Raztopina kalijevega terc butoksidaje organska spojina z molekulsko formulo C4H9OK, CAS 865-47-4. Je pomembna organska baza, bolj alkalna kot kalijev hidroksid. Zaradi indukcijskega učinka (CH3) 3CO - trimetil ima močnejšo alkalnost in aktivnost kot drugi kalijevi alkoholi, zato je dober katalizator. Poleg tega se kalijev terc butanol kot močna baza pogosto uporablja v organski sintezi v kemični industriji, medicini, pesticidih itd., kot so izmenjava estra, kondenzacija, preureditev, polimerizacija, odpiranje obroča in proizvodnja ortoestrov težkih kovin.
|
Kemijska formula |
C4H9KO |
|
Natančna masa |
112 |
|
Molekulska teža |
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 terc butoksid (kemijska formula: C ₄ H ₉ KO, številka CAS: 865-47-4) je pomembna organska baza. Tri metilne skupine tert butoksidne skupine (- OC (CH3) ∝) v njegovi molekularni strukturi znatno povečajo njegovo alkalnost in reaktivnost z indukcijskimi učinki, zaradi česar je nepogrešljiv katalizator in reakcijski reagent na področju kemijskega inženirstva, medicine, pesticidov itd.
Glavne aplikacije na področju organske sinteze
1. Katalizator kondenzacijske reakcije
Raztopina kalijevega terc butoksidaje učinkovit katalizator za klasične reakcije, kot sta Darzensova kondenzacija in Stobbejeva kondenzacija. Na primer, v Darzensovi reakciji lahko katalizira tvorbo epoksi estrov iz aldehidov in alfa halogeniranih estrov z izkoristkom nad 85 %.
Ta reakcija je ključni korak v sintezi naravnih produktov, kot so vitamin A in hormoni skorje nadledvične žleze. Poleg tega lahko pri Stobbejevi kondenzaciji kalijev terc butoksid spodbuja kondenzacijo dietil sukcinata z aldehidi, pri čemer nastanejo nenasičene estrske spojine za sintezo dišav in farmacevtskih intermediatov.
2. Iniciator reakcije preureditve
V reakciji preureditve Pinacol kalijev terc butoksid sproži preureditev karbokationov tako, da zajame hidroksilni proton sosednjih diolov, kar povzroči nastanek aldehidov ali ketonov. Na primer, če uporabimo pinalni alkohol kot surovino, lahko učinkovito sintetiziramo pinalni keton z izkoristkom več kot 90 % pod katalizo kalijevega terc butoksida.
Ta reakcija ima pomembno vrednost pri popolni sintezi naravnih produktov, kot je gradnja stranskih verig paklitaksela.
3. Promotor reakcije odpiranja obroča
Pri reakciji odpiranja obroča epoksidnih spojin lahko kalijev terc-butoksid selektivno napade manjšinske substitucijske točke epoksi obroča, pri čemer nastane produkt odpiranja trans obroča. Na primer, z uporabo derivatov etilen oksida kot surovin je mogoče sintetizirati - hidroksi etrske spojine pod katalizo kalijevega terc butoksida, ki se uporabljajo kot intermediati za sintezo nesteroidnega protiv-vnetnega zdravila ibuprofena.
4. Iniciator agregacije
Kalijev terc butoksid je klasičen iniciator za anionsko polimerizacijo, posebej primeren za sintezo poliolefinov. V raztopini THF lahko sproži polimerizacijo izoprena, pri čemer nastane cis-1,4-poliizopren (glavna sestavina naravnega kavčuka). Poleg tega lahko pri polimerizaciji metateze z odpiranjem obroča (ROMP) kombinacija kalijevega terc butoksida in kompleksa rutenijevega karbena učinkovito sintetizira ciklične olefinske polimere za pripravo visoko zmogljivih elastomerov.
Ključne surovine za farmacevtsko industrijo in industrijo pesticidov
1. Sinteza intermediatov zdravil
Kalijev terc butoksid ima pomembno vlogo pri sintezi antibiotikov. Na primer, pri modifikaciji stranske verige cefalosporinskih antibiotikov lahko katalizira reakcije izmenjave estrov, uvede zaščitne ali funkcionalne skupine in poveča stabilnost zdravila. Poleg tega pri sintezi proti-tumorskega zdravila paklitaksela kalijev terc-butoksid katalizira kondenzacijsko reakcijo ključnih vmesnih produktov, kar poveča skupni izkoristek na več kot 35 %.
2. Priprava učinkovin pesticidov
Pri sintezi piretroidnih pesticidov, kot je cipermetrin, kalijev terc butoksid deluje kot bazni katalizator za spodbujanje izmenjave estra in ciklizacijskih reakcij, pri čemer nastajajo estrske spojine ciklopropankarboksilne kisline z insekticidnim delovanjem.
Njegova katalitična učinkovitost je bistveno višja kot pri kalijevem hidroksidu, s 50-odstotnim zmanjšanjem reakcijskega časa in 30-odstotnim zmanjšanjem stranskih -produktov.
3. Kiralna sinteza zdravil
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 sintezo kiralnih zdravil, kot je - zaviralec receptorjev propranolol.
Na področju novih materialov in specialnih kemikalij
1. Sinteza materialov iz tekočih kristalov
Raztopina kalijevega terc butoksidaje pomemben reagent za sintezo tekočekristalnih monomerov. Na primer, pri pripravi tekočih kristalov na osnovi fluoriranega cikloheksana lahko katalizirajo reakcijo dehidrohalogeniranja, da ustvarijo tekočekristalne monomere visoke-čistosti, ki se uporabljajo kot materiali za poravnavo filmov za zaslone TFT-LCD. Reakcijski pogoji so blagi (lahko se izvaja pri sobni temperaturi) in selektivnost je kar 99 %.2. Priprava elektronskih kemikalij
V proizvodnji polprevodnikov se kalijev terc butoksid uporablja za čiščenje kovinskih nečistoč na površini silicijevih rezin. Njegova močna alkalnost lahko raztopi kovinske okside, kot sta aluminij in baker, medtem ko sterična ovira terc-butila zavira korozijo silicijevih substratov.
Poskusi so pokazali, da ima 0,1 mol/L kalijev terc butoksid hitrost korozije manj kot 0,1 nm/min na silicijevih rezinah, kar izpolnjuje zahteve naprednih procesov.
3. Spreminjanje biorazgradljivih materialov
Kalijev terc butoksid lahko katalizira reakcijo podaljšanja verige polimlečne kisline (PLA) in poveča toplotno stabilnost materiala z uvedbo terc butil estrskih skupin. Na primer, pri 180 stopinjah lahko poveča molekulsko maso PLA z 100000 na 500000 in tališče s 170 stopinj na 220 stopinj, zaradi česar je primeren za področja, kot so potrošni material za 3D tiskanje in medicinski šivi.
Na splošno obstajata dva glavna proizvodna procesa zaraztopina kalijevega terc butoksida, eden je kovinski postopek, drugi pa alkalni postopek.
Priprava trdnega produkta kalijevega alkoksida: v glavnem se pripravi iz tekočega kalijevega alkoksida z izhlapevanjem, koncentriranjem in sušenjem.
1. Kovinska metoda:
Dodajte kovinski kalij v novo izhlapeni terc-butilni alkohol v dušikovem okolju, vrnite v kalij za popolno raztapljanje, vzdržujte temperaturo 1 uro, odparite presežek terc-butilnega alkohola in sušite preostalo belo trdno snov pod vakuumsko dekompresijo pri 180~190 stopinjah v oljni kopeli več kot 10 ur, da dobite kristalni prah kalijevega terc-butilnega alkohola, ki ga je treba shraniti in se uporablja pod dušikom in se ne more srečati z zrakom in vodo, sicer bo postalo rožnato, donos pa je več kot 99% na osnovi kalija.
Slabosti te metode so:
Prvič, kovinski kalij je treba zaščititi z dušikom, ko se razreže na kose;
Drugič, kontaktni čas med kovinskim kalijem in zrakom se poveča, kovinski kalij pa oksidira;
Tretjič, kalijeve tablete je enostavno zbrati, kar zmanjša reakcijsko kontaktno površino in poveča obremenitev reaktorja pri mešanju.
Leta 2002 je Liu Yu predlagal nov postopek sinteze kalijevega terc butilnega alkohola s kovinsko metodo. Kot topilo reakcijskega sistema smo uporabili O-ksilen. Vrelišče o-ksilena je 114 stopinj, kovinski kalij v topilu pa je lahko v staljenem stanju (tj. kalijev pesek). Kalij ni treba razrezati na plošče, kalijev blok lahko neposredno vstavite v reaktor. Poleg tega se kontaktna površina reakcije poveča, kar je ugodno za reakcijo.
Poleg tega lahko s kapljanjem terc-butilnega alkohola učinkovito nadzorujete reakcijo. Ta metoda odpravlja pomanjkljivosti splošnega proizvodnega procesa, ima močno delovanje v industriji in vodi k varni proizvodnji. Pridobljeni trdni kalijev terc-butil alkohol ima visoko vsebnost in nizko količino prostih alkalij, kar ima očitne gospodarske in družbene koristi.
Kerstin Schierle Arndt idr. predlagal metodo za pripravo kalijevega alkoksida alkalijske kovine z reakcijo alkalijske kovine (zemeljskoalkalijske kovine) z alkoholom v svojem patentu leta 2002. Ta metoda uporablja različno topnost alkoksida alkalijske kovine in alkoksida zemeljskoalkalijske kovine v alkoholu za čiščenje izdelka, vendar bodite pozorni, da zagotovite, da se doda preveč reaktanta alkohola, sicer bo nastala velika zmes, kar bo vplivalo na čistost izdelka.
Prednosti kovinske metode so: visoka vsebnost kalijevega terc butoksida in malo prostih alkalij. Kalijev terc-butilni alkohol, proizveden po kovinski metodi, ima boljšo katalitično aktivnost. Slabosti: obstajajo resne težave, kot sta slaba varnost in lahka eksplozija v proizvodnji. Zaradi visoke cene kovinskega kalija in težav pri transportu in skladiščenju so stroški proizvodnje visoki. Ta metoda se postopoma odpravi. Stopnja dobička naložbe kovinske metode je nižja od povprečne stopnje dobička fine kemične industrije, zato ima ta metoda določena tveganja v tržni konkurenčnosti.
2. Alkalna metoda:
Pridobiva se z reakcijo terc-butilnega alkohola s kalijevim hidroksidom.
Običajni postopek priprave alkalij ima naslednje štiri glavne pomanjkljivosti: velika poraba pare; Ker je terc-butilni alkohol lahko izhlapeti, povzroča razmeroma resno onesnaženje zraka; Ker je reakcija uravnotežena reverzibilna reakcija, je v tekoči fazi kalijevega terc-butilnega alkohola na dnu stolpa neizogibno visoka vsebnost vode, ki ne izpolnjuje zahtev za uporabo finih kemikalij v medicini in drugih industrijah; Odpadna voda vsebuje del terc-butilnega alkohola, ki zahteva dodatno obdelavo pred izpustom v okolje, kar poveča stroške naknadnega-čiščenja.
Metodo priprave kalijevega terc butanola z azeotropno reaktivno destilacijo so predlagali Wang Huaol, Guo Guangyuan in drugi. Azeotropna sredstva (kot je cikloheksan) so uporabili za odstranitev vode, ki nastane pri reakciji, tako da se je ravnotežje premaknilo v desno. V reakcijskem procesu reakcijski material tvori tanek tekoči film v reakcijskem stolpu.
Reakcija poteka samo na vmesniku plin-tekočina. Voda, ki nastane pri reakciji, se sčasoma prenese v plinsko fazo in končno zapusti reakcijski sistem v obliki azeotropa. Notranjost reakcijskega stolpa mora biti napolnjena s polnili z veliko specifično površino, tako da je mogoče vodo v reaktantu nemoteno odstraniti za pripravo kalijevega terc butoksida.
Priprava kalijevega terc butoksida z alkalno metodo ima očitne tehnične, ekonomske in varnostne prednosti pred kovinsko metodo. Vendar je nemogoče popolnoma odstraniti vodo, ki nastane pri reakciji. Poleg tega je kalijev terc butanol bolj alkalen kot kalijev hidroksid. Kalijev terc-butanol hidrolizira, ko se sreča z vodo, zato v kalijevem terc-butanolu obstajajo nečistoče kalijevega hidroksida. V reakciji farmacevtske sinteze ima nečistoča kalijev hidroksid pogosto stranski učinek, ki lahko razgradi reaktante ali produkte. Zato je treba vsebnost kalijevega hidroksida v kalijevem terc-butoksidu nadzorovati v zelo nizkem območju.
Postopek priprave kalijevega terc-butoksida z alkalno metodo je preprost, enostaven za uporabo in zahteva manj naložb v opremo. Vendar je vsebnost vode v kalijevem terc-butoksidu, pripravljenem s tem postopkom, visoka, stranske-produkte pa je težko odstraniti, kar vpliva na kakovost izdelka.
Kemična reakcija naraztopina kalijevega terc butoksida:
V procesu priprave kalijevega terc butoksida po tradicionalni kovinski metodi nastaja vodik, ki ima varnostne težave. Tang Shucheng in Duan Zhengkang sta leta 2004 predlagala nov postopek za sintezo kalijevega alkoksida, to je reakcijo alkohola z amino spojino alkalijske kovine za pripravo kalijevega alkoksida.
Pri pripravi kalijevega terc-butilnega alkohola je R v enačbi terciarni butil. Tang Shucheng in Duan Zhengkang sta predstavila metodo priprave alkoksida alkalijske kovine z uporabo toluena ali heptana kot topila reakcijskega sistema in reakcijo alkohola z amino spojino alkalijske kovine.
Ta metoda kot reaktante uporablja amino spojine alkalijskih kovin namesto samih alkalijskih kovin, tako da je plin, ki se sprošča pri reakciji, amoniak in ne vodik, ki ima močno delovanje v industriji in vodi k varni proizvodnji. Zanj so značilni manj ostri reakcijski pogoji, manjše tveganje v proizvodnem procesu, še posebej preprost postopek naknadne -obdelave produkta, ki močno skrajša čas sušenja reakcijskega medija in reakcijskih produktov, čistost in izkoristek produkta pa sta idealna.
Vendar so kovinski aminati dragi, kalijevi aminati pa še vedno onesnažujejo okolje, zato je ta metoda primerna le za laboratorijsko pripravo.
Leta 1962 je William H. Schechter et al predlagal metodo za pripravo kalijevega terc butoksida z reakcijo terc butil kalijevega karbonata z barijevim hidroksidom, to je, da oksidi zemeljskoalkalijskih kovin reagirajo z alkil karbonati alkalijskih kovin, da tvorijo alkokside alkalijskih kovin.
Bolje je segreti reakcijo na 50 stopinj ~150 stopinj, da povečate hitrost reakcije. Postavite terc. butil kalijev karbonat in barijev oksid v terc. butil alkohol, ju segrejte do vrelišča terc. butil alkohola in refluktirajte za reakcijo osem ur. Po reakciji filtrirajte raztopino, da odstranite -stranski produkt barijev karbonat, in nato destilirajte del, raztopljen v terc. butilnem alkoholu, da odstranite topilo.
Prednost te metode je, da je stranski -produkt netopen v terc. butil alkoholu in ga je enostavno ločiti, nato pa se raztopina produkta destilira, da dobimo trdni produkt kalijevega terc. butil alkohola z visoko čistostjo. Pomanjkljivost je, da izdelka barijev karbonat ni mogoče ponovno uporabiti, kar povzroča odpadke, in ni primeren za-velikoserijsko proizvodnjo.
Donald J. Loder, Donald D. Lee in drugi so izumili metodo za pripravo alkoksida alkalijske kovine z reakcijo alkohola s soljo alkalijske kovine šibke kisline leta 1942. Raztopite sol alkalijske kovine šibke kisline v alkoholu, dokler ne dobite nasičene raztopine. Ko je za sistem, v katerem poteka reakcija, načeloma vzpostavljeno ravnovesje trdno-tekoče, je reakcija v bistvu končana. Filtrirajte netopno sol alkalijske kovine iz dobljene raztopine mešanice in regenerirajte sol alkalijske kovine:
V tem reakcijskem procesu je relativna topnost nastalega kalijevega bikarbonata majhna in ga je mogoče zlahka ločiti od terc. butilnega alkohola; Topnost produkta kalijev terc-butil alkohol v terc-butil alkoholu je relativno visoka, zato je mogoče pripraviti ustrezno raztopino kalijevega terc-butil alkohola.
Pomanjkljivost te metode je, da reakcija ni popolna in je težko ločiti produkt kalijev terc butoksid od kalijevega karbonata in kalijevega bikarbonata.
Metoda priprave kalijevega alkoksida s kalijevim amalgamom namesto kovinskega kalija. Kalijev amalgam reagira s terc-butil alkoholom, da nastane kalijev terc-butil alkohol, živo srebro brez alkalijskih kovin, pri čemer se sprosti vodik.
Adolf Gerber, Otto Leschhorn idr. je izumil izboljšan postopek tekoče faze leta 1956. Z uporabo preproste in poceni naprave sta alkohol in kalijev amalgam v bistvu popolnoma reagirala, da sta pod določenimi pogoji dobila živo srebro in kalijev terc butoksid brez kalija.
Visoko dispergiran amalgam teče na vrh reakcijske naprave s katalizatorjem zaradi gravitacije, reagira z alkoholnim protitokom in ustvarja amalgam brez alkalijskih kovin. Velikost katalizatorja je 2 mm ~ 3 mm. Uporabite šobo za vnos amalgama v reakcijsko napravo, vstopite v sloj, ki vsebuje katalizator, uporabite stranske cevi za kroženje alkoholne raztopine dobljenega alkoksida, zmešajte s svežim alkoholom in nasprotni tok z amalgamom navzgor od reaktorja. To ne bo le izboljšalo reakcijskih pogojev, ampak tudi povečalo koncentracijo alkoksida v raztopini produkta. Vendar ta metoda ni primerna za industrijsko proizvodnjo zaradi velike porabe energije in visokih stroškov.
Na primer, za pripravo kalijevega terc. butoksida iz kalijevega metoksida najprej pripravimo metanolno raztopino kalijevega metoksida in nato pripravimo kalijev terc. butoksid iz kalijevega metoksida.
Arnold Lenz, Karl Hass idr. je leta 1968 predlagal, da alkoksidi alkalijskih kovin nizkoogljičnih alkoholov reagirajo z večogljičnimi alkoholi, da nastanejo alkoksidi alkalijskih kovin večogljičnih alkoholov
Za pripravo alkoksida alkalijske kovine večogljičnega alkohola se uporablja izboljšana metoda reakcije izmenjave monohidričnega alkohola.
R1 je nizkoogljična baza, R2 pa večogljična baza. Pri pripravi kalijevega terc-butilnega alkohola je R1 metil in R2 terc-butil.
Reakcija izmenjave alkohola med nižjimi alkoholi alkalijskih kovin in večalkoholi poteka z alkoholnimi hlapi višjih alkoholov kot izmenjevalnim reakcijskim medijem. Po reakciji se preostali nižji alkoholi v produktu odstranijo z destilacijo.
Theraztopina kalijevega terc butoksidapridobljen s to metodo, ima visoko vsebino in se lahko uporablja na področjih visoke -tehnologije in visoke{1}}vrednosti. Majhna količina nečistoč, ki jih vsebuje, je kalijev metoksid. Po lastnostih in funkcijah je zelo podoben kalijevemu terc butoksidu. Kadar se uporablja kot katalizator v medicini, pesticidih in na drugih področjih, ima lahko kalijev metoksid enako vlogo kot kalijev terc butoksid. Vendar pa kalijev terc butoksid, pripravljen s kovinsko metodo, alkalno metodo in drugimi metodami, vsebuje nečistoče kalijevega hidroksida, ki pogosto igra stranski učinek v reakciji farmacevtske sinteze, razgrajuje maščobo v reaktantih ali produktih. Poleg tega lahko ta metoda popolnoma realizira industrijsko proizvodnjo. Priprava kalijevega metoksida in kalijevega terc butanola poteka istočasno. Med tem postopkom se para metanola in para terciarnega butanola reciklirata, da se prihranijo stroški. Izdelek, pripravljen po metodi, ima visoko čistost, nizko ceno in preprosto delovanje.
Velikost trga in trend rasti
Velikost svetovnega trga je leta 2024 ocenjena na 200 milijonov USD in naj bi do leta 2033 dosegla 350 milijonov USD, s CAGR približno 6,5 % od leta 2026 do 2033. Azijsko-pacifiška regija (zlasti Kitajska) je glavni motor rasti. Domače povpraševanje na Kitajskem naj bi raslo po letni stopnji 9–11 %, skupna poraba pa bo do leta 2030 dosegla 63.000 ton. Elektronske kemikalije in novi energetski materiali se pojavljajo kot ključna gonila rasti.
Ključne priložnosti za rast
Zelena kemija in kataliza brez prehodnih kovin
Kot močna baza brez prehodnih kovin spodbuja ozelenitev reakcij, kot so Darzensovi in Michaelovi dodatki, kar omogoča visoko selektivno sintezo API in agrokemičnih intermediatov. Nove sintetične poti, vključno s spajanjem brez kovin in reakcijami prostih radikalov, širijo njegove aplikacije pri gradnji heterociklov in sintezi kiralnih središč, pri čemer se usklajujejo s cilji ogljikove nevtralnosti in zahtevami glede atomske ekonomije.
Razširitev nastajajočih področij uporabe
Pri elektrokemičnem shranjevanju energije služi kot elektrolitski dodatek za litij-ionske baterije in superkondenzatorje, uravnava lastnosti vmesnikov ter izboljšuje ionsko prevodnost in stabilnost cikla. V funkcionalnih materialih se uporablja pri sintezi prevodnih polimerov, MOF/COF in pripravi polprevodniških elektronskih kemikalij, kar ponuja velik prostor za domačo zamenjavo.
Nadgradnje procesne tehnologije
Tehnologije reakcijske destilacije in kontinuirane proizvodnje nadomeščajo tradicionalne šaržne procese, izboljšujejo čistost (elektronska stopnja večja ali enaka 99,99 %), zmanjšujejo porabo energije in vsebnost nečistoč. Optimizacija zelenih topil in brezvodnih tehnologij pakiranja brez kisika usmerja proizvodnjo k varnosti, zaščiti okolja in visoki učinkovitosti.
pogosta vprašanja
Za kaj se uporablja kalijev terc{0}}butoksid?
Kalijev terc{0}}butoksid se široko uporablja v raziskavah, osredotočenih na:Organska sinteza: Služi kot močna baza v različnih organskih reakcijah, olajša deprotonacijo šibkih kislin in omogoči tvorbo ogljik-ogljikovih vezi. To je še posebej dragoceno pri sintezi kompleksnih organskih molekul.
Kako narediti kalijev terc{0}}butoksid?
Butoksid z reakcijo vodne raztopine kavstične pepelike s terc. butilnega alkohola v polnjeni destilacijski koloni, odstranitev vode z destilacijo z uporabo odvzemnega sredstva in odvzem alkoholnih raztopin kalijevega terc.
Ali je kalijev terc{0}}butoksid topen v vodi?
Kalijev t-butoksid je brezbarvna trdna snov, kihidrolizira v vodi, vendar je dobro topen v organskih topilih, kot je terc-butanol, THF.
Kakšne so nevarnosti kalijevega terc{0}}butoksida?
Stavki o nevarnosti H228Vnetljiva trdna snovH252 Samosegrevanje v velikih količinah; lahko zagori. H314 Povzroča hude opekline kože in poškodbe oči. Previdnostni stavki P210 Hraniti ločeno od vročine/isker/odprtega ognja/vročih površin. - Prepovedano kaditi.
Priljubljena oznake: raztopina kalijevega terc butoksida cas 865-47-4, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, veleprodaja, nakup, cena, razsuto, za prodajo