Dietilseng CAS 557-20-0

Metode ini menghasilkan dietilzin secara langsung melalui reaksi oksidasi-reduksi antara etana terhalogenasi (seperti iodoetana, bromoetana) dan bubuk seng aktif. Rumus reaksinya adalah:
2 C₂H₅X + Zn → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
Diantaranya, X mewakili atom halogen (I, Br). Selama proses reaksi, transfer elektron pada permukaan bubuk seng mendorong pemutusan ikatan karbon halogen dalam hidrokarbon terhalogenasi, membentuk ikatan karbon seng dan akhirnya menghasilkan produk target.

Pretreatment bubuk seng
Peralatan: Botol kaca 1000mL dengan tabung bawah
Pengoperasian: Tambahkan 600g bubuk seng (kelas 6N), masukkan gas hidrogen kering untuk sedikit menggelembungkan tabung gas ekor, naikkan suhu secara perlahan hingga 200 derajat dan tahan selama 30 menit, amati kondensasi uap air pada dinding tabung gas ekor, pastikan penghilangan lapisan oksida, lalu dinginkan hingga suhu kamar.
Tujuan: Untuk menghilangkan lapisan oksida permukaan bubuk seng, mengekspos situs aktif, dan meningkatkan efisiensi reaksi.

Konstruksi Lingkungan Inert
Peralatan: Labu kaca berleher empat 1000mL (dilengkapi dengan tabung kondensor bulat, corong bertekanan konstan, selongsong termometer, pengaduk baja tahan karat)
Pengoperasian: Hubungkan sistem nitrogen, isi dengan nitrogen dan ganti 3 kali untuk memastikan kandungan oksigen dalam sistem reaksi di bawah 0,1 ppm.

Inisiasi reaksi dan kontrol suhu
Operasi:
Tambahkan bubuk seng yang telah diolah sebelumnya dan secara berurutan teteskan 10mL larutan campuran iodoetana/bromoetana (perbandingan volume 1:1), 10g kupro iodida (katalis), dan 30gdietilseng(pemrakarsa).
Ketika suhu naik hingga 58-60 derajat, refluks semakin cepat. Setelah dipanaskan hingga 80 derajat, sisa larutan campuran ditambahkan. Setelah larutan ditambahkan, dipanaskan hingga 140 derajat dan disimpan pada suhu tersebut selama 1 jam.

Poin-poin penting:
Tahap pemicuan memerlukan kontrol suhu yang ketat untuk menghindari panas berlebih lokal dan reaksi samping;
Tembaga iodida dapat mengurangi energi aktivasi reaksi dan mempersingkat waktu inisiasi (biasanya<40 minutes);
Strategi pemanasan bertahap dapat menyeimbangkan laju reaksi dan kemurnian produk.
Pemisahan dan pemurnian produk

Operasi:
Ketika didinginkan secara alami hingga 70 derajat, material tersebut mengeras. Setelah pendinginan sempurna, sambungkan-perangkat penerima suhu rendah (penerima suhu botol<-35 ℃).
Distilasi vakum (tekanan -0,08 hingga -0,09MPa) digunakan untuk mengumpulkan fraksi suhu fase gas pada 30-50 derajat, dan distilasi sekunder digunakan untuk mengumpulkan campuran pada 50-60 derajat.
Indeks kemurnian: Kemurnian dietil seng Lebih besar dari atau sama dengan 99,9%, konsentrasi pengotor seng Kurang dari atau sama dengan 10ppm, konsentrasi pengotor timbal Kurang dari atau sama dengan 1ppm.

Saat perusahaan tertentu mengadopsi ketel reaksi 500L untuk produksi-skala besar, perusahaan tersebut mencapai peningkatan kapasitas produksi tahunan sebesar 30% melalui peningkatan berikut:

Pra-pencampuran bahan baku: pra-campur iodoetana dan bromoetana dengan perbandingan 1:1,2 untuk mengurangi fluktuasi waktu penambahan tetes demi tetes;
Pemanasan gradien: Tetapkan program kontrol suhu tiga-tahap 80 derajat , 120 derajat , dan 140 derajat untuk mempersingkat waktu insulasi menjadi 45 menit;
Distilasi berkelanjutan: Mengadopsi proses rangkaian menara distilasi dua{0}}tahap, tahap pertama memisahkan hidrokarbon terhalogenasi yang tidak bereaksi, dan tahap kedua memurnikan dietil seng, dengan kemurnian produk sebesar 99,95%.

Menggunakan reaksi dekomposisi ganda alkil aluminium (seperti trietilaluminum) dan seng klorida untuk menghasilkan dietil seng, persamaan reaksinya adalah:
ZnCl₂ + 2 Al(C₂H₅)₃ → (C₂H₅)₂Zn + 2 Al(C₂H₅)₂Cl
Metode ini menghasilkan selektivitas sintesis yang tinggi dengan mengontrol rasio molar reaktan (biasanya ZnCl ₂: Al (C ₂ H ₅) ∝=1:2.2) dan kondisi reaksi (seperti suhu dan pelarut).

Keuntungan:
Biaya bahan baku rendah: harga trietilaluminium hanya 1/5 iodoetana;
Produk sampingan yang dapat didaur ulang: Dietil aluminium klorida (Al (C ₂ H ₅) ₂ Cl) dapat didaur ulang sebagai reagen alkilasi;
Kelayakan industri yang tinggi: kondisi reaksi ringan (dari suhu kamar hingga 80 derajat), sifat korosif peralatan yang rendah.

Tantangan:
Persyaratan kemurnian bahan baku sangat ketat: konsentrasi hidrida dalam trietilaluminium perlu dikontrol antara 0,01-0,10% berat, jika tidak maka akan terjadi pengendapan dan menghalangi peralatan;
Kesulitan pemisahan produk tinggi: titik didih dietilzin dan dietilaluminum klorida hampir sama (98 derajat untuk yang pertama dan 150 derajat untuk yang kedua), sehingga memerlukan penggunaan distilasi vakum atau teknik distilasi ekstraksi.

Persiapan bahan baku:
Campurkan trietilaluminum (kemurnian lebih besar atau sama dengan 99,5%) dengan minyak putih (pengencer) dengan perbandingan volume 1:1 untuk mengurangi intensitas reaksi;
Seng klorida (tingkat anhidrat) dikeringkan pada suhu tinggi 200 derajat selama 4 jam untuk menghilangkan air kristal.

Kontrol reaksi:
Di bawah perlindungan nitrogen, tambahkan seng klorida secara perlahan ke dalam larutan trietilaluminum, dan kendalikan laju pengumpanan sehingga suhu tidak melebihi 60 derajat;
Setelah reaksi selesai, encerkan sistem dengan n-heksana (pelarut) untuk mengurangi viskositas dan memudahkan pemisahan.

Pemisahan produk:
Distilasi tekanan berkurang (tekanan -0,095MPa):
Fase 1: Kumpulkan pecahan 30-50 derajat (trietilaluminium yang tidak bereaksi);
Fase 2: Kumpulkan fraksi pada suhu 60-150 derajat, dengan suhu 60-98 derajat adalah dietil seng dan 98-150 derajat adalah dietil aluminium klorida.
Verifikasi kemurnian: Melalui deteksi kromatografi gas (GC), kemurnian dietilzin lebih besar dari atau sama dengan 99,9%, dan kemurnian dietilaluminum klorida lebih besar dari atau sama dengan 99,5%.

Memanfaatkan aktivitas katalitik permukaan paduan seng-tembaga (Zn Cu) atau paduan seng-natrium (Zn Na) untuk mendorong pembentukan ikatan karbon-seng dalam etana terhalogenasi. Mengambil contoh paduan seng-tembaga, persamaan reaksinya adalah:
Zn-Cu + C₂H₅X → C₂H₅ZnX → (C₂H₅)₂Zn + ZnX₂
Tembaga atau natrium dalam paduan dapat mengubah struktur elektronik seng, mengurangi energi aktivasi reaksi, dan meningkatkan laju reaksi.

Persiapan paduan:
Lelehkan dan campur bubuk seng dan bubuk tembaga (perbandingan massa 9:1) dalam atmosfer inert, dan tuang ke dalam paduan blok;
Hancurkan hingga berukuran 200 mesh bubuk untuk reaksi selanjutnya.

Optimalisasi reaksi:
Kontrol suhu: Pemanasan gradien 30-150 derajat untuk menghindari panas berlebih lokal;
Percepatan jatuh: Percepatan jatuhnya larutan campuran iodoetana/bromoetana (perbandingan volume 1:1) adalah 2-3mL/menit;
Intensitas pencampuran: Pengadukan magnetik (kecepatan 500rpm) digunakan untuk memastikan dispersi bubuk paduan yang cukup.

Pemurnian produk:
Distilasi bertekanan rendah (tekanan -0,1 MPa):
Titik didih awal: Kumpulkan<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Fraksi utama: Kumpulkan pecahan pada 50-98 derajat dengan kemurnian lebih besar dari atau sama dengan 99,5%;
Tail fraction:>Fraksi 98 derajat (pengotor titik didih tinggi).

Suatu perusahaan tertentu mengadopsi metode paduan seng-tembaga untuk membangun jalur produksi dengan hasil tahunan sebesar 10 tondietilseng. Peningkatan utama meliputi:

Persiapan paduan yang berkelanjutan: Rancang perangkat atomisasi peleburan untuk mencapai produksi bubuk paduan yang berkelanjutan dengan distribusi ukuran partikel D50=150 μ m;
Desain reaktor: Mengadopsi reaktor unggun terfluidisasi untuk meningkatkan kontak-fasa padat gas dan mempersingkat waktu reaksi hingga 4 jam;
Distilasi hemat energi: Memanfaatkan teknologi pompa panas untuk memulihkan panas limbah distilasi, mengurangi konsumsi energi hingga 40%.