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陈永熙，李凝芳，罗淑湘

摘要：本文采用I₂ 及HgCl₂ 为催化剂，用金属钇和异丙醇直接反应合成了异丙醇钇，产率可达83 %以上，而反应时间只需5个小时左右，超过了已有文献的报道。

关键词：异丙醇钇；钇；异丙醇

1．前言

    金属醇盐，又称金属酸酯或金属烷氧基化合物，是被人们誉为填补了有机化学和无机化学之间空白的广义金属有机化合物的一部分，它们的分子结构中至少有一个M—O—C（M代表金属中心原子）单元，因为氧原子具有较强的电负性，故金属醇盐常显示出一定的极性。但是，大多数金属醇盐在一般的有机溶剂中表现出的相当程度的溶解性，又使它们具有共价化合物的一些特性。

    金属醇盐能够溶解在有机溶剂中的这种特性，不仅为醇盐自身的纯化提供了方便，还被广泛地应用于无机合成，有机合成，定向催化聚合和制备功能材料方面。有报道表明，在AlN 陶瓷和AlN + SiC 晶须复合材料中，加入Y₂O₃作为添加剂，能获得较高的抗高温蠕变能力。但Y₂O₃通常是以粉末状态添加的，它与AlN 及SiC晶须在分散介质中分散后，由于比重上的差异，容易造成偏析。但若使用易溶于有机溶剂的钇的醇盐加入，可以有效地解决这一问题。为此，作为添加剂的钇的醇盐的合成方法的研究已成为一个重要课题。目前，国外虽有其合成方法方面的报道，但其合成时间冗长，而且其产率亦不够满意。在国内尚未见报道。

    本文采用金属钇与异丙醇在催化剂作用下直接反应的方法制备异丙醇钇。此方法具有操作简便,产物纯度高，反应速度快及产物的产率高等特点。

2．实验材料的准备

2.1．仪器与试剂

   所有的玻璃仪器均采用标准接口联接，仪器应保持干燥，试剂应除去水分。

    金属钇(9919 %) ———包头稀土

    异丙醇(A·R) ————湖北大学

    碘单质(A·R) ————进口分装

    氯化汞(A·R) ————上海试剂一厂

2.2．金属原料的加工及保存

    本实验所采用的稀土金属钇，要求加工成细屑，以增大其表面积，有利于反应的进行。实验中所使用的钇由包头稀土研究所加工成碎屑。因金属钇化学性质比较活泼，在空气中易于氧化，需妥善保管。平时将其贮存于石油醚等一类具有化学惰性且易挥发的有机溶剂中。使用时从溶剂中取出并让残留在金属表面的石油醚挥发干净即可。

2.3．异丙醇的脱水处理

    异丙醇的脱水处理是本实验中的一个十分重要的环节，其含水量的多寡极大地影响着醇盐的产率，因此在合成前需对异丙醇进行严格的预处理。本文采用氧化钙和氢化钙联合脱水法进行脱水，效果很好。此法是先把异醇用氧化钙浸泡一天后，加热回流4 小时（82 ℃），然后蒸馏出异丙醇，再在所得到的异丙醇中加入氢化钙，经浸泡24 小时后，再进行蒸馏，馏分收集于烧瓶中，加塞，置于干燥器中，备用，经气相色谱法测定，处理前的异丙醇含水量为0.2 %以上，而经本方法处理后,其含水量仅为0.05 %。

3．异丙醇钇的合成

    异丙醇钇的合成的实验装置如图1 所示，在450mL经除水后的异丙醇中加入20g 的金属钇碎屑，并加入30mgHgCl₂ 及30mgI₂ 为催化剂，摇匀，于82 ℃下回流，待反应较完全后（约需5 个小时左右），冷却之,过滤以除去未反应的残渣，滤液经减压蒸馏后便得到白色泡沫状的异丙醇钇固体。

    该合成反应的化学方程式为：

    采用二甲酚橙为指示剂，在PH 为5～6 时，用EDTA络合滴定法测定其产率为83 % ，高于文献报道的75 %的最高产率，所需的时间接近5 个小时，仅为文献报道的24 个小时的五分之一左右。

4．异丙醇钇的测试分析及鉴定

4.1．红外光谱分析

    红外光谱分析结果表明：在样品的图谱上，有反映异丙氧基吸收特性的频率1168cm^-1及1129cm^{- 1}，有反映异丙氧基与取代同一碳原子的二甲基结构的双重吸收特性的频率1364cm^-1，有显示异丙醇钇特征的频率1376cm- 1，与文献报道结果相符。

4.2．元素分析

    为了进一步鉴定合成的产物，我们采用络合滴定法对产物中Y的百分含量进行了测定。经测定，其中Y的百分含量为33.35 %，而异丙醇钇〔Y(OC₃H₇) ₃〕中Y的百分含量的理论值为33.43 %，两者十分接近，可进一步证实合成的产物为异丙醇钇〔Y(OC₃H₇) ₃〕.

4.3．差重分析

    异丙醇钇的差重曲线表明：在加热过程中,醇盐随着温度的升高而发生分解。异丙醇钇的分解温度为307 ℃左右（在氩气气氛中）。在此阶段，由于〔Y(OC₃H₇) ₃〕受热分解生成了Y₂O₃ 及挥发性的C₃H₇OH 及CH3 - CH = CH2 ，造成重量损失对所生成的产物用ICP 发射光谱法进行分析，在固态产物中Y₂O₃ 的含量达991.94 %，此结果与Mazdiyasni 的报道完全相同。该文献指出：异丙醇钇在加热过程中，在300 ℃左右发生热分解，热分解反应方程式为：

    此反应生成的产物Y₂O₃ 的纯度达99.9 %。

5．结论

    本文采用I₂ 及HgCl₂ 为催化剂，对异丙醇进行极其严格的脱水处理，然后用金属钇和异丙醇直接反应合成了异丙醇钇，产率可达83 %以上，而反应时间也从文献报道的24 个小时缩短到本文的5 个小时，均已较大地超过了已有文献的报道。

    关于影响异丙醇钇合成产率的诸多因素以及合成异丙醇钇的最佳条件的选择，将另文予以讨论。