Dietilcinkas CAS 557-20-0

Šis metodas tiesiogiai generuoja dietilziną per oksidacijos-redukcijos reakciją tarp halogeninto etano (pvz., jodetano, brometano) ir aktyvinto cinko miltelių. Reakcijos formulė yra tokia:
2 C2H₅X + Zn → (C2H5)₂Zn + ZnX₂
Tarp jų X reiškia halogeno atomą (I, Br). Reakcijos proceso metu elektronų perdavimas cinko miltelių paviršiuje skatina anglies halogeninių jungčių nutrūkimą halogenintuose angliavandeniliuose, suformuojant anglies cinko ryšius ir galiausiai gaminant tikslinį produktą.

Pirminis apdorojimas cinko milteliais
Įranga: 1000 ml talpos stiklinis butelis su dugnu
Naudojimas: Įpilkite 600 g cinko miltelių (6N klasės), įpilkite sausų vandenilio dujų, kad šiek tiek burbuliuotų išmetamųjų dujų balioną, lėtai pakelkite temperatūrą iki 200 laipsnių ir palaikykite 30 minučių, stebėkite vandens garų kondensaciją ant galinio dujų vamzdžio sienelės, patvirtinkite oksido sluoksnio pašalinimą ir atvėsinkite iki kambario temperatūros.
Tikslas: Pašalinti paviršinį cinko miltelių oksido sluoksnį, atskleisti aktyvias vietas ir pagerinti reakcijos efektyvumą.

Inertinės aplinkos statyba
Įranga: 1000 ml keturių kaklelių stiklinė kolba (su sferinis kondensatoriaus vamzdelis, pastovaus slėgio piltuvas, termometro įvorė, nerūdijančio plieno maišyklė)
Naudojimas: Prijunkite azoto sistemą, užpildykite ją azotu ir 3 kartus pakeiskite, kad deguonies kiekis reakcijos sistemoje būtų mažesnis nei 0,1 ppm.

Reakcijos inicijavimas ir temperatūros kontrolė
Veikimas:
Įpilkite iš anksto apdorotų cinko miltelių ir paeiliui lašinkite 10 ml jodoetano/brometano mišinio tirpalo (tūrio santykis 1:1), 10 g vario jodido (katalizatoriaus) ir 30 gdietilcinko(iniciatorius).
Kai temperatūra pakyla iki 58-60 laipsnių, refliuksas pagreitėja. Įkaitinus iki 80 laipsnių, supilamas likęs sumaišytas tirpalas. Įpylus tirpalo, jis pašildomas iki 140 laipsnių ir palaikomas tokioje temperatūroje 1 val.

Pagrindiniai punktai:
Įjungimo stadija reikalauja griežtos temperatūros kontrolės, kad būtų išvengta vietinio perkaitimo ir šalutinių reakcijų;
Vario jodidas gali sumažinti reakcijos aktyvavimo energiją ir sutrumpinti inicijavimo laiką (paprastai<40 minutes);
Pakopinė šildymo strategija gali subalansuoti reakcijos greitį ir produkto grynumą.
Produkto atskyrimas ir valymas

Veikimas:
Natūraliai atvėsus iki 70 laipsnių, medžiaga sukietėja. Visiškai atvėsę, prijunkite žemos-temperatūros priėmimo įrenginį (butelio temperatūrą<-35 ℃).
Vakuuminis distiliavimas (slėgis nuo -0,08 iki -0,09 MPa) naudojamas 30-50 laipsnių dujų fazės temperatūros frakcijoms surinkti, o antrinė distiliacija - 50-60 laipsnių mišiniams surinkti.
Grynumo indeksas: Dietilo cinko grynumas Didesnis arba lygus 99,9 %, cinko priemaišų koncentracija Mažiau arba lygi 10 ppm, švino priemaišų koncentracija Mažiau arba lygi 1 ppm.

Kai tam tikra įmonė priima 500 l reakcinį virdulį didelio masto gamybai, ji pasiekia 30 % metinį gamybos pajėgumų padidėjimą, atlikdama šiuos patobulinimus:

Žaliavos išankstinis maišymas: iš anksto sumaišykite jodetaną ir brometaną santykiu 1:1,2, kad sumažintumėte lašų įpylimo laiko svyravimus;
Gradientinis šildymas: nustatykite trijų{0}}pakopų temperatūros valdymo programą 80 laipsnių, 120 laipsnių ir 140 laipsnių, kad sutrumpintumėte izoliacijos laiką iki 45 minučių;
Nepertraukiamas distiliavimas: taikant dviejų{0}}pakopų distiliavimo bokštų serijos procesą, pirmajame etape atskiriami nesureagavę halogeninti angliavandeniliai, o antruoju etapu išvalomas dietilo cinkas, kurio produkto grynumas yra 99,95 %.

Naudojant alkilo aliuminio (pvz., trietilo aliuminio) ir cinko chlorido dvigubo skilimo reakciją, kad susidarytų dietilo cinkas, reakcijos lygtis yra tokia:
ZnCl₂ + 2 Al(C2H5)3 → (C2H5)₂Zn + 2 Al(C2H5)₂Cl
Šiuo metodu pasiekiama didelio selektyvumo sintezė kontroliuojant reagentų molinį santykį (paprastai ZnCl ₂: Al (C ₂ H ₅) ∝=1: 2,2) ir reakcijos sąlygas (pvz., temperatūrą ir tirpiklį).

Privalumas:
Maža žaliavos kaina: trietilo aliuminio kaina yra tik 1/5 jodoetano;
Perdirbami šalutiniai -produktai: dietilo aliuminio chloridas (Al (C ₂ H ₅) ₂ Cl) gali būti perdirbamas kaip alkilinimo reagentas;
Aukštas pramoninis įgyvendinamumas: švelnios reakcijos sąlygos (nuo kambario temperatūros iki 80 laipsnių), mažas įrangos korozinis poveikis.

Iššūkis:
Grynumo reikalavimai žaliavoms yra griežti: hidridų koncentracija trietilaliuminyje turi būti kontroliuojama nuo 0,01 iki 0,10 masės%, kitaip gali susidaryti krituliai ir blokuoti įrangą;
Produkto atskyrimo sudėtingumas yra didelis: dietilzino ir dietilaliuminio chlorido virimo temperatūra yra artima (pirmajam – 98 laipsniai, antrajam – 150 laipsnių), todėl reikia naudoti vakuuminio distiliavimo arba ekstrahavimo distiliavimo metodus.

Žaliavos paruošimas:
Sumaišykite trietilaliuminį (grynumas didesnis nei 99,5%) su baltuoju aliejumi (skiedikliu) tūrio santykiu 1:1, kad sumažintumėte reakcijos intensyvumą;
Cinko chloridas (bevandenis) džiovinamas aukštoje 200 laipsnių temperatūroje 4 valandas, kad pašalintų kristalinį vandenį.

Reakcijos kontrolė:
Esant apsaugai nuo azoto, lėtai įpilkite cinko chlorido į trietilo aliuminio tirpalą ir reguliuokite tiekimo greitį, kad temperatūra neviršytų 60 laipsnių;
Reakcijai pasibaigus praskieskite sistemą n-heksanu (tirpikliu), kad sumažintumėte klampumą ir palengvintumėte atskyrimą.

Produkto atskyrimas:
Sumažinto slėgio distiliavimas (slėgis -0,095 MPa):
1 fazė: Surinkite 30-50 laipsnių frakcijas (nesureagavęs trietilo aliuminis);
2 fazė: Surinkite frakcijas 60-150 laipsnių temperatūroje, kur 60-98 laipsnių yra dietilo cinkas, o 98-150 laipsnių - dietilo aliuminio chloridas.
Grynumo patikrinimas: naudojant dujų chromatografijos (GC) aptikimą, dietilzino grynumas yra didesnis arba lygus 99,9%, o dietilo aliuminio chlorido grynumas yra didesnis arba lygus 99,5%.

Panaudokite cinko vario lydinio (Zn Cu) arba cinko natrio lydinio (Zn Na) paviršiaus katalizinį aktyvumą, kad paskatintumėte anglies cinko jungčių susidarymą halogenintame etane. Kaip pavyzdį imant cinko vario lydinį, reakcijos lygtis yra tokia:
Zn-Cu + C2H₅X → C2H₅ZnX → (C2H5)₂Zn + ZnX₂
Varis arba natris lydiniuose gali pakeisti elektroninę cinko struktūrą, sumažinti reakcijos aktyvavimo energiją ir padidinti reakcijos greitį.

Lydinio paruošimas:
Inertinėje atmosferoje ištirpinkite ir sumaišykite cinko miltelius ir vario miltelius (masės santykis 9:1) ir supilkite juos į blokinį lydinį;
Tolesnėms reakcijoms susmulkinkite iki 200 akių miltelių.

Reakcijos optimizavimas:
Temperatūros reguliavimas: 30-150 laipsnių gradiento šildymas, kad būtų išvengta vietinio perkaitimo;
Lašo pagreitis: jodoetano/brometano mišinio tirpalo (tūrio santykis 1:1) lašo pagreitis yra 2-3mL/min.;
Maišymo intensyvumas: Norint užtikrinti pakankamą lydinio miltelių dispersiją, naudojamas magnetinis maišymas (500 aps./min. greitis).

Produkto valymas:
Sumažinto slėgio distiliavimas (slėgis -0,1 MPa):
Pradinė virimo temperatūra: Surinkite<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Pagrindinė frakcija: Surinkite frakcijas 50–98 laipsnių temperatūroje, kurių grynumas didesnis arba lygus 99,5 %;
Tail fraction:>98 laipsnių frakcija (aukštai verdančios priemaišos).

Tam tikra įmonė taiko cinko vario lydinio metodą, kad pastatytų gamybos liniją, kurios metinė produkcija yra 10 tonų.dietilcinko. Pagrindiniai patobulinimai apima:

Nuolatinis lydinio paruošimas: Suprojektuokite lydalo purškimo įrenginį, kad būtų galima nepertraukiamai gaminti lydinio miltelius, kurių dalelių pasiskirstymas yra D50=150 μm;
Reaktoriaus konstrukcija: verdančio sluoksnio reaktoriaus pritaikymas, siekiant sustiprinti dujų{0}}kietosios fazės kontaktą ir sutrumpinti reakcijos laiką iki 4 valandų;
Energiją taupantis distiliavimas: naudojant šilumos siurblio technologiją, kad būtų galima atgauti distiliavimo atliekinę šilumą, sumažinant energijos sąnaudas 40%.