Larutan kalium tert butoksidaadalah senyawa organik, dengan rumus molekul C4H9OK, CAS 865-47-4. Ini adalah basa organik yang penting, lebih basa daripada kalium hidroksida. Karena efek induksi (CH3) 3CO - trimetil, ia memiliki alkalinitas dan aktivitas yang lebih kuat dibandingkan alkohol kalium lainnya, sehingga merupakan katalis yang baik. Selain itu, sebagai basa kuat, kalium tert butanol banyak digunakan dalam sintesis organik industri kimia, obat-obatan, pestisida, dll., seperti pertukaran ester, kondensasi, penataan ulang, polimerisasi, pembukaan cincin, dan produksi ortoester logam berat.
|
Rumus Kimia |
C4H9KO |
|
Massa Tepat |
112 |
|
Berat Molekul |
112 |
|
m/z |
112 (100.0%), 114 (7.2%), 113 (4.3%) |
|
Analisis Unsur |
C, 42.81; H, 8.08; K, 34.84; O, 14.26 |
|
|
|
Kalium tert butoksida (rumus kimia: C ₄ H ₉ KO, nomor CAS: 865-47-4) adalah basa organik yang penting. Tiga gugus metil dari gugus tert butoksida (- OC (CH3) ∝) dalam struktur molekulnya secara signifikan meningkatkan alkalinitas dan reaktivitasnya melalui efek induksi, menjadikannya katalis dan reagen reaksi yang sangat diperlukan di bidang teknik kimia, kedokteran, pestisida, dll.
Aplikasi inti di bidang sintesis organik
1. Katalis reaksi kondensasi
Larutan kalium tert butoksidaadalah katalis yang efisien untuk reaksi klasik seperti kondensasi Darzens dan kondensasi Stobbe. Misalnya, dalam reaksi Darzens, ia dapat mengkatalisis pembentukan epoksi ester dari aldehida dan ester alfa halogenasi dengan hasil lebih dari 85%.
Reaksi ini merupakan langkah penting dalam sintesis produk alami seperti vitamin A dan hormon korteks adrenal. Selain itu, dalam kondensasi Stobbe, kalium tert butoksida dapat mendorong kondensasi dietil suksinat dengan aldehida, menghasilkan senyawa ester tak jenuh untuk sintesis wewangian dan zat antara farmasi.
2. Pemrakarsa reaksi penataan ulang
Dalam reaksi penataan ulang Pinacol, kalium tert butoksida memicu penataan ulang karbokation dengan menangkap proton hidroksil dari diol yang berdekatan, menghasilkan pembentukan aldehida atau keton. Misalnya, dengan menggunakan alkohol pinal sebagai bahan mentah, keton pinal dapat disintesis secara efisien dengan hasil lebih dari 90% dengan katalisis kalium tert butoksida.
Reaksi ini mempunyai nilai penting dalam sintesis total produk alami, seperti konstruksi rantai samping paclitaxel.
3. Promotor reaksi pembukaan cincin
Dalam reaksi pembukaan cincin senyawa epoksi, kalium tert butoksida dapat secara selektif menyerang titik substitusi minoritas cincin epoksi, menghasilkan produk pembukaan cincin trans. Misalnya, dengan menggunakan turunan etilen oksida sebagai bahan mentah, senyawa - hidroksi eter dapat disintesis melalui katalisis kalium tert butoksida, yang digunakan sebagai zat antara dalam sintesis obat antiinflamasi nonsteroid ibuprofen.
4. Pemrakarsa agregasi
Kalium tert butoksida adalah inisiator klasik untuk polimerisasi anionik, khususnya cocok untuk sintesis poliolefin. Dalam larutan THF dapat memulai polimerisasi isoprena, menghasilkan cis-1,4-poliisoprena (komponen utama karet alam). Selain itu, dalam polimerisasi metatesis pembukaan cincin (ROMP), kombinasi kompleks kalium tert butoksida dan rutenium karben dapat secara efisien mensintesis polimer olefin siklik untuk pembuatan elastomer berkinerja tinggi.
Bahan baku utama untuk industri farmasi dan pestisida
1. Sintesis zat antara obat
Kalium tert butoksida berperan penting dalam sintesis antibiotik. Misalnya, dalam modifikasi rantai samping antibiotik sefalosporin, ia dapat mengkatalisis reaksi pertukaran ester, memasukkan gugus pelindung atau fungsional, dan meningkatkan stabilitas obat. Selain itu, dalam sintesis paclitaxel obat anti tumor, kalium tert butoksida mengkatalisis reaksi kondensasi zat antara utama, sehingga meningkatkan hasil keseluruhan hingga lebih dari 35%.
2. Pembuatan bahan aktif pestisida
Dalam sintesis pestisida piretroid seperti sipermetrin, kalium tert butoksida bertindak sebagai katalis basa untuk mendorong pertukaran ester dan reaksi siklisasi, menghasilkan senyawa ester asam siklopropanekarboksilat dengan aktivitas insektisida.
Efisiensi katalitiknya jauh lebih tinggi dibandingkan kalium hidroksida, dengan pengurangan waktu reaksi sebesar 50% dan pengurangan produk sampingan sebesar 30%.
3. Sintesis obat kiral
The combination of potassium tert butoxide and chiral ligands can achieve asymmetric catalysis. For example, in Sharpless asymmetric epoxidation reaction, it synergistically interacts with titanium complexes to synthesize epoxides with high enantioselectivity (ee value>95%) untuk sintesis obat kiral seperti propranolol penghambat reseptor -.
Di bidang material baru dan bahan kimia khusus
1. Sintesis Bahan Kristal Cair
Larutan kalium tert butoksidamerupakan reagen penting untuk sintesis monomer kristal cair. Misalnya, dalam pembuatan kristal cair berbasis sikloheksana terfluorinasi, mereka dapat mengkatalisis reaksi dehidrohalogenasi untuk menghasilkan monomer kristal cair dengan kemurnian tinggi, yang digunakan sebagai bahan film penyelarasan untuk tampilan LCD TFT-. Kondisi reaksinya ringan (dapat dilakukan pada suhu kamar) dan selektivitasnya mencapai 99%.2. Persiapan bahan kimia elektronik
Dalam pembuatan semikonduktor, kalium tert butoksida digunakan untuk membersihkan kotoran logam pada permukaan wafer silikon. Alkalinitasnya yang kuat dapat melarutkan oksida logam seperti aluminium dan tembaga, sedangkan hambatan sterik dari tert butil menghambat korosi pada substrat silikon.
Eksperimen telah menunjukkan bahwa 0,1 mol/L kalium tert butoksida memiliki laju korosi kurang dari 0,1 nm/menit pada wafer silikon, sehingga memenuhi persyaratan proses lanjutan.
3. Modifikasi Bahan Biodegradable
Kalium tert butoksida dapat mengkatalisis reaksi perluasan rantai asam polilaktat (PLA) dan meningkatkan stabilitas termal bahan dengan memasukkan gugus tert butil ester. Misalnya, pada suhu 180 derajat, berat molekul PLA dapat meningkat dari 100.000 menjadi 500.000 dan titik leleh dari 170 derajat menjadi 220 derajat, sehingga cocok untuk bidang seperti bahan habis pakai pencetakan 3D dan jahitan medis.
Secara umum, ada dua proses produksi utamalarutan kalium tert butoksida, satu adalah proses logam, yang lainnya adalah proses alkali.
Pembuatan produk kalium alkoksida padat: terutama dibuat dari kalium alkoksida cair melalui penguapan, pemekatan dan pengeringan.
1. Metode logam:
Tambahkan kalium logam ke dalam tert butil alkohol yang baru diuapkan di bawah lingkungan nitrogen, kembalikan ke kalium untuk pembubaran sempurna, pertahankan suhu selama 1 jam, menguapkan kelebihan tert butil alkohol, dan keringkan sisa padatan putih di bawah dekompresi vakum pada suhu 180 ~ 190 derajat dalam penangas minyak selama lebih dari 10 jam untuk mendapatkan bubuk kristal kalium tert butil alkohol, yang perlu disimpan dan digunakan di bawah nitrogen, dan tidak dapat bertemu udara dan air, jika tidak maka akan menjadi merah muda, dan hasil lebih dari 99% berdasarkan kalium.
Kerugian dari metode ini adalah:
Pertama, logam kalium perlu dilindungi oleh nitrogen ketika dipotong-potong;
Kedua, waktu kontak antara logam kalium dan udara meningkat, dan logam kalium teroksidasi;
Ketiga, tablet kalium mudah dikumpulkan, mengurangi area kontak reaksi dan meningkatkan beban pengadukan reaktor.
Pada tahun 2002, Liu Yu mengusulkan proses baru sintesis kalium tert butil alkohol dengan metode logam. O-xylene digunakan sebagai pelarut sistem reaksi. Titik didih o-xilena adalah 114 derajat , dan logam kalium dalam pelarut dapat berada dalam keadaan cair (yaitu pasir kalium). Kalium tidak perlu dipotong menjadi lembaran, dan blok kalium dapat langsung dimasukkan ke dalam reaktor. Selain itu, area kontak reaksi meningkat, yang mendukung terjadinya reaksi.
Selain itu, menjatuhkan tert butil alkohol dapat mengontrol reaksi secara efektif. Metode ini mengatasi kekurangan proses produksi secara umum, memiliki pengoperasian yang kuat di industri, dan mendukung produksi yang aman. Kalium tert butil alkohol padat yang diperoleh memiliki kandungan alkali bebas yang tinggi dan rendah, yang memiliki manfaat ekonomi dan sosial yang jelas.
Kerstin Schierle Arndt dkk. mengusulkan metode pembuatan logam alkali kalium alkoksida dengan mereaksikan logam alkali (logam alkali tanah) dengan alkohol dalam patennya pada tahun 2002. Metode ini memanfaatkan perbedaan kelarutan logam alkali alkoksida dan logam alkali tanah alkoksida dalam alkohol untuk memurnikan produk, namun perhatikan untuk memastikan bahwa alkohol reaktan yang ditambahkan terlalu banyak, jika tidak maka akan membentuk campuran yang besar, yang akan mempengaruhi kemurnian produk.
Keuntungan metode logam adalah: kandungan kalium tert butoksida yang tinggi dan alkali bebas yang rendah. Kalium tert butil alkohol yang dihasilkan dengan metode logam memiliki aktivitas katalitik yang lebih baik. Kekurangan: terdapat masalah serius seperti keamanan yang buruk dan mudahnya ledakan dalam produksi. Karena mahalnya harga logam kalium serta sulitnya transportasi dan penyimpanan, biaya produksi menjadi tinggi. Cara ini cenderung dihilangkan secara bertahap. Tingkat keuntungan investasi metode logam lebih rendah dibandingkan tingkat keuntungan rata-rata industri kimia halus, sehingga metode ini mempunyai risiko tertentu dalam daya saing pasar.
2. Metode alkali:
Ini diperoleh dengan mereaksikan tert butil alkohol dengan kalium hidroksida.
Proses persiapan alkali yang umum memiliki empat kelemahan utama berikut: konsumsi uap yang tinggi; Karena tert butil alkohol mudah menguap, hal ini menyebabkan polusi udara yang relatif serius; Karena reaksinya merupakan reaksi seimbang yang dapat dibalik, maka pasti terdapat kandungan air yang tinggi dalam fase cair kalium tert butil alkohol di bagian bawah menara, yang tidak memenuhi persyaratan untuk penggunaan bahan kimia dalam pengobatan dan industri lainnya; Air limbah mengandung sebagian tert butil alkohol, yang memerlukan pengolahan tambahan sebelum dibuang ke lingkungan, sehingga meningkatkan biaya pasca-pengolahan.
Metode pembuatan kalium tert butanol dengan distilasi reaktif azeotropik diusulkan oleh Wang Huaol, Guo Guangyuan dan lain-lain. Agen azeotropik (seperti sikloheksana) digunakan untuk menghilangkan air yang dihasilkan dalam reaksi sehingga keseimbangan berpindah ke kanan. Dalam proses reaksi, bahan reaksi membentuk lapisan tipis cairan di menara reaksi.
Reaksi hanya terjadi pada antarmuka gas-cair. Air yang dihasilkan oleh reaksi pada waktunya dipindahkan ke fase gas, dan akhirnya meninggalkan sistem reaksi dalam bentuk azeotrop. Bagian dalam menara reaksi harus diisi dengan bahan pengisi dengan luas permukaan spesifik yang besar, sehingga air dalam reaktan dapat dihilangkan dengan lancar untuk menyiapkan kalium tert butoksida.
Pembuatan kalium tert butoksida dengan metode alkali memiliki keunggulan teknis, ekonomi dan keamanan yang jelas dibandingkan metode logam. Namun, tidak mungkin menghilangkan seluruh air yang dihasilkan dalam reaksi. Selain itu, kalium tert butanol lebih basa dibandingkan kalium hidroksida. Kalium tert butanol terhidrolisis ketika bertemu air, sehingga pengotor kalium hidroksida ada dalam kalium tert butanol. Dalam reaksi sintesis farmasi, pengotor kalium hidroksida sering kali mempunyai efek samping, yaitu dapat menguraikan reaktan atau produk. Oleh karena itu, kandungan kalium hidroksida dalam kalium tert butoksida harus dikontrol dalam kisaran yang sangat rendah.
Proses pembuatan kalium tert butoksida dengan metode alkali sederhana, mudah dioperasikan, dan investasi peralatan lebih sedikit. Namun, kandungan air dalam kalium tert butoksida yang dihasilkan melalui proses ini tinggi, dan produk-sampingannya sulit dihilangkan, sehingga memengaruhi kualitas produk.
Reaksi kimia darilarutan kalium tert butoksida:
Dalam proses pembuatan kalium tert butoksida dengan metode logam tradisional, hidrogen dihasilkan, yang memiliki masalah keamanan. Tang Shucheng dan Duan Zhengkang mengusulkan proses baru untuk sintesis kalium alkoksida pada tahun 2004, yaitu reaksi alkohol dengan senyawa amino logam alkali untuk menghasilkan kalium alkoksida.
Saat menyiapkan kalium tert butil alkohol, R dalam persamaannya adalah butil tersier. Tang Shucheng dan Duan Zhengkang memperkenalkan metode pembuatan alkoksida logam alkali dengan menggunakan toluena atau heptana sebagai pelarut sistem reaksi, dan reaksi alkohol dengan senyawa amino logam alkali.
Metode ini menggunakan senyawa amino logam alkali sebagai reaktan sebagai pengganti logam alkali itu sendiri, sehingga gas yang dilepaskan dari reaksi adalah amonia, bukan hidrogen, yang memiliki pengoperasian yang kuat dalam industri dan kondusif untuk produksi yang aman. Hal ini ditandai dengan kondisi reaksi yang tidak terlalu keras, risiko yang lebih kecil dalam proses produksi, terutama proses pasca-pengolahan produk yang sederhana, yang sangat mempersingkat waktu pengeringan media reaksi dan produk reaksi, serta kemurnian dan hasil produk yang ideal.
Namun amina logam harganya mahal, dan amina kalium masih menyebabkan pencemaran lingkungan, sehingga metode ini hanya cocok untuk persiapan laboratorium.
Pada tahun 1962, William H. Schechter dkk mengusulkan metode pembuatan kalium tert butoksida dengan mereaksikan tert butil kalium karbonat dengan barium hidroksida, yaitu oksida logam alkali tanah bereaksi dengan alkil karbonat logam alkali membentuk alkoksida logam alkali.
Lebih baik memanaskan reaksi hingga 50 derajat ~150 derajat untuk meningkatkan laju reaksi. Tempatkan tert butil kalium karbonat dan barium oksida dalam tert butil alkohol, panaskan hingga titik didih tert butil alkohol, dan refluks untuk bereaksi selama delapan jam. Setelah reaksi, saring larutan untuk menghilangkan-produk samping barium karbonat, lalu suling bagian yang terlarut dalam tert butil alkohol untuk menghilangkan pelarut.
Keuntungan metode ini adalah-produk sampingannya tidak larut dalam tert butil alkohol dan mudah dipisahkan, kemudian larutan produk didistilasi untuk mendapatkan produk kalium tert butil alkohol padat dengan kemurnian tinggi. Kerugiannya adalah produk barium karbonat tidak dapat digunakan kembali sehingga menimbulkan limbah, dan tidak cocok untuk-produksi skala besar.
Donald J. Loder, Donald D. Lee dan lain-lain menemukan metode pembuatan alkoksida logam alkali dengan mereaksikan alkohol dengan garam logam alkali asam lemah pada tahun 1942. Larutkan garam logam alkali dari asam lemah dalam alkohol sampai diperoleh larutan jenuh. Ketika kesetimbangan padat-cair pada dasarnya terbentuk untuk sistem tempat reaksi terjadi, reaksi pada dasarnya berakhir. Saring garam logam alkali yang tidak larut dari larutan campuran yang diperoleh dan buat kembali garam logam alkali:
Dalam proses reaksi ini, kelarutan relatif kalium bikarbonat yang dihasilkan kecil, dan dapat dengan mudah dipisahkan dari tert butil alkohol; Kelarutan produk kalium tert butil alkohol dalam tert butil alkohol relatif tinggi, sehingga larutan kalium tert butil alkohol yang sesuai dapat dibuat.
Kerugian dari metode ini adalah reaksinya tidak sempurna, dan sulit untuk memisahkan produk kalium tert butoksida dari kalium karbonat dan kalium bikarbonat.
Metode pembuatan kalium alkoksida dengan kalium amalgam sebagai pengganti kalium logam. Kalium amalgam bereaksi dengan tert butil alkohol menghasilkan kalium tert butil alkohol, merkuri tanpa logam alkali, dan hidrogen dilepaskan.
Adolf Gerber, Otto Leschhorn, dkk. menemukan proses fase cair yang lebih baik pada tahun 1956. Dengan menggunakan alat yang sederhana dan murah, amalgam alkohol dan kalium pada dasarnya direaksikan sepenuhnya untuk memperoleh merkuri dan kalium tert butoksida tanpa kalium dalam kondisi tertentu.
Amalgam yang sangat terdispersi mengalir ke bagian atas alat reaksi dengan katalis secara gravitasi, bereaksi dengan alkohol berlawanan arah, dan menghasilkan amalgam tanpa logam alkali. Ukuran katalis adalah 2mm~3mm. Gunakan nozel untuk memasukkan amalgam ke dalam alat reaksi, masukkan unggun yang berisi katalis, gunakan garis samping untuk mensirkulasikan larutan alkohol dari alkoksida yang diperoleh, campur dengan alkohol segar, dan aliran berlawanan dengan amalgam ke atas dari reaktor. Hal ini tidak hanya akan memperbaiki kondisi reaksi, tetapi juga meningkatkan konsentrasi alkoksida dalam larutan produk. Namun metode ini tidak cocok untuk produksi industri karena konsumsi energinya yang besar dan biayanya yang tinggi.
Misalnya, untuk membuat kalium tert butoksida dari kalium metoksida, pertama-tama siapkan larutan metanol kalium metoksida, lalu siapkan kalium tert butoksida dari kalium metoksida.
Arnold Lenz, Karl Hass, dkk. diusulkan pada tahun 1968 bahwa alkoksida logam alkali dari alkohol berkarbon rendah bereaksi dengan alkohol multi karbon untuk membentuk alkoksida logam alkali dari alkohol multi karbon
Metode reaksi pertukaran alkohol monohidrat yang lebih baik digunakan untuk menyiapkan alkoksida logam alkali dari alkohol multi karbon.
R1 adalah basis karbon rendah dan R2 adalah basis multi karbon. Saat menyiapkan kalium tert butil alkohol, R1 adalah metil dan R2 adalah tert butil.
Reaksi pertukaran alkohol antara logam alkali alkohol rendah dan multi alkohol dilakukan dengan uap alkohol dari alkohol tinggi sebagai media reaksi pertukaran. Setelah reaksi, sisa alkohol rendah dalam produk dihilangkan dengan distilasi.
Itularutan kalium tert butoksidayang diperoleh dengan metode ini memiliki konten tinggi dan dapat digunakan dalam bidang-teknologi tinggi dan-bernilai tinggi. Sejumlah kecil pengotor yang terkandung di dalamnya adalah kalium metoksida. Sifat dan fungsinya sangat mirip dengan kalium tert butoksida. Ketika digunakan sebagai katalis dalam pengobatan, pestisida dan bidang lainnya, kalium metoksida dapat memainkan peran yang sama dengan kalium tert butoksida. Namun, kalium tert butoksida yang dibuat dengan metode logam, metode alkali, dan metode lainnya mengandung pengotor kalium hidroksida, yang sering kali menimbulkan efek samping dalam reaksi sintesis farmasi, menguraikan lemak dalam reaktan atau produk. Selain itu, cara ini dapat sepenuhnya mewujudkan produksi industri. Pembuatan kalium metoksida dan kalium tert butanol dilakukan secara bersamaan. Selama proses ini, uap metanol dan uap butanol tersier didaur ulang untuk menghemat biaya. Produk yang dibuat dengan metode ini memiliki kemurnian tinggi, biaya rendah, dan pengoperasian sederhana.
Ukuran Pasar & Tren Pertumbuhan
Ukuran pasar global diperkirakan sebesar USD 200 juta pada tahun 2024 dan diproyeksikan mencapai USD 350 juta pada tahun 2033, dengan CAGR sekitar 6,5% dari tahun 2026 hingga 2033. Kawasan Asia Pasifik (khususnya Tiongkok) adalah mesin pertumbuhan inti. Permintaan domestik di Tiongkok diperkirakan akan tumbuh pada tingkat tahunan sebesar 9%–11%, dengan total konsumsi mencapai 63.000 ton pada tahun 2030. Bahan kimia elektronik dan bahan energi baru muncul sebagai pendorong utama pertumbuhan.
Peluang Pertumbuhan Utama
Kimia Hijau & Katalisis Bebas Logam Transisi
Sebagai basa kuat bebas logam transisi, ia mendorong penghijauan reaksi seperti penambahan Darzens dan Michael, memungkinkan sintesis API dan zat antara agrokimia yang sangat selektif. Rute sintetik baru termasuk penggandengan bebas logam dan reaksi radikal bebas memperluas penerapannya dalam konstruksi heterosiklik dan sintesis pusat kiral, selaras dengan tujuan netralitas karbon dan persyaratan ekonomi atom.
Perluasan Bidang Aplikasi yang Sedang Berkembang
Dalam penyimpanan energi elektrokimia, ia berfungsi sebagai aditif elektrolit untuk baterai lithium ion dan superkapasitor, mengatur sifat antarmuka dan meningkatkan konduktivitas ionik dan stabilitas siklus. Dalam bahan fungsional, ini diterapkan dalam sintesis polimer konduktif, MOFs/COFs, dan pembuatan bahan kimia elektronik semikonduktor, sehingga menawarkan ruang yang signifikan untuk substitusi dalam negeri.
Peningkatan Teknologi Proses
Distilasi reaksi dan teknologi produksi berkelanjutan menggantikan proses batch tradisional, meningkatkan kemurnian (tingkat elektronik lebih besar dari atau sama dengan 99,99%), mengurangi konsumsi energi dan kandungan pengotor. Optimalisasi pelarut ramah lingkungan dan teknologi pengemasan bebas oksigen anhidrat mendorong produksi menuju keselamatan, perlindungan lingkungan, dan efisiensi tinggi.
Pertanyaan Umum
Untuk apa kalium tert-butoksida digunakan?
Kalium tert-butoksida digunakan secara luas dalam penelitian yang berfokus pada:Sintesis Organik: Ia berfungsi sebagai basa kuat dalam berbagai reaksi organik, memfasilitasi deprotonasi asam lemah dan memungkinkan pembentukan ikatan karbon-karbon. Hal ini sangat berharga dalam sintesis molekul organik kompleks.
Bagaimana cara membuat kalium tert-butoksida?
Butoksida melalui reaksi larutan kalium kaustik berair dengan tert. butil alkohol dalam kolom distilasi yang dikemas, penghilangan air dengan distilasi menggunakan zat penarik, dan penarikan larutan alkohol kalium tert.
Apakah kalium tert-butoksida larut dalam air?
Kalium t-butoksida adalah padatan tidak berwarna, yangterhidrolisis dalam air, namun memiliki kelarutan yang baik dalam pelarut organik, seperti tert-butanol, THF.
Apa bahaya kalium tert-butoksida?
Pernyataan Bahaya H228Benda padat yang mudah terbakarH252 Self-pemanasan dalam jumlah besar; mungkin terbakar. H314 Menyebabkan luka bakar parah pada kulit dan kerusakan mata. Pernyataan kehati-hatian P210 Jauhkan dari panas/percikan api/api terbuka/permukaan panas. - Dilarang merokok.
Tag populer: larutan kalium tert butoksida cas 865-47-4, pemasok, produsen, pabrik, grosir, beli, harga, massal, untuk dijual