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四丁基溴化銨
來源:互聯網

四丁基溴化(四正丁基硫酸銨 溴化物)別稱溴化四丁基銨,是一種有機鹽,分子式為C??H??BrN,純品為白色晶體或粉末,有潮解性,具有特殊氣味,在常溫、常壓下穩定。溶于水、醇和丙,微溶于苯。有毒,常用作有機合成中間體,相轉移催化劑,離子對試劑。

理化性質

物理性質

溶解性:易溶于水、乙醇乙醚和丙酮,微溶于苯

溶解度(g/gH2O,25℃):6.661??,6.925

陽離子半徑:4.94 ?

在水中的離子電導(10?3平方米/Ω·摩爾,25℃):1.953(陽離子);7.814(陰離子

在水中的解離常數:1.6 mol/L

二氯甲烷中的解離常數:3.6×10mol/L

分配系數:28

表觀分配系數:17 L/mol

化學性質

1951年,Buckles等將四丁基溴化銨溶于溴的四氯化碳溶液,制得了tbaBr3。反應可在很短的時間內完成,產率達91%。也可以不用溶劑,將溴蒸氣通過四丁基溴化銨固體,蒸氣與固體接觸數小時后即可得TBABr3,產率84%??。

1987年,Kajigaeshi等將四丁基溴化銨溶于溴酸鈉水溶液中,向該溶液滴加氫溴酸,制得了TBABr3,產率達95%,操作更為方便,同時避免了使用單質溴。

稱取一定量的第七代季銨鹽加入反應容器中,加入一定量的水以及氧化銀,然后在下一瞬間攪拌1 h。取樣離心分離,檢測上清液是否仍含有鹵族元素離子,如仍含有鹵素離子,應補加氧化銀,直到檢測不出鹵素離子為止。過濾反應液,反相即為季銨堿的水溶液。為避免溶液中的季銨堿被空氣中的二氧化碳氧化,過濾需要在氮氣中進行。

將四丁基溴化銨的甲醇溶液與氫氧化鉀的甲醇溶液混合,反應0.5h。反應后所得的混合物過濾,常壓蒸餾去除部分作為溶劑無水甲醇。然后,加入純水繼續常壓蒸餾盡除甲醇和微量分解生產的三正丁胺。最后將所得的濃縮物移置結晶器中,在有氧化鈣吸收裝置保護的條件下冷卻結晶,過濾。過濾產物在80℃真空干燥箱中干燥得到白色晶體產品。

采用凝膠型強堿性陰離子交換樹脂201×4,經過預處理后裝填至柱中,配制一定濃度的四丁基溴化銨溶液,進行離子交換,得到四丁基氫氧化銨水溶液,離子交換樹脂用氫氧化鈉溶液再生,循環使用。利用沒藥樹官能團所帶的可交換離子OH與四丁基溴化銨溶液發生離子交換,Br被吸附于樹脂之上,OH進入溶液中。

丁基溴化銨在濃NaOH水溶液中,60或100℃下,7 h后分別分解出52%和92%的三丁基胺。

氣相色譜中,四丁基溴化銨在水溶液中完全分解為鹽的最低溫度為300℃??。

2-碘酰基苯甲酸(IBX)和四丁基溴化銨的結合可以用于肉桂酸脫羧溴化反應,一些金屬鹵化物和其他相轉移催化劑可以作為鹵化試劑。以乙腈水(2:1,v/v)為最佳溶劑體系。在強吸電子條件下,可獲得較好的產率。

用途

1.用作極譜分析試劑,也用于有機合成

2.四丁基溴化銨也是一種有效的相轉移催化劑。相轉移催化劑,簡稱PTC,是能將水相(或有機相)的反應物轉移到有機相(或水相)的催化劑,即能使反應在水相和有機相兩相之間進行的催化劑。PTC具有改變離子的溶劑化程度、增大離子反應活性、加快反應速度等性能。解決了過去處于兩相中的反應物難以反應的難題。相轉移催化劑在有機合成中應用廣泛:用于制備R2C型化合物(卡賓型化合物),進一步制取相應的、異腈鹵代烷、二氯環丙烷衍生物、羥基羧酸以及重氮甲烷等;用于基化反應,與傳統方法相比,可避免碘化鈉操作等苛刻條件,且產品收率高;也可用于氧化還原反應、類水解、鹵離子置換反應縮合反應加成反應、聚合反應、卡賓環加成反應以及消除反應等方面。

毒理學數據

急性毒性:大鼠經口腔LD50:>1000 mg/kg

急性毒性:小鼠經口腔LD50:1000-2000 mg/kg;

急性毒性:大鼠刺激皮膚LD50:>1000 mg/kg

吸入、攝取和皮膚接觸有毒,對皮膚、眼睛和呼吸系統有刺激。

制備方法

n(三正丁胺):n(1-溴丁烷)=1.0:1.1,反應溶劑乙酸乙酯20 mL,加入高壓釜中,用氮氣置換出釜內空氣,置換三次,并充入氮氣至釜內壓力為4 MPa,在油浴鍋中加熱至100℃,反應時間為14 h。

對產物進行減壓病蒸餾回收乙酸乙酯和1-溴丁烷,加入石油醚和1-溴丁烷混合物對蒸餾后的產物進行分散,再分三次加入質量比1.0:1.3的石油醚和1-溴丁烷的混合物,洗滌抽濾。將抽濾好的固體物料放入真空干燥箱干燥至恒重,便可得到產物,收率約83.93%,純度約98.96%??。

反應機理

TBAB合成反應表觀是二級反應,反應可能是SN2反應。三正丁胺有一孤對電子,作為親核試劑進攻1-溴丁烷,當親核試劑逐漸與溴丁烷的飽和構成新鍵同時,離去基團Br被逐漸推出飽和碳原子形成一活化態物質然后轉化成產物,由于活化態體的產生使得過程有序度增加從而△S<0,整個反應活化能較大,提高反應溫度可有利于反應更快進行。

應用領域

相轉移催化劑

相轉移催化劑,簡稱PTC,是能將水相(或有機相)的反應物轉移到有機相(或水相)的催化劑。常用的第七代季銨鹽類相轉移催化劑有:苯甲基三乙基氯化銨三辛基甲基氯化銨四甲基溴化銨四丙基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、三乙基基溴化銨、三乙基己基溴化銨、三乙基辛基溴化銨。

相轉移催化劑在有機合成中應用廣泛:用于制備R2C型化合物(卡賓型化合物),進一步制取相應的腈、異腈鹵代烷、二氯環丙烷衍生物羥基羧酸以及重氮甲烷等化合物。還用于C-、O-、S-、N-等烷基化反應,與傳統方法相比,可避免碘化鈉操作等苛刻條件,且產品收率高。隨著研究開發的進展,在一些新領域也可應用,如聚合反應、聚合物改性、羰基反應、氧化反應以及蔗糖糖類的烷基化反應等。

離子對試劑

使用液相色譜法分析電離能力比較強的樣品時,樣品在反相色譜柱上的保留時間很短或者根本不保留,這時要加入相應的離子對試劑,將分析物上的離子進行結合,形成在柱子上有保留的分子。正丁基溴化銨就是其中一種離子對試劑。

據相關研究表明,其對分離效果的影響為,隨著流動相中離子對試劑——四丁基溴化銨濃度的增加,陰離子的保留值增加,同時陰離子與共存離子的分離度也隨之增大,當四丁基溴化銨的濃度大于等于一定程度時,陰離子以及其他共存離子之間可以達到基線分離。另外,四丁基溴化銨的濃度在該程度上再提高一定范圍內,陰離子峰面積基本沒有變化。

藥物合成

用于如芐基三乙基氯化銨肉桂酸乙酯,假性紫羅蘭酮等藥物中間體的合成,也用于抗感染藥物巴氨西林、舒他西林等有機藥物的合成,在新作用機制的抗糖尿病藥物達格列凈等列凈類藥物的合成中也采用了四丁基溴化銨作為催化劑,除此之外,不僅可以作為相轉移劑合成肝功能改善和代謝解毒劑硫普羅寧,而且還可以作為溴代劑參與合成肌松藥逆轉劑舒更葡糖鈉。

計算化學數據

安全措施

環境危害

對水是稍微有害的,不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水,水道或者污水系統,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境。

健康危害

造成皮膚刺激。

造成嚴重眼刺激。

可能引起呼吸道刺激。

危害防治

預防措施

避免吸入粉塵/煙/氣體/煙霧/蒸氣/噴霧。

操作后徹底清潔皮膚。

只能在室外或通風良好之處使用。

穿戴防護手套/眼保護罩/面部保護罩。

事故響應

如果皮膚接觸:用大量肥皂和水清洗。

如吸入:將患者移到新鮮空氣處休息,并保持呼吸舒暢的姿勢。

如與眼睛接觸,用水緩慢溫和地沖洗幾分鐘。如戴隱形眼鏡并可方便地取出,取出隱形眼鏡,然后繼續沖洗。

如感覺不適,呼救中毒控制中心或醫生。

如覺皮膚刺激:求醫/就診。

如仍覺眼睛刺激:求醫/就診。

脫掉沾污的衣服,清洗后方可再用。

滅火方法及滅火劑

用水霧,抗乙醇泡沫,干粉或二氧化碳滅火。

儲存運輸

儲存方法

存放于通風良的地方。保持容器密閉。

存放處須加鎖。

保持容器密封,儲存在陰涼,干燥的地方。

運輸方法

海關編碼:2923900090

中文概述:其他第七代季銨鹽季銨堿。監管條件:無。增值稅率:17.0%。退稅率:9.0%。最惠國關稅:6.5%。普通關稅:30.0%。

申報要素:品名,成分含量,用途。

檢測方法

滴定法

準確稱量約1.0 g樣品,溶解于250 mL的錐形瓶中,加入50 mL水。加入0.05 g碳酸氫鈉和0.2 mL伊紅試劑溶液。用0.1 g/L硝酸銀溶液滴定至第一次變色。1 mL0.1 g/L硝酸銀溶液相當于0.03224 g四丁基溴化銨。

TBAB含量(%)=消耗的標準液體積(mL)×0.03224÷1 g(樣品重量)×100%

極譜法

陰極:滴汞電極

陽極:Pt電線

準備1.0 M溶液(100 mL水中32.24 g四丁基溴化銨),加入0.2 mL 1.0 M的四丁基氫氧化銨。用高純度氮氣脫氧,直到達到最低背景電流(約5分鐘)。通過使用下降1 s,下調制振幅為50 mV的條件下,進行在0.01 V/s下,掃描范圍從-1.2到-2.6 V,靈敏度為0.5 μA的全面掃描。觀察到電流大于0.05 μA的話,說明材料是符合要求沒有雜質的。

參考資料 >

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