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三、实例
例1
做一个由LiAlH4和AlCl3参与的还原反应:
申报工艺:称取LiAlH4(5.7g,150mmol),置于用氮气吹干的烧瓶中,加入200mL乙醚,用氮气置换,把温度降到0℃。分批小量多次加入AlCl3(20.0g,150mmol),加完后将悬浮液搅拌10min,温度为0℃。将3-丁烯腈(10.0g,150mmol)溶于100mL乙醚中,用恒压漏斗慢慢滴加到悬浮液中,滴加时间为40min,加入过程中一直保持0℃,滴加完后,将反应液继续在0℃下搅拌2h。反应完后,慢慢滴加10% NaOH溶液,直至反应液呈弱碱性,处理过程中保持溶液为0℃左右,用乙醚萃取,有机相干燥旋干,蒸馏出的液体加入烧瓶中(置于干冰浴中),烧瓶上用气球套住,禁止用塞子,置于落地通风橱内。批注:这是一个先制备铝烷(AlH3),然后由铝烷还原3-丁烯腈的反应。如果将乙醚加到LiAIH4中,很可能会燃烧,因为这个操作过程是放热的。美国的一个实验室发生过这样的事故,将LiAlH4加到醚中不幸起火,研发人员被烧得全身是火,被别人扑灭,该实验室因此被政府责令停业整顿三个月。如果将LiAlH4加到乙醚中就会安全得多,但是需要氮气保护。另外,AlCl3和乙醚也不能加反,同样的道理,必须将固体AlCl3加到乙醚中。
注意:A1H3的化学活性很大,极其易燃,在其制备、转移、反应、淬灭等过程中都需要特别小心。制备AlH3的方法很多,一般是用LiAlH4与路易斯酸反应:
3LiAlH4+AlCl3=4AlH3+3LiCl
生成的AlH3与醚类形成络合物,如
AlH3+(C2H5)2O=H3Al.O(C2H5)2
制备AlH3的反应以及后面的还原反应一般都在醚类溶剂中进行,如乙醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚等。因为反应生成热大,所以需要选择热容量高的醚类,尽量不要用乙醚。
例2
做一个LiAlH4还原酯的反应:
将30g底物溶于500mL THF中(1L单口瓶),室温条件下加LiAlH4,大约5min后,反应开始升温,产生大量气体,发生冲料,冲料停息后瓶壁上出现小火花,继而整个瓶子烧起来,引发大火。先是用小灭火毯快速将瓶口盖上,但由于冲出的物料较多,火势迅速蔓延到桌面上。因为通风橱内还有其他反应,有四个搅拌器、一个变压器和一个油浴锅,所以桌面上的火很难用灭火毯灭掉,为了避免更大范围着火使用了灭火器,最终将火扑灭。原因分析:①单口瓶不便于操作,应该用三口瓶;②加料太快;③没有用惰性气体保护;④安全空间不够,反应液总量只能占瓶子体积的1/4~1/3。
除了解决上述缺陷外,建议做LiAlH4反应时,尤其是大量的反应,可将产品溶于THF中,然后慢慢地滴加到LiAlH4的THF溶液中,这样更加安全。
文章来源:《有机合成安全学》
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