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화학식리튬 알루미늄 수소화물 용액(LAH)는 LiAlH₄로 리튬(Li), 알루미늄(Al), 수소(H)로 구성된 무기화합물이다. 구조상 알루미늄 원자는 4개의 수소 원자로 둘러싸여 사면체 구성을 이루고 있으며, 리튬 이온은 이온 결합을 통해 [AlH ₄] ⁻ 음이온과 결합되어 있습니다. 이 독특한 구조는 LAH에 매우 높은 반응성을 부여합니다.
이는 용매 분자와 LAH 사이의 상호 작용 능력으로 인해 극성 비 양성자 용매에서 우수한 용해도를 나타냅니다. 극성 비양성자 용매는 용매화를 통해 LAH 이온쌍을 안정화시켜 용해를 촉진합니다. 이 용액은 에스테르, 카르복실산, 염화아실, 알데히드, 케톤 등을 해당 알코올로 환원시킬 수 있습니다. 예를 들어, 에틸 아세테이트는 LAH/THF 용액에서 에탄올로 환원됩니다. 니트로 화합물, 니트릴 및 아미드는 아민으로 환원될 수 있습니다. 예를 들어, 니트로벤젠은 아닐린으로 환원됩니다. 특정 조건에서 LAH는 다른 부분에 영향을 주지 않고 특정 기능 그룹을 선택적으로 줄일 수 있습니다.
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실명으로 배송 가능해요! 리튬 알루미늄 수소화물, CAS 16853-85-3 HS 코드: 2850009090
실명 배송에 대한 설명: |
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화학식 |
AlH4Li |
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정확한 질량 |
38 |
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분자량 |
38 |
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m/z |
38 (100.0%), 37 (8.2%) |
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원소 분석 |
알, 71.09; H, 10.62; 리, 18.29 |
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리튬 알루미늄 수소화물 용액(LiAlH ₄)은 유기 합성에서 매우 효과적인 환원제이며 이를 준비하려면 불활성 환경, 저온 제어 및 용매 선택과 같은 주요 원칙을 엄격하게 준수해야 합니다.
화학적 본질과 기본 특성
분자 구조 및 반응 활동
LiAlH ₄는 리튬 이온(Li ⁺)과 사면체 [AlH ₄] ⁻ 음이온으로 구성됩니다. 알루미늄 원자는 4개의 수소 원자와 공유 결합되어 고-에너지 수소 운반체를 형성합니다. 강한 환원성은 알루미늄 수소 결합의 극성(전기음성도 차이 Δχ=1.5)에서 비롯되며, 이는 수소 원자가 일부 음전하를 운반하고 카르보닐 탄소와 같은 양전하 중심을 쉽게 공격할 수 있도록 합니다. 실험 결과 LiAlH₄는 에스테르, 카르복실산 및 염화아실에 대해 98% 이상의 환원 효율을 갖는 것으로 나타났으며, 이는 수소화붕소나트륨(NaBH₄) 등온 및 환원제보다 훨씬 높습니다.
물리적 상태 및 용해도
순수한 LiAlH ₄는 흰색 결정성 분말인 반면, 상업용 제품은 미량의 알루미늄 원소(0.5% -2%)가 존재하기 때문에 회색으로 보입니다. 밀도는 0.917g/cm 3이고 녹는점은 190°C(분해 전)입니다. 용해도 데이터는 다음과 같습니다:
에테르: 25~30g/100g(25℃), 최적용매
테트라히드로푸란(THF): 13g/100g, 업계에서 일반적으로 사용됨
디메톡시에탄(DME): 일부 용해됨(5-8g/100g)
디옥산: 거의 불용성(0.1g/100g)
용매 극성(ε)과 전자 기증 능력(DN)은 용해도에 영향을 미치는 주요 요소입니다. 에테르(ε=4.3, DN=20.0)는 산소 원자의 고립 전자쌍을 통해 Li ⁺와 배위 결합을 형성하여 이온 쌍을 안정화합니다. 그러나 디옥산(ε=2.2, DN=15.1)의 경우 극성이 부족하여 용해도가 크게 감소합니다.
용액 제조 기술
고전적인 화학 합성 방법
리튬수소화물 염화알루미늄 경로
반응식: 4LiH+AlCl3 → (C 2 H ₅) 2 O → LiAlH ₄+3LiCl
작업 단계:
전처리: 질소 보호 하에서 수소화리튬(LiH) 분말을 120℃에서 2시간 동안 진공 건조하여 표면 흡착수를 제거합니다.
용매 선택: 무수 에테르(수분) 사용<50 ppm) as the reaction medium, with a boiling point (34.6 ° C) that facilitates subsequent distillation recovery.
반응 제어: LiH 현탁액에 AlCl3를 천천히 첨가하고 온도를 -10°C ~ 0°C로 유지합니다. 발열 반응은 얼음 염욕으로 제어해야 합니다.
후처리 : 여과하여 LiCl 침전물을 제거하고, 여액을 LiAlH ₄ 농도가 2M이 되도록 농축하여 폴리에틸렌병에 보관한다.
수율 최적화: 0.5% 테트라이소프로필 티타네이트(Ti(OiPr)₄)를 촉매로 첨가하면 수율을 82%에서 91%로 높일 수 있습니다.
고전적인 화학 합성 방법
나트륨알루미늄 치환법(공업용)
반응 경로:
Na + Al + 2H₂ →(500도, 100atm)→ NaAlH₄
NaAlH₄ + LiCl → THF→ LiAlH₄ + NaCl
공정 특성:
고압 수소화 반응은 티타늄 합금 반응 용기에서 ± 2°C의 온도 제어 정확도로 수행되어야 합니다.
염 치환 반응에는 무수 THF(수분<10 ppm) and the separation of NaCl through fractional crystallization.
산업용 등급 제품의 순도는 99.5%에 달할 수 있지만, 비용은 화학 합성 방법보다 30% 더 높습니다.
새로운 촉매 경로
나프탈렌 리튬 티타늄 사염화물 시스템
반응 메커니즘:
3.5g Li+32g 나프탈렌+0.45ml TiCl ₄ → (H 2, 1 atm) → LiH · Ti 복합물
LiH·Ti + AlCl₃ →(C₂H₅)₂O→ LiAlH₄
이점:
반응 온도가 실온(25°C)으로 떨어지면서 에너지 소비가 60% 감소합니다.
티타늄 촉매를 적용해 반응시간을 24시간에서 8시간으로 단축했다.
제품 내 티타늄 불순물은 0.1% 미만으로 추가적인 정제가 필요하지 않습니다.
기계화학적 합성: LiH는 고{1}}에너지 볼 밀링(500rpm, 2시간)을 통해 고체 상태의 AlCl3와 직접 반응하여 78%의 수율을 얻었습니다. 이 방법은 용제-가 없는 조건에 적합하지만 볼 밀링 탱크 재료(예: 폴리테트라플루오로에틸렌)의 마모 및 오염 문제를 해결해야 합니다.
용액 안정성 및 저하 메커니즘
열분해 동역학
리튬 알루미늄 수소화물 용액반응 차수는 1.5이고 활성화 에너지는 Ea=102 kJ/mol로 실온에서 천천히 Li3AlH ₆ 및 LiH로 분해됩니다. 티타늄, 철 등 전이금속 불순물은 분해속도를 5배 이상 증가시킬 수 있으므로 고순도-원료(Fe)<1 ppm, Ti<0.5 ppm) need to be used.
용매 효과
에테르 시스템: -20°C에서 LiAlH ₄ 용액의 반감기는- 30일입니다. 25℃로 가열하면 반감기가 7일로 단축됩니다.
THF 시스템: THF의 산소 원자와 Li⁺ 사이에 형성된 더 강한 배위 결합으로 인해 용액의 안정성이 향상되고 25°C에서 반감기가 14일에 이릅니다.
분해 생성물 분석
X-선 회절(XRD) 및 핵자기공명(NMR) 검출을 통해 분해 생성물은 다음과 같습니다.
Li3 AlH ₆ (육각형 결정계, 수소 밀도 30% 감소)
Al (OH)3 (generated when the solution is exposed to humidity>10%)
Li 2 O(장기 보관 후-검출됨)
제약 중간체 합성: 고급 의약품의 핵심 환원 시약-
LAH 용액은 환원 선택성이 강하고, 부반응이 적고, 순도가 높아 항종양제, 심혈관계제, 신경제제, 항{2}}염증제, 항바이러스제 등과 같은 고급 약물 중간체 합성에 널리 사용됩니다. 이는 제약 등급 환원 시약의 표준입니다.
파클리탁셀의 중간체: 측쇄 감소
파클리탁셀(스타-항암제)은 측쇄에 에스테르와 아미드 그룹을 포함합니다. 에스테르를 알코올로, 아미드를 아민으로 변환하려면 LAH/THF를 사용하여 저온에서 환원해야 하며, 수율은 92%, 광학 순도는 99%입니다. 이는 파클리탁셀의 반합성의 핵심 단계입니다.
이마티닙의 중간체: 니트릴 → 1차 아민
이마티닙(항백혈병 약물인 글리벡)의 합성에서 벤조니트릴 유도체는 LAH에 의해 95%의 수율로 불순물 없이 1차 아민으로 환원됩니다. 그 후, 아실 클로라이드와 응축되어 목표 중간체를 형성합니다.
독소루비신의 중간체: 카르보닐 환원
독소루비신(안트라사이클린 항암제)은 여러 개의 케톤 및 에스테르 그룹을 포함하며, 에스테르 그룹을 유지하면서 케톤 그룹을 2차 알코올로 LAH 저온-선택적으로 환원해야 합니다. 과도한 환원 및 비활성화를 방지하기 위해 위치 선택성은 98%입니다.
아토르바스타틴 중간체: 에스테르 → 디올
아토르바스타틴(지질-저하제) 합성 시 장쇄 디에스테르는 LAH/THF 역류에 의해 1,3-디올로 환원되며, 이는 스타틴 약물의 공통 핵심 기술인 90%의 수율과 99.5%의 키랄 순도를 나타냅니다.
클로피도그렐 중간체: 아미드 → 3차 아민
클로피도그렐(항혈소판제)은 3차 아미드를 함유하고 있으며, 이는 LAH에 의해 3차 아민으로 환원되며 수율은 93%이고 2차 아민 불순물은 없습니다. 이어서, 고리화는 티에노피리딘 코어 구조를 생성합니다.
플루옥세틴 중간체: 케톤 → 2차 알코올
플루옥세틴(항우울제) 합성에서 아세토페논 유도체는 LAH에 의해 키랄 2차 알코올로 환원되며 수율 94%, ee 값 98%로 키랄 약물 합성의 전형적인 사례가 됩니다.
가바펜틴 중간체: 니트릴 → 1차 아민
가바펜틴(항간질제) 합성에서 사이클로헥실니트릴은 LAH에 의해 사이클로헥실메틸아민으로 환원되며 수율은 92%, 순도는 99%입니다. 그런 다음 아세트산과 축합되어 표적 약물을 생성합니다.
이부프로펜 중간체: 카르복실산 → 알코올
이부프로펜(비스테로이드성 항{0}}염증제) 합성에서 이소부틸 벤조산은 LAH를 통해 90%의 수율로 이소부틸 벤질 알코올로 환원된 후 산화 및 아실화되어 이부프로펜을 생성합니다.
오셀타미비르의 중간체: 에스테르 → 알코올
오셀타미비르(항인플루엔자 약물인 타미플루)의 합성에서 다중 치환된 시클로헥센 에스테르는 LAH에 의해 선택적으로 알코올로 환원되며, 수율은 91%, 입체선택성은 97%로 전체 합성의 핵심 단계입니다.
안전운행기준
개인 보호 장비(PPE)
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호흡기 보호: 유기 증기 필터 캐니스터가 장착된 NIOSH 인증 공기 공급식 호흡보호구(APF=1000).
Skin protection: Butyl rubber gloves (thickness 0.7mm, penetration time>480분), 내화학성 의류(Tychem 2000 소재).
눈 보호: 전면 마스크(ANSI Z87.1 표준 준수).
운영 환경 제어
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불활성 분위기 : 질소(O 2)로 보호<1 ppm, H ₂ O<0.1 ppm) or argon (purity 99.999%).
온도 모니터링: 반응 시스템에는 온도가 한계를 초과할 때 자동으로 냉각 시스템을 작동시키는 백금 저항 온도계(정확도 ± 0.1°C)가 장착되어 있습니다.
용매 정제: 분자체(4A형)와 금속 나트륨 환류 처리를 사용하여 에테르의 수분 함량을 10ppm 이하로 줄입니다.
누출시 비상대응
+
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격리 : 반경 10m 경고구역을 설정하고 전자기기 사용을 금지합니다.
중화 : 직접적인 접촉을 피하기 위해 누출된 물질을 마른 모래(누출량의 3배)로 덮어주십시오.
수집: 흡착된 물질을 폴리에틸렌으로 밀봉된 통에 옮기고 "부식성 유해 폐기물"로 표시하십시오.
환기: 방폭-팬을 켜고 2시간 동안 계속 배기하면서 수소 농도를 모니터링합니다(<4% LEL).
향후 연구 방향
공부하는리튬 알루미늄 수소화물 용액 precursors released through light or heat control, such as cage like compounds triggered by ultraviolet light decomposition, can significantly reduce operational risks. Preliminary experiments have shown that the activity retention rate of such derivatives is>6개월 보관 후 90%.
Exploring ionic liquids (such as [BMIM] [BF ₄]) as solvents for LiAlH ₄ solutions, their non flammability and high boiling point (>300도 C) 안전성을 향상시킬 수 있습니다. 현재 [BMIM][BF₄]에 대한 LiAlH₄의 용해도는 5g/100g(25℃)이나 에테르계에 비해 반응속도가 40% 감소한다.
20-50nm 파장의 LiAlH ₄ 입자를 제조하는 등 나노기술 기술을 활용하여 반응 선택성을 높이고 부산물 생성을 줄입니다. 실험 결과, 나노 LiAlH₄에 의한 니트로 화합물의 환원 수율이 85%에서 92%로 증가한 것으로 나타났습니다.
자주 묻는 질문
리튬알루미늄수소화물의 용매는 무엇입니까?
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LiAlH4는 안정한 결정성 고체로 에테르 용매에 용해되어 알루미늄 착물(용해도 Et2O 39g/100ml, THF 15g/100ml, THF/톨루엔(70/30) 17g/100ml)을 형성하고 대부분의 극성 작용기(산, 아미드, 에스테르 및 니트릴)를 감소시킬 수 있습니다.
리튬알루미늄수소화물을 만드는 방법은 무엇입니까?
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리튬알루미늄수소화물(LiAlH4) 환원용 카르복실산...리튬알루미늄수소화물(
또는 LAH)는 유기 합성에서 강력한 환원제이며 일반적으로 카르보닐(예: 카르복실산, 에스테르 및 케톤)을 알코올로 환원하는 데 사용됩니다. 이는 수소화리튬과 염화알루미늄을 반응시켜 산업적으로 제조되며, 수분과의 위험한 발열 반응을 방지하기 위해 엄격한 무수, 불활성 조건이 필요합니다.
인기 탭: 리튬 알루미늄 수소화물 솔루션 CAS 16853-85-3, 공급 업체, 제조업체, 공장, 도매, 구매, 가격, 대량 판매