Диетилцинк CAS 557-20-0

Този метод директно генерира диетилзин чрез окислително-редукционната реакция между халогениран етан (като йодоетан, бромоетан) и активиран цинков прах. Реакционната формула е:
2 C₂H5X + Zn → (C₂H5)₂Zn + ZnX₂
Сред тях X представлява халогенен атом (I, Br). По време на реакционния процес преносът на електрони върху повърхността на цинковия прах насърчава разкъсването на въглерод-халогенни връзки в халогенирани въглеводороди, образувайки въглерод-цинкови връзки и в крайна сметка произвеждайки целевия продукт.

Предварителна обработка с цинков прах
Оборудване: стъклена бутилка от 1000 ml с долна тръба
Работа: Добавете 600 g цинк на прах (клас 6N), добавете сух водороден газ, за ​​да напуснете леко цилиндъра с остатъчен газ, бавно повишете температурата до 200 градуса и задръжте за 30 минути, наблюдавайте кондензацията на водни пари върху стената на тръбата за остатъчен газ, потвърдете отстраняването на оксидния слой и след това охладете до стайна температура.
Цел: Премахване на повърхностния оксиден слой на цинков прах, излагане на активни места и подобряване на ефективността на реакцията.

Изграждане на инертна среда
Оборудване: 1000 ml стъклена колба с четири гърла (оборудвана със сферична кондензаторна тръба, фуния с постоянно налягане, втулка на термометър, бъркалка от неръждаема стомана)
Работа: Свържете азотната система, напълнете я с азот и я сменете 3 пъти, за да сте сигурни, че съдържанието на кислород в реакционната система е под 0,1 ppm.

Иницииране на реакция и контрол на температурата
Операция:
Добавете предварително обработен цинков прах и последователно накапете 10 ml смесен разтвор на йодоетан/бромоетан (обемно съотношение 1:1), 10 g меден йодид (катализатор) и 30 g отдиетилцинк(инициатор).
Когато температурата се повиши до 58-60 градуса, рефлуксът се ускорява. След загряване до 80 градуса се добавя останалият смесен разтвор. След като разтворът се добави, той се загрява до 140 градуса и се държи при тази температура за 1 час.

Ключови точки:
Етапът на задействане изисква строг контрол на температурата, за да се избегнат локално прегряване и странични реакции;
Медният йодид може да намали енергията на активиране на реакцията и да съкрати времето за започване (обикновено<40 minutes);
Стратегията за поетапно нагряване може да балансира скоростта на реакцията и чистотата на продукта.
Разделяне и пречистване на продукта

Операция:
При естествено охлаждане до 70 градуса, материалът се втвърдява. След пълно охлаждане свържете приемното устройство за ниска-температура (температурата на приемната бутилка<-35 ℃).
Вакуумната дестилация (налягане от -0,08 до -0,09MPa) се използва за събиране на фракции с температура на газовата фаза при 30-50 градуса, а вторичната дестилация се използва за събиране на смеси при 50-60 градуса.
Индекс на чистота: Чистота на диетилцинк По-голяма или равна на 99,9%, концентрация на цинкови примеси По-малка или равна на 10ppm, концентрация на оловни примеси По-малка или равна на 1ppm.

Когато дадено предприятие приеме 500L реакционен котел за широко{1}}производство, то постига 30% увеличение на годишния производствен капацитет чрез следните подобрения:

Предварително смесване на суровината: предварително смесване на йодоетан и бромоетан в съотношение 1:1,2 за намаляване на колебанията във времето за добавяне на капки;
Градиентно нагряване: Задайте три{0}}програма за контрол на температурата от 80 градуса, 120 градуса и 140 градуса, за да съкратите времето за изолация до 45 минути;
Непрекъсната дестилация: Възприемайки дву{0}}етапен сериен процес на дестилационна кула, първият етап отделя нереагиралите халогенирани въглеводороди, а вторият етап пречиства диетилцинка с чистота на продукта 99,95%.

Използвайки реакцията на двойно разлагане на алкил алуминий (като триетилалуминий) и цинков хлорид за генериране на диетилцинк, уравнението на реакцията е:
ZnCl₂ + 2 Al(C₂H₅)3 → (C₂H5)₂Zn + 2 Al(C₂H5)₂Cl
Този метод постига високоселективен синтез чрез контролиране на моларното съотношение на реагентите (обикновено ZnCl ₂: Al (C ₂ H 5) ∝=1:2,2) и реакционните условия (като температура и разтворител).

Предимство:
Ниска цена на суровината: цената на триетилалуминия е само 1/5 от йодоетан;
Рециклируеми странични -продукти: Диетил алуминиев хлорид (Al (C ₂ H 5) ₂ Cl) може да се рециклира като алкилиращ реагент;
Висока промишлена осъществимост: меки условия на реакция (от стайна температура до 80 градуса), ниска корозивност на оборудването.

Предизвикателство:
Изискванията за чистота на суровините са строги: концентрацията на хидриди в триетилалуминий трябва да се контролира между 0,01-0,10% тегл., в противен случай може да се появи утаяване и да блокира оборудването;
Трудността на разделянето на продукта е голяма: точките на кипене на диетилзин и диетилалуминиев хлорид са близки (98 градуса за първия и 150 градуса за последния), което изисква използването на техники за вакуумна дестилация или екстракционна дестилация.

Подготовка на суровината:
Смесете триетилалуминий (чистота по-голяма или равна на 99,5%) с бяло масло (разредител) в обемно съотношение 1:1, за да намалите интензивността на реакцията;
Цинковият хлорид (безводен клас) се суши при висока температура от 200 градуса в продължение на 4 часа, за да се отстрани кристалната вода.

Контрол на реакцията:
Под азотна защита бавно добавете цинков хлорид към разтвора на триетилалуминий и контролирайте скоростта на подаване, така че температурата да не надвишава 60 градуса;
След като реакцията приключи, разредете системата с n-хексан (разтворител), за да намалите вискозитета и да улесните разделянето.

Разделяне на продукта:
Дестилация при намалено налягане (налягане -0,095MPa):
Фаза 1: Събиране на 30-50 градусови фракции (нереагирал триетилалуминий);
Фаза 2: Събиране на фракции при 60-150 градуса, където 60-98 градуса е диетил цинк и 98-150 градуса е диетил алуминиев хлорид.
Проверка на чистотата: Чрез детекция с газова хроматография (GC) чистотата на диетилзин е по-голяма или равна на 99,9%, а чистотата на диетилалуминиевия хлорид е по-голяма или равна на 99,5%.

Използвайте повърхностната каталитична активност на цинково-медна сплав (Zn Cu) или цинково-натриева сплав (Zn Na), за да насърчите образуването на въглерод-цинкови връзки в халогениран етан. Като вземем за пример цинково-медна сплав, уравнението на реакцията е:
Zn-Cu + C₂H5X → C₂H5ZnX → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
Медта или натрият в сплавите могат да променят електронната структура на цинка, да намалят енергията на активиране на реакцията и да увеличат скоростта на реакцията.

Подготовка на сплавта:
Разтопете и смесете цинков прах и меден прах (масово съотношение 9:1) в инертна атмосфера и ги излейте в блокова сплав;
Натрошете до 200 меша на прах за последващи реакции.

Оптимизация на реакцията:
Контрол на температурата: Градиентно нагряване от 30-150 градуса, за да се избегне локално прегряване;
Ускоряване на капката: Ускоряването на капката на смес от йодоетан/бромоетан (обемно съотношение 1:1) е 2-3 ml/min;
Интензитет на смесване: Използва се магнитно разбъркване (скорост от 500rpm), за да се осигури достатъчна дисперсия на праха от сплавта.

Пречистване на продукта:
Дестилация при намалено налягане (налягане -0,1 MPa):
Начална точка на кипене: Съберете<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Основна фракция: Съберете фракции при 50-98 градуса с чистота по-голяма или равна на 99,5%;
Tail fraction:>98 градусова фракция (примеси с висока температура на кипене).

Определено предприятие приема метода на цинково-медната сплав, за да изгради производствена линия с годишно производство от 10 тонадиетилцинк. Ключовите подобрения включват:

Непрекъснато приготвяне на сплав: Проектирайте устройство за пулверизиране на топене, за да постигнете непрекъснато производство на сплав на прах с разпределение на размера на частиците D50=150 μ m;
Конструкция на реактора: Приемане на реактор с кипящ слой за подобряване на контакта с газ-твърда фаза и съкращаване на времето за реакция до 4 часа;
Енергоспестяваща дестилация: Използване на термопомпена технология за оползотворяване на отпадъчната топлина от дестилация, намалявайки консумацията на енергия с 40%.