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Articulo de referencia

butóxido de titanio

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El butóxido de titanio es un alcóxido metálico con la fórmula Ti(OBu) ₄ ( Bu = –CH₂CH₂CH₂CH₃ ) . Es un líquido incoloro e inodoro, aunque las muestras envejecidas pueden presentar un tono amarillento. Debido a la hidrólisis, las muestras tienen un ligero olor a alcohol. Es soluble en muchos disolventes orgánicos. [ 1 ] [ 3 ] Su descomposición en agua no es peligrosa, por lo que el butóxido de titanio se utiliza a menudo como fuente líquida de dióxido de titanio, lo que permite la deposición de recubrimientos de TiO₂ de diversas formas y tamaños hasta la nanoescala. [ 4 ] [ 5 ]

El butóxido de titanio se usa frecuentemente para preparar materiales y catalizadores de óxido de titanio. [ 6 ] [ 7 ]

Estructura y síntesis

Estructura de un alcóxido de titanio típico, por ejemplo, etóxido de titanio (se han eliminado los sustituyentes orgánicos para mayor claridad).

Al igual que la mayoría de los alcóxidos de titanio (con la excepción del isopropóxido de titanio ), el Ti(OBu) ₄ no es un monómero, sino que existe como un clúster (véase etóxido de titanio ). No obstante, a menudo se representa como un monómero simple.

Se produce mediante el tratamiento de tetracloruro de titanio con butanol :

TiCl 4 + 4 HOBu → Ti(OBu) 4 + 4 HCl

La reacción requiere una base para completarse.

Reacciones

Al igual que otros alcóxidos de titanio, el butóxido de titanio intercambia grupos alcóxido:

Ti(OBu) 4 + HOR → Ti(OBu) 3 (O) + HOBu
Ti(OBu) 3 (O) + HOR → Ti(OBu) 2 (O) 2 + HOBu

etc. Por esta razón, el butóxido de titanio no es compatible con disolventes alcohólicos.

De forma análoga al intercambio de alcóxidos, el butóxido de titanio se hidroliza fácilmente. Los detalles de la reacción son complejos, pero el proceso general se puede resumir con esta ecuación balanceada.

Ti(OBu) 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 HOBu

Se han atrapado y caracterizado diversos intermedios oxo-alcóxido. [ 8 ] La pirólisis también produce el dióxido:

Ti(OBu ) 4 → TiO2 + 2Bu2O

El butóxido de titanio reacciona con alquilciclosiloxanos. Con octametilciclotetrasiloxano produce dibutoxidimetilsilano, 1,5-dibutoxihexametiltrisiloxano, 1,7-dibutoxioctametiltetrasiloxano, 1,3-dibutoxitetrametildisiloxano y polímeros. Con hexametilciclotrisiloxano también produce dibutoxidimetilsilano. [ 9 ]

Imágenes SEM ( arriba ) y TEM (abajo) de nanofibras quirales de TiO₂ producidas mediante la deposición de butóxido de titanio sobre nanofibras de carbono . El carbono se eliminó calentando al aire. [ 4 ]

Seguridad

La LD50 es de 3122 mg/kg (rata, vía oral) y de 180 mg/kg (ratón, vía intravenosa).

El butóxido de titanio es un líquido corrosivo e inflamable que reacciona violentamente con materiales oxidantes. Es incompatible con ácidos sulfúrico y nítrico, hidróxidos y peróxidos inorgánicos, bases, aminas, amidas, isocianatos y boranos. Es irritante para la piel y los ojos, y provoca náuseas y vómitos si se ingiere. La DL50 es de 3122 mg/kg (rata, vía oral) y 180 mg/kg (ratón, vía intravenosa); su punto de inflamación es de 77 °C. Al calentarse, emite humos irritantes que forman mezclas explosivas con el aire a concentraciones superiores al 2 % en volumen.

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Titanato de butilo . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  2. 1 2 3 Titanato de tetrabutilo . nist.gov
  3. ↑ Pohanish, Richard P.; Greene, Stanley A. (2009). Wiley Guide to Chemical Incompatibilities . John Wiley & Sons. p.  1010. ISBN 978-0-470-52330-8.
  4. 1 2 Wang, Cui (2015). "Fabricación mediante plantilla dura de nanofibras quirales de TiO 2 con actividad óptica basada en la transición electrónica" . Ciencia y tecnología de materiales avanzados . 16 (5) 054206. Bibcode : 2015STAdM..16e4206W . doi : 10.1088/1468-6996/16/5/054206 . PMC 5070021. PMID 27877835 .  
  5. ↑ Wu, Limin; Baghdachi, Jamil (2015). Recubrimientos poliméricos funcionales: principios, métodos y aplicaciones . Wiley. pág. 10. ISBN  978-1-118-88303-7.
  6. ^ Qin, Qing; Zhao, Yun; Schmallegger, Max; Hola, Tobías; Schmidt, Johannes; Walczak, Ralf; Gescheidt-Demner, Georg; Jiao, Haijun; Oschatz, Martín (2019). "Reducción electrocatalítica mejorada de N 2 mediante sustitución parcial de aniones en compuestos de óxido de titanio y carbono". Edición internacional Angewandte Chemie . 58 (37): 13101– 13106. doi : 10.1002/anie.201906056 . hdl : 21.11116/0000-0004-023B-8 . PMID 31257671 . S2CID 195760017 .  
  7. ↑ Xiang, Quanjun; Yu, Jiaguo; Jaroniec, Mietek (2012). "Efecto sinérgico de MoS 2 y grafeno como cocatalizadores para una mayor actividad de producción fotocatalítica de H 2 de nanopartículas de TiO 2 ". Journal of the American Chemical Society . 134 (15): 6575– 6578. doi : 10.1021/ja302846n . PMID 22458309 . 
  8. ↑ Weymann-Schildknetch, Sandrine; Henry, Marc (2001). "Aspectos mecanísticos de la hidrólisis y condensación de alcóxidos de titanio complejados por ligandos tripodales". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (16): 2425– 2428. doi : 10.1039/b103398k .
  9. ↑ KA Andrianov; Sh. V. Pichkhadze; VV Komarova; Ts. N. Vardosanidze (1962). "Reacciones de organociclosiloxanos con ortotitanato de tetrabutilo". Boletín de la Academia de Ciencias de la URSS, División de Ciencias Químicas . 11 (5): 776– 779. doi : 10.1007/BF00905301 . ISSN 0568-5230 .