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氢化铝锂
✍ dations ◷ 2025-04-03 12:47:17 #氢化铝锂
氢化铝锂(Lithium Aluminium Hydride)是一个复合氢化物,分子式为LiAlH4。氢化铝锂缩写为LAH,是有机合成中非常重要的还原剂,尤其是对于酯、羧酸和酰胺的还原。纯的氢化铝锂是白色晶状固体,在120°C以下和干燥空气中相对稳定,但遇水即爆炸性分解。1947年,H. I. Schlesinger、A. C. Bond和A. E. Finholt首次制得氢化铝锂,其方法是令氢化锂与无水三氯化铝在乙醚中进行反应:这个反应一般称为 Schlesinger ,反应产率以三氯化铝计算为86%。反应开始时要加入少量氢化铝锂作为引发剂,否则反应要经历一段诱导期才能发生,并且一旦开始后会以猛烈的速度进行,容易发生事故。Schlesinger 法有很多缺点,如需要用引发剂、氢化锂要求过量和高度粉细、需要用稀缺的原料金属锂、反应中3/4的氢化锂转化为价廉的氯化锂等。虽然如此,相对于其他方法,Schlesinger 法较简便,至今仍是制取氢化铝锂的主要方法。其他制取氢化铝锂的方法包括:其中LiCl由氢化铝锂的醚溶液过滤掉,随后使氢化铝锂析出,获得包含1%(w/w)左右LiCl的产品。上述的氢化铝钠若换成氢化铝钾也可反应,可与氯化锂或是乙醚或四氢呋喃中的氢化锂反应。氢化铝锂是白色固体,但工业品由于含有杂质,通常为灰色粉末。氢化铝锂可以通过从乙醚中重新结晶来提纯,若进行大规模的提纯可以使用索氏提取器。一般来说,不纯的灰色粉末用于合成,因为杂质是无害的,可以很容易地与有机产物分离。纯氢化铝锂粉末是在空气中自燃,但大块晶体不易自燃。一些氢化铝锂工业品中会包含矿物油,以防止材料与空气中的水反应,但更通常的作法是放入防水塑料袋中密封。氢化铝锂具有单斜的晶体结构,空间群为P21c,AlH4−离子为四面体结构。氢化铝锂中,Li+ 与五个AlH4-正四面体相邻,并与每个正四面体中的一个氢原子分别成键,与其中四个的距离为 1.88-2.00Å,与第五个氢的距离稍长,为 2.16Å,成双角锥排列。其晶胞参数为:a = 4.82,b = 7.81,c = 7.92 Å,α = γ = 90° 和 β = 112°。在高压(>2.2 GPa)下,氢化铝锂会发生相变,成为β-LiAlH4。下图为氢化铝锂的晶胞模型,紫色球代表锂原子,黄褐色正四面体代表AlH4。氢化铝锂可溶于多种醚溶液中,不过,由于杂质的催化作用,氢化铝锂可能会自动分解,但是在四氢呋喃中表现得更稳定,因此虽然在四氢呋喃的溶解度较低,相比乙醚,四氢呋喃应该是更好的溶剂。下表总结了氢化铝锂和涉及氢化铝锂的反应的热力学数据,分别以标准状态下焓、熵和吉布斯能变化的形式表示。氢化铝锂在常温下是亚稳的。在长时间的贮存中,氢化铝锂会分解成Li3AlH6和LiH。这一过程可以通过钛、铁、钒等助催化元素来加速。当加热氢化铝锂时,其反应机理分为3步:R1通常以氢化铝锂的熔化开始,温度范围为150-170℃,接着立即分解为Li3AlH6,但是R1是在低于LiAlH4熔点的情况下进行的。在大约200℃时,Li3AlH6分解成LiH和Al(R2) ,接着在400℃以上分解成LiAl(R3)。反应R1在实际中是不可逆的,而R3是可逆反应,在500℃时的平衡压强是25千帕。在有适当催化剂的情况下,R1和R2反应可以在常温下发生。LiAlH4遇水立即发生爆炸性的猛烈反应并放出氢气:由于放出的氢是定量的,该反应可用来测定样品中氢化铝锂的含量。为了防止反应过于剧烈,常加入一些二
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