متیل آلومینیوم کلراید چیست؟ (لیست قیمت خرید + سفارش آنلاین)
متیل آلومینیوم کلراید (Methylaluminum dichloride): ساختار، ویژگی‌ها و کاربردها
مقدمه
متیل آلومینیوم کلراید (CH₃AlCl₂) یکی از مهم‌ترین ترکیبات آلومینیوم آلی است که در دسته ترکیبات ارگانومتالیک قرار می‌گیرد. این ترکیب به‌واسطه ویژگی‌های شیمیایی خاص خود در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، داروسازی و حتی در تحقیقات دانشگاهی به‌عنوان کاتالیزور یا معرف شیمیایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. حضور گروه‌های متیل و کلر در ساختار این مولکول، امکان انجام واکنش‌های خاصی مانند آلکیلاسیون، کلرواسیون و فعال‌سازی پیوندهای کربن-کربن یا کربن-هیدروژن را فراهم می‌کند.
۱. ساختار شیمیایی و فرمول مولکولی
فرمول شیمیایی متیل آلومینیوم کلراید به‌صورت CH₃AlCl₂ نمایش داده می‌شود. این ترکیب شامل یک اتم آلومینیوم مرکزی است که به یک گروه متیل (CH₃–) و دو اتم کلر (Cl) متصل شده است. ساختار آن می‌تواند به‌صورت منومری یا دیمری وجود داشته باشد که در فاز گاز و محلول‌های غیرقطبی، معمولاً دیمری می‌شود.
ویژگی‌های ساختاری:
- آلومینیوم در این ترکیب حالت اکسیداسیون +۳ دارد.
- ساختار دیمری از طریق پیوندهای کووالانسی بین آلومینیوم و کلر شکل می‌گیرد (پل‌های کلری).
- فاقد پیوندهای یونی است و کاملاً کووالانسی است.
۲. روش‌های تهیه متیل آلومینیوم کلراید
روش اصلی سنتز:
متیل آلومینیوم کلراید معمولاً از واکنش تری‌متیل آلومینیوم (Al(CH₃)₃) با گاز کلر یا هیدروژن کلرید تولید می‌شود:
واکنش با HCl:
Al(CH3)3+2HCl→CH3AlCl2+2CH4Al(CH_3)_3 + 2HCl \rightarrow CH_3AlCl_2 + 2CH_4
واکنش با Cl₂:
Al(CH3)3+Cl2→CH3AlCl2+CH3ClAl(CH_3)_3 + Cl_2 \rightarrow CH_3AlCl_2 + CH_3Cl
شرایط واکنش:
- باید در محیط خشک و بدون رطوبت انجام شود، زیرا ترکیب نسبت به آب بسیار حساس است.
- دمای واکنش معمولاً بین ۰ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد است.
- تجهیزات واکنش از جنس شیشه مقاوم یا تفلون انتخاب می‌شوند.
۳. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی
| ویژگی | مقدار |
|---|---|
| حالت فیزیکی | مایع بی‌رنگ تا زرد روشن |
| بوی | تند، مشابه بوی اسید |
| نقطه جوش | حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد |
| دانسیته | ~1.3 گرم بر سانتی‌متر مکعب |
| حلالیت | قابل حل در حلال‌های آلی مانند تولوئن و هگزان، ولی با آب واکنش شدید می‌دهد |
| حساسیت به هوا | بالا؛ در حضور رطوبت هیدرولیز می‌شود |
واکنش با آب:
متیل آلومینیوم کلراید در برابر آب ناپایدار است و به سرعت هیدرولیز می‌شود و گاز متان آزاد می‌کند:
CH3AlCl2+3H2O→Al(OH)3+CH4+2HClCH_3AlCl_2 + 3H_2O \rightarrow Al(OH)_3 + CH_4 + 2HCl
۴. کاربردها
۴.۱ کاتالیزور در واکنش‌های آلی
متیل آلومینیوم کلراید یکی از کاتالیزورهای بسیار مؤثر در واکنش‌های آلکیلاسیون و آسیلاسیون آرن‌ها است، به‌ویژه در واکنش فریدل-کرفت (Friedel-Crafts). در این واکنش‌ها، ترکیب نقش یک اسید لوئیس قوی را ایفا می‌کند که گروه الکتروفیل را فعال کرده و امکان انجام واکنش را فراهم می‌کند.
۴.۲ سنتز پلیمرها
در سنتز برخی پلیمرهای خاص مانند پلی‌ایزوبوتیلن یا پلی‌استایرن، از متیل آلومینیوم کلراید به‌عنوان آغازگر زنجیره پلیمریزاسیون استفاده می‌شود. همچنین در تهیه پلی‌آلفا-اولفین‌ها در حضور Ziegler-Natta Catalysts نیز مشارکت دارد.
۴.۳ سنتز مواد دارویی و مواد آروماتیک پیچیده
در سنتز ترکیبات دارویی که نیاز به فعال‌سازی پیوندهای کربن-هیدروژن یا کنترل جهت‌گیری در حلقه‌های آروماتیک دارند، این ترکیب به‌عنوان کاتالیزور انتخاب می‌شود. به‌عنوان مثال، در سنتز ضدافسردگی‌ها، داروهای ضدسرطان، و مواد مؤثر بر سیستم عصبی مرکزی.
۴.۴ در شیمی نفت و پتروشیمی
در فرآیندهای کراکینگ کاتالیزوری یا اصلاح آروماتیک‌های نفتی، گاهی از متیل آلومینیوم کلراید برای بهبود بازده واکنش استفاده می‌شود.
۵. ایمنی و خطرات
واکنش‌پذیری بالا
متیل آلومینیوم کلراید ماده‌ای بسیار واکنش‌پذیر است و در تماس با آب، هوا یا الکل‌ها واکنش‌های شدید و گرمازا انجام می‌دهد که می‌تواند منجر به انفجار یا آتش‌سوزی شود.
سمیت
- تماس با پوست یا چشم می‌تواند باعث سوختگی شیمیایی شود.
- استنشاق بخارات آن باعث تحریک مجاری تنفسی و آسیب به ریه‌ها می‌شود.
- خوردن آن به‌شدت خطرناک است.
اقدامات ایمنی:
- استفاده از دستکش نیتریل، عینک ایمنی، ماسک تنفسی و لباس مقاوم به مواد شیمیایی.
- نگهداری در ظروف فلزی یا شیشه‌ای خشک و کاملاً آب‌بندی‌شده.
- استفاده از هود شیمیایی در هنگام کار با ماده.
۶. ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل
شرایط ذخیره‌سازی:
- دمای پایین، دور از نور مستقیم خورشید.
- در ظروف مقاوم به خوردگی (مانند بطری‌های شیشه‌ای با درب تفلونی یا ظروف فلزی با لایه داخلی مقاوم).
- جلوگیری کامل از تماس با رطوبت.
کدهای حمل‌ونقل:
- UN شماره 3051
- کلاس خطر: 4.2 (مواد خودواکنش‌پذیر)
- باید به‌صورت جداگانه از مواد اکسیدکننده یا مواد آبی ذخیره شود.
۷. جایگزین‌ها و مواد مشابه
در برخی کاربردها، به‌جای متیل آلومینیوم کلراید از مواد زیر استفاده می‌شود:
| ماده | ویژگی مشابه |
|---|---|
| آلومینیوم کلراید (AlCl₃) | اسید لوئیس قوی، ولی غیر آلی |
| دی‌متیل آلومینیوم کلراید (Me₂AlCl) | فعالیت بالاتر، ولی گران‌تر |
| تری‌اتیل آلومینیوم | در برخی پلیمریزاسیون‌ها جایگزین مناسب است |
۸. مقایسه با دیگر ترکیبات آلومینیوم آلی
| ترکیب | فرمول | پایداری | کاربرد |
|---|---|---|---|
| تری‌متیل آلومینیوم | Al(CH₃)₃ | بسیار ناپایدار | سنتزهای خاص، پلیمریزاسیون |
| متیل آلومینیوم کلراید | CH₃AlCl₂ | نسبتاً پایدارتر | کاتالیزور عمومی |
| دی‌متیل آلومینیوم کلراید | (CH₃)₂AlCl | میانه | کنترل بیشتر در واکنش‌ها |
۹. اهمیت در شیمی ارگانومتالیک
متیل آلومینیوم کلراید یکی از نمونه‌های مهم ترکیبات ارگانومتالیک است که ساختار و رفتار آن، مفاهیم کلیدی مانند اسید-باز لوئیس، پیوندهای کووالانسی پل‌دار و واکنش‌پذیری الکترون‌دوست را به‌خوبی به نمایش می‌گذارد. این ترکیب یکی از ابزارهای آزمایشگاهی کلاسیک برای آموزش واکنش‌های الکتروفیلیک است.
نتیجه‌گیری
متیل آلومینیوم کلراید ترکیبی بسیار فعال و پراهمیت در شیمی صنعتی و سنتزی است. با توجه به قابلیت بالای آن در فعال‌سازی الکتروفیل‌ها، استفاده در واکنش‌های فریدل-کرفت، و نیز در پلیمریزاسیون، جایگاه آن در شیمی مدرن تثبیت شده است. البته خطرات ایمنی این ماده نیز باید به‌دقت در نظر گرفته شود، و در نتیجه کار با آن تنها در شرایط کنترل‌شده مجاز است.
