Kalium tert-butoksidløsninger en organisk forbindelse, med molekylformelen C4H9OK, CAS 865-47-4. Det er en viktig organisk base, mer alkalisk enn kaliumhydroksid. På grunn av induksjonseffekten av (CH3) 3CO - trimetyl, har den sterkere alkalitet og aktivitet enn andre kaliumalkoholer, så den er en god katalysator. I tillegg, som en sterk base, er kalium-tert-butanol mye brukt i organisk syntese av kjemisk industri, medisin, plantevernmidler, etc., slik som esterutveksling, kondensasjon, omorganisering, polymerisering, ringåpning og produksjon av tungmetallortoestere.
|
Kjemisk formel |
C4H9KO |
|
Nøyaktig messe |
112 |
|
Molekylvekt |
112 |
|
m/z |
112 (100.0%), 114 (7.2%), 113 (4.3%) |
|
Elementær analyse |
C, 42.81; H, 8.08; K, 34.84; O, 14.26 |
|
|
|
Kalium-tert-butoksid (kjemisk formel: C ₄ H ₉ KO, CAS-nummer: 865-47-4) er en viktig organisk base. De tre metylgruppene i tert-butoksidgruppen (- OC (CH3) ∝) i dens molekylære struktur forbedrer dens alkalitet og reaktivitet betydelig gjennom induksjonseffekter, noe som gjør den til en uunnværlig katalysator og reaksjonsreagens innen kjemiteknikk, medisin, plantevernmidler, etc.
Kjerneapplikasjoner innen organisk syntese
1. Kondensasjonsreaksjonskatalysator
Kalium tert-butoksidløsninger en effektiv katalysator for klassiske reaksjoner som Darzens-kondensering og Stobbe-kondensering. For eksempel, i Darzens-reaksjonen, kan den katalysere dannelsen av epoksyestere fra aldehyder og alfa-halogenerte estere med et utbytte på over 85%.
Denne reaksjonen er et avgjørende trinn i syntesen av naturlige produkter som vitamin A og binyrebarkhormoner. I tillegg, i Stobbe-kondensering, kan kalium-tert-butoksid fremme kondensasjonen av dietylsuksinat med aldehyder, og generere umettede esterforbindelser for syntese av dufter og farmasøytiske mellomprodukter.
2. Omorganiseringsreaksjonsinitiator
I Pinacol-omorganiseringsreaksjonen utløser kalium-tert-butoksid omorganiseringen av karbokasjoner ved å fange opp hydroksylprotonet til tilstøtende dioler, noe som resulterer i dannelsen av aldehyder eller ketoner. For eksempel, ved å bruke pinalalkohol som råmateriale, kan pinalketon syntetiseres effektivt med et utbytte på over 90 % under katalyse av kalium-tert-butoksid.
Denne reaksjonen har viktig verdi i den totale syntesen av naturlige produkter, slik som konstruksjonen av paklitaksel-sidekjeder.
3. Ringåpningsreaksjonspromotor
I ringåpningsreaksjonen til epoksyforbindelser kan kalium-tert-butoksid selektivt angripe minoritetssubstitusjonspunktene til epoksyringen, og generere trans-ringåpningsprodukter. For eksempel, ved å bruke etylenoksidderivater som råmaterialer, kan - hydroksyeterforbindelser syntetiseres under katalyse av kalium-tert-butoksid, som brukes som mellomprodukter for syntese av ikke-steroide anti-inflammatoriske legemidler ibuprofen.
4. Aggregasjonsinitiativtaker
Kalium-tert-butoksid er en klassisk initiator for anionisk polymerisasjon, spesielt egnet for syntese av polyolefiner. I THF-løsning kan den starte polymeriseringen av isopren, og produsere cis-1,4-polyisopren (hovedkomponenten i naturgummi). I tillegg, i ringåpningsmetatesepolymerisasjon (ROMP), kan kombinasjonen av kalium-tert-butoksid og ruteniumkarbenkompleks effektivt syntetisere sykliske olefinpolymerer for fremstilling av høyytelseselastomerer.
Nøkkelråvarer for farmasøytisk og plantevernmiddelindustrien
1. Syntese av legemiddelmellomprodukter
Kalium tert-butoksid spiller en viktig rolle i antibiotikasyntese. For eksempel, i sidekjedemodifiseringen av cefalosporin-antibiotika, kan det katalysere esterutvekslingsreaksjoner, introdusere beskyttende eller funksjonelle grupper og forbedre legemiddelstabiliteten. I tillegg, i syntesen av anti-tumorlegemiddel paklitaksel, katalyserer kalium-tert-butoksid kondensasjonsreaksjonen til viktige mellomprodukter, og øker det totale utbyttet til over 35 %.
2. Fremstilling av plantevernmiddel aktive ingredienser
I syntesen av pyretroide pesticider som cypermetrin, virker kalium-tert-butoksid som en basekatalysator for å fremme esterutveksling og cykliseringsreaksjoner, og genererer cyklopropankarboksylsyreesterforbindelser med insekticid aktivitet.
Dens katalytiske effektivitet er betydelig høyere enn kaliumhydroksid, med 50 % reduksjon i reaksjonstid og 30 % reduksjon i-biprodukter.
3. Kiral medikamentsyntese
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 %) for syntese av kirale legemidler som - reseptorblokker propranolol.
Innen nye materialer og spesialkjemikalier
1. Syntese av flytende krystallmaterialer
Kalium tert-butoksidløsninger et viktig reagens for syntese av flytende krystallmonomerer. For eksempel, ved fremstilling av fluorerte cykloheksanbaserte flytende krystaller, kan de katalysere dehydrohalogeneringsreaksjonen for å generere flytende krystallmonomerer med høy -renhet, som brukes som justeringsfilmmaterialer for TFT-LCD-skjermer. Reaksjonsbetingelsene er milde (kan utføres ved romtemperatur) og selektiviteten er så høy som 99%.2. Fremstilling av elektroniske kjemikalier
I halvlederproduksjon brukes kalium tert-butoksid til å rense metallurenheter på overflaten av silisiumskiver. Dens sterke alkalitet kan løse opp metalloksider som aluminium og kobber, mens den steriske hindring av tert-butyl hemmer korrosjon av silisiumsubstrater.
Eksperimenter har vist at et 0,1 mol/L kalium-tert-butoksid har en korrosjonshastighet på mindre enn 0,1 nm/min på silisiumskiver, og oppfyller kravene til avanserte prosesser.
3. Modifisering av biologisk nedbrytbare materialer
Kalium-tert-butoksid kan katalysere kjedeforlengelsesreaksjonen til polymelkesyre (PLA) og øke den termiske stabiliteten til materialet ved å introdusere tert-butylestergrupper. For eksempel, ved 180 grader, kan den øke molekylvekten til PLA fra 100 000 til 500 000 og smeltepunktet fra 170 grader til 220 grader, noe som gjør den egnet for felt som 3D-utskriftsforbruksvarer og medisinske suturer.
Generelt er det to hovedproduksjonsprosesser forkalium tert-butoksidløsning, den ene er metallprosess, den andre er alkaliprosess.
Fremstilling av fast kaliumalkoksydprodukt: det fremstilles hovedsakelig av flytende kaliumalkoksyd gjennom fordampning, konsentrering og tørking.
1. Metallmetode:
Tilsett metallkaliumet i den nylig fordampede tert-butylalkoholen under nitrogenmiljøet, gå tilbake til kaliumet for fullstendig oppløsning, hold temperaturen i 1 time, fordamp overskuddet av tert-butylalkoholen og tørk det gjenværende hvite faststoffet under vakuumdekompresjon ved 180~190 grader i et oljebad i mer enn 10 timer for å oppnå kalium-ter-alkoholen for å få kalium-ter-alkoholen, men som trenger kalium-ter-alkohol i mer enn 10 timer. lagres og brukes under nitrogen, og kan ikke møte luft og vann, ellers blir det rosa, og utbyttet er mer enn 99 % basert på kalium.
Ulempene med denne metoden er:
For det første må kaliummetallet beskyttes av nitrogen når det kuttes i biter;
For det andre økes kontakttiden mellom metallkalium og luft, og metallkalium oksideres;
For det tredje er kaliumtablettene enkle å samle, noe som reduserer reaksjonskontaktområdet og øker belastningen av reaktorens omrøring.
I 2002 foreslo Liu Yu en ny prosess for å syntetisere kalium tert-butylalkohol ved hjelp av metallmetoden. O-xylen ble brukt som løsningsmiddel i reaksjonssystemet. Kokepunktet for o-xylen er 114 grader, og metallet kalium i løsningsmidlet kan være i smeltet tilstand (dvs. kaliumsand). Det er ikke nødvendig å kutte kaliumet i ark, og kaliumblokken kan settes direkte inn i reaktoren. Dessuten øker kontaktområdet til reaksjonen, noe som bidrar til reaksjonen.
I tillegg kan dropping av tert-butylalkohol effektivt kontrollere reaksjonen. Denne metoden overvinner manglene i den generelle produksjonsprosessen, har sterk bruk i industrien og bidrar til sikker produksjon. Den oppnådde faste kalium-tert-butylalkoholen har høyt innhold og lav fri alkali, som har åpenbare økonomiske og sosiale fordeler.
Kerstin Schierle Arndt et al. foreslått en metode for fremstilling av alkalimetallkaliumalkoksid ved å reagere alkalimetall (jordalkalimetall) med alkohol i deres patent i 2002. Denne metoden benytter seg av de forskjellige løselighetene til alkalimetallalkoksid og jordalkalimetallalkoksid i alkohol for å rense produktet, men vær oppmerksom på at reaktanten alkohol tilsettes for mye, ellers vil det danne en produktblanding.
Fordelene med metallmetoden er: høyt innhold av kalium-tert-butoksid og lavt fritt alkali. Kalium-tert-butylalkohol produsert ved metallmetoden har bedre katalytisk aktivitet. Ulemper: det er alvorlige problemer som dårlig sikkerhet og lett eksplosjon i produksjonen. På grunn av den høye prisen på metallkalium og vanskelighetene med transport og lagring, er produksjonskostnadene høye. Denne metoden har en tendens til å bli eliminert gradvis. Investeringsfortjenestegraden til metallmetoden er lavere enn den gjennomsnittlige fortjenestegraden for finkjemisk industri, så denne metoden har visse risikoer i markedets konkurranseevne.
2. Alkalimetode:
Det oppnås ved å reagere tert-butylalkohol med kaliumhydroksid.
Den vanlige alkalifremstillingsprosessen har følgende fire hovedulemper: høyt dampforbruk; Fordi tert-butylalkohol er lett å fordampe, fører det til relativt alvorlig luftforurensning; Fordi reaksjonen er en balansert reversibel reaksjon, er det uunngåelig et høyt innhold av vann i væskefasen av kalium-tert-butylalkohol i tårnbunnen, som ikke oppfyller kravene til bruk av finkjemikalier i medisin og annen industri; Avløpsvannet inneholder deler av tert-butylalkohol, som krever ytterligere behandling før det slippes ut i miljøet, noe som øker kostnadene ved etterbehandling.-
Metoden for å fremstille kalium-tert-butanol ved azeotropisk reaktiv destillasjon ble foreslått av Wang Huaol, Guo Guangyuan og andre. Azeotropiske midler (som cykloheksan) ble brukt for å fjerne vannet som ble generert i reaksjonen slik at balansen beveget seg til høyre. I reaksjonsprosessen danner reaksjonsmaterialet en tynn væskefilm i reaksjonstårnet.
Reaksjonen finner kun sted ved gass-væskegrensesnittet. Vannet som genereres av reaksjonen overføres til gassfasen i tide, og forlater til slutt reaksjonssystemet i form av azeotrop. Det kreves at innsiden av reaksjonstårnet skal fylles med fyllstoffer med stort spesifikt overflateareal, slik at vannet i reaktanten kan fjernes jevnt for å fremstille kalium-tert-butoksid.
Fremstillingen av kalium-tert-butoksid ved alkalimetoden har åpenbare tekniske, økonomiske og sikkerhetsmessige fordeler fremfor metallmetoden. Det er imidlertid umulig å fullstendig fjerne vannet som genereres i reaksjonen. I tillegg er kalium tert-butanol mer alkalisk enn kaliumhydroksid. Kalium-tert-butanol hydrolyserer når den møter vann, så kalium-tert-butanol finnes i kalium-tert-butanol. I den farmasøytiske syntesereaksjonen spiller urenheten kaliumhydroksid ofte en bivirkning, som kan bryte ned reaktantene eller produktene. Derfor bør innholdet av kaliumhydroksid i kalium-tert-butoksid kontrolleres innenfor et svært lavt område.
Prosessen med å tilberede kalium-tert-butoksid ved alkalimetoden er enkel, enkel å betjene og mindre utstyrsinvestering. Vanninnholdet i kalium-tert-butoksid fremstilt ved denne prosessen er imidlertid høyt, og-biproduktene er vanskelige å fjerne, noe som påvirker produktkvaliteten.
Kjemisk reaksjon avkalium tert-butoksidløsning:
I prosessen med å tilberede kalium-tert-butoksid ved tradisjonell metallmetode, genereres hydrogen, som har sikkerhetsproblemer. Tang Shucheng og Duan Zhengkang foreslo en ny prosess for syntese av kaliumalkoksyd i 2004, det vil si reaksjonen av alkohol med alkalimetallaminoforbindelse for å fremstille kaliumalkoksyd.
Ved fremstilling av kalium tert-butylalkohol er R i ligningen tertiær butyl. Tang Shucheng og Duan Zhengkang introduserte metoden for å fremstille alkalimetallalkoksyd ved å bruke toluen eller heptan som løsningsmiddel i reaksjonssystemet, og reaksjonen av alkohol med alkalimetallaminoforbindelse.
Denne metoden bruker alkalimetallaminoforbindelser i stedet for selve alkalimetallet som reaktanter, slik at gassen som frigjøres fra reaksjonen er ammoniakk i stedet for hydrogen, som har sterk bruk i industrien og bidrar til sikker produksjon. Det er preget av mindre tøffe reaksjonsforhold, mindre risiko i produksjonsprosessen, spesielt den enkle etter-behandlingsprosessen av produktet, som i stor grad forkorter tørketiden til reaksjonsmediet og reaksjonsproduktene, og produktets renhet og utbytte er ideelle.
Metallaminater er imidlertid dyre, og kaliumaminater forårsaker fortsatt miljøforurensning, så denne metoden er kun egnet for laboratorieforberedelse.
I 1962 foreslo William H. Schechter et al en fremgangsmåte for fremstilling av kalium-tert-butoksid ved å reagere tert-butyl-kaliumkarbonat med bariumhydroksid, det vil si at jordalkalimetalloksider reagerer med alkylalkalimetallkarbonater for å danne alkalimetallalkoksyder.
Det er bedre å varme opp reaksjonen til 50 grader ~150 grader for å øke reaksjonshastigheten. Plasser tert-butyl-kaliumkarbonat og bariumoksid i tert-butylalkohol, varm dem til kokepunktet til tert-butylalkohol og tilbakeløp for reaksjon i åtte timer. Etter reaksjonen filtrerer du løsningen for å fjerne-biproduktet bariumkarbonat, og destiller deretter delen oppløst i tert-butylalkohol for å fjerne løsningsmidlet.
Fordelen med denne metoden er at-biproduktet er uløselig i tert-butylalkohol og lett å separere, og deretter destilleres produktløsningen for å oppnå et fast kalium-tert-butylalkoholprodukt med høy renhet. Ulempen er at produktet bariumkarbonat ikke kan gjenbrukes, forårsaker avfall, og er ikke egnet for stor-produksjon.
Donald J. Loder, Donald D. Lee og andre oppfant en metode for å fremstille alkalimetallalkoksyd ved å reagere alkohol med alkalimetallsalt av svak syre i 1942. Løs opp alkalimetallsaltet av svak syre i alkohol til en mettet løsning er oppnådd. Når den faste -væskelikevekten i utgangspunktet er etablert for systemet der reaksjonen skjer, er reaksjonen i utgangspunktet avsluttet. Filtrer det uløselige alkalimetallsaltet fra den oppnådde blandingsløsningen og regenerer alkalimetallsaltet:
I denne reaksjonsprosessen er den relative løseligheten til det dannede kaliumbikarbonat liten, og den kan lett skilles fra tert-butylalkohol; Løseligheten av produktet kalium-tert-butylalkohol i tert-butylalkohol er relativt høy, slik at den tilsvarende kalium-tert-butylalkoholløsningen kan fremstilles.
Ulempen med denne metoden er at reaksjonen ikke er fullstendig, og det er vanskelig å skille produktet kalium-tert-butoksid fra kaliumkarbonat og kaliumbikarbonat.
Metoden for å tilberede kaliumalkoksyd med kaliumamalgam i stedet for metallkalium. Kaliumamalgam reagerer med tert-butylalkohol for å produsere kalium-tert-butylalkohol, kvikksølv uten alkalimetall, og hydrogen frigjøres.
Adolf Gerber, Otto Leschhorn, et al. oppfant en forbedret væskefaseprosess i 1956. Ved hjelp av en enkel og billig anordning ble alkoholen og kaliumamalgamet i utgangspunktet fullstendig reagert for å oppnå kvikksølv og kalium tert-butoksid uten kalium under visse forhold.
Høyt dispergert amalgam strømmer inn i toppen av reaksjonsanordningen med katalysator ved tyngdekraften, reagerer med alkohol motstrøm og genererer amalgam uten alkalimetall. Størrelsen på katalysatoren er 2 mm ~ 3 mm. Bruk en dyse for å innføre amalgamet i reaksjonsanordningen, gå inn i sjiktet som inneholder katalysator, bruk sidelinjer for å sirkulere alkoholløsningen av det oppnådde alkoksydet, bland med fersk alkohol og motstrøm med amalgamet oppover fra reaktoren. Dette vil ikke bare forbedre reaksjonstilstanden, men også øke konsentrasjonen av alkoksyd i produktløsningen. Denne metoden er imidlertid ikke egnet for industriell produksjon på grunn av dets store energiforbruk og høye kostnader.
For eksempel, for å tilberede kalium-tert-butoksid fra kaliummetoksid, tilbered først metanolløsningen av kaliummetoksid, og tilbered deretter kalium-tert-butoksid fra kaliummetoksid.
Arnold Lenz, Karl Hass, et al. foreslo i 1968 at alkalimetallalkoksyder av lavkarbonalkoholer reagerer med multikarbonalkoholer for å danne alkalimetallalkoksyder av multikarbonalkoholer
En forbedret metode for monohydrisk alkoholutvekslingsreaksjon brukes for fremstilling av alkalimetallalkoksyd av multikarbonalkohol.
R1 er lavkarbonbase og R2 er multikarbonbase. Ved fremstilling av kalium-tert-butylalkohol er R1 metyl og R2 er tert-butyl.
Alkoholutvekslingsreaksjonen mellom lavere alkalimetallalkoholer og multialkoholer utføres med alkoholdampen fra høyere alkoholer som utvekslingsreaksjonsmedium. Etter reaksjonen fjernes de resterende lavere alkoholer i produktet ved destillasjon.
Dekalium tert-butoksidløsningoppnådd med denne metoden har høyt innhold og kan brukes i høy-teknologi og høy-verdifelt. En liten mengde urenheter inneholdt deri er kaliummetoksid. Det ligner veldig på kalium tert-butoksid i egenskaper og funksjoner. Når det brukes som en katalysator i medisin, plantevernmidler og andre felt, kan kaliummetoksid spille samme rolle som kalium tert-butoksid. Imidlertid inneholder kalium-tert-butoksid fremstilt ved metallmetoder, alkalimetoder og andre metoder kaliumhydroksidurenheter, som ofte spiller en bivirkning i den farmasøytiske syntesereaksjonen, og bryter ned fettet i reaktantene eller produktene. I tillegg kan denne metoden fullstendig realisere industriell produksjon. Fremstillingen av kaliummetoksyd og kalium-tert-butanol utføres samtidig. Under denne prosessen resirkuleres metanoldamp og tertiær butanoldamp for å spare kostnader. Produktet fremstilt ved metoden har høy renhet, lav pris og enkel betjening.
Markedsstørrelse og veksttrend
Den globale markedsstørrelsen er estimert til USD 200 millioner i 2024 og anslås å nå USD 350 millioner innen 2033, med en CAGR på omtrent 6,5 % fra 2026 til 2033. Asia-Stillehavsregionen (spesielt Kina) er den viktigste vekstmotoren. Den innenlandske etterspørselen i Kina forventes å vokse med en årlig hastighet på 9 %–11 %, med totalforbruket på 63 000 tonn innen 2030. Elektroniske kjemikalier og nye energimaterialer dukker opp som viktige vekstdrivere.
Viktige vekstmuligheter
Grønn kjemi og overgangsmetallfri katalyse
Som en overgangsmetallfri sterk base fremmer den grønnere reaksjoner som Darzens og Michael-tilsetninger, noe som muliggjør svært selektiv syntese av API og agrokjemiske mellomprodukter. Nye syntetiske ruter inkludert metallfri kobling og frie radikalreaksjoner utvider bruksområdene i heterosykkelkonstruksjon og kiral sentersyntese, i samsvar med karbonnøytralitetsmål og krav til atomøkonomi.
Utvidelse av nye applikasjonsfelt
I elektrokjemisk energilagring fungerer det som et elektrolytttilsetningsstoff for litiumionbatterier og superkondensatorer, regulerer grensesnittegenskaper og forbedrer ioneledningsevne og syklusstabilitet. I funksjonelle materialer brukes det i syntesen av ledende polymerer, MOF-er/COF-er og fremstilling av elektroniske halvlederkjemikalier, noe som gir betydelig rom for hjemmesubstitusjon.
Prosessteknologioppgraderinger
Reaksjonsdestillasjon og kontinuerlig produksjonsteknologi erstatter tradisjonelle batch-prosesser, forbedrer renheten (elektronisk kvalitet Større enn eller lik 99,99%), reduserer energiforbruket og urenhetsinnholdet. Optimalisering av grønne løsemidler og vannfri oksygenfri emballasjeteknologi driver produksjonen mot sikkerhet, miljøvern og høy effektivitet.
FAQ
Hva brukes kalium-tert-butoksid til?
Kalium-tert-butoksid er mye brukt i forskning fokusert på:Organisk syntese: Den fungerer som en sterk base i ulike organiske reaksjoner, som letter deprotoneringen av svake syrer og muliggjør dannelse av karbon-karbonbindinger. Dette er spesielt verdifullt ved syntese av komplekse organiske molekyler.
Hvordan lage kalium-tert-butoksid?
Butoksid ved reaksjon av vandig kaustisk kaliumløsning med tert. butylalkohol i en pakket destillasjonskolonne, fjerning av vannet ved destillasjon ved bruk av et avtrekksmiddel, og uttak av de alkoholiske løsningene av kalium tert.
Er kalium tert-butoksid løselig i vann?
Kalium-t-butoksid er et fargeløst fast stoff, somhydrolyseres i vann, men har god løselighet i organiske løsningsmidler, som tert-butanol, THF.
Hva er farene med kalium-tert-butoksid?
Faresetning(er) H228Brannfarlig fast stoffH252 Selv-oppvarming i store mengder; kan ta fyr. H314 Gir alvorlige hudforbrenninger og øyeskader. Sikkerhetssetning(er) P210 Holdes unna varme/gnister/åpen ild/varme overflater. - Røyking forbudt.
Populære tags: kalium tert-butoksidløsning cas 865-47-4, leverandører, produsenter, fabrikk, engros, kjøp, pris, bulk, til salgs