RU2335488C1 - Method of obtaining water-free acetylacetonates of refractory metals - Google Patents
Method of obtaining water-free acetylacetonates of refractory metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335488C1 RU2335488C1 RU2007113980/04A RU2007113980A RU2335488C1 RU 2335488 C1 RU2335488 C1 RU 2335488C1 RU 2007113980/04 A RU2007113980/04 A RU 2007113980/04A RU 2007113980 A RU2007113980 A RU 2007113980A RU 2335488 C1 RU2335488 C1 RU 2335488C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- acetylacetone
- oxychloride
- metal
- metal oxychloride
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению безводных ацетилацетонатов тугоплавких металлов, а именно безводных ацетилацетонатов циркония и гафния, которые используются в качестве исходных реагентов для получения оксидных пленок и покрытий в CVD-процессах в производстве термоэрозионностойких композиционных материалов, в препаративной химии, а также в других областях.The invention relates to the production of anhydrous refractory metal acetylacetonates, in particular anhydrous zirconium and hafnium acetylacetonates, which are used as starting reagents for producing oxide films and coatings in CVD processes in the production of thermoerosion-resistant composite materials, in preparative chemistry, and also in other fields.
Так известно применение ацетилацетоната циркония в составах клеевых композиций /RU 2139314/ и в способе получения инкапсулированного сшивающего агента /RU 2002101621/, а также известно использование ацетилацетонатов циркония и гафния в составе катализатора окисления углеводорода, спирта или кетона до карбоновой кислоты /RU 98106628/.So it is known the use of zirconium acetylacetonate in the compositions of the adhesive compositions / RU 2139314 / and in the method for producing the encapsulated crosslinking agent / RU 2002101621 /, and it is also known to use zirconium and hafnium acetylacetonates in the oxidation catalyst of a hydrocarbon, alcohol or ketone to a carboxylic acid / RU 98106628 /.
Известен способ получения ацетилацетонатов металлов взаимодействием растворимой в воде соли металла с ацетилацетоном в водной среде в присутствии эквимолекулярного количества аммиака. Получаемый продукт не обладает достаточной чистотой /SU 330746/.A known method of producing metal acetylacetonates by the interaction of a water-soluble metal salt with acetylacetone in an aqueous medium in the presence of an equimolecular amount of ammonia. The resulting product does not have sufficient purity / SU 330746 /.
Известен способ получения комплексных соединений металлов с ацетилацетоном (ацац) общей формулы М(ацац)n, где М является металлическим катионом, выбранным из группы, включающей Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ca, Mg, Mo, Ru, Re, U, Th, Се, Na, К, Rb, Cs, V, Cr и Mn, «n» - соответствует электровалентности металла, путем взаимодействия соответствующих гидроксида металла, гидратированного оксида металла или оксида металла со стехиометрическим количеством ацетилацетона и дальнейшего отделения продукта /GB 2411654/. Однако в данном источнике информации не упоминается о получении ацетилацетонатов циркония и гафния.A known method of producing complex compounds of metals with acetylacetone (acac) of the general formula M (acac) n , where M is a metal cation selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ca, Mg, Mo, Ru, Re, U, Th, Ce, Na, K, Rb, Cs, V, Cr and Mn, “n” - corresponds to the electrovalency of the metal, by reacting the corresponding metal hydroxide, hydrated metal oxide or metal oxide with a stoichiometric amount of acetylacetone and further separation of the product / GB 2411654 /. However, this source of information does not mention the preparation of zirconium and hafnium acetylacetonates.
Известен способ получения безводных ацетилацетонатов циркония и гафния путем взаимодействия оксонитратов металлов в водной среде с двукратным избытком ацетилацетона в присутствии гидроксида натрия как нейтрализующего агента с последующей экстракцией бензолом и выделением продукта отгонкой растворителя /Bert Allard, Journal of Inorganic & Nuclear Chemistry, 38(11), 2109 (1976)/.A known method for producing anhydrous zirconium and hafnium acetylacetonates by reacting metal oxonitrates in an aqueous medium with a twofold excess of acetylacetone in the presence of sodium hydroxide as a neutralizing agent, followed by extraction with benzene and isolating the product by distillation of the solvent / Bert Allard, Journal of Inorganic & Nuclear Chemistry, 38 (11) 2109 (1976) /.
Этот способ позволяет получать небольшие партии продукта высокого качества для проведения физико-химических и т.п. исследований, но использование как экстрагента значительных количеств токсичного и горючего бензола и необходимость осуществления трудоемких операций экстракции и регенерации растворителя исключают возможность использования указанного способа для промышленного получения безводных ацетилацетонатов циркония и гафния.This method allows you to get small batches of high quality product for physico-chemical, etc. studies, but the use of significant amounts of toxic and combustible benzene as an extractant and the need for labor-intensive extraction and solvent recovery operations preclude the possibility of using this method for the industrial production of anhydrous zirconium and hafnium acetylacetonates.
Известен способ получения безводного ацетилацетоната циркония из металлического циркония путем проведения электролитического процесса в среде ацетонитрила /Я.Х.Гринберг, Журнал физической химии, 60(4), 1044 (1986)/.A known method for producing anhydrous zirconium acetylacetonate from metal zirconium by conducting an electrolytic process in an acetonitrile medium / J.H. Greenberg, Journal of Physical Chemistry, 60 (4), 1044 (1986) /.
Этот способ может быть использован для промышленного получения безводных ацетилацетонатов циркония и гафния в непрерывном цикле заводского производства, но обладает всеми недостатками электролитических процессов в неводных средах: высокие энергозатраты, сложное аппаратурное обеспечение, работа с большими количествами токсичного электролита, необходимость периодической регенерации и очистки от шламов и т.п.This method can be used for the industrial production of anhydrous zirconium and hafnium acetylacetonates in a continuous cycle of factory production, but has all the disadvantages of electrolytic processes in non-aqueous media: high energy consumption, complicated hardware, work with large amounts of toxic electrolyte, the need for periodic regeneration and purification from sludge etc.
Известен способ получения ацетилацетонатов металлов при нагреве смеси 2-10 молей 2,4-пентанедиона и одного весового эквивалента оксида или гидроксида металла в отсутствие воды и органических растворителей. Образовавшаяся паровая смесь может быть сконденсирована и направлена на выделение в граничащий с обводненным слоем слой 2,4-пентанедиона, который возвращают в реакционную зону. Ацетилацетонат металла может быть выделен охлаждением до 0-50°С /FR 1576711/. Однако этот способ также не позволяет с достаточной эффективностью получать целевой продукт необходимой чистоты.A known method of producing metal acetylacetonates by heating a mixture of 2-10 moles of 2,4-pentanedione and one weight equivalent of metal oxide or hydroxide in the absence of water and organic solvents. The resulting vapor mixture can be condensed and directed to the isolation of a layer of 2,4-pentanedione, which is returned to the reaction zone, adjacent to the watered layer. Metal acetylacetonate can be isolated by cooling to 0-50 ° C / FR 1576711 /. However, this method also does not allow with sufficient efficiency to obtain the target product of the required purity.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный способ получения безводных ацетилацетонатов тугоплавких металлов взаимодействием в водной среде оксихлорида металла с гидрокарбонатом аммония и ацетилацетоном с последующим охлаждением реакционной смеси, отделением осадка, егоThe closest in technical essence to the present invention is a known method for producing anhydrous refractory metal acetylacetonates by the interaction in the aqueous medium of metal oxychloride with ammonium bicarbonate and acetylacetone, followed by cooling of the reaction mixture, separation of the precipitate, its
промывкой, дегидратацией и сушкой полученного продукта. Согласно способу-прототипу продукт получают взаимодействием оксихлорида циркония с 30% избытком ацетилацетона (по сравнению с суммарным мольным содержанием оксихлорида циркония и гидрокарбоната аммония) с использованием гидрокарбоната аммония как нейтрализующего агента с последующим длительным (48 часов) охлаждением реакционной массы, отделением осадка декагидрата циркония, промывкой последнего водой, перекристаллизацией из водно-спиртового раствора и дегидратацией продукта в вакууме при 25-30 гПа над безводным карбонатом калия при 35°С /J.Dobrovolski, Badanie warunkow otrzymywania i oczyszczania acetyloacetonianu cyrkonu (IV), Zeszyty Naukowe Politechniki Slaskiej, Chemia, 639(93), 73 (1980)/.washing, dehydrating and drying the resulting product. According to the prototype method, the product is obtained by reacting zirconium oxychloride with a 30% excess of acetylacetone (compared to the total molar content of zirconium oxychloride and ammonium bicarbonate) using ammonium bicarbonate as a neutralizing agent, followed by a long (48 hours) cooling of the reaction mass, and separating the precipitate of zirconium decahydrate, washing the latter with water, recrystallizing from a water-alcohol solution and dehydrating the product in vacuo at 25-30 hPa over anhydrous potassium carbonate at 35 ° C / J.Dobrovolski, Badanie warunkow otrzymywania i oczyszczania acetyloacetonianu cyrkonu (IV), Zeszyty Naukowe Politechniki Slaskiej, Chemia, 639 (93), 73 (1980) /.
Указанный способ позволяет получать безводный ацетилацетонат циркония высокого качества с высоким выходом, но обладает существенными недостатками, а именно:The specified method allows to obtain anhydrous zirconium acetylacetonate of high quality with a high yield, but has significant disadvantages, namely:
- высокий расход ацетилацетона, который в настоящее время является заказным импортным реактивом и экологически опасным компонентом,- high consumption of acetylacetone, which is currently a custom imported reagent and environmentally hazardous component,
- необходимость проведения трудоемкой и высокоотходной стадии перекристаллизации,- the need for a laborious and highly waste recrystallization stage,
- использование на завершающей стадии вакуумного оборудования, существенно осложняющего процесс при использовании данного способа в условиях промышленного производства.- the use at the final stage of vacuum equipment, significantly complicating the process when using this method in an industrial environment.
Техническая задача изобретения - разработка промышленного способа получения безводных ацетилацетонатов циркония и гафния при устранении указанных недостатков.The technical task of the invention is the development of an industrial method for the preparation of anhydrous zirconium and hafnium acetylacetonates while eliminating these drawbacks.
Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии процесса за счет исключения стадии перекристаллизации и повышении экологической безопасности процесса за счет сокращения расхода ацетилацетона и исключения отходов стадии перекристаллизации.The technical result of the invention is to simplify the process technology by eliminating the recrystallization stage and increasing the environmental safety of the process by reducing the consumption of acetylacetone and eliminating the waste from the recrystallization stage.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения безводных ацетилацетонатов тугоплавких металлов взаимодействием в водной среде оксихлорида металла с гидрокарбонатом аммония и ацетилацетоном с последующим охлаждением реакционной смеси, отделением осадка, его промывкой, дегидратацией и сушкой полученного продукта процесс осуществляют путем введения при непрерывном перемешивании порционно или непрерывным потоком водного раствора оксихлорида металла в водный раствор гидрокарбоната аммония при скорости введения, не превышающей 2,5 мл водного раствора оксихлорида металла в минуту на каждые 100 мл водного раствора гидрокарбоната аммония, последующего введения ацетилацетона при мольном соотношении оксихлорид металла:гидрокарбонат аммония:ацетилацетон от 1,0:2,8:4,4 до 1,0:3,0:4,4, охлаждения реакционной смеси при (-4)-(-6)°С в течение 7-9 часов, последовательной промывки осадка водой и ацетоном, дегидратации и сушки полученного продукта на воздухе при 60-70°С в течение 4-6 часов, причем в качестве водного раствора оксихлорида металла используют водный раствор оксихлорида циркония или оксихлорида гафния.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing anhydrous refractory metal acetylacetonates by the interaction of metal oxychloride with ammonium bicarbonate and acetylacetone in an aqueous medium, followed by cooling of the reaction mixture, separation of the precipitate, washing, dehydration and drying of the obtained product, the process is carried out by introducing portionwise with continuous stirring or a continuous stream of an aqueous solution of metal oxychloride in an aqueous solution of ammonium bicarbonate at a rate of the amount not exceeding 2.5 ml of an aqueous solution of metal oxychloride per minute for every 100 ml of an aqueous solution of ammonium bicarbonate, the subsequent introduction of acetylacetone with a molar ratio of metal oxychloride: ammonium bicarbonate: acetylacetone from 1.0: 2.8: 4.4 to 1 , 0: 3.0: 4.4, cooling the reaction mixture at (-4) - (-6) ° C for 7-9 hours, sequentially washing the precipitate with water and acetone, dehydrating and drying the resulting product in air at 60- 70 ° C for 4-6 hours, moreover, an aqueous solution of approx. zirconium chloride or hafnium oxychloride.
Приведенный выше порядок смешения реагентов, а также введение раствора оксихлорида металла с определенной низкой скоростью, применение ацетона на последней стадии промывки осадка обеспечивают высокий выход и чистоту целевого продукта и возможность исключить трудоемкую и высокоотходную стадию перекристаллизации, необходимость использования специального вакуумного оборудования на стадии дегидратации и, при уменьшении в 3 раза величины избытка ацетилацетона (10-12%) и в 6 раз времени захолаживания реакционной смеси по сравнению с ближайшим аналогом, без снижения качества сохранить выход целевого продукта на уровне не менее 95 мас.% по металлу, что позволяет успешно использовать способ в промышленном масштабе.The above order of mixing the reagents, as well as the introduction of a metal oxychloride solution at a certain low speed, the use of acetone in the last stage of washing the precipitate, provide a high yield and purity of the target product and the ability to eliminate the laborious and highly waste recrystallization stage, the need to use special vacuum equipment at the dehydration stage with a decrease of 3 times the excess acetylacetone (10-12%) and 6 times the cooling time of the reaction mixture compared to the nearest their analogue, without reducing quality, to maintain the yield of the target product at a level of at least 95 wt.% for metal, which allows you to successfully use the method on an industrial scale.
Пример 1.Example 1
45 г (0,569 М) гидрокарбоната аммония растворяют в 120 мл дистиллированной воды; при интенсивном перемешивании вводят раствор оксихлорида циркония со скоростью около 2,4 мл в минуту (из расчета 2 мл в минуту на 100 мл раствора гидрокарбоната аммония), полученный растворением 65 г (0,202 М) оксихлорида циркония октагидрата в 110 мл дистиллированной воды.45 g (0.569 M) of ammonium bicarbonate are dissolved in 120 ml of distilled water; with vigorous stirring, a solution of zirconium oxychloride is introduced at a rate of about 2.4 ml per minute (at the rate of 2 ml per minute per 100 ml of ammonium hydrogen carbonate solution), obtained by dissolving 65 g (0.202 M) of zirconium octahydrate in 110 ml of distilled water.
По окончании реакции нейтрализации (рН=6,5) прибавляют 92 мл (0,893 М) ацетилацетона, после чего интенсивно перемешивают реакционную смесь 1 ч при комнатной температуре и помещают в холодильник на 8 ч - охлаждение при -5°С. Мольное соотношение оксихлорид циркония:гидрокарбонат аммония:ацетилацетон составляет 1,0:2,8:4,4 (избыток ацетилацетона 11,6%).At the end of the neutralization reaction (pH = 6.5), 92 ml (0.893 M) of acetylacetone are added, after which the reaction mixture is stirred vigorously for 1 h at room temperature and placed in a refrigerator for 8 h - cooling at -5 ° C. The molar ratio of zirconium oxychloride: ammonium bicarbonate: acetylacetone is 1.0: 2.8: 4.4 (excess acetylacetone 11.6%).
Образовавшийся осадок декагидрата ацетилацетоната циркония отделяют на воронке Бюхнера и промывают сначала 100 мл холодной дистиллированной воды, а затем 50 мл ацетона. Дегидратацию и сушку ацетилацетоната циркония проводят на воздухе в сушильном шкафу при 65°С в течение 5 часов.The resulting precipitate of zirconium acetylacetonate decahydrate is separated on a Buchner funnel and washed first with 100 ml of cold distilled water, and then with 50 ml of acetone. Dehydration and drying of zirconium acetylacetonate is carried out in air in an oven at 65 ° C for 5 hours.
Выход продукта по цирконию составляет 130 г (96%). Массовая доля ацетилацетоната циркония - 99,5%. Состав продукта подтвержден спектральным анализом.The product yield on zirconium is 130 g (96%). Mass fraction of zirconium acetylacetonate - 99.5%. The composition of the product is confirmed by spectral analysis.
Пример 2.Example 2
50 г (0,632 М) гидрокарбоната аммония растворяют в 120 мл дистиллированной воды; при интенсивном перемешивании вводят раствор оксихлорида гафния со скоростью около 3,0 мл в минуту (из расчета 2,5 мл в минуту на 100 мл раствора гидрокарбоната аммония), полученный растворением 85 г (0,208 М) оксихлорида гафния октагидрата в 110 мл дистиллированной воды.50 g (0.632 M) of ammonium bicarbonate are dissolved in 120 ml of distilled water; with vigorous stirring, a solution of hafnium oxychloride is introduced at a rate of about 3.0 ml per minute (based on 2.5 ml per minute per 100 ml of ammonium hydrogen carbonate solution), obtained by dissolving 85 g (0.208 M) of hafnium oxychloride octahydrate in 110 ml of distilled water.
По окончании реакции нейтрализации (рН=6,5) прибавляют 95 мл (0,922 М) ацетилацетона, после чего интенсивно перемешивают реакционную смесь 1 ч при комнатной температуре и помещают в холодильник на 8 ч - охлаждение при -5°С. Мольное соотношение оксихлорид гафния:гидрокарбонат аммония:ацетилацетон составляет 1,0:3,0:4,4 (избыток ацетилацетона 10,0%).At the end of the neutralization reaction (pH = 6.5), 95 ml (0.922 M) of acetylacetone are added, after which the reaction mixture is stirred vigorously for 1 h at room temperature and placed in a refrigerator for 8 h - cooling at -5 ° C. The molar ratio of hafnium oxychloride: ammonium bicarbonate: acetylacetone is 1.0: 3.0: 4.4 (excess acetylacetone 10.0%).
Образовавшийся осадок декагидрата ацетилацетоната гафния отделяют на воронке Бюхнера и промывают сначала 100 мл холодной дистиллированной воды, а затем 50 мл ацетона. Дегидратацию и сушку ацетилацетоната гафния проводят на воздухе в сушильном шкафу при 65°С в течение 5 часов.The precipitate of hafnium acetylacetonate decahydrate formed is separated on a Buchner funnel and washed first with 100 ml of cold distilled water and then with 50 ml of acetone. The dehydration and drying of hafnium acetylacetonate is carried out in air in an oven at 65 ° C for 5 hours.
Выход продукта по гафнию составляет 155 г (96%). Массовая доля ацетилацетоната гафния - 99,5%. Состав продукта подтвержден спектральным анализом.The hafnium product yield is 155 g (96%). The mass fraction of hafnium acetylacetonate is 99.5%. The composition of the product is confirmed by spectral analysis.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007113980/04A RU2335488C1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method of obtaining water-free acetylacetonates of refractory metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007113980/04A RU2335488C1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method of obtaining water-free acetylacetonates of refractory metals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2335488C1 true RU2335488C1 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39927796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007113980/04A RU2335488C1 (en) | 2007-04-16 | 2007-04-16 | Method of obtaining water-free acetylacetonates of refractory metals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2335488C1 (en) |
-
2007
- 2007-04-16 RU RU2007113980/04A patent/RU2335488C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J.DOBROWOLSKI et al. Badanie warunkow otrzymywania i oczyszczania acetyloacetonianu cyrkonu (IV). Zeszyty naukowe politechniki slaskiej, Seria: Chemia, 1980, z.93, Nr kol. 639, 73-84. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102295672B (en) | Synthetic method for tylosin | |
CN112174782B (en) | Application of metal deuteride/palladium compound catalytic reduction system in deuteration reaction | |
CN104876995A (en) | A preparing method of a chenodeoxycholic acid derivative | |
Wang et al. | Lewis acid–surfactant-combined catalyzed synthesis of 4-aminocyclopentenones from glycals in water | |
CN112321426A (en) | Preparation of 4-acyloxy-2-methyl-2-butenal by catalytic oxidation method | |
CN110484243B (en) | Reaction type camphor-based mercury ion fluorescent probe and preparation method and application thereof | |
RU2335488C1 (en) | Method of obtaining water-free acetylacetonates of refractory metals | |
CN107721974A (en) | A kind of synthetic method of hexatomic ring list sulfocarbonate | |
CN105712919A (en) | Application of amide condensing agent in vildagliptin synthetic method | |
CN111170846B (en) | Method for preparing 3,3-dimethyl-2-oxo-butyric acid | |
CN111574444A (en) | Preparation method of bedaquiline | |
CN109956884A (en) | A kind of preparation method of Phenylmethoxyamine hydrochloride | |
CN108467353B (en) | Preparation method of enantiopure tert-butyl sulfinamide | |
CN103288693B (en) | A kind of method preparing 1-sulfydryl pyrene and midbody compound thereof | |
CN109053446A (en) | Metal hydride/palladium compound system prepares the application in 1,3- dicarbonyl compound in Electron-poor olefin compound tandem reaction | |
CN113372287B (en) | Efficient preparation method of 1-phenyl-5-mercapto tetrazole | |
CN108976122A (en) | The method for preparing 1,3- dicarbonyl compound based on metal hydride/palladium compound system | |
CN108299466B (en) | Improved dolutegravir synthesis method | |
CN104292222B (en) | Novel synthetic method of tebipenem pivoxil side chain | |
CN108409615B (en) | Method for synthesizing enantiopure tert-butyl sulfenamide | |
CN113234001A (en) | High-value utilization method of 2-sodium thioglycollate in tail liquid of thiourethane production | |
CN105175370A (en) | Synthetic method for 2-fluoro-5-[(3-oxo-1(3H)-isobenzofurylidene)methyl] benzonitrile | |
CN103664714B (en) | 2-substituting group-4-methylsulfonyl-phenyl-chloroform and preparation method thereof and application | |
CN112830892A (en) | Synthesis method of pyridine-3-sulfonyl chloride | |
CN104341428A (en) | Pentamethyl pentacarbonyl cucurbit[5]uril and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170417 |