Способ получения гликолятов металлов

 

Использование: при производстве керамических порошков, диэлектрических пленок. Сущность изобретения: продукт - гликоляты металлов. Выход 90 - 98 %. реагент 1: металл, реагент 2: низший алкандиол. Условия реакции: в присутствии 1·10^-2-1·10^-4 мол. % тригалогенида галлия при избытке алкандиола. 2 з.п. ф-лы. 1 табл.

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

Известен способ получения алкоксиалкоксидов магния из алкоксиалканолов и магния в присутствии неорганических добавок: дихлорида ртути и йода. Способ осуществляется сначала при 130^оС, затем при 80^оС при дистилляционной отгонке алканолов.

Основным недостатком данного способа является применение в качестве катализатора довольно токсичного вещества - дихлорида ртути.

Кроме того, и этот способ имеет узкую направленность, поскольку применим только для получения соединений магния (алкоксиалкоголятов магния) не рассмотрен для гликолятов.

Наиболее близким по технической сущности является известный способ получения гликолятов металлов (магния и алюминия) взаимодействием стехиометрических количеств металла с алкандиолом (этандиолом, 1,3-пропандиолом, 1,2-пропандиолом, 2,3-бутандиолом) [2] . Реакция проводится в отсутствие катализатора и идет со сравнительно невысоким выходом (60-70%) и в течение 2-3 сут, что можно рассматривать как основной недостаток известного способа [2].

Новое изобретение представляет собой способ получения гликолятов металлов, осуществляемый путем взаимодействия стехиометрических количеств металла и алкандиола при температуре кипения реакционной смеси в присутствии 1˙ 10^-4 - 1˙ 10^-2 мол.% трихлорида галлия.

Способ получения гликолята магния по данному изобретению осуществляется при взаимодействии алкандиола с магнием в течение 15-45 минут и, предпочтительно, в присутствии 1˙ 10^-3 - 1˙ 10^-4 мол.% трихлорида галлия.

Способ получения гликолятов кальция, бария, стронция, иттрия, лантана, скандия осуществляется реакцией алкандиола с одним из металлов из этой группы, проводимой в течение 30-120 мин.

Основным существенным отличием нового способа является применение в качестве катализатора тригалогенида галлия. В известных публикациях нет сведений о применении данного соединения в качестве катализатора реакций взаимодействия металлов с диолами. Данный катализатор отличается высокой эффективностью и малой токсичностью.

Существенным признаком данного способа является и применение определенных количеств данного катализатора, а именно 1 ˙10^-4 - 1 ˙10^-2 мол.%. При использовании же меньших количеств катализатора (< 10^-4 мол.%) наблюдается увеличение времени реакции до нескольких суток, а при использовании больших количеств катализатора (> 10^-2 мол.%) наблюдается нежелательное загрязнение целевого продукта.

На способ синтеза гликолятов конкретных металлов существенно влияет и время осуществления процесса. Новый способ, а именно стадия синтеза осуществляется в течение 15-40 мин для магния, 30-110 мин для кальция, бария, стронция и редкоземельных металлов. За это время реакция проходит полностью с образованием прозрачного однородного раствора.

Целевые продукты могут быть выделены из реакционной массы известными методами: дистилляцией, экстракцией, фильтрацией и др.

П р и м е р 1. В колбу с обратным холодильником и дрекселем для улавливания водорода помещают навеску металлического магния (2 г, 8,23˙ 10^-2 г-моль), этандиола (70 мл, 1,17 г-моль) и трихлорида галлия (1˙ 10^-4 мол.%), нагревают до температуры кипения этиленгликоля (196^оС) и кипятят при этой температуре в течение 40-50 мин. После окончания выделения водорода в колбе останется желто-коричневый раствор, содержащий гликолят магния (выход 96%).

П р и м е р 2. Синтез осуществляют аналогично примеру 1 (см. таблицу).

Из примеров видно, что данный способ при соблюдении всех его параметров обеспечивает выход целевых продуктов на уровне 90-98%, чистоту на уровне содержания примесей менее 10^-2%.

Другими достоинствами способа являются его малая энергоемкость, "чистота" процесса, приводящая к минимальному загрязнению окружающей среды.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИКОЛЯТОВ МЕТАЛЛОВ взаимодействием металла с низшим алкандиолом при кипении реакционной смеси с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что процесс синтеза проводят в присутствии 1·10_-² - 1·10^-4 мол.% тригалогенида галлия при избыточном от стехиометрического количестве алкандиола.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие магния с низшим алкандиолом осуществляют в течение 15-45 мин и предпочтительно в присутствии 1·10^-3 - 1·10^-4 мол.% трихлорида галлия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие низшего алкандиола с металлом из группы: кальций, барий, стронций, скандий, иттрий осуществляют в течение 30-120 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1