锆酸四丁酯的合成应用

介绍

锆酸四丁酯（Tetrabutyl zirconate）是一种黄棕色液体，化学式为Zr(OBu)4，主要用于有机合成中的中间体和催化剂，以及在陶瓷、高温涂层和光学材料中作为前驱体。它具有良好的溶解性，易溶于醇类、酮类和苯类有机溶剂，但不溶于水。它在高温下可形成稳定的氧化锆结构，提高材料的耐热性和抗腐蚀性能。处理时需注意防护，避免与水接触，以防止水解反应。

图一 锆酸四丁酯

应用

在具有外部加热器的40ml高压釜反应器中，放置10g（26mmol）锆酸四丁酯（Zr[O（CH2）3CH3]4），然后用二氧化碳代替反应器中的氧气。接下来，在搅拌的同时将反应器加热至180°C，并将二氧化碳引入至120巴的压力，然后在180°C、120巴下反应1小时并冷却至室温。此后，排放二氧化碳以使反应器返回到大气压，随后通过气相色谱分析反应产物。经证实，以67%的产率获得碳酸二正丁酯[1]。

图二 锆酸四丁酯的合成应用

使用锆酸四丁酯（Zr(OC4H9)4（TBOZ）），80%的丁醇溶液（Sigma-Aldrich））作为前体，以无水乙醇（EtOH）作为溶剂，去离子水用于水解，乙酰丙酮（CH3COCH2COCH3，AcAc）作为螯合剂，乙酸（CH3COOH，HAc）作为催化剂，制备ZrO2溶胶。为了控制TBOZ的快速水解，试剂的添加顺序对于制备透明稳定的溶胶至关重要。在合成过程中，制备了两份不同但相等的乙醇溶液。在第一部分中，将TBOZ溶解在含有AcAc的无水乙醇中。与HAc混合后，将溶液密封并保持搅拌30分钟，以实现醇盐和AcAc之间的完全螯合。然后通过将去离子水与无水乙醇混合来制备溶液的第二部分。然后将这两种溶液混合并搅拌2小时以实现水解和缩合。摩尔比为TBOZ∶EtOH∶H2O∶HAc∶AcAc＝1:15:3:1.6:0.2。混合物最终在稳定的环境中（湿度低于30%，温度为20-25°C）老化120小时[2]。

图三 锆酸四丁酯的合成应用2

参考文献

[1]LEE J Y ,KIM B D ,LEE W J , et al.Method for Preparing Carbonic Ester Using Organometallic Compound[P].US201514697757,2015-11-05.

[2]Wang X ,Wu G ,Zhou B , et al.Effect of crystal structure on optical properties of sol–gel derived zirconia thin films[J].Journal of Alloys and Compounds,2013,556182-187.