專利名稱：鋰金屬噴霧法制備烷基鋰化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備烷基鋰化合物的方法，該方法中鋰金屬被霧化成鋰分散體。
通過(guò)有機(jī)鹵化物與金屬鋰反應(yīng)制備烷基鋰化合物。通常反應(yīng)在烴或醚溶劑中進(jìn)行。
WO95/01982詳細(xì)描述了一種從鋰金屬分散體和烷基鹵化物進(jìn)行烷基鋰化合物的制備，該方法研究了存在于鋰中的鈉、相對(duì)于烷基鹵化物過(guò)量的鋰、烷基鹵化物、加入速率、溶劑、反應(yīng)中水洗的影響和反應(yīng)溫度。按使用的溶劑的沸點(diǎn)，鋰和烷基鹵化物之間的反應(yīng)在溶劑沸點(diǎn)以下50-100℃之間，或50-125℃之間進(jìn)行。
WO96/40692描述了一種有機(jī)鋰溶液的制備方法，該方法中，鑄造或擠壓而成的鋰條以過(guò)量摩爾比3∶1-20∶1與一種烷基鹵化物(例如正、仲或叔丁基氯)，在溶劑中，在保護(hù)氣氛下，中等攪拌下反應(yīng)1-10小時(shí)，并且將產(chǎn)物鋰金屬與反應(yīng)器中的副產(chǎn)物L(fēng)iCl分離。同時(shí)，在WO96/40692描述的改進(jìn)方法中，反應(yīng)時(shí)不進(jìn)行攪拌(形成的LiCl保留在鋰金屬中)，分離產(chǎn)物溶液，分離LiCl(如通過(guò)加入溶劑、攪動(dòng)并分離LiCl懸浮液)后，過(guò)量的鋰金屬和更新的補(bǔ)充溶劑中新加入的金屬一起與加入的烷基鹵化物進(jìn)行反應(yīng)。
鋰金屬表面影響反應(yīng)的開(kāi)始和其它過(guò)程。大的鋰表面是有利的。將鋰金屬分散可產(chǎn)生大的鋰表面。在惰性流體中分散時(shí)，需要使金屬熔融物與惰性流體一起處于金屬熔點(diǎn)以上的溫度。通過(guò)使用高渦流剪切場(chǎng)，金屬分解成小顆粒。在此適宜使用有效的攪拌裝置，諸如分散葉輪和分散渦輪，轉(zhuǎn)子-定子裝置，諸如Ultra-Turrax、聲波或超聲發(fā)生器和其它方法。分散鋰金屬的方法是相同的，即在鋰熔點(diǎn)以上的溫度產(chǎn)生分散體后，在鋰熔點(diǎn)以下溫度冷卻分散體，這樣，所產(chǎn)生的鋰顆粒轉(zhuǎn)變成固態(tài)。由此所形成的分散相保持下來(lái)，通常，在鋰顆粒中加入更小粒度的分散助劑，例如油。
通?？梢允褂蔑柡蜔N作為惰性流體，例如石蠟。使用石蠟作為惰性流體時(shí)，在冷卻后必須進(jìn)行昂貴的溶劑交換，此時(shí)還要洗掉分散助劑。因此溶劑交換是必需的，這是因?yàn)橐诘头悬c(diǎn)的溶劑中合成烷基鋰化合物。分散中，還可使用比石蠟沸點(diǎn)更低的脂肪族或芳香族烴作為惰性流體，諸如己烷、庚烷或甲苯。有利的是，在溶劑交換后將其棄去。然而，要求鋰的熔融溫度(181℃)在常壓下應(yīng)超過(guò)溶劑的沸點(diǎn)，低壓下對(duì)于操作是不利的。為了使必要的壓力范圍不必劇烈升高，應(yīng)在確定的范圍內(nèi)選擇溶劑，這里的另一個(gè)缺點(diǎn)在于必須要除去分散助劑。
本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并提供一種烷基鋰化合物的制備方法，該方法中，使用具有很大表面的鋰金屬，其中，在惰性溶劑中產(chǎn)生鋰顆粒時(shí)，溶劑的選擇不受限制，并可以無(wú)需分散助劑。
解決該任務(wù)的方法是通過(guò)在惰性氣氛或真空中霧化熔融的鋰而產(chǎn)生鋰顆粒，然后，鋰顆粒與烷基鹵化物在溶劑中，以已知的方式進(jìn)行反應(yīng)。
可以采用單流壓力噴嘴或優(yōu)選使用雙流噴嘴進(jìn)行鋰的霧化。雙流噴嘴的優(yōu)點(diǎn)在于，熔融的鋰通常存在于無(wú)壓和低過(guò)壓(例如1-500毫巴)，并且被惰性氣體的推進(jìn)噴射分成小的金屬顆粒。優(yōu)選使用氬作為用于推進(jìn)噴射和/或惰性氣氛的惰性氣體。因此，為了使流體的鋰在噴嘴中不凝固，優(yōu)選加熱噴嘴，例如通過(guò)感應(yīng)加熱或載熱油。
借助附

圖1示例地進(jìn)一步闡述一種優(yōu)選方法，但并非由此進(jìn)行限制。在加熱的容器1中熔融鋰(優(yōu)選的溫度范圍是190-250℃，特別優(yōu)選(200-230℃)。容器1的液面優(yōu)選略低于噴嘴2的噴嘴口的高度。這樣可以避免熔融的鋰無(wú)故地從容器1中流出。鋰從容器1到達(dá)噴嘴2，在氬氣流中霧化到噴霧容器3中。附圖2中示出一種噴嘴。優(yōu)選該噴嘴高出供鋰通過(guò)的中心部件0.1-1mm，特別優(yōu)選0.3-0.5mm。供鋰通過(guò)的中心部件的內(nèi)徑優(yōu)選為1-5mm，特別優(yōu)選24mm。氬氣從噴嘴2環(huán)供鋰通過(guò)的中心部件流入噴霧容器3。因此，相對(duì)噴霧容器3的壓力而言，噴嘴口部分產(chǎn)生的負(fù)壓優(yōu)選至少為-200毫巴，特別優(yōu)選-500至-700毫巴。噴嘴口的負(fù)壓足夠?qū)⑷廴诘匿噺娜萜?吸出。選擇的負(fù)壓(其尤其取決于雙流噴嘴的構(gòu)型、氬氣的入口壓力、氬氣的體積流量和氬氣的流速)越高，噴嘴口處產(chǎn)生的凝固的鋰就越少。氬氣的入口壓力優(yōu)選為5-10巴，特別優(yōu)選7-9巴。通過(guò)噴嘴口的壓力噴霧使氬氣冷卻，其冷卻程度使得被霧化成小顆粒的鋰凝固。鋰顆粒的平均粒度可以隨噴嘴構(gòu)型、噴嘴直徑和氬氣壓力而變化。鋰顆粒的平均粒徑(顆粒直徑)優(yōu)選＜300μm，特別優(yōu)選為50-150μm。已證實(shí)100-130μm的粒徑是最優(yōu)的。附圖3顯示了特征的鋰顆粒體積總和(％總體積)與顆粒直徑d有關(guān)。借助激光衍射確定粒徑(Sympatec公司的Sympatec Helos裝置，傳感器和評(píng)估軟件Helos，分散體系比色池，聚焦鏡組的焦距500mm，測(cè)量時(shí)間5秒，比色池測(cè)量距離21mm，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)90轉(zhuǎn)/分鐘)。測(cè)量時(shí)，將鋰顆粒的懸浮液(溶劑己烷)注入比色池，并用磁攪拌器進(jìn)行攪拌。用所述參數(shù)按常規(guī)方式進(jìn)行測(cè)量。
含有鋰的容器1和噴霧容器3通過(guò)均壓管線彼此相連。將產(chǎn)生的鋰顆粒接收在噴霧容器3中。
通過(guò)管線4，氬氣從噴霧容器3經(jīng)過(guò)冷卻器5和超濾器6輸入壓縮機(jī)7，并暫時(shí)貯存在氬氣壓力容器8中，從那重新進(jìn)入噴嘴2。系統(tǒng)內(nèi)部的氬氣壓力優(yōu)選比環(huán)境(大氣壓力)稍微高些，例如約高100-500毫巴。
噴嘴2優(yōu)選在噴霧容器3的中間三分之一高度處。這樣，在通過(guò)管線4從噴霧容器3流出之前，最小的鋰金屬顆粒在噴嘴以上空間中能夠從氬氣中分離出來(lái)。
通過(guò)噴霧產(chǎn)生的鋰顆粒能夠直接從噴霧容器中取出，或通過(guò)溶劑運(yùn)送到懸浮液中?？梢杂靡阎姆绞绞褂纱水a(chǎn)生的鋰顆?；蛴纱水a(chǎn)生的鋰懸浮液與烷基鹵化物反應(yīng)，生成相應(yīng)的烷基鋰化合物。優(yōu)選制備正、仲、叔、和異丁基鋰。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于，制備鋰顆粒時(shí)不需要分散助劑，并且不產(chǎn)生由于分散助劑而導(dǎo)致的污染。此外，通過(guò)霧化制備的鋰顆粒能夠懸浮在制備烷基鋰的每種常用溶劑中。這樣，該方法不局限于特定的溶劑，或者該方法不必進(jìn)行昂貴的溶劑交換。
權(quán)利要求
1.制備烷基鋰化合物的方法，其中使金屬鋰和烷基鹵化物在溶劑中反應(yīng)，其特征在于，金屬鋰以鋰顆粒的形式使用，該鋰顆粒通過(guò)使熔融的鋰在惰性氣氛或真空中霧化而產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用單流壓力噴嘴霧化鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用雙流噴嘴霧化鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，為了霧化鋰金屬，在雙流噴嘴中使用氬氣。
全文摘要
公開(kāi)了一種烷基鋰化合物的制備方法，其中使金屬鋰和烷基鹵化物在溶劑中反應(yīng)，而金屬鋰以鋰顆粒的形式使用，該鋰顆粒通過(guò)將熔融的在惰性氣氛或真空中噴霧而產(chǎn)生。
文檔編號(hào)C07F1/00GK1628120SQ03803295
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者E·多林, G·卡勒特卡 申請(qǐng)人:坎梅陶爾股份有限公司