Solució de terc butòxid de potassiés un compost orgànic, amb la fórmula molecular de C4H9OK, CAS 865-47-4. És una base orgànica important, més alcalina que l'hidròxid de potassi. A causa de l'efecte d'inducció de (CH3) 3CO - trimetil, té una alcalinitat i una activitat més fortes que altres alcohols de potassi, per la qual cosa és un bon catalitzador. A més, com a base forta, el tert butanol de potassi s'utilitza àmpliament en la síntesi orgànica de la indústria química, medicina, pesticides, etc., com ara intercanvi d'èsters, condensació, reordenació, polimerització, obertura d'anells i producció d'ortoèsters de metalls pesants.
|
Fórmula química |
C4H9KO |
|
Missa exacta |
112 |
|
Pes molecular |
112 |
|
m/z |
112 (100.0%), 114 (7.2%), 113 (4.3%) |
|
Anàlisi elemental |
C, 42.81; H, 8.08; K, 34.84; O, 14.26 |
|
|
|
El tert butòxid de potassi (fórmula química: C ₄ H ₉ KO, número CAS: 865-47-4) és una base orgànica important. Els tres grups metil del grup tert butòxid (- OC (CH3) ∝) en la seva estructura molecular milloren significativament la seva alcalinitat i reactivitat mitjançant efectes d'inducció, convertint-lo en un catalitzador i reactiu de reacció indispensable en els camps de l'enginyeria química, la medicina, els pesticides, etc.
Aplicacions bàsiques en el camp de la síntesi orgànica
1. Catalitzador de reacció de condensació
Solució de terc butòxid de potassiés un catalitzador eficient per a reaccions clàssiques com la condensació de Darzens i la condensació de Stobbe. Per exemple, en la reacció de Darzens, pot catalitzar la formació d'èsters epoxi a partir d'aldehids i èsters alfa halogenats amb un rendiment superior al 85%.
Aquesta reacció és un pas crucial en la síntesi de productes naturals com la vitamina A i les hormones de l'escorça suprarenal. A més, en la condensació de Stobbe, el tert butòxid de potassi pot afavorir la condensació del succinat de dietil amb aldehids, generant compostos èster insaturats per a la síntesi de fragàncies i intermedis farmacèutics.
2. Iniciador de la reacció de reordenació
En la reacció de reordenació de Pinacol, el tert butòxid de potassi desencadena la reordenació dels carbocations capturant el protó hidroxil dels diols adjacents, donant lloc a la formació d'aldehids o cetones. Per exemple, utilitzant alcohol pinal com a matèria primera, la cetona pinal es pot sintetitzar de manera eficient amb un rendiment superior al 90% sota la catàlisi del tert butòxid de potassi.
Aquesta reacció té un valor important en la síntesi total de productes naturals, com la construcció de cadenes laterals de paclitaxel.
3. Promotor de la reacció d'obertura de l'anell
En la reacció d'obertura de l'anell dels compostos epoxi, el tert butòxid de potassi pot atacar selectivament els punts de substitució minoritaris de l'anell epoxi, generant productes d'obertura de l'anell trans. Per exemple, utilitzant derivats de l'òxid d'etilè com a matèries primeres, es poden sintetitzar - compostos hidroxièter sota la catàlisi de terc butòxid de potassi, que s'utilitzen com a intermedis per a la síntesi d'ibuprofè, un fàrmac anti-inflamatori no esteroide.
4. Iniciador de l'agregació
El tert butòxid de potassi és un iniciador clàssic per a la polimerització aniònica, especialment indicat per a la síntesi de poliolefines. En la solució de THF, pot iniciar la polimerització de l'isoprè, produint cis-1,4-poliisoprè (el component principal del cautxú natural). A més, en la polimerització de metàtesi d'obertura d'anell (ROMP), la combinació de tert butòxid de potassi i complex de carbè de ruteni pot sintetitzar de manera eficient polímers d'olefines cícliques per a la preparació d'elastòmers d'alt rendiment.
Matèries primeres clau per a la indústria farmacèutica i de pesticides
1. Síntesi d'intermedis de fàrmacs
El tert butòxid de potassi té un paper important en la síntesi d'antibiòtics. Per exemple, en la modificació de la cadena lateral dels antibiòtics de cefalosporina, pot catalitzar reaccions d'intercanvi d'èsters, introduir grups protectors o funcionals i millorar l'estabilitat del fàrmac. A més, en la síntesi de paclitaxel, un fàrmac anti-tumoral, el tert butòxid de potassi catalitza la reacció de condensació dels intermedis clau, augmentant el rendiment global a més del 35%.
2. Preparació de principis actius pesticides
En la síntesi de pesticides piretroides com la cipermetrina, el tert butòxid de potassi actua com a catalitzador base per afavorir l'intercanvi d'èsters i les reaccions de ciclització, generant compostos èsters d'àcid ciclopropancarboxílic amb activitat insecticida.
La seva eficiència catalítica és significativament superior a la de l'hidròxid de potassi, amb una reducció del 50% del temps de reacció i una reducció del 30% dels subproductes-.
3. Síntesi de fàrmacs quirals
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%) per a la síntesi de fàrmacs quirals com el propranolol bloquejador del receptor -.
En el camp de nous materials i productes químics especials
1. Síntesi de materials de cristall líquid
Solució de terc butòxid de potassiés un reactiu important per a la síntesi de monòmers de cristall líquid. Per exemple, en la preparació de cristalls líquids basats en ciclohexà fluorat, poden catalitzar la reacció de deshidrohalogenació per generar monòmers de cristall líquid d'alta -puresa, que s'utilitzen com a materials de pel·lícula d'alineació per a pantalles TFT-LCD. Les condicions de reacció són suaus (es poden dur a terme a temperatura ambient) i la selectivitat és tan alta com el 99%.2. Preparació de productes químics electrònics
En la fabricació de semiconductors, el tert butòxid de potassi s'utilitza per netejar les impureses metàl·liques a la superfície de les hòsties de silici. La seva forta alcalinitat pot dissoldre òxids metàl·lics com l'alumini i el coure, mentre que l'obstacle estèric del tert butil inhibeix la corrosió dels substrats de silici.
Els experiments han demostrat que un tert butòxid de potassi de 0,1 mol/L té una taxa de corrosió inferior a 0,1 nm/min en hòsties de silici, complint els requisits dels processos avançats.
3. Modificació de Materials Biodegradables
El tert butòxid de potassi pot catalitzar la reacció d'extensió de cadena de l'àcid polilàctic (PLA) i millorar l'estabilitat tèrmica del material mitjançant la introducció de grups èster terc butílic. Per exemple, a 180 graus, pot augmentar el pes molecular del PLA de 100.000 a 500.000 i el punt de fusió de 170 graus a 220 graus, fent-lo adequat per a camps com ara consumibles d'impressió 3D i sutures mèdiques.
En general, hi ha dos processos de producció principals persolució de terc butòxid de potassi, un és un procés de metall, l'altre és un procés alcalí.
Preparació d'alcòxid de potassi sòlid: es prepara principalment a partir d'alcòxid de potassi líquid mitjançant evaporació, concentració i assecat.
1. Mètode metàl·lic:
Afegiu el potassi metàl·lic a l'alcohol terc butílic recentment evaporat sota l'entorn de nitrogen, torneu al potassi per a una dissolució completa, mantingueu la temperatura durant 1 h, evaporeu l'excés d'alcohol terc butílic i assequeu el sòlid blanc restant sota descompressió al buit a 180 ~ 190 graus en un bany d'oli durant més de 10 hores d'alcohol potassi potassi per obtenir l'alcohol terc potassi. s'ha d'emmagatzemar i utilitzar sota nitrogen i no pot satisfer l'aire i l'aigua, en cas contrari es tornarà rosat i el rendiment és superior al 99% basat en el potassi.
Els desavantatges d'aquest mètode són:
En primer lloc, el metall potassi s'ha de protegir amb nitrogen quan es talla a trossos;
En segon lloc, augmenta el temps de contacte entre el potassi metàl·lic i l'aire i s'oxida el potassi metàl·lic;
En tercer lloc, les pastilles de potassi són fàcils de recollir, reduint l'àrea de contacte de la reacció i augmentant la càrrega de l'agitació del reactor.
L'any 2002, Liu Yu va proposar un nou procés de síntesi d'alcohol terc butílic de potassi per mètode metàl·lic. Es va utilitzar O-xilè com a dissolvent del sistema de reacció. El punt d'ebullició de l'o-xilè és de 114 graus, i el potassi metàl·lic del dissolvent pot estar en estat fos (és a dir, sorra de potassi). No cal tallar el potassi en làmines i el bloc de potassi es pot posar directament al reactor. A més, augmenta l'àrea de contacte de la reacció, la qual cosa és favorable a la reacció.
A més, deixar caure alcohol terc butílic pot controlar eficaçment la reacció. Aquest mètode supera les deficiències del procés de producció general, té una forta operativitat a la indústria i afavoreix una producció segura. L'alcohol terc butílic de potassi sòlid obtingut té un alt contingut i un baix àlcali lliure, la qual cosa té beneficis econòmics i socials evidents.
Kerstin Schierle Arndt et al. va proposar un mètode per preparar alcòxid de potassi de metall alcalí fent reaccionar metall alcalí (metall alcalinotèrreo) amb alcohol a la seva patent l'any 2002. Aquest mètode utilitza la diferent solubilitat de l'alcòxid de metall alcalí i l'alcòxid de metall alcalinotérreu en alcohol per purificar el producte, però presta atenció a assegurar-se que s'afegeix l'alcohol reactiu, que afectarà massa la puresa del producte, cosa que afectarà massa la puresa del producte.
Els avantatges del mètode metàl·lic són: alt contingut de terc butòxid de potassi i baix àlcali lliure. L'alcohol terc butílic de potassi produït pel mètode metàl·lic té una millor activitat catalítica. Inconvenients: hi ha problemes greus com ara poca seguretat i fàcil explosió en la producció. A causa de l'alt preu del potassi metàl·lic i la dificultat de transport i emmagatzematge, el cost de producció és elevat. Aquest mètode tendeix a eliminar-se gradualment. La taxa de benefici de la inversió del mètode del metall és inferior a la taxa de benefici mitjana de la indústria química fina, de manera que aquest mètode té certs riscos en la competitivitat del mercat.
2. Mètode àlcali:
S'obté fent reaccionar alcohol terc butílic amb hidròxid de potassi.
El procés comú de preparació d'àlcali té els quatre desavantatges principals següents: alt consum de vapor; Com que l'alcohol terc butílic és fàcil de volatilitzar, provoca una contaminació de l'aire relativament greu; Com que la reacció és una reacció reversible equilibrada, hi ha inevitablement un alt contingut d'aigua a la fase líquida d'alcohol terc butílic de potassi a la part inferior de la torre, que no compleix els requisits per a l'ús de productes químics fins a la medicina i altres indústries; Les aigües residuals contenen part d'alcohol terc butílic, que requereix un tractament addicional abans de ser abocada al medi ambient, augmentant el cost del post-tractament.
Wang Huaol, Guo Guangyuan i altres van proposar el mètode de preparació del tert butanol de potassi mitjançant destil·lació reactiva azeotròpica. Es van utilitzar agents azeotròpics (com el ciclohexà) per eliminar l'aigua generada en la reacció de manera que la balança es mogués cap a la dreta. En el procés de reacció, el material de reacció forma una fina pel·lícula líquida a la torre de reacció.
La reacció només té lloc a la interfície gas-líquid. L'aigua generada per la reacció es trasllada a la fase gasosa en el temps, i finalment surt del sistema de reacció en forma d'azeòtrop. Es requereix que l'interior de la torre de reacció s'ompli amb farcits amb una gran superfície específica, de manera que l'aigua del reactiu es pugui eliminar sense problemes per preparar tert butòxid de potassi.
La preparació de tert butòxid de potassi per mètode alcalí té avantatges tècnics, econòmics i de seguretat evidents respecte al mètode metàl·lic. Tanmateix, és impossible eliminar completament l'aigua generada en la reacció. A més, el tert-butanol de potassi és més alcalí que l'hidròxid de potassi. El tert-butanol de potassi s'hidrolitza quan es troba amb l'aigua, de manera que hi ha impureses d'hidròxid de potassi al tert-butanol de potassi. En la reacció de síntesi farmacèutica, la impuresa hidròxid de potassi sovint té un efecte secundari, que pot descompondre els reactius o productes. Per tant, el contingut d'hidròxid de potassi en terc butòxid de potassi s'ha de controlar dins d'un rang molt baix.
El procés de preparació de tert butòxid de potassi per mètode alcalí és senzill, fàcil d'operar i menys inversió en equips. No obstant això, el contingut d'aigua en terc butòxid de potassi preparat mitjançant aquest procés és elevat i els subproductes són difícils d'eliminar, la qual cosa afecta la qualitat del producte.
Reacció química desolució de terc butòxid de potassi:
En el procés de preparació de tert butòxid de potassi pel mètode tradicional de metall, es genera hidrogen, que presenta problemes de seguretat. Tang Shucheng i Duan Zhengkang van proposar un nou procés per a la síntesi d'alcòxid de potassi l'any 2004, és a dir, la reacció de l'alcohol amb un compost amino de metall alcalí per preparar alcòxid de potassi.
Quan es prepara alcohol terc butílic de potassi, R a l'equació és butílic terciari. Tang Shucheng i Duan Zhengkang van introduir el mètode de preparació d'alcòxid de metall alcalí mitjançant l'ús de toluè o heptà com a dissolvent del sistema de reacció i la reacció de l'alcohol amb un compost amino de metall alcalí.
Aquest mètode utilitza compostos amino de metalls alcalins en comptes del propi metall alcalí com a reactius, de manera que el gas alliberat de la reacció és amoníac en lloc d'hidrogen, que té una forta operabilitat a la indústria i és propici per a una producció segura. Es caracteritza per tenir condicions de reacció menys dures, menys risc en el procés de producció, especialment el procés simple de post-tractament del producte, que redueix molt el temps d'assecat del medi de reacció i dels productes de reacció, i la puresa i el rendiment del producte són ideals.
Tanmateix, els aminats metàl·lics són cars i els aminats de potassi encara causen contaminació ambiental, de manera que aquest mètode només és adequat per a la preparació de laboratori.
L'any 1962, William H. Schechter et al van proposar un mètode per preparar terc butòxid de potassi fent reaccionar carbonat de potassi terc butil amb hidròxid de bari, és a dir, els òxids de metalls alcalinotèrres reaccionen amb carbonats de metalls alcalins per formar alcòxids de metalls alcalins.
És millor escalfar la reacció a 50 graus ~ 150 graus per augmentar la velocitat de reacció. Col·loqueu carbonat de potassi terc butílic i òxid de bari en alcohol terc butílic, escalfeu-los fins al punt d'ebullició de l'alcohol terc butílic i reflux per reaccionar durant vuit hores. Després de la reacció, filtreu la solució per eliminar el -subproducte carbonat de bari i, a continuació, destil·leu la part dissolta en alcohol terc butílic per eliminar el dissolvent.
L'avantatge d'aquest mètode és que el sub{0}}producte és insoluble en alcohol terc butílic i fàcil de separar, i després la solució del producte es destil·la per obtenir un producte sòlid d'alcohol terc butílic de potassi amb gran puresa. El desavantatge és que el producte carbonat de bari no es pot reutilitzar, causant residus i no és adequat per a la producció a gran-escala.
Donald J. Loder, Donald D. Lee i altres van inventar un mètode per preparar alcòxid de metall alcalí fent reaccionar alcohol amb sal de metall alcalí de l'àcid feble el 1942. Dissoleu la sal de metall alcalí de l'àcid feble en alcohol fins a obtenir una solució saturada. Quan s'estableix bàsicament l'equilibri sòlid-líquid per al sistema en què es produeix la reacció, la reacció s'acaba bàsicament. Filtreu la sal de metall alcalí insoluble de la solució de barreja obtinguda i regenera la sal de metall alcalí:
En aquest procés de reacció, la solubilitat relativa del bicarbonat de potassi generat és petita i es pot separar fàcilment de l'alcohol terc butílic; La solubilitat del producte alcohol terc butílic de potassi en alcohol terc butílic és relativament alta, de manera que es pot preparar la solució d'alcohol terc butílic de potassi corresponent.
El desavantatge d'aquest mètode és que la reacció no és completa i és difícil separar el producte tert butòxid de potassi del carbonat de potassi i el bicarbonat de potassi.
El mètode de preparació d'alcòxid de potassi amb amalgama de potassi en lloc de potassi metàl·lic. L'amalgama de potassi reacciona amb l'alcohol terc butílic per produir alcohol terc butílic de potassi, mercuri sense metall alcalí i s'allibera hidrogen.
Adolf Gerber, Otto Leschhorn, et al. va inventar un procés de fase líquida millorat l'any 1956. Mitjançant un dispositiu senzill i barat, l'amalgama d'alcohol i potassi es va reaccionar bàsicament completament per obtenir mercuri i terc butòxid de potassi sense potassi en determinades condicions.
L'amalgama altament dispersa flueix a la part superior del dispositiu de reacció amb catalitzador per gravetat, reacciona amb l'alcohol a contracorrent i genera amalgama sense metall alcalí. La mida del catalitzador és de 2 mm ~ 3 mm. Utilitzeu un broquet per introduir l'amalgama al dispositiu de reacció, introduïu el llit que conté el catalitzador, utilitzeu línies laterals per fer circular la solució alcohòlica de l'alcòxid obtingut, barregeu-lo amb alcohol fresc i contrareu el flux amb l'amalgama cap amunt des del reactor. Això no només millorarà les condicions de reacció, sinó que també augmentarà la concentració d'alcòxid a la solució del producte. No obstant això, aquest mètode no és adequat per a la producció industrial a causa del seu gran consum d'energia i alt cost.
Per exemple, per preparar tert butòxid de potassi a partir de metòxid de potassi, primer prepareu la solució de metanol de metòxid de potassi i, després, prepareu terc butòxid de potassi a partir de metòxid de potassi.
Arnold Lenz, Karl Hass, et al. va proposar el 1968 que els alcòxids de metalls alcalins d'alcohols amb baix contingut de carboni reaccionen amb alcohols multicarbonis per formar alcòxids de metalls alcalins d'alcohols multicarbonis.
S'utilitza un mètode millorat de reacció d'intercanvi d'alcohol monohídric per preparar alcòxid de metall alcalí d'alcohol multicarboni.
R1 és una base baixa en carboni i R2 és una base multicarboni. Quan es prepara alcohol terc butílic de potassi, R1 és metil i R2 és terc butílic.
La reacció d'intercanvi d'alcohol entre alcohols inferiors de metalls alcalins i multialcohols es porta a terme amb el vapor d'alcohol d'alcohols superiors com a mitjà de reacció d'intercanvi. Després de la reacció, els alcohols inferiors residuals del producte s'eliminen per destil·lació.
Elsolució de terc butòxid de potassiobtingut amb aquest mètode té un alt contingut i es pot utilitzar en camps d'alta-tecnologia i d'alt-valor. Una petita quantitat d'impureses que hi conté són metòxid de potassi. És molt semblant al terc butòxid de potassi en propietats i funcions. Quan s'utilitza com a catalitzador en medicina, pesticides i altres camps, el metòxid de potassi pot tenir el mateix paper que el tert butòxid de potassi. Tanmateix, el tert butòxid de potassi preparat per mètodes metàl·lics, mètodes àlcalis i altres mètodes conté impureses d'hidròxid de potassi, que sovint té un efecte secundari en la reacció de síntesi farmacèutica, descomposant el greix dels reactius o productes. A més, aquest mètode pot realitzar completament la producció industrial. La preparació de metòxid de potassi i terc butanol de potassi es realitza al mateix temps. Durant aquest procés, el vapor de metanol i el vapor de butanol terciari es reciclen per estalviar costos. El producte preparat pel mètode té una puresa elevada, un baix cost i un funcionament senzill.
Mida del mercat i tendència de creixement
La mida del mercat global s'estima en 200 milions de dòlars el 2024 i es preveu que arribi als 350 milions de dòlars el 2033, amb un CAGR d'aproximadament el 6,5% del 2026 al 2033. La regió Àsia Pacífic (especialment la Xina) és el principal motor de creixement. S'espera que la demanda interna a la Xina creixi a un ritme anual del 9%-11%, amb un consum total que arribarà a les 63.000 tones el 2030. Els productes químics electrònics i els nous materials energètics estan sorgint com a motors clau del creixement.
Oportunitats clau de creixement
Química verda i catàlisi lliure de metalls de transició
Com a base forta lliure de metalls de transició, afavoreix l'enverdiment de reaccions com les addicions de Darzens i Michael, permetent una síntesi altament selectiva d'API i intermedis agroquímics. Les noves rutes sintètiques que inclouen l'acoblament lliure de metalls i les reaccions de radicals lliures amplien les seves aplicacions en la construcció d'heterocicles i la síntesi de centres quirals, alineant-se amb els objectius de neutralitat de carboni i els requisits d'economia d'àtoms.
Ampliació dels camps d'aplicació emergents
En l'emmagatzematge d'energia electroquímica, serveix com a additiu d'electròlits per a bateries d'ions de liti i supercondensadors, regulant les propietats de la interfície i millorant la conductivitat iònica i l'estabilitat del cicle. En materials funcionals, s'aplica en la síntesi de polímers conductors, MOF/COF i la preparació de productes químics electrònics semiconductors, oferint un espai important per a la substitució domèstica.
Actualitzacions tecnològiques de processos
Les tecnologies de destil·lació de reacció i producció contínua substitueixen els processos tradicionals per lots, millorant la puresa (qualitat electrònica superior o igual al 99,99%), reduint el consum d'energia i el contingut d'impureses. L'optimització de dissolvents verds i tecnologies d'embalatge lliure d'oxigen anhidre impulsa la producció cap a la seguretat, la protecció del medi ambient i l'alta eficiència.
PMF
Per a què serveix el tert-butòxid de potassi?
El tert-butòxid de potassi s'utilitza àmpliament en investigacions centrades en:Síntesi orgànica: serveix com a base forta en diverses reaccions orgàniques, facilitant la desprotonació d'àcids febles i permetent la formació d'enllaços carboni-carboni. Això és especialment valuós en la síntesi de molècules orgàniques complexes.
Com es fa terc-butòxid de potassi?
Butòxid per la reacció d'una solució aquosa de potassa càustica amb tert. alcohol butílic en una columna de destil·lació envasada, eliminació de l'aigua per destil·lació mitjançant un agent d'extracció i retirada de les solucions alcohòliques de tert de potassi.
El tert-butòxid de potassi és soluble en aigua?
El t-butòxid de potassi és un sòlid incolor, quehidrolitza en aigua, però té una bona solubilitat en dissolvents orgànics, com el tert-butanol, THF.
Quins són els perills del tert-butòxid de potassi?
Indicacions de perill H228Sòlid inflamableH252 Auto-escalfament en grans quantitats; pot incendiar-se. H314 Provoca cremades greus a la pell i danys oculars greus. Consignes de prudència P210 Mantenir allunyat de la calor/espurnes/flames obertes/superfícies calentes. - No fumar.
Etiquetes populars: solució de tert butòxid de potassi cas 865-47-4, proveïdors, fabricants, fàbrica, venda a l'engròs, compra, preu, a granel, en venda