氯化铝

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氯化铝
IUPAC名
Aluminium(III) chloride
别名 三氯化铝
识别
CAS号 7446-70-0无水 ✓
10124-27-3((hydrate))  ✗
7784-13-6((hexahydrate))  ✗
PubChem 24012
ChemSpider 22445
SMILES
InChI
InChIKey VSCWAEJMTAWNJL-DFZHHIFOAR
Gmelin 1876
ChEBI 30114
RTECS BD0530000
性质
化学式 AlCl3
摩尔质量 (无水)
133.34 g mol−1
(含结晶水)
241.432 g·mol⁻¹
外观 潮解的黄色或白色固体
密度 2.48
熔点 190 °C (463 K
2.5 大气压)
沸点 178 °C (451 K) (升华)
溶解性 43.9 g/100 ml (0°C)
44.9 g/100 ml (10°C)
45.8 g/100 ml (20°C)
46.6 g/100 ml (30°C)
47.3 g/100 ml (40°C)
48.1 g/100 ml (60°C)
48.6 g/100 ml (80°C)
49 g/100 ml (100°C)
结构
晶体结构 6配位层状晶格
配位几何 八面体(固体), 四面体(液体)
分子构型 平面三角形(单分子蒸气)
危险性
欧盟危险性符号
腐蚀性腐蚀性 C
警示术语 R:R34
安全术语 S:S1/2-S7/8-S28-S45
相关物质
其他阴离子 氟化铝溴化铝碘化铝
其他阳离子 氯化硼氯化镓氯化铟氯化铊氯化镁
相关路易斯酸 氯化铁氟化硼
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

氯化铝,或三氯化铝,化学式为AlCl3,是化合物。氯化铝熔点沸点都很低,且会升华,为有离子性的共价化合物。熔化的氯化铝不易导电[1],和大多数含卤素离子的盐类(如氯化钠)不同。

AlCl3采取“YCl3”结构,为Al3+立方最密堆积层状结构,[2] 而AlBr3中Al3+却占Br最密堆积框架的相邻四面体间隙。熔融时AlCl3生成可挥发的二聚体Al2Cl6,含有两个三中心四电子氯桥键,更高温度下Al2Cl6二聚体则离解生成平面三角形AlCl3,与BF3结构类似。

氯化铝的三种结构


氯化铝是很常用的路易斯酸。在化学工业,它常是傅-克反应催化剂。它亦用于聚合异构化反应中。

铝亦可以生成一氯化铝(AlCl),但这种化合物很不稳定,只能以气态的形式出现。

工业上,它经铝土矿加工,由铝和氯之间的放热反应所制。

化学性质[编辑]

氯化铝是强路易斯酸, 可和路易斯碱作用产生化合物,甚至也可和二苯甲酮均三甲苯之类的弱路易斯碱作用。[3] 若有氯离子存在,氯化铝会生成(四)氯铝酸根离子AlCl4

AlCl3(aq) + Cl(aq) AlCl4(aq)

在水中,氯化铝会部分水解,形成氯化氢气体或H3O+离子。其水溶液和其他含铝物质的溶液相同,含有水合铝离子,跟适当份量的氢氧化钠反应可生成氢氧化铝沉淀[4]

AlCl3(aq) + 3 NaOH(aq) → Al(OH)3(s) + 3NaCl(aq)
AlCl3(aq) + 3 H2O → AlO2-+ 3HCl + H3O+

用途[编辑]

氯化铝主要用在傅-克反应[3] 中,例如以光气为原料制备蒽醌,应用于染整工业中。[1] 在广义的傅-克反应中,酰氯卤代烷芳香族物质的反应式如下:[3]

AlCl3 FriedelCrafts.gif

苯及其衍生物在发生上述反应时,主产物是对位的异构物。相比较下,烷基化反应涉及的问题较多,不如酰基化反应应用广泛。无论是哪种反应,氯化铝和其他原料和仪器都必须是中等干燥的,少量的水有助于反应进行。

由于氯化铝可与反应产物配位,因此应用在傅克反应时,它的用量必须与反应物相同,而非“催化量”。反应后的氯化铝很难回收,会产生大量的腐蚀性废料。为了达到绿色化学的要求,化学家开始使用三氟化钇三氟化镝来替代氯化铝,减少污染。

氯化铝也常用来将醛基加在苯环上,如加特曼-科赫反应一氧化碳氯化氢氯化铝氯化亚铜为催化剂[5]

AlCl3 formylation.gif

氯化铝在有机化学中有很广泛的应用。[6] 它可以催化Ene反应,比如3-丁烯-2-酮(甲基乙烯基甲酮)与香芹酮加成:[7]

AlCl3 ene rxn.gif

AlCl3也常用在烃类聚合反应异构化反应中,重要的例子包括[1] 工业上乙苯的生产。乙苯可用于进一步制备苯乙烯聚苯乙烯以及用作清洁剂十二烷基苯

芳烃存在下,氯化铝与铝混合可用于合成二(芳烃)金属配合物。例如,二苯铬就是通过特定金属卤化物经由Fischer-Hafner合成制备的。

低浓度的碱式氯化铝常是防汗药的成分之一,而多汗症患者在使用时浓度会高些(12%或更高)。

注意事项[编辑]

无水氯化铝会和剧烈反应,因此需妥善处理。含结晶水的氯化铝较无此问题。

如果吸入无水氯化铝或接触眼睛和皮肤会造成刺激。

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon Press, Oxford, United Kingdom, 1984.
  2. ^ A. F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, Oxford Press, Oxford, United Kingdom, 1984.
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 G. A. Olah (ed.), Friedel-Crafts and Related Reactions, Vol. 1, Interscience, New York, 1963.
  4. ^ 氯化铝字典-Guidechem.com
  5. ^ L. G. Wade, Organic Chemistry, 5th edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, United States, 2003.
  6. ^ P. Galatsis, in: Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Acidic and Basic Reagents, (H. J. Reich, J. H. Rigby, eds.), pp12-15, Wiley, New York, 1999.
  7. ^ B. B. Snider, Accounts of Chemical Research 13, 426 (1980).