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四氢锂铝及其参与的反应(一)

发布时间:2020-12-26 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:9612

四氧铝锂又称氢化铝锂、锂铝氢,缩写为LAH,是一种复合氢化物,为白色或灰白色结晶体,分子式为LiAlH4,是活性极大、极易燃烧的危险物品。能溶于乙醛四氢呋喃等有机溶剂,是有机合成中非常重要的还原剂,尤其是对于醛酮、酯、羧酸、酰胺和腈的还原。

一、安全认识

(1)在干燥空气中相对稳定,但受热或直接与湿气、水、醇、酸类接触时,即发生放热反应并放出氢气而燃烧或爆炸。与强氧化剂接触会产生剧烈反应而爆炸。

(2)不能用四氢锂铝干燥DMSO、DMF或卤化物,否则会起火燃烧。

(3)遇有四氢锂铝引起的小型火灾,建议用干黄沙覆盖。

由于四氢锂铝在存储和使用上的不安全性,实验室大量使用或工业上使用时,常以四氢铝锂的衍生物双(2-甲氧乙氧基)氢化铝钠(红铝)作为还原剂来替代四氢锂铝,相对比较安全,而且可以获得与四氢锂铝几乎同样的还原效果和收率。

二、安全操作注意事项

(1)四氧铝锂在空气里会迅速吸收水分而放热并燃烧,称量和投料时台面需保持干燥。

(2)反应仪器要预先做干燥处理,全部准备好才能称量。称量时不能用金属勺取样,可用牛角匙(即使这样,动作也要轻):不能用称量纸,可直接用玻璃瓶。忌讳潮湿天气称量四氢锂铝。有条件的话,最好在氮气氛围的手套箱里操作。

(3)通常先在反应瓶里充满惰性气体,然后加入无水溶剂(常用四氢呋喃)和四氢铝锂,有少量气体发生并伴有放热(由于微量水分),注意冷却。如果是深冷反应,干冰浴的锅上有冷凝霜水,要用小的灭火毯或干抹布盖好,以免扬起的四氢铝锂粉尘与冷凝霜接触而发生燃烧(曾出过大火事故)。如果是分批加四氢铝锂,在每次加之前,都要用惰性气体置换一次,以免洒落在瓶口的少量四氢铝锂引起燃烧。反应不宜过夜。无水溶剂和四氢铝锂的溶液配好后再慢慢加入反应底物。如果将四氢铝锂加到溶有反应底物的溶液中,操作安全性要差一些。

(4)反应瓶既不可刚性密闭,也不要用气球密闭。可用新装的CaCl2干燥管或氮气流。反应期间,人不能离岗。

(5)1000mL及以上的反应瓶建议用机械搅拌,并注意冷凝管的上出口要远离机械搅拌的电机,可以用玻璃接管或橡皮管将出口引开,否则反应或后处理时溢出的氢气遇上电机内部的电火花会发生燃烧或爆炸(已经发生过)。采用氮气流冲稀产生的易燃易爆的氢气。

(6)对于有大量四氢铝锂参与的反应,先将产品溶于THF中,然后慢慢地滴加到含四氢铝锂的THF溶液中。

(7)在滴加淬灭剂前后,要充分搅拌均匀,并使反应瓶保持惰性气体流通。淬灭温度不能太低,不要低于0℃,太低将使淬灭剂(盐或碱的水溶液)结成固体,不能及时充分淬火,导致反应潜热蓄积,后面会爆发冲料,其至爆炸燃烧。淬灭剂可根据产物对环境pH的要求来选择,通常用强酸弱碱盐或碱的饱和水溶液,如饱和氯化铵或高浓度氢氧化钠溶液(10%~40%),加碱是为了生成易过滤的固体铝盐。其中的水量要恰到好处,不能少也不能过多,水的用量为两倍于多余四氢铝锂的摩尔数最好,这样便于形成颗粒状LiAlO2。过多则形成凝胶状Al(OH)3,呈浓牛奶状或一锅乳胶状,很难过滤,物理损失很大,且操作困难,甚至失败。

理想处理模式:LiAlH4+2H2O=LiAlO2+4H2

糟糕模式:LiAlH4+4H2O=LiOH+A1(OH)3+4H2↑。A1(OH)3是很难过滤的物质。更保守的方法是用十水硫酸钠固体,利用结晶水来淬灭多余的四氢铝锂。这样就不可能有难过滤的凝胶状Al(OH)3生成,缺点是收率上可能会因物理损失(吸附)而打折扣。二异丁基氢化铝(DIBAL-H)和红铝是四氢铝锂的大位阻衍生物,安全性上好于四氢铝锂,但是遇水仍然会发生剧烈反应生成氢气。另外,它们的原子经济性差,原子利用率很低,分子量为一百多,仅利用其中一个H原子,利用率不到1%。

相关链接:金属有机化合物及其参与的反应

 

 

文章来源:《有机合成安全学》

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