Способ получения гликолятов щелочноземельных металлов

 

Использование: при производстве керамических порошков, диэлектрических пленок. Сущность изобретения: продукт - гликоляты щелочно-земельных металлов. Выход 95 - 96%. Реагент 1: 1,2-(низший)алкандиол. Реагент 2: окись щелочно-земельного металла. Условия реакции: в присутствии (1-4)·10^-4 мол.% трихлорида галлия в среде бензола при одновременной отгонке водно-бензольной смеси. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения алкоголятов металлов, в частности гликолятов щелочно-земельных металлов, применяемых при производстве керамических порошков, моно- и поликристаллических диэлектрических пленок для электроники, оптики, оптоэлектроники, пьезокерамики и др.

Известно получение алкоксидов металлов, в том числе щелочноземельных, взаимодействием соответствующего металла с алканолом [1,2] В способе [1] описано получение алкоксиалкоксидов магния из алкоксиалканолов и магния в присутствии добавок дихлорида ртути и иода. Однако данный способ осуществляется в присутствии довольно токсичного вещества дихлорида ртути, что отрицательно сказывается на экологических показателях процесса.

Кроме того, рассматриваемый способ [1] применим сразу для получения только алкоксиалкоксидов щелочно-земельных металлов, но не рассмотрен для гликолятов металлов. Наиболее близким к новому изобретению по технической сущности является известный получения гликолятов металлов, в частности магния, взаимодействием стехиометрических количеств металла с алкандиолами, такими как этандиол, 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, 2,3-бутандиол [2] Реакция, проводимая при температуре кипения алкандиолов в отсутствии катализатора, идет с 50-60%-ным выходом в течение длительного времени (порядка 70 ч). Эти показатели известного способа можно рассматривать как основные его недостатки.

Изобретение представляет собой способ получения гликолятов щелочно-земельных металлов путем реакции взаимодействия окисла щелочно-земельного металла с алкандиолами, проводимой при температуре кипения реакционной смеси и при одновременной отгонке воды бензолом.

Изобретение отличается от способа-прототипа применением в качестве исходных продуктов окислов щелочно-земельных металлов, а не металлов, как в прототипе, а также осуществлением реакции в присутствии каталитического количества трихлорида галлия и при одновременной азеотропной отгонке водно-бензольной смеси.

Основным существенным признаком нового способа является проведение реакции в присутствии катализатора трихлорида галлия, взятого в определенных количествах (1^. 10^-4 4^. 10^-4 мол.).

В известных публикациях нет сведений о применении данного соединения в качестве катализатора реакций взаимодействия металлов или их производных, например оксидов, с алканолами. Данный катализатор характеризуется высокой эффективностью и малой токсичностью.

Существенным для данного изобретения является применение именно 1 ^.10^-4 1^. 10^-4 мол. трихлорида галлия (по отношению к исходному оксиду металла). Применение таких количеств катализатора позволяет получать целевые продукты (гликоляты щелочно-земельных металлов) с 95-96%-ным выходом в течение 30-70 мин.

В случае применения меньших количеств катализатора (< 10^-4 мол.) возрастает время реакции (до 3-4 сут) и снижается выход (ниже 80%). В случае же увеличения количества катализатора (>1^. 10^-4 мол.) наблюдается нежелательное загрязнение целевого продукта.

Существенным признаком способа является и осуществление основного процесса одновременно с азеотропной отгонкой водно-бензольной смеси, что позволяет избежать параллельный гидролиза получаемого гликолята металла выделяющейся в ходе реакции водой.

Таким образом, преимуществом нового способа по сравнению со способом-прототипом является высокий выход целевых продуктов (95-96%), а также интенсивность процесса, позволяющая проводить реакцию в 30-70 мин вместо нескольких суток и таким образом значительно снизить ее энергоемкость.

П р и м е р 1. В колбу с мешалкой, насадкой Дина-Старка и обратным холодильником помещают навески оксида кальция (10 г, 0,18 г-моль), этиленгликоля (66 г, 1,07 г-моль), трихлорида галлия (1^. 10^-4 мол.) и бензола (45 мл). Нагревают до температуры кипения реакционной смеси в течение 50-55 мин. За это время при 80^оС отгоняется азеотропная смесь вода-бензол. После окончания отгонки в колбе остается раствор, содержащий гликолят кальция (выход 96%), который выделяют экстракцией.

П р и м е р 2. Синтез осуществляют аналогично примеру 1. Данные по примерам 1-8 приведены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИКОЛЯТОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ взаимодействием 1,2-низшего алкандиола с металлсодержащим соединением с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве металлсодержащего соединения используют окись щелочноземельного металла и процесс синтеза ведут в присутствии (1 4) · 10^-4 мол. трихлорида галлия в среде бензола при одновременной отгонке водно-бензольной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1