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陈永熙，李凝芳，罗淑湘

摘要：本文研究了影响异丙醇钇合成产率的各种因素确定了合成异丙醇钇的最佳条件其合成产率及所需时间均好于文献报道。

关链词：异丙醇钇；钇；异丙醇钇

1 前言

    异丙醇钇作为一种重要的特种陶瓷添加剂，其重要用途及合成方法已有报道，本文不再赘述。在其合成过程中，我们发现:合成原料中异丙醇的含水率，所使用的催化剂的种类及其用量，合成过程中加热回流的时间，对合成异丙醇钇的产率都有极大的影响。因而，作者对影响异丙醇钇合成产率的诸因素进行系统的研究，从而找到了合成异丙醇钇的最佳条件，在该条件下进行合成，不但反应时间只需5个小时左右，而且其产率亦可高达83%以上，超过了已有文献的报道本文将对影响其合成产率的因素逐一进行讨论。

2 影响异异丙醇钇成产率的因素

2.1 异丙醇中含水率的影晌

    我们采用不同含水率的异丙醇与金属钇反应，并分别测定其产率。结果如表1所示。

    以上实验结果表明：作为合成原料之一的异丙醇含水率的高低对异丙醇钇合成产率的影响十分显著。异丙醇中的含水率越高，异丙醇钇的合成产率越低。而且，当异丙醇的含水率较高时，在反应进行中可明显地观察到反应器底部有白色沉淀生成；同时也可以观察到，若异丙醇的含水率越高，则生成的白色沉淀亦越多。反之，异丙醇的含水率越低，不但异丙醇钇的合成产率越高，而且反应速度也大大加快。这是由于与水分子相比，异丙醇分子中羟基上的氢更难以电离，其活性更小。因此，在异丙醇钇的合成反应中，若体系中含有水，则金属钇首先与水作用，形成相应的氢氧化物：

    由于生成的氢氧化物难溶于醇，便在金属钇表面形成一难溶的氢氧化物薄膜，从而阻止了异丙醇与金属钇的进一步反应。因此，异丙醇中的含水率越高，所形成的氢氧化物的包裹作用亦越强，对异丙醇与金属钇之间发生进一步反应的阻碍作用也越显著。在合成研究中，我们曾使用仅经氧化钙脱水后所得到的异丙醇与金属钇反应进行合成实验，结果发现，虽然让其回流24小时以上，但经测定，异丙醇钇的产率仍低于10%，且烧瓶底部可观察到数量较多的白色氢氧化钇沉淀。因此，在合成反应中，所使用的异丙醉的含水量是影响异丙醇钇合成产率的重要因素。本文采用氧化钙和氢化钙联合脱水法，对合成异丙醇钇所使用的异丙醇进行严格的脱水处理。经过测定，采用该方法脱水处理后所得到的异丙醉的含水率仅为0.05%，在合成反应中使用的效果是很好的。

2.2 催化剂的种类及其用，对合成产率的影响

    本文利用金属钇和异丙醇之间的直接反应来制备异丙醇钇，但由于异丙醇分子的极性较小。因而其经基上氢活泼性也比较小，使异丙醇在反应中表现出的酸性也较小。所以，异丙醇分子中羟基上的氢被金属钇直接置换十分困难，使得金属钇与异丙醇间的反应非常缓慢，如不使用合适的催化剂以加速其反应的进行，那么此合成反应是无法实现的。此外，催化剂的种类及其用量对反应的影响亦十分显著。为此，我们在合成反应中采用单独加人I₂，单独加人HgCl₂以及加入不同比例的I₂+ HgCl₂的混合物作为反应的催化剂，分别对合成反应进行研究，尔后对合成反应的产率分别进行测定，得到反应的产率与催化剂的种类及其用量的关系如图1所示。

    实验结果表明：若单独使用I₂作催化剂，无论加热回流多长时间，该反应基本上不进行；如果单独使用HgCl₂作催化剂，即使回流24小时以上，反应产率仅为40%左右；而把HgCl_2、I₂混合物作催化剂时，则可使反应速度大大加快，并可较大幅度地提高HgCl₂的产率。这可能是由于I₂的加入可以除去金属表面阻碍金属活性的致密的不溶性金属氧化物薄膜，使新鲜的金属面与异丙醇分子中的羟基直接作用，而HgCl₂的加入则可与金属钇作用形成汞齐；而且由于金属钇比汞活拨，在金属表面形成原电池的两个电极，其中金属钇为阳极，使之易于与异丙醇发生置换反应，其反应的化学方程式如下：

   用不同比例的I₂、HgCl₂之混合物作催化剂，进行合成实验，其结果如图1-c所示。当HgCl₂：I₂=1:1时，不管它的加入量为多少，其合成的产率均比HgCl₂：I₂=l:2或1:3时为高。同时实验结果也表明：:在合成反应中，HgCl₂及I₂的用量应保持在每摩尔金属钇加入10-3～10-4摩尔为宜。此时，合成异丙醇钇反应的产率最高。若HgCI₂用量太多，则可迅速地观察到黑色游离汞析出，且有文献报道，此时，可形成烯烃盐而不是醇盐。I2的用量也应适中，以保证反应的产率最高。

2.3 合成反应时间的影响

    由于金属钇与异丙醇间的反应是金属钇和异丙醇间的置换反应，反应的时间对异丙醇钇的产率有较大的影响。我们采用HgCl₂+I₂作催化剂。在不同的反应时间间隔中分别测定了反应体系中异丙醇钇的浓度，从而计算其产率，反应的时间与产率的关系如图2所示：

    实验结果表明：随着反应时间的延长，异丙醇钇的产率逐渐提高，在反应的初始阶段，异丙醉钇的产率随着回流时间的增加而迅速增加，但到达一定的时间之后，由于合成反应接近平衡，异丙醇钇的浓度变化不大，因而其产率亦变化不大，一般经过5个小时之后，异丙醇钇的产率可达93%左右。

3 结论

3.1 在利用金属钇和异丙醇合成异丙醉钇的反应中，异丙醇中的含水率越低，越有利于异丙醇钇的合成，异丙醇钇的产率也越高。

3.2 以I₂+ HgCl₂混合物作催化剂，可以使反应进行到满意的程度，且HgCl₂的用量为每摩尔金属忆加人10-3～10-4摩尔为宜，而且在I₂：HgCl₂=1:1时，其催化作用最佳。

3.3 采用I₂+ HgCl₂混合物作催化剂，使用含水率低于0.05%的异丙醇作原料，利用金属钇与之回流5个小时，可直接合成异丙醇钇，产率达83%以上，超过已有文献报道。