Способ получения 2-алкоксиалкоксидов щелочноземельных металлов

 

Использование: в химии органических оксидов металлов, в частности в способе получения 2-алкоксиалкоксидов щелочно-земельных металлов для производства керамических порошков моно-и полиметаллических диэлектрических пленок для электроники. Сущность изобретения: способ предусматривает обработку оксида щелочно-земельного металла алкоксиалканолом, взятых в стехиометрическом соотношении, при температуре кипения реакционной массы в среде ароматического углеводорода в присутствии 0,0001-0,00041 мол. трихлорида галлия с одновременной азеотропной отгонкой воды и растворителя. 1 табл.

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

Известен способ получения алкоксиалкоксидов металлов реакцией соответствующих алкилметаллов с алкоксиалканолами, протекающей в среде органического растворителя, например толуола [1] Основным недостатком данного метода является применение в качестве среды довольно токсичного органического растворителя толуола. Важно отметить, что в данном известном способе применяются в качестве исходных веществ дорогостоящие алкилметаллы. Однако данный способ осуществляется в среде органического растворителя, что ухудшает экологические показатели процесса и снижает его пожаробезопасность. Кроме того, описание данного способа не включает примеров получения алкоксиалкоксидов щелочно-земельных металлов.

Известно также получение алкоксидов металлов, в том числе щелочно-земельных, взаимодействием соответствующего металла с алкоксиалканолом [2, 3] В способе [2] 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.

Наиболее широкая патентная защита осуществлена в известном способе получения алкоксиалкоксидов щелочно-земельных металлов [3] Данный способ основан на реакции взаимодействия металлов (Ga, Mg, Sr, Ba, Sc, Y, La) с алкоксиалканолами, например, 2-этоксиэтанолом. Процесс протекает с использованием стехиометрических количеств реактантов в среде толуола с последующим выделением целевых продуктов известными способами (экстракцией, дистилляцией, фильтрацией и др.). Способ идет с довольно высоким выходом, например 96%-ным, при получении этоксиэтоксида магния.

Недостатком данного способа является длительность осуществления процесса синтеза (порядка 3 сут), что делает процесс неэкономичным, энергоемким.

Новое изобретение является способом получения гликолятов щелочно-земельных металлов реакцией взаимодействия стехиометрических количеств оксидов металлов и этиленгликоля, протекающей при температуре кипения реакционной смеси в присутствии (1-4)10^-4 мол. трихлорида галлия и при одновременной азеотропной отгонке воды бензолом.

Новое изобретение отличается от способа-прототипа применением иного исходного продукта оксида металла, а также осуществлением процесса в присутствии катализатора 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 (110^-4 410^-4 мол.). В известных публикациях нет сведений о применении данного соединения в качестве катализатора реакции взаимодействия металлов или оксидов металлов с алканолами. Данный катализатор характеризуется высокой эффективностью, малой токсичностью.

Существенным для данного изобретения является применение именно 110^-4 410^-4 мол. трихлорида галлия. Применение таких количеств катализатора позволяет получать целевые продукты, например 2-этоксиэтаноляты магния, кальция, бария, стронция, с 96% выходом и содержанием примесей на уровне < 10^-3 мас. Время реакции 30-80 мин.

В случае применения меньших количеств катализатора возрастает время реакции (до 2 и более сут). Применение же больших количеств катализатора вызывает нежелательное загрязнение целевого продукта.

Существенным признаком способа является и осуществление основного процесса одновременно с азеотропной отгонкой водно-бензольной смеси. Это проводится во избежание параллельного гидролиза получаемого алкоксиалканола выделяемой в ходе реакции водой.

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), 2-этоксиэтанола (70 г, 0,67 г-моль), трихлорида галлия (110^-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 этоксиэтоксид кальция (выход 96 0,17 г-моль), который выделяют экстракцией.

П р и м е р 2. Синтез осуществляют аналогично примеру 1.

Данные по примерам приведены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-АЛКОКСИАЛКОКСИДОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ с использованием 2-алкоксиалканола при стехиометрических количествах исходных реагентов в среде ароматического углеводорода при повышенной температуре, отличающийся тем, что 2-алкоксиалканол подвергают взаимодействию с оксидом щелочноземельного металла в присутствии (1-4)10^-4 мол. трихлорида галлия при температуре кипения реакционной массы с одновременной азеотропной отгонкой смеси воды и растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1