氢化铝锂


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氢化铝锂【氢化铝锂】氢化铝锂(Lithium Aluminium Hydride)是一个複合氢化物,白色或灰白色结晶体,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、羧酸和醯胺的还原 。纯的氢化铝锂是白色晶状固体,在120°C以下和乾燥空气中相对稳定,但遇水即爆炸性分解 。
基本介绍中文名:氢化铝锂
英文名:Lithium aluminum hydride
别称:四氢化铝锂;四氢铝锂
化学式:H4AlLi
分子量:37.9543
CAS登录号:16853-85-3
EINECS登录号:240-877-9
熔点:140℃
密度:0.92g/cm3
外观:白色或灰白色结晶粉末
基本信息中称:氢化铝锂中文别名:四氢化铝锂;四氢铝锂英文名称:Lithium aluminum hydride英文别名:LAH; Lithium tetrahydridoaluminate; lithiumtetrahydroaluminate;Lithium aluminium hydride; Aluminum lithium hydride; Aluminium lithium hydride 95+ %;LITHIUM ALUMINUM HYDRIDE,PELLETS; lithium tetrahydridoaluminate(1-)CAS:16853-85-3EINECS:240-877-9分子式:H4AlLi分子量:37.9543物化性质熔 点 :140℃溶解性:不溶于烃类,溶于乙醚、四氢呋喃、二甲基溶纤剂,微溶于正丁醚,不溶或极微溶于烃类和二恶烷 。密 度:相对密度(水=1)0.92稳定性稳定 常温下在乾空气中能稳定存在 。易受潮气作用 。遇水和醇发生剧烈反应 。危险标记:10(遇湿易燃物品) 主要用途 用作聚合催化剂、还原剂、喷气发动机燃料,也用于合成药物性状描述白色或灰白色结晶粉末,在乾燥空气中稳定,在潮湿空气中水解并引起燃烧,可溶解于乙醚、四氢呋喃等有机溶剂中;可将醛、酮、酸、酸酐、酯、醌、醯氯等还原为醇,将腈还原为伯胺,将卤化烃还原为烃;但通常不能使碳—碳双键氢化 。
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100g氢化铝锂被盛装在硬质玻璃中结构氢化铝锂具有单斜的晶体结构,空间群(英语:space group)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 。右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 。
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氢化铝锂的晶体结构危险说明危险代码:F危险等级:15-35安全等级:7/8-26-36/37/39-43-45联合国编号:UN1410环境影响健康危害侵入途径:吸入、食入 。健康危害:本品对黏膜、上呼吸道、眼和皮肤有强烈的刺激性 。吸入后,可因喉及支气管的痉挛、炎症、水肿、化学性肺炎或肺水肿而致死 。接触后引起烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、噁心和呕吐等 。环境行为危险特性:加热至125℃即分解出氢化锂与金属铝,并放出氢气 。在空气中磨碎时可发火 。受热或与湿气、水、醇、酸类接触,即发生放热反应并放出氢气而燃烧或爆炸 。与强氧化剂接触猛烈反应而爆炸 。燃烧(分解)产物:氧化铝、水 。应急方法应急处理隔离泄漏污染区,限制出入 。切断火源 。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服 。不要直接接触泄漏物 。小量泄漏:避免扬尘,使用无火花工具收集于乾燥、洁净、有盖的容器中 。转移至安全场所 。大量泄漏:用塑胶布、帆布覆盖,减少飞散 。与有关技术部门联繫,确定清除方法 。防护措施呼吸系统防护:可能接触毒物时,应该佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器 。必要时,建议佩戴自给式呼吸器 。眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护 。身体防护:穿化学防护服 。手防护:戴橡胶手套 。其它:工作现场严禁吸菸 。工作毕,淋浴更衣 。注意个人清洁卫生 。急救措施皮肤接触:立即脱去被污染的衣着,用大量流动清水沖洗,至少15分钟 。就医 。眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底沖洗至少15分钟 。就医 。吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处 。保持呼吸道通畅 。如呼吸困难,给输氧 。如呼吸停止,立即进行人工呼吸 。就医 。食入:误服者用水漱口,给饮牛奶或蛋清 。就医 。灭火方法:不可用水、泡沫、二氧化碳、卤代烃(如1211灭火剂)等灭火 。只能用金属盖或乾燥石墨、乾燥白云石粉末将火焖熄 。製备1947年, Schlesinger、Bond和Finholt首次製得氢化铝锂,其方法是令氢化锂与无水三氯化铝在乙醚中进行反应:4LiH + AlCl3 ?Et2O→ LiAlH4 + 3LiCl这个反应一般称为 Schlesinger 反应,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,至今仍是製取氢化铝锂的主要方法 。其他製取氢化铝锂的方法包括:高压合成法:用硷金属或氢化物,铝,高压氢在烃或醚溶剂中反应 。LiH + Al + 2H2 → LiAlH4由氢化铝钠製取 。工业合成上一般採用高温高压合成氢化铝钠,然后与氯化锂进行複分解反应 。这一製备方法可以实现氢化铝锂的高产率:Na + Al + 2H2 → NaAlH4NaAlH4 + LiCl ?Et2O→ LiAlH4 + NaCl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式提取器 。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胶袋中密封 。化学性质溶解度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 。热分解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:3 LiAlH4 → Li3AlH6 + 2 Al + 3 H2 (R1)2 Li3AlH6 → 6 LiH + 2 Al + 3 H2 (R2)2 LiH + 2 Al → 2 LiAl +H2 (R3)R1通常以氢化铝锂的熔化开始,温度範围为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 。水解反应LiAlH4遇水立即发生爆炸性的猛烈反应并放出氢气:LiAlH4 + 2H2O → LiAlO2 + 4H2LiAlH4 + 4H2O → LiOH +Al(OH)3+ 4H2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,常加入一些二恶烷、乙二醇二甲醚或四氢呋喃作为稀释剂 。这一反应提供了一个有用的实验室製取氢气的方法 。长期暴露在空气中的样品通常会发白,因为样品已经吸收了足够的水分,生成了由氢氧化锂和氢氧化铝组成的白色混合物 。氨解反应LiAlH4 的乙醚或四氢呋喃溶液能同氨猛烈作用放出氢气:2LiAlH4 + 5NH3 → [LiAlH(NH2)2]2NH+ 6H2当氨的量不足时,发生如下反应:LiAlH4 + 4NH3 → LiAl(NH2)4 + 2H2NH3/LiAlH4比值更小时,则氨中的三个氢都可被取代:LiAlH4 + NH3 → Li[Al(NH2)4]氢化物氢化铝锂几乎可以与所有的卤化物反应生成相应的配位铝氢化物,当配位铝氢化物不稳定时,则分解为相应的氢化物 。通式为:nLiAlH4 + MXn → M(AlH4)n + nLiXM(AlH4)n → MHn + nAlH3 因此可通过此方法製备很多金属或非金属氢化物,如:2LiAlH4 +ZnI2?(?40℃,乙醚)→ ZnH2 +2AlH3 + 2LiILiAlH4 + 4 NaCl → 4 NaH + LiCl + AlCl3反应氢化铝锂可与NaH在四氢呋喃中进行複分解反应,高效的生产氢化铝钠(NaAlH4):LiAlH4 + NaH → NaAlH4 + LiH氢化铝钾(KAlH4)可以用二乙二醇二甲醚作为溶剂,以类似的方式製取:LiAlH4 + KH → KAlH4 + LiH还原剂氢化铝锂可将很多有机化合物还原,实际中常用其乙醚或四氢呋喃溶液 。氢化铝锂的还原能力比相关的硼氢化钠更强大,因为Al-H键弱于B-H键 。由于存储和使用不方便,工业上常用氢化铝锂的衍生物双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠(红铝)作为还原剂,但在小规模的工业生产中还是会使用氢化铝锂 。