Dietil-cink CAS 557-20-0

Ez a módszer közvetlenül állít elő dietilzint a halogénezett etán (például jód-etán, bróm-etán) és az aktivált cinkpor közötti oxidációs -redukciós reakción keresztül. A reakció képlete:
2 C₂H₅X + Zn → (C2H5)₂Zn + ZnX₂
Közülük X jelentése halogénatom (I, Br). A reakciófolyamat során a cinkpor felületén az elektrontranszfer elősegíti a halogénezett szénhidrogénekben a szén-halogén kötések felbomlását, szén-cink kötések kialakulását és végső soron a céltermék előállítását.

Cinkpor előkezelés
Felszerelés: 1000 ml-es üvegpalack alsó csővel
Működés: Adjon hozzá 600 g cinkport (6N minőségű), engedjen be száraz hidrogéngázt, hogy kissé buborékoltassa a véggázpalackot, lassan emelje fel a hőmérsékletet 200 fokra és tartsa 30 percig, figyelje meg a vízgőz kondenzációját a véggázcső falán, ellenőrizze az oxidréteg eltávolítását, majd hűtse le szobahőmérsékletre.
Cél: A cinkpor felületi oxidrétegének eltávolítása, az aktív helyek feltárása és a reakció hatékonyságának javítása.

Inert környezet építése
Felszereltség: 1000 ml-es négynyakú üveglombik (gömb alakú kondenzátorcsővel, állandó nyomású tölcsérrel, hőmérő hüvelyrel, rozsdamentes keverővel)
Működés: Csatlakoztassa a nitrogénrendszert, töltse fel nitrogénnel és cserélje ki háromszor, hogy a reakciórendszer oxigéntartalma 0,1 ppm alatt legyen.

Reakció beindítása és hőmérséklet szabályozás
Művelet:
Adjon hozzá előkezelt cinkport, majd csepegtesse be egymás után 10 ml jód-etán/bróm-etán vegyes oldatot (1:1 térfogatarány), 10 g réz(II)-jodidot (katalizátor) és 30 gdietil-cink(kezdeményező).
Amikor a hőmérséklet 58-60 fokra emelkedik, a reflux felgyorsul. 80 fokra melegítés után hozzáadjuk a maradék kevert oldatot. Az oldat hozzáadása után 140 fokra melegítjük és ezen a hőmérsékleten tartjuk 1 órán át.

Főbb pontok:
A kioldó szakasz szigorú hőmérséklet-szabályozást igényel a helyi túlmelegedés és a mellékreakciók elkerülése érdekében;
A réz-jodid csökkentheti a reakció aktiválási energiáját és lerövidítheti a beindítási időt (általában<40 minutes);
A fokozatos fűtési stratégia egyensúlyba hozhatja a reakciósebességet és a termék tisztaságát.
A termék elválasztása és tisztítása

Művelet:
Ha természetesen 70 fokra hűtjük, az anyag megszilárdul. A teljes lehűlés után csatlakoztassa az alacsony-hőmérséklet fogadó eszközt (a palack hőmérsékletét vevő<-35 ℃).
Vákuumos desztillációt (nyomás -0,08-0,09 MPa) használnak a gázfázisú 30-50 fokos hőmérsékleti frakciók összegyűjtésére, a másodlagos desztillációt pedig az 50-60 fokos keverékek összegyűjtésére.
Tisztasági index: Dietil-cink tisztasága 99,9% vagy annál nagyobb, cink-szennyeződés koncentrációja 10 ppm vagy annál kisebb, ólomszennyeződés koncentrációja 1 ppm vagy kisebb.

Amikor egy bizonyos vállalkozás 500 literes reakcióedényt alkalmaz nagy-üzemi termeléshez, az alábbi fejlesztések révén 30%-kal növeli éves termelési kapacitását:

Nyersanyag előkeverés: jód-etán és bróm-etán előkeverése 1:1,2 arányban a cseppenkénti adagolási idő ingadozásainak csökkentése érdekében;
Gradiens fűtés: állítson be egy három-lépcsős hőmérséklet-szabályozási programot 80 fokos, 120 fokos és 140 fokos szigetelési idő 45 percre csökkentéséhez;
Folyamatos desztilláció: A két-lépcsős lepárlótorony-soros eljárást alkalmazva az első szakaszban az el nem reagált halogénezett szénhidrogéneket, a másodikban pedig a dietil-cinket tisztítják 99,95%-os terméktisztasággal.

Alkil-alumínium (például trietil-alumínium) és cink-klorid kettős bomlási reakcióját használva dietil-cink előállítására, a reakcióegyenlet a következő:
ZnCl₂ + 2 Al(C2H5)3 → (C2H5)₂Zn + 2 Al(C2H5)₂Cl
Ezzel a módszerrel nagy szelektivitású szintézis érhető el a reaktánsok mólarányának (általában ZnCl ₂: Al (C ₂ H ₅) ∝=1: 2,2) és a reakciókörülmények (például hőmérséklet és oldószer) szabályozásával.

Előny:
Alacsony nyersanyagköltség: a trietil-alumínium ára csak a jód-etán 1/5-e;
Újrahasznosítható -melléktermékek: A dietil-alumínium-klorid (Al (C 2 H 5) ₂ Cl) újrahasznosítható alkilező reagensként;
Magas ipari megvalósíthatóság: enyhe reakciókörülmények (szobahőmérséklettől 80 fokig), csekély a berendezés korrozivitása.

Kihívás:
A nyersanyagok tisztasági követelményei szigorúak: a trietil-alumíniumban lévő hidridek koncentrációját 0,01-0,10 tömeg% között kell szabályozni, különben kicsapódás léphet fel és blokkolhatja a berendezést;
A termékelválasztás nehézsége nagy: a dietilzin és a dietil-alumínium-klorid forráspontja közel van (előbbinél 98, utóbbinál 150 fok), ami vákuumdesztillációs vagy extrakciós desztillációs technikát igényel.

Nyersanyag előkészítés:
A reakció intenzitásának csökkentése érdekében a trietil-alumíniumot (több mint 99,5%) keverje össze fehér olajjal (hígítószerrel) 1:1 térfogatarányban;
A (vízmentes minőségű) cink-kloridot magas, 200 fokos hőmérsékleten szárítják 4 órán át, hogy eltávolítsák a kristályvizet.

Reakciószabályozás:
Nitrogénvédelem mellett lassan adjunk cink-kloridot a trietil-alumínium oldathoz, és szabályozzuk az adagolási sebességet úgy, hogy a hőmérséklet ne haladja meg a 60 fokot;
A reakció befejeződése után hígítsa fel a rendszert n-hexánnal (oldószer), hogy csökkentse a viszkozitást és megkönnyítse az elválasztást.

Termékek szétválasztása:
Csökkentett nyomású desztilláció (nyomás -0,095 MPa):
1. fázis: 30-50 fokos frakciók összegyűjtése (reagálatlan trietil-alumínium);
2. fázis: Gyűjtse össze a frakciókat 60-150 fokon, ahol 60-98 fokon a dietil-cink és 98-150 fokon a dietil-alumínium-klorid.
Tisztaság ellenőrzése: Gázkromatográfiás (GC) kimutatással a dietilzin tisztasága nagyobb vagy egyenlő, mint 99,9%, a dietil-alumínium-klorid tisztasága pedig nagyobb vagy egyenlő, mint 99,5%.

Használja ki a cink-rézötvözet (Zn Cu) vagy a cink-nátriumötvözet (Zn Na) felületi katalitikus aktivitását, hogy elősegítse a szén-cink kötések kialakulását halogénezett etánban. Ha például cink-rézötvözetet veszünk, a reakcióegyenlet a következő:
Zn-Cu + C₂H₅X → C2H5ZnX → (C2H5)₂Zn + ZnX₂
Az ötvözetekben lévő réz vagy nátrium megváltoztathatja a cink elektronikus szerkezetét, csökkentheti a reakció aktiválási energiáját és növelheti a reakció sebességét.

Ötvözet előkészítés:
Inert atmoszférában olvasszuk meg és keverjük össze a cinkport és a rézport (tömegarány 9:1), majd öntsük őket tömbötvözetbe;
A további reakciókhoz 200 mesh porra törjük össze.

Reakció optimalizálás:
Hőmérséklet szabályozás: 30-150 fokos gradiens fűtés a helyi túlmelegedés elkerülése érdekében;
Cseppgyorsulás: Jód-etán/bróm-etán keverék oldatának (1:1 térfogatarány) cseppgyorsulása 2-3 ml/perc;
Keverési intenzitás: Mágneses keverést (500 ford./perc sebesség) használunk az ötvözetpor megfelelő diszperziójának biztosítására.

Termék tisztítása:
Csökkentett nyomású desztilláció (nyomás -0,1 MPa):
Kezdeti forráspont: Gyűjtse össze<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Fő frakció: 50-98 fokos frakciókat gyűjtsünk össze, amelyek tisztasága 99,5% vagy annál nagyobb;
Tail fraction:>98 fokos frakció (magas forráspontú szennyeződések).

Egy bizonyos vállalkozás a cink-rézötvözet módszerét alkalmazza egy 10 tonna éves termelésű gyártósor megépítéséhez.dietil-cink. A legfontosabb fejlesztések a következők:

Az ötvözet folyamatos előkészítése: Olvasztóporlasztó berendezés tervezése a D50=150 μm szemcseméret-eloszlású ötvözetpor folyamatos előállítására;
A reaktor kialakítása: fluidágyas reaktor alkalmazása a gáz{0}}szilárdfázisú érintkezés fokozása és a reakcióidő 4 órára történő lerövidítése érdekében;
Energiatakarékos desztilláció: Hőszivattyús technológia alkalmazása a desztillációs hulladékhő kinyerésére, 40%-kal csökkentve az energiafogyasztást.