Dietilzinc CAS 557-20-0

Aquest mètode genera directament dietilzina mitjançant la reacció d'oxidació-reducció entre l'etan halogenat (com ara el iodoetano, el bromoetano) i la pols de zinc activat. La fórmula de la reacció és:
2 C₂H₅X + Zn → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
Entre ells, X representa un àtom d'halogen (I, Br). Durant el procés de reacció, la transferència d'electrons a la superfície de la pols de zinc afavoreix la ruptura dels enllaços d'halogen de carboni en hidrocarburs halogenats, formant enllaços de zinc carboni i, finalment, produint el producte objectiu.

Pretractament de zinc en pols
Equipament: ampolla de vidre de 1000 ml amb tub inferior
Funcionament: afegiu 600 g de pols de zinc (grau 6N), introduïu gas d'hidrogen sec per fer bombollejar lleugerament el cilindre de gas de cua, augmenteu lentament la temperatura a 200 graus i mantingueu-lo durant 30 minuts, observeu la condensació de vapor d'aigua a la paret del tub de gas de cua, confirmeu l'eliminació de la capa d'òxid i, després, refredeu-lo a temperatura ambient.
Objectiu: eliminar la capa d'òxid superficial de la pols de zinc, exposar els llocs actius i millorar l'eficiència de la reacció.

Construcció d'Entorn Inert
Equipament: matràs de vidre de quatre colls de 1000 ml (equipat amb tub de condensador esfèric, embut de pressió constant, màniga del termòmetre, agitador d'acer inoxidable)
Funcionament: connecteu el sistema de nitrogen, ompliu-lo de nitrogen i substituïu-lo 3 vegades per assegurar-vos que el contingut d'oxigen del sistema de reacció sigui inferior a 0,1 ppm.

Iniciació de la reacció i control de la temperatura
Funcionament:
Afegiu pols de zinc pretractat i deixeu degotejar seqüencialment 10 ml de solució mixta de iodoetan/bromoetan (proporció de volum 1:1), 10 g de iodur cupros (catalitzador) i 30 g dedietilzinc(iniciador).
Quan la temperatura puja a 58-60 graus, el reflux s'accelera. Després d'escalfar a 80 graus, s'afegeix la solució mescla restant. Després d'afegir la solució, s'escalfa a 140 graus i es manté a aquesta temperatura durant 1 hora.

Punts clau:
L'etapa d'activació requereix un estricte control de la temperatura per evitar el sobreescalfament local i les reaccions secundaries;
El iodur de coure pot reduir l'energia d'activació de la reacció i escurçar el temps d'inici (normalment<40 minutes);
L'estratègia de calefacció per fases pot equilibrar la velocitat de reacció i la puresa del producte.
Separació i purificació de productes

Funcionament:
Quan es refreda naturalment a 70 graus, el material es solidifica. Després de refredar-se completament, connecteu el dispositiu receptor de baixa-temperatura (temperatura de l'ampolla de recepció<-35 ℃).
La destil·lació al buit (pressió de -0,08 a -0,09 MPa) s'utilitza per recollir fraccions de temperatura de la fase gasosa a 30-50 graus, i la destil·lació secundària s'utilitza per recollir mescles a 50-60 graus.
Índex de puresa: Puresa de zinc dietil Superior o igual al 99,9%, concentració d'impureses de zinc Menor o igual a 10 ppm, concentració d'impureses de plom Menor o igual a 1 ppm.

Quan una determinada empresa adopta un bullidor de reacció de 500 L per a la producció a gran-escala, aconsegueix un augment del 30% de la capacitat de producció anual mitjançant les millores següents:

Pre-mescla de matèries primeres: pre-mescla iodoetano i bromoetano en una proporció d'1:1,2 per reduir les fluctuacions en el temps d'addició gota a gota;
Escalfament degradat: configureu un programa de control de temperatura de tres-etapes de 80 graus, 120 graus i 140 graus per reduir el temps d'aïllament a 45 minuts;
Destil·lació contínua: adoptant un procés de sèrie de torres de destil·lació de dues-etapes, la primera etapa separa els hidrocarburs halogenats no reaccionats i la segona etapa purifica el dietil zinc, amb una puresa del producte del 99,95%.

Utilitzant la reacció de doble descomposició de l'alquil alumini (com el trietilalumini) i el clorur de zinc per generar dietil zinc, l'equació de reacció és:
ZnCl₂ + 2 Al(C₂H₅)₃ → (C₂H₅)₂Zn + 2 Al(C₂H₅)₂Cl
Aquest mètode aconsegueix una síntesi d'alta selectivitat controlant la relació molar dels reactius (normalment ZnCl ₂: Al (C ₂ H ₅) ∝=1:2,2) i les condicions de reacció (com la temperatura i el dissolvent).

Avantatge:
Baix cost de la matèria primera: el preu del trietilalumini és només 1/5 del iodoetano;
Subproductes-reciclables: el clorur de dietil alumini (Al (C ₂ H ₅) ₂ Cl) es pot reciclar com a reactiu alquilant;
Alta viabilitat industrial: condicions de reacció suaus (des de temperatura ambient fins a 80 graus), baixa corrosivitat de l'equip.

Repte:
Els requisits de puresa per a les matèries primeres són estrictes: la concentració d'hidrurs en trietialumini s'ha de controlar entre 0,01-0,10% en pes, en cas contrari es pot produir precipitació i bloquejar l'equip;
La dificultat de la separació del producte és alta: els punts d'ebullició de la dietilzina i el clorur de dietilalumini són propers (98 graus per al primer i 150 graus per al segon), cosa que requereix l'ús de tècniques de destil·lació al buit o destil·lació d'extracció.

Preparació de la matèria primera:
Barrejar trietilalumini (puresa superior o igual al 99,5%) amb oli blanc (diluent) en una proporció de volum 1:1 per reduir la intensitat de la reacció;
El clorur de zinc (grau anhidre) s'asseca a una temperatura elevada de 200 graus durant 4 hores per eliminar l'aigua cristal·lina.

Control de la reacció:
Sota protecció de nitrogen, afegiu lentament clorur de zinc a la solució de trietilalumini i controleu la velocitat d'alimentació perquè la temperatura no superi els 60 graus;
Un cop finalitzada la reacció, diluïu el sistema amb n-hexà (solvent) per reduir la viscositat i facilitar la separació.

Separació de productes:
Destil·lació a pressió reduïda (pressió -0,095 MPa):
Fase 1: Recollir fraccions de 30-50 graus (trietilalumini no reaccionat);
Fase 2: recollida de fraccions a 60-150 graus, on 60-98 graus és dietil zinc i 98-150 graus és clorur de dietil alumini.
Verificació de puresa: mitjançant la detecció de cromatografia de gasos (GC), la puresa de la dietilzina és superior o igual al 99,9% i la puresa del clorur de dietialumini és superior o igual al 99,5%.

Utilitzeu l'activitat catalítica superficial de l'aliatge de zinc coure (Zn Cu) o l'aliatge de zinc sodi (Zn Na) per promoure la formació d'enllaços carboni zinc en etan halogenat. Prenent com a exemple l'aliatge de coure zinc, l'equació de reacció és:
Zn-Cu + C₂H₅X → C₂H₅ZnX → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
El coure o el sodi dels aliatges poden alterar l'estructura electrònica del zinc, reduir l'energia d'activació de la reacció i augmentar la velocitat de reacció.

Preparació de l'aliatge:
Foneu i barregeu la pols de zinc i la pols de coure (proporció de massa 9:1) en una atmosfera inert i col·loqueu-los en un aliatge de blocs;
Triturar a pols de malla 200 per a reaccions posteriors.

Optimització de la reacció:
Control de temperatura: escalfament de gradient de 30-150 graus per evitar el sobreescalfament local;
Acceleració de gota: l'acceleració de gota d'una solució de barreja de iodoetan/bromoetano (proporció de volum 1:1) és de 2-3 ml/min;
Intensitat de mescla: s'utilitza una agitació magnètica (velocitat de 500 rpm) per assegurar una dispersió suficient de la pols d'aliatge.

Purificació del producte:
Destil·lació a pressió reduïda (pressió -0,1 MPa):
Punt d'ebullició inicial: Recollir<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Fracció principal: recollir fraccions a 50-98 graus amb una puresa superior o igual al 99,5%;
Tail fraction:>Fracció de 98 graus (impureses d'alt punt d'ebullició).

Una determinada empresa adopta el mètode d'aliatge de coure zinc per construir una línia de producció amb una producció anual de 10 tones dedietilzinc. Les millores clau inclouen:

Preparació contínua d'aliatge: dissenyeu un dispositiu d'atomització de fusió per aconseguir una producció contínua de pols d'aliatge amb una distribució de la mida de partícules D50=150 μ m;
Disseny del reactor: s'adopta un reactor de llit fluiditzat per millorar el contacte en fase sòlida{0}del gas i escurçar el temps de reacció a 4 hores;
Destil·lació d'estalvi d'energia: utilitzant la tecnologia de la bomba de calor per recuperar la calor residual de la destil·lació, reduint el consum d'energia en un 40%.