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三甲基铝是一个化合物,化学式是Al2(CH3)6, 可以缩写为Al2Me6, (AlMe3)2或者TMA。它是一种自燃的无色液体,在工业上是很重要的有机铝化合物。它的蒸气散发到空气中后会产生白烟(氧化铝)。

三甲基铝
IUPAC名
Trimethylalane
别名 Trimethylaluminum; aluminium trimethyl; aluminum trimethyl
识别
CAS号 75-24-1  ✓
PubChem 16682925
ChemSpider 10606585
SMILES
InChI
InChIKey JLTRXTDYQLMHGR-MZZUXTGEAJ
性质
化学式 C6H18Al2
摩尔质量 144.17 g/mol
72.09 g/mol (C3H9Al) g·mol⁻¹
外观 无色液体
密度 0.752 g/cm3
熔点 15 °C(288 K)
沸点 125 °C(398 K)([1][2]
溶解性 与水反应
蒸氣壓 1.2 kPa (20 °C)
9.24 kPa (60 °C)[1]
黏度 1.12 cP (20 °C)
0.9 cP (30 °C)
热力学
ΔfHmo298K −136.4 kJ/mol[2]
So298K 209.4 J/mol·K[2]
热容 155.6 J/mol·K[2]
危险性
警示术语 R:R14, R17, R34
安全术语 S:S16, S43, S45
欧盟分类 易燃 F腐蚀性 C
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中易燃物的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中腐蚀性物质的标签图案[1]
GHS提示词 危险
H-术语 H250, H260, H314[1]
P-术语 P222, P223, P231+232, P280, P370+378, P422[1]
主要危害 自燃性
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
3
3
W
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

结构与化学键编辑

Al2Me6在常温常压下是二聚体[3],在结构上和乙硼烷相似。像乙硼烷一样,这个化合物同样有两个三中心两电子键:在两个铝原子之间有一个共用的甲基。端位的Al-C键和中间的Al-C键的距离分别是1.97和2.14[4],中间甲基上的每个碳原子都被三个氢原子和两个铝原子包围。这些甲基在分子内和分子间可以自由转换。

三中心两电子键是"缺少电子"的分子而且倾向于与路易斯碱反应,产物含有两中心两电子键。例如和反应生成加合物 R3N-AlMe3。Al2Me6氯化铝反应生成的(AlMe2Cl)2是另一个遵守八隅体规则的反应产物。

AlMe3的单体含有一个原子和三个甲基,这种单体仅会在高温低压下存在[3]VSEPR理论预言了它如同BMe3一样是三角平面(有一个三重轴对称。后来电子衍射的结果也证实了这个预言。[5]

制备与应用编辑

TMA可以通过两步反应制取,总反应式如下:

2 Al + 6 CH3Cl + 6 Na → Al2(CH3)6 + 6 NaCl

TMA主要用来生产甲基铝氧烷,用于活化聚合的齐格勒-纳塔催化剂。TMA也作为甲基化试剂。用于亚甲基酯Tebbe试剂就是由TMA制备的。TMA也用在探空火箭上,用作研究上层大气风模式的示踪剂。

通过化学气相沉积原子层沉积过程,TMA也可用于制造半导体的沉积高介電係數电介质薄膜,例如Al2O3

TMA与叔胺DABCO形成化合物,这比直接处理TMA本身更安全[6]

在Cp2ZrCl2(二氯二茂锆)的催化下,(CH3)2Al-CH3能够与炔烃反应生成烯基铝,这个反应在被称为carboalumination的有机合成反应中起作用[7]

NASA的ATREX任务利用TMA与空气接触产生的白烟研究高空急流。

半导体级TMA编辑

TMA是有机金属化学气相沉积法(MOVPE)制造含铝半导体(如AlAs, AlN, AlP, AlSb, AlGaAs, AlInGaAs, AlInGaP, AlGaN, AlInGaN, AlInGaNP等)中有机金属的重要来源。TMA的质量标准主要关注元素杂质、氧化杂质和有机杂质的含量。

参看编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 来源:Sigma-Aldrich Co., Trimethylaluminum (2014-05-05查阅).
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 http://chemister.ru/Database/properties-en.php?dbid=1&id=3290(英文)
  3. ^ 3.0 3.1 Carlsson, J.; Gorbatkin, S.; Lubben, D.; Greene, J. E. Thermodynamics of the homogeneous and heterogeneous decomposition of trimethylaluminum, monomethylaluminum, and dimethylaluminumhydride: Effects of scavengers and ultraviolet-laser photolysis. Journal of Vacuum Science and Technology B. 1991, 9 (6): 2759–2770. doi:10.1116/1.585642. 
  4. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. 2001. ISBN 0-12-352651-5. 
  5. ^ Almennin, A.; Halvorse, S.; Haaland, A. Gas Phase Electron Diffraction Investigation of Molecular Structures of Trimethylaluminum Monomer and Dimer. Acta Chemica Scandinavica. 2005, 44 (15): 2232–2234. doi:10.3891/acta.chem.scand.25-1937. 
  6. ^ Biswas, K.; Prieto, O.; Goldsmith, P. J.; Woodward, S. Remarkably Stable (Me3Al)2 · DABCO and Stereoselective Nickel-Catalyzed AlR3 (R = Me, Et) Additions to Aldehydes. Angewandte Chemie International Edition. 2005, 44 (15): 2232–2234. PMID 15768433. doi:10.1002/anie.200462569. 
  7. ^ Negishi, E.; Matsushita, H. (1984). "Palladium-Catalyzed Synthesis of 1,4-Dienes by Allylation of Alkenyalane: α-Farnesene [1,3,6,10-Dodecatetraene, 3,7,11-trimethyl-]". Org. Synth. 62: 31; Coll. Vol. 7: 245. 

外部链接编辑