korišćeni su za uklanjanje vode koja je nastala u reakciji tako da se ravnoteža pomerila udesno. U procesu reakcije, reakcioni materijal formira tanak tekući film u reakcijskom tornju.
Reakcija se odvija samo na interfejsu gas{0}}tečnost. Voda nastala reakcijom se vremenom prenosi u gasnu fazu i konačno napušta reakcioni sistem u obliku azeotropa. Potrebno je da unutrašnjost reakcionog tornja bude ispunjena punilima sa velikom specifičnom površinom, tako da se voda iz reaktanta može nesmetano ukloniti za pripremu kalijum terc butoksida.
Priprema kalijum terc butoksida alkalnom metodom ima očigledne tehničke, ekonomske i sigurnosne prednosti u odnosu na metalnu metodu. Međutim, nemoguće je potpuno ukloniti vodu nastalu u reakciji. Pored toga, kalijum terc butanol je alkalniji od kalijum hidroksida. Kalijum terc butanol hidrolizira kada se susreće sa vodom, tako da u kalijum terc butanolu postoje nečistoće kalijum hidroksida. U reakciji farmaceutske sinteze, nečistoća kalij hidroksida često ima nuspojavu, koja može razgraditi reaktante ili produkte. Stoga sadržaj kalijum hidroksida u kalijevom terc butoksidu treba kontrolisati u veoma niskom opsegu.
Proces pripreme kalijum terc butoksida alkalnom metodom je jednostavan, lak za rukovanje i manje ulaganja u opremu. Međutim, sadržaj vode u kalijum tert butoksidu pripremljenom ovim procesom je visok, a-nusproizvodi se teško uklanjaju, što utiče na kvalitet proizvoda.
Hemijska reakcija odrastvor kalijum terc butoksida:
U procesu pripreme kalijum tert butoksida tradicionalnom metalnom metodom nastaje vodonik, što ima sigurnosne probleme. Tang Shucheng i Duan Zhengkang su 2004. godine predložili novi proces za sintezu kalijum alkoksida, odnosno reakciju alkohola sa amino spojem alkalnog metala za pripremu kalijum alkoksida.
Kada se priprema kalijum terc butil alkohol, R u jednačini je tercijarni butil. Tang Shucheng i Duan Zhengkang uveli su metodu pripreme alkoksida alkalnog metala upotrebom toluena ili heptana kao rastvarača reakcionog sistema i reakciju alkohola sa amino jedinjenjem alkalnog metala.
Ova metoda koristi amino spojeve alkalnih metala umjesto samih alkalnih metala kao reaktante, tako da je plin koji se oslobađa iz reakcije amonijak, a ne vodik, koji ima jaku operativnost u industriji i pogoduje sigurnoj proizvodnji. Odlikuje se manje oštrim reakcionim uslovima, manjim rizikom u procesu proizvodnje, posebno jednostavnim procesom post{1}}obrade proizvoda, što značajno skraćuje vreme sušenja reakcionog medija i produkta reakcije, a čistoća i prinos proizvoda su idealni.
Međutim, metalni aminati su skupi, a kalijevi aminati i dalje zagađuju okoliš, pa je ova metoda prikladna samo za laboratorijsku pripremu.
Godine 1962. William H. Schechter i saradnici su predložili metodu za pripremu kalijum terc butoksida reakcijom terc butil kalijum karbonata sa barijum hidroksidom, odnosno, oksidi zemnoalkalijskih metala reaguju sa karbonatima alkil alkalnih metala da bi se formirali alkoksidi alkalnih metala.
Bolje je zagrijati reakciju na 50 do 150 stupnjeva kako biste povećali brzinu reakcije. Stavite terc butil kalijum karbonat i barijum oksid u terc butil alkohol, zagrejte ih do tačke ključanja terc butil alkohola i refluksujte za reakciju osam sati. Nakon reakcije, filtrirajte otopinu da biste uklonili -proizvod barijum karbonata, a zatim destilirajte dio rastvoren u terc butil alkoholu da biste uklonili rastvarač.
Prednost ove metode je u tome što je nusproizvod nerastvorljiv u terc butil alkoholu i lako se odvaja, a zatim se rastvor proizvoda destiluje da bi se dobio čvrsti kalijum terc butil alkohol visoke čistoće. Nedostatak je što se proizvod barijum karbonat ne može ponovo koristiti, što uzrokuje otpad i nije pogodan za-proizvodnju velikih razmjera.
Donald J. Loder, Donald D. Lee i drugi su 1942. godine izmislili metodu za pripremu alkoksida alkalnog metala reakcijom alkohola sa soli alkalnog metala slabe kiseline. Rastvorite sol alkalnog metala slabe kiseline u alkoholu dok se ne dobije zasićeni rastvor. Kada je ravnoteža čvrste-tečnosti u osnovi uspostavljena za sistem u kojem se reakcija odvija, reakcija se u osnovi završava. Filtrirajte nerastvorljivu sol alkalnog metala iz dobivene mješavine i regenerirajte sol alkalnog metala:
U ovom reakcijskom procesu, relativna rastvorljivost nastalog kalijum bikarbonata je mala i može se lako odvojiti od terc butil alkohola; Rastvorljivost proizvoda kalij terc butil alkohola u terc butil alkoholu je relativno visoka, tako da se može pripremiti odgovarajući rastvor kalij terc butil alkohola.
Nedostatak ove metode je što reakcija nije potpuna, te je teško odvojiti produkt kalij terc butoksida od kalijevog karbonata i kalijum bikarbonata.
Metoda pripreme kalijum alkoksida sa kalijum amalgamom umesto metalnim kalijumom. Kalijum amalgam reaguje sa terc butil alkoholom i proizvodi kalijum terc butil alkohol, živa bez alkalnog metala i oslobađa se vodonik.
Adolf Gerber, Otto Leschhorn, et al. izumio je poboljšani proces tekuće faze 1956. Koristeći jednostavan i jeftin uređaj, alkohol i kalijum amalgam su u osnovi potpuno reagovali da bi se dobila živa i kalijum terc butoksid bez kalijuma pod određenim uslovima.
Visoko dispergovani amalgam gravitacijom teče u vrh reakcionog uređaja sa katalizatorom, reaguje sa protustrujom alkohola i stvara amalgam bez alkalnog metala. Veličina katalizatora je 2mm~3mm. Upotrijebite mlaznicu za uvođenje amalgama u reakcijski uređaj, uđite u sloj koji sadrži katalizator, koristite bočne vodove za cirkulaciju alkoholne otopine dobivenog alkoksida, pomiješajte sa svježim alkoholom i protustrujte amalgamom prema gore iz reaktora. Ovo ne samo da će poboljšati stanje reakcije, već će i povećati koncentraciju alkoksida u otopini proizvoda. Međutim, ova metoda nije prikladna za industrijsku proizvodnju zbog velike potrošnje energije i visoke cijene.
Na primjer, za pripremu kalijum terc butoksida iz kalijum metoksida, prvo pripremite metanolnu otopinu kalijum metoksida, a zatim pripremite kalijev terc butoksid iz kalijum metoksida.
Arnold Lenz, Karl Hass, et al. predložio je 1968. da alkoksidi alkalnih metala niskougljičnih alkohola reaguju s višeugljičnim alkoholima kako bi nastali alkoksidi alkalnih metala višeugljičnih alkohola
Za pripremu alkoksida alkalnih metala višekarbonskog alkohola koristi se poboljšana metoda reakcije izmjene monohidričnog alkohola.
R1 je baza sa niskim sadržajem ugljenika, a R2 je baza sa više ugljenika. Kada se priprema kalijum terc butil alkohol, R1 je metil, a R2 je terc butil.
Reakcija izmjene alkohola između nižih alkohola alkalnih metala i multialkohola odvija se sa alkoholnom parom viših alkohola kao medij za reakciju izmjene. Nakon reakcije, zaostali niži alkoholi u proizvodu se uklanjaju destilacijom.
Therastvor kalijum terc butoksidadobijen ovom metodom ima visok sadržaj i može se koristiti u oblastima visoke-i visoke{1}}vrijednosti. Mala količina nečistoća sadržanih u njemu je kalijev metoksid. Po svojstvima i funkcijama je vrlo sličan kalijevom terc butoksidu. Kada se koristi kao katalizator u medicini, pesticidima i drugim poljima, kalij metoksid može igrati istu ulogu kao i kalijev terc butoksid. Međutim, kalijev terc butoksid pripremljen metalnom metodom, alkalnom metodom i drugim metodama sadrži nečistoće kalijum hidroksida, što često ima nuspojavu u reakciji farmaceutske sinteze, razgrađujući mast u reaktantima ili proizvodima. Osim toga, ovom metodom se može u potpunosti realizovati industrijska proizvodnja. Priprema kalijum metoksida i kalij terc butanola se vrši istovremeno. Tokom ovog procesa, metanolna para i para tercijarnog butanola se recikliraju kako bi se uštedeli troškovi. Proizvod pripremljen metodom ima visoku čistoću, nisku cijenu i jednostavan rad.
Veličina tržišta i trend rasta
Veličina globalnog tržišta se procjenjuje na 200 miliona USD u 2024. i predviđa se da će dostići 350 miliona USD do 2033. godine, uz CAGR od približno 6,5% od 2026. do 2033. Region Azije i Pacifika (posebno Kina) je glavni pokretač rasta. Očekuje se da će domaća potražnja u Kini rasti po godišnjoj stopi od 9%-11%, uz ukupnu potrošnju koja će dostići 63.000 tona do 2030. Elektronske hemikalije i novi energetski materijali pojavljuju se kao ključni pokretači rasta.
Ključne mogućnosti rasta
Zelena hemija i kataliza bez metala prijelaza
Kao jaka baza bez prelaznih metala, potiče ozelenjavanje reakcija kao što su Darzens i Michael dodaci, omogućavajući visoko selektivnu sintezu API-ja i agrohemijskih intermedijera. Novi sintetički putevi uključujući spajanje bez metala i reakcije slobodnih radikala proširuju svoju primjenu u konstrukciji heterocikla i sintezi kiralnih centara, usklađujući se s ciljevima neutralnosti ugljika i zahtjevima ekonomije atoma.
Proširenje novih područja primjene
U elektrohemijskom skladištenju energije, služi kao aditiv za elektrolit za litijum-jonske baterije i superkondenzatore, regulišući svojstva interfejsa i poboljšavajući jonsku provodljivost i stabilnost ciklusa. U funkcionalnim materijalima, primenjuje se u sintezi provodljivih polimera, MOF-a/COF-a i pripremi poluprovodničkih elektronskih hemikalija, nudeći značajan prostor za domaću supstituciju.
Nadogradnja procesne tehnologije
Tehnologije reakcione destilacije i kontinuirane proizvodnje zamjenjuju tradicionalne šaržne procese, poboljšavajući čistoću (elektronski stupanj veći od ili jednak 99,99%), smanjujući potrošnju energije i sadržaj nečistoća. Optimizacija zelenih rastvarača i tehnologija pakovanja bez kiseonika bez kiseonika vodi proizvodnju ka bezbednosti, zaštiti životne sredine i visokoj efikasnosti.
FAQ
Za šta se koristi kalijum terc{0}}butoksid?
Kalijum terc{0}}butoksid se široko koristi u istraživanjima fokusiranim na:Organska sinteza: Služi kao jaka baza u raznim organskim reakcijama, olakšavajući deprotonaciju slabih kiselina i omogućavajući stvaranje ugljik{0}}ugljičnih veza. Ovo je posebno vrijedno u sintezi složenih organskih molekula.
Kako napraviti kalijev terc{0}}butoksid?
Butoksid reakcijom vodene kaustične otopine potaše s tert. butil alkohol u napunjenoj destilacionoj koloni, uklanjanje vode destilacijom pomoću sredstva za povlačenje i povlačenje alkoholnih rastvora kalijum terc.
Da li je kalijum terc{0}}butoksid rastvorljiv u vodi?
Kalijum t-butoksid je bezbojna čvrsta supstanca, kojahidrolizuje u vodi, ali ima dobru rastvorljivost u organskim rastvaračima, kao što je terc{0}}butanol, THF.
Koje su opasnosti od kalijum terc{0}}butoksida?
Izjava(e) opasnosti H228Zapaljiva čvrsta supstancaH252 Samozagrijavanje u velikim količinama; može zapaliti. H314 Izaziva teške opekotine kože i oštećenje oka. Izjava(e) o merama predostrožnosti P210 Čuvati dalje od toplote/varnica/otvorenog plamena/vrućih površina. - Zabranjeno pušenje.
Popularni tagovi: rastvor kalij tert butoksida cas 865-47-4, dobavljači, proizvođači, fabrika, veleprodaja, kupovina, cena, rasuti, na prodaju