Otopina kalijevog tert-butoksidaje organski spoj, s molekulskom formulom C4H9OK, CAS 865-47-4. Važna je organska baza, alkalnija od kalijevog hidroksida. Zbog indukcijskog učinka (CH3) 3CO - trimetil ima jaču lužnatost i aktivnost od ostalih kalijevih alkohola, pa je dobar katalizator. Osim toga, kao jaka baza, kalijev terc butanol naširoko se koristi u organskoj sintezi kemijske industrije, medicine, pesticida itd., kao što su izmjena estera, kondenzacija, preraspodjela, polimerizacija, otvaranje prstena i proizvodnja ortoestera teških metala.
|
Kemijska formula |
C4H9KO |
|
Točna misa |
112 |
|
Molekulska težina |
112 |
|
m/z |
112 (100.0%), 114 (7.2%), 113 (4.3%) |
|
Elementarna analiza |
C, 42.81; H, 8.08; K, 34.84; O, 14.26 |
|
|
|
Kalijev tert-butoksid (kemijska formula: C ₄ H ₉ KO, CAS broj: 865-47-4) je važna organska baza. Tri metilne skupine terc butoksidne skupine (- OC (CH3) ∝) u njegovoj molekularnoj strukturi značajno povećavaju njegovu alkalnost i reaktivnost kroz indukcijske učinke, čineći ga nezamjenjivim katalizatorom i reakcijskim reagensom u poljima kemijskog inženjerstva, medicine, pesticida itd.
Osnovne primjene u području organske sinteze
1. Katalizator reakcije kondenzacije
Otopina kalijevog tert-butoksidaje učinkovit katalizator za klasične reakcije kao što su Darzensova kondenzacija i Stobbeova kondenzacija. Na primjer, u Darzensovoj 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 Stobbeovoj kondenzaciji, kalijev terc butoksid može pospješiti kondenzaciju dietil sukcinata s aldehidima, stvarajući nezasićene esterske spojeve za sintezu mirisa i farmaceutskih međuprodukata.
2. Inicijator reakcije preraspodjele
U Pinacol reakciji preraspodjele, kalijev terc butoksid pokreće pregradnju karbokationa hvatanjem hidroksilnog protona susjednih diola, što rezultira stvaranjem aldehida ili ketona. Na primjer, koristeći pinal alkohol kao sirovinu, pinal keton se može učinkovito sintetizirati s prinosom od preko 90% pod katalizom kalijevog terc butoksida.
Ova reakcija ima važnu vrijednost u ukupnoj sintezi prirodnih proizvoda, kao što je konstrukcija bočnih lanaca paklitaksela.
3. Promotor reakcije otvaranja prstena
U reakciji otvaranja prstena epoksidnih spojeva, kalijev terc butoksid može selektivno napasti manjinske supstitucijske točke epoksidnog prstena, generirajući produkte otvaranja trans prstena. Na primjer, korištenjem derivata etilen oksida kao sirovina, - hidroksi eterski spojevi mogu se sintetizirati pod katalizom kalijevog terc butoksida, koji se koriste kao intermedijeri za sintezu nesteroidnog protu-upalnog lijeka ibuprofena.
4. Inicijator agregacije
Kalijev terc butoksid je klasični inicijator za anionsku polimerizaciju, posebno pogodan za sintezu poliolefina. U otopini THF može pokrenuti polimerizaciju izoprena, proizvodeći cis-1,4-poliizopren (glavnu komponentu prirodne gume). Osim toga, u polimerizaciji metateze s otvaranjem prstena (ROMP), kombinacija kalijevog tert-butoksida i kompleksa rutenij karbena može učinkovito sintetizirati cikličke olefinske polimere za pripremu elastomera visokih performansi.
Ključne sirovine za farmaceutsku industriju i industriju pesticida
1. Sinteza intermedijera lijekova
Kalijev terc butoksid ima važnu ulogu u sintezi antibiotika. Na primjer, u modifikaciji bočnog lanca cefalosporinskih antibiotika, može katalizirati reakcije izmjene estera, uvesti zaštitne ili funkcionalne skupine i povećati stabilnost lijeka. Osim toga, u sintezi anti{2}}tumorskog lijeka paklitaksela, kalijev terc butoksid katalizira reakciju kondenzacije ključnih intermedijera, povećavajući ukupni prinos na preko 35%.
2. Priprema aktivnih sastojaka pesticida
U sintezi piretroidnih pesticida kao što je cipermetrin, kalijev tert-butoksid djeluje kao bazni katalizator za promicanje izmjene estera i reakcija ciklizacije, stvarajući spojeve estera ciklopropankarboksilne kiseline s insekticidnim djelovanjem.
Njegova katalitička učinkovitost znatno je veća od kalijevog hidroksida, s 50% smanjenjem vremena reakcije i 30% smanjenjem nus{2}}proizvoda.
3. Kiralna 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 području novih materijala i specijalnih kemikalija
1. Sinteza materijala s tekućim kristalima
Otopina kalijevog tert-butoksidaje važan reagens za sintezu monomera tekućih kristala. Na primjer, u pripremi tekućih kristala temeljenih na fluoriranom cikloheksanu, oni mogu katalizirati reakciju dehidrohalogenacije za stvaranje monomera tekućih kristala visoke -čistoće, koji se koriste kao filmski materijali za poravnanje za TFT-LCD zaslone. Uvjeti reakcije su blagi (može se provoditi na sobnoj temperaturi), a selektivnost je čak 99%.2. Priprema elektroničkih kemikalija
U proizvodnji poluvodiča, kalijev terc butoksid se koristi za čišćenje metalnih nečistoća na površini silicijskih pločica. Njegova jaka lužnatost može otopiti metalne okside kao što su aluminij i bakar, dok sterička smetnja tert-butila sprječava koroziju silicijevih podloga.
Eksperimenti su pokazali da 0,1 mol/L kalij terc butoksida ima brzinu korozije manju od 0,1 nm/min na silicijskim pločicama, što ispunjava zahtjeve naprednih procesa.
3. Modifikacija biorazgradivih materijala
Kalijev tert-butoksid može katalizirati reakciju produljenja lanca polilaktične kiseline (PLA) i povećati toplinsku stabilnost materijala uvođenjem tert-butil esterskih skupina. Na primjer, na 180 stupnjeva, može povećati molekularnu težinu PLA s 100 000 na 500 000 i točku taljenja sa 170 stupnjeva na 220 stupnjeva, što ga čini prikladnim za područja kao što su potrošni materijal za 3D ispis i medicinski konci.
Općenito, postoje dva glavna proizvodna procesa zaotopina kalijevog tert-butoksida, jedan je metalni proces, drugi je alkalijski proces.
Priprema krutog produkta kalijevog alkoksida: uglavnom se priprema iz tekućeg kalijevog alkoksida isparavanjem, koncentriranjem i sušenjem.
1. Metalna metoda:
Dodajte metalni kalij u novoispareni tert-butilni alkohol u dušikovom okruženju, vratite u kalij za potpuno otapanje, držite temperaturu 1 sat, isparite višak tert-butilnog alkohola i sušite preostalu bijelu krutinu pod vakuumskom dekompresijom na 180~190 stupnjeva u uljnoj kupelji više od 10 sati kako bi se dobio kristalni prah kalijevog tert-butilnog alkohola, koji treba pohraniti i koristi se pod dušikom, i ne može susresti zrak i vodu, inače će postati ružičast, a prinos je više od 99% na temelju kalija.
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 lako se skupljaju, smanjujući kontaktno područje reakcije i povećavajući opterećenje miješanjem reaktora.
Godine 2002. Liu Yu predložio je novi postupak sintetiziranja kalijevog tert-butilnog alkohola metalnom metodom. Kao otapalo reakcijskog sustava korišten je O-ksilen. Vrelište o-ksilena je 114 stupnjeva, a metalni kalij u otapalu može biti u rastaljenom stanju (tj. kalijev pijesak). Kalij nije potrebno rezati u listiće, a blok kalija može se staviti izravno u reaktor. Štoviše, kontaktna površina reakcije se povećava, što pogoduje reakciji.
Osim toga, kapanjem tert-butilnog alkohola može se učinkovito kontrolirati reakcija. Ova metoda prevladava nedostatke općeg proizvodnog procesa, ima snažnu operativnost u industriji i pogoduje sigurnoj proizvodnji. Dobiveni kruti kalij terc butil alkohol ima visok sadržaj i nizak sadržaj slobodnih alkalija, što ima očite ekonomske i društvene koristi.
Kerstin Schierle Arndt i sur. predložili su metodu za pripremu kalijevog alkoksida alkalijskog metala reakcijom alkalijskog metala (zemnoalkalijskog metala) s alkoholom u svom patentu 2002. godine. Ova metoda koristi različitu topljivost alkoksida alkalijskog metala i alkoksida zemnoalkalijskog metala u alkoholu za pročišćavanje proizvoda, ali pazite da se reaktantni alkohol doda previše, inače će se formirati velika smjesa, što će utjecati na čistoću proizvoda.
Prednosti metalne metode su: visok sadržaj kalijevog terc butoksida i nizak sadržaj slobodnih alkalija. Kalijev tert-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 metala kalija i poteškoća u transportu i skladištenju, troškovi proizvodnje su visoki. Ova metoda ima tendenciju da se postupno eliminira. Stopa profita ulaganja metalne metode niža je od prosječne stope profita fine kemijske industrije, pa ova metoda nosi određene rizike u tržišnoj konkurentnosti.
2. Alkalna metoda:
Dobiva se reakcijom tert-butil alkohola s kalijevim hidroksidom.
Uobičajeni postupak pripreme alkalija ima sljedeća četiri glavna nedostatka: velika potrošnja pare; Budući da je tert-butilni alkohol lako ispariti, dovodi do relativno ozbiljnog onečišćenja zraka; Budući da je reakcija uravnotežena reverzibilna reakcija, neizbježno je visok sadržaj vode u tekućoj fazi kalijevog terc-butilnog alkohola na dnu tornja, što ne ispunjava zahtjeve za upotrebu finih kemikalija u medicini i drugim industrijama; Otpadne vode sadrže dio terc-butilnog alkohola, koji zahtijeva dodatnu obradu prije ispuštanja u okoliš, što povećava troškove naknadne-pročišćavanja.
Metodu pripreme kalij terc butanola azeotropnom reaktivnom destilacijom predložili su Wang Huaol, Guo Guangyuan i drugi. Azeotropna sredstva (kao što je cikloheksan) korištena su za uklanjanje vode nastale u reakciji tako da se ravnoteža pomaknula udesno. U reakcijskom procesu, reakcijski materijal stvara tanki tekući film u reakcijskom tornju.
Reakcija se odvija samo na granici plin-tekućina. Voda nastala reakcijom s vremenom prelazi u plinovitu fazu i konačno napušta reakcijski sustav u obliku azeotropa. Potrebno je da unutrašnjost reakcijskog tornja bude ispunjena punilima s velikom specifičnom površinom, tako da se voda u reaktantu može neometano ukloniti za pripremu kalijevog terc butoksida.
Priprava kalijevog tert-butoksida alkalnom metodom ima očite tehničke, ekonomske i sigurnosne prednosti u odnosu na metalnu metodu. Međutim, nemoguće je potpuno ukloniti vodu koja nastaje u reakciji. Osim toga, kalijev terc butanol je alkalniji od kalijevog hidroksida. Kalijev terc butanol hidrolizira kada se susretne s vodom, tako da u kalijev terc butanolu postoje nečistoće kalijevog hidroksida. U reakciji farmaceutske sinteze, nečistoća kalijevog hidroksida često ima nuspojavu, koja može razgraditi reaktante ili proizvode. Stoga sadržaj kalijevog hidroksida u kalijevom terc-butoksidu treba kontrolirati unutar vrlo niskog raspona.
Postupak pripreme kalijevog terc-butoksida alkalnom metodom je jednostavan, jednostavan za rukovanje i zahtijeva manje ulaganja u opremu. Međutim, sadržaj vode u kalijevom tert-butoksidu pripremljenom ovim postupkom je visok, a nus{1}}proizvode je teško ukloniti, što utječe na kvalitetu proizvoda.
Kemijska reakcija odotopina kalijevog tert-butoksida:
U procesu pripreme kalijevog terc-butoksida tradicionalnom metalnom metodom stvara se vodik koji ima sigurnosnih problema. Tang Shucheng i Duan Zhengkang predložili su 2004. godine novi postupak za sintezu kalijevog alkoksida, odnosno reakciju alkohola s amino spojem alkalijskog metala za dobivanje kalijevog alkoksida.
Kod pripreme kalijevog tert-butilnog alkohola, R u jednadžbi je tercijarni butil. Tang Shucheng i Duan Zhengkang uveli su metodu pripreme alkoksida alkalijskog metala korištenjem toluena ili heptana kao otapala reakcijskog sustava, te reakciju alkohola s amino spojem alkalijskog metala.
Ova metoda koristi amino spojeve alkalijskih metala umjesto samog alkalijskog metala kao reaktanata, tako da je plin koji se oslobađa iz reakcije amonijak, a ne vodik, koji ima snažnu operativnost u industriji i pogoduje sigurnoj proizvodnji. Karakteriziraju ga manje oštri reakcijski uvjeti, manji rizik u proizvodnom procesu, posebno jednostavan naknadni-proces obrade proizvoda, koji uvelike skraćuje vrijeme sušenja reakcijskog medija i produkata reakcije, a čistoća proizvoda i iskorištenje su idealni.
Međutim, metalni aminati su skupi, a kalijevi aminati još uvijek uzrokuju onečišćenje okoliša, pa je ova metoda prikladna samo za laboratorijsku pripremu.
Godine 1962. William H. Schechter i suradnici predložili su metodu za pripremu kalijevog tert-butoksida reakcijom tert-butil kalijevog karbonata s barijevim hidroksidom, to jest, oksidi zemnoalkalijskih metala reagiraju s alkil karbonatima alkalnih metala da bi se formirali alkoksidi alkalnih metala.
Bolje je zagrijati reakciju na 50 stupnjeva ~150 stupnjeva kako bi se povećala brzina reakcije. Stavite tert-butil kalijev karbonat i barijev oksid u terc-butilni alkohol, zagrijte ih do točke vrenja terc-butilnog alkohola i refluktirajte za reakciju osam sati. Nakon reakcije, filtrirajte otopinu kako biste uklonili -nusproizvod barijev karbonat, a zatim destilirajte dio otopljen u tert-butil alkoholu kako biste uklonili otapalo.
Prednost ove metode je u tome što je nus{0}}proizvod netopljiv u tert-butil alkoholu i lako ga je odvojiti, a zatim se otopina proizvoda destilira kako bi se dobio čvrsti produkt kalij-tert-butil alkohola visoke čistoće. Nedostatak je taj što se proizvod barijev karbonat ne može ponovno upotrijebiti, što uzrokuje otpad, i nije prikladan za -veliku proizvodnju.
Donald J. Loder, Donald D. Lee i drugi izumili su metodu za pripremu alkoksida alkalijskog metala reakcijom alkohola sa soli alkalijskog metala slabe kiseline 1942. Otopite sol alkalijskog metala slabe kiseline u alkoholu dok ne dobijete zasićenu otopinu. Kada se u osnovi uspostavi ravnoteža kruto-tekuće za sustav u kojem se odvija reakcija, reakcija je u osnovi završena. Filtrirajte netopljivu sol alkalijskog metala iz dobivene otopine smjese i regenerirajte sol alkalijskog metala:
U ovom reakcijskom procesu, relativna topljivost stvorenog kalijevog bikarbonata je mala i može se lako odvojiti od tert-butil alkohola; Topivost produkta kalij terc butil alkohola u terc butil alkoholu je relativno visoka, tako da se može pripremiti odgovarajuća otopina kalij terc butil alkohola.
Nedostatak ove metode je što reakcija nije potpuna i teško je odvojiti produkt kalijev tert-butoksid od kalijevog karbonata i kalijevog bikarbonata.
Metoda dobivanja kalijevog alkoksida s kalijevim amalgamom umjesto metalnog kalija. Kalijev amalgam reagira s tert-butilnim alkoholom i proizvodi kalijev terc-butilni alkohol, živu bez alkalijskog metala, te se oslobađa vodik.
Adolf Gerber, Otto Leschhorn i dr. izumio je poboljšani proces tekuće faze 1956. Koristeći jednostavan i jeftin uređaj, alkohol i amalgam kalija su u osnovi potpuno reagirali da bi se dobila živa i kalijev terc butoksid bez kalija pod određenim uvjetima.
Visoko raspršeni amalgam gravitacijom teče u vrh reakcijskog uređaja s katalizatorom, reagira s protustrujom alkohola i stvara amalgam bez alkalnog metala. Veličina katalizatora je 2mm~3mm. Koristite mlaznicu za uvođenje amalgama u reakcijski uređaj, uđite u sloj koji sadrži katalizator, koristite bočne vodove za cirkuliranje alkoholne otopine dobivenog alkoksida, pomiješajte sa svježim alkoholom i protustrujte s amalgamom prema gore iz reaktora. Ovo ne samo da će poboljšati stanje reakcije, već će također 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 kalijevog tert-butoksida iz kalijevog metoksida, prvo pripremite metanolnu otopinu kalijevog metoksida, a zatim pripremite kalijev tert-butoksid iz kalijevog metoksida.
Arnold Lenz, Karl Hass, et al. predložio je 1968. da alkoksidi alkalijskih metala alkohola s niskim udjelom ugljika reagiraju s alkoholima s više ugljika kako bi nastali alkoksidi alkoksida alkohola s više ugljika
Poboljšana metoda reakcije izmjene monohidričnog alkohola koristi se za pripravu alkoksida alkalijskog metala višeugljikovog alkohola.
R1 je baza s niskim udjelom ugljika, a R2 je baza s više ugljika. Kod pripreme kalijevog tert-butilnog alkohola, R1 je metil, a R2 je terc-butil.
Reakcija izmjene alkohola između nižih alkohola alkalnih metala i višealkohola provodi se s alkoholnim parama viših alkohola kao medijem reakcije izmjene. Nakon reakcije, zaostali niži alkoholi u produktu uklanjaju se destilacijom.
Theotopina kalijevog tert-butoksidadobiven ovom metodom ima visok sadržaj i može se koristiti u područjima visoke-tehnologije i visoke-vrijednosti. Mala količina nečistoća sadržanih u njemu je kalijev metoksid. Po svojstvima i funkcijama vrlo je sličan kalijevom tert-butoksidu. Kada se koristi kao katalizator u medicini, pesticidima i drugim poljima, kalijev metoksid može igrati istu ulogu kao kalijev terc butoksid. Međutim, kalijev tert-butoksid pripremljen metalnom metodom, alkalnom metodom i drugim metodama sadrži nečistoće kalijevog hidroksida, što često ima nuspojavu u reakciji farmaceutske sinteze, razlažući mast u reaktantima ili proizvodima. Osim toga, ovom se metodom može u potpunosti ostvariti industrijska proizvodnja. Priprava kalijevog metoksida i kalijevog tert-butanola provodi se istovremeno. Tijekom ovog procesa, para metanola i para tercijarnog butanola se recikliraju radi uštede troškova. Proizvod pripremljen ovom metodom ima visoku čistoću, nisku cijenu i jednostavan rad.
Veličina tržišta i trend rasta
Veličina globalnog tržišta procjenjuje se na 200 milijuna USD u 2024. i predviđa se da će dosegnuti 350 milijuna USD do 2033., s CAGR-om od približno 6,5% od 2026. do 2033. Regija Azije i Pacifika (osobito Kina) glavni je motor rasta. Očekuje se da će domaća potražnja u Kini rasti po godišnjoj stopi od 9%–11%, s ukupnom potrošnjom koja će dosegnuti 63.000 tona do 2030. Elektroničke kemikalije i novi energetski materijali pojavljuju se kao ključni pokretači rasta.
Ključne mogućnosti rasta
Zelena kemija i kataliza bez prijelaznih metala
Kao jaka baza bez prijelaznih metala, potiče ekološke reakcije kao što su Darzens i Michael dodaci, omogućujući visoko selektivnu sintezu API-ja i agrokemijskih međuprodukata. Novi sintetski putevi, uključujući spajanje bez metala i reakcije slobodnih radikala, proširuju njegove primjene u konstrukciji heterocikla i sintezi kiralnih centara, usklađujući se s ciljevima neutralnosti ugljika i zahtjevima atomske ekonomije.
Širenje novih područja primjene
U elektrokemijskom skladištenju energije, služi kao dodatak elektrolitu za litij-ionske baterije i superkondenzatore, regulirajući svojstva sučelja i poboljšavajući ionsku vodljivost i stabilnost ciklusa. U funkcionalnim materijalima primjenjuje se u sintezi vodljivih polimera, MOF/COF i pripremi poluvodičkih elektroničkih kemikalija, nudeći značajan prostor za domaću zamjenu.
Nadogradnje procesne tehnologije
Tehnologije reakcijske destilacije i kontinuirane proizvodnje zamjenjuju tradicionalne šaržne procese, poboljšavajući čistoću (elektronički stupanj veći od ili jednak 99,99%), smanjujući potrošnju energije i sadržaj nečistoća. Optimizacija zelenih otapala i bezvodnih tehnologija pakiranja bez kisika usmjerava proizvodnju prema sigurnosti, zaštiti okoliša i visokoj učinkovitosti.
FAQ
Za što se koristi kalijev tert-butoksid?
Kalijev terc{0}}butoksid naširoko se koristi u istraživanjima usmjerenim na:Organska sinteza: Služi kao jaka baza u raznim organskim reakcijama, olakšavajući deprotonaciju slabih kiselina i omogućavajući stvaranje ugljik-ugljičnih veza. Ovo je osobito vrijedno u sintezi složenih organskih molekula.
Kako napraviti kalijev terc{0}}butoksid?
Butoksid reakcijom vodene otopine kaustične potaše s tert. butilni alkohol u napunjenoj destilacijskoj koloni, uklanjanje vode destilacijom pomoću sredstva za povlačenje, i povlačenje alkoholnih otopina kalijevog terc.
Je li kalijev tert-butoksid topiv u vodi?
Kalijev t-butoksid je bezbojna krutina kojahidrolizira u vodi, ali ima dobru topljivost u organskim otapalima, poput tert-butanola, THF.
Koje su opasnosti kalijevog terc{0}}butoksida?
Oznake opasnosti H228Zapaljiva krutinaH252 Samozagrijavanje u velikim količinama; može se zapaliti. H314 Uzrokuje ozbiljne opekline kože i ozljede oka. Izjava(e) upozorenja P210 Držati podalje od topline/iskri/otvorenog plamena/vrućih površina. - Zabranjeno pušenje.
Popularni tagovi: otopina kalijevog terc butoksida cas 865-47-4, dobavljači, proizvođači, tvornica, veleprodaja, kupovina, cijena, rasuto, na prodaju