四丁基氫氧化銨，英文名：Tetrabutyl Ammonium Hydroxide(TBAH)，分子式：(C4H9)4OH。四丁基氫氧化銨(TBAH)是一種有機(jī)季銨強(qiáng)堿，與氫氧化鈉、氫氧化鉀堿性相當(dāng)?shù)膹?qiáng)堿。TBAH常溫下雖是固體，但它易吸收空氣中的水分和CO2，所以TBAH都以水溶液的形式作為產(chǎn)品存在。一般常見的水溶液有10%(wt)TBAH，40%(wt)TBAH以及55%(wt)TBAH，其水溶液在20%(wt)左右易結(jié)晶。四丁基氫氧化銨常用作有機(jī)合成試劑、表面活性劑、相轉(zhuǎn)移催化劑、電子工業(yè)的清洗試劑；在色譜技術(shù)中作為極譜分析試劑。
四丁基氫氧化銨的應(yīng)用[1-2]
四丁基氫氧化銨在受熱時(shí)容易發(fā)生分解，生成三丁胺、1-丁烯和水，即霍夫曼(Hofmann)降解。
此外，還能發(fā)生下述反應(yīng)：
四丁基氫氧化銨在堿溶液中受熱，60℃下，7小時(shí)可以分解出52%的三正丁胺；100℃下，7小時(shí)可以分解出92%的三正丁胺?？紤]到上述原因，四丁基氫氧化銨不能在溫度高的條件下使用，因此這就限制了它的應(yīng)用范圍。
基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)試劑
相對(duì)于其他的無機(jī)堿，如KOH和NaOH等，四丁基氫氧化銨更易溶解在有機(jī)溶劑中，但四丁基氫氧化銨容易發(fā)生霍夫曼分解生成三丁胺和1-丁烯。因此四丁基氫氧化銨通常保存在三丁胺中。四丁基氫氧化銨還能與各種礦物酸中和生成親脂性的鹽。如用磷酸氫二鈉焦磷酸鹽Na2H2P2O7中和四丁基氫氧化銨，可以生成(Bu4N)3[HP2O7]，它在有機(jī)溶劑中是可溶的。同理，用氫氟酸HF中和四丁基氫氧化銨可生成Bu4NF，這種鹽可以溶解在有機(jī)溶劑中，并有利于脫硅烷作用。
相轉(zhuǎn)移催化劑
由于四丁基氫氧化銨結(jié)構(gòu)中含有機(jī)胺陽離子，容易和陰離子形成有機(jī)離子對(duì)，或是與反應(yīng)物形成絡(luò)離子；具備較多的碳離子，所形成的離子對(duì)具有親油性；直鏈結(jié)構(gòu)，親油基結(jié)構(gòu)的位阻??；在反應(yīng)條件下，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且易回收。這些性質(zhì)決定了四丁基氫氧化銨適合作相轉(zhuǎn)移催化劑，一般應(yīng)用在烷基化反應(yīng)、親核取代反應(yīng)、消去反應(yīng)、縮合反應(yīng)、加成反應(yīng)等。四丁基氫氧化銨常常被用作發(fā)生烷化烴化反應(yīng)和去質(zhì)子化反應(yīng)時(shí)的相轉(zhuǎn)移催化劑。典型的反應(yīng)包括胺的芐化和由氯仿制取二氯卡賓。
分子篩模板劑
四丁基氫氧化銨具有四配位有機(jī)胺陽離子，還可作為制取分子篩時(shí)的導(dǎo)向劑。如合成ZSM-5分子篩，TS-1分子篩441, ZSM-11沸石和B-ZSM-11沸石時(shí)，起到支撐分子篩骨架、平衡骨架電荷的作用，還能起到引導(dǎo)分子篩形成一定結(jié)構(gòu)的作用。
表面活性劑
由于四丁基氫氧化銨屬于季銨堿的一類，可以用作表面活性劑。作為陽離子表面活性劑，它的調(diào)整作用最突出，殺菌作用最強(qiáng)。在液體洗滌劑中作為輔助表面活性劑(配方用量很少的調(diào)理劑組分)時(shí)陽離子表面活性劑一般用于較高檔次產(chǎn)品。而作為調(diào)整劑組分在高檔液體洗滌劑等日化用品中是其他類型表面活性劑所不能替代的。全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的開拓使得季銨堿類表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域從日用化學(xué)工業(yè)開始逐漸發(fā)展到石油、紡織、食品、農(nóng)業(yè)、新型材料等方面，市場(chǎng)前景非常廣闊，具有安全、溫和、易生物降解等優(yōu)點(diǎn)特性。
分析領(lǐng)域
用氣相色譜測(cè)定發(fā)酵液中酸性物質(zhì)如脂肪酸和有機(jī)酸時(shí)，四丁基氫氧化銨常用作前處理；在色譜技術(shù)中四丁基氫氧化銨通常作為離子對(duì)流動(dòng)相；但只用于用離子色譜的MPIC測(cè)定陰離子，如果用于HPLC必須調(diào)節(jié)pH值，因?yàn)樗菈A性的；四丁基氫氧化銨常用作極譜分析試劑。
應(yīng)用于電子工業(yè)
四丁基氫氧化銨能夠應(yīng)用于微電子化學(xué)品加工工藝，但對(duì)氯離子的要求嚴(yán)格，四丁基氫氧化銨中雜質(zhì)離子的存在會(huì)對(duì)半導(dǎo)體電路性能產(chǎn)生非常不利的影響，因此為消除其雜質(zhì)離子的不利影響，在電子工業(yè)中應(yīng)用的四丁基氫氧化銨的純度要求較高；還用作電子工業(yè)的清洗試劑。
其他領(lǐng)域
同其他季銨堿一樣，四丁基氫氧化銨常用作pH值緩沖劑，能使溶液pH值在一定范圍內(nèi)維持基本恒定。四丁基氫氧化銨的其他用途還有：腈的烷基化；苯丙吡咯氮烷基化；用二氯甲烷與羧酸的氧烷基?；磻?yīng)制取雙酯；二丙酸二乙酯黃原酸與鹵代烷的反應(yīng)等。
四丁基氫氧化銨合成方法[3]
工業(yè)上常用季銨鹽(一般為鹵代鹽，容易獲取)來合成季銨堿，主要方法有：氧化銀法，離子交換法，電解法等。
氧化銀法
氧化銀法是目前制備四丁基氫氧化銨主要的工業(yè)路線，四丁基碘化銨和氧化銀反應(yīng)，合成路線見式：
在上述反應(yīng)中，產(chǎn)生碘化銀沉淀析出，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，有利于合成四丁基氫氧化銨。碘化銀為亮黃色微晶形粉末，可用于顯影劑。由于在反應(yīng)中使用了氧化銀，導(dǎo)致合成反應(yīng)成本較高，同時(shí)四丁基氫氧化銨產(chǎn)品中不可避免的混雜少量銀離子，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此此法合成的四丁基氫氧化銨無論是質(zhì)量還是成本都無法滿足工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
氫氧化鉀法
四丁基溴化銨和氫氧化鉀反應(yīng)：
此反應(yīng)不涉及有機(jī)反應(yīng)，僅僅利用沉淀析出，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。但氫氧化鉀是強(qiáng)堿，在醇中溶解度很大，且溴離子很難被全部沉淀出來，所以，得到的產(chǎn)物中不可避免的含有一定的鹵素離子、鉀離子，這樣得到的四丁基氫氧化銨是不能用于電子領(lǐng)域的。
醇金屬法
將季銨鹽溶解于有機(jī)溶劑中，然后，向該溶劑中加入一定量的通式為ROM的醇金屬，此時(shí)，季銨鹽中的酸根離子與醇金屬中的金屬離子生成在該溶劑中溶解度很小的鹽，從溶劑中沉淀出來，得到含有固體物的溶液；然后，將所得的溶液過濾,經(jīng)分離除去固體物，在濾液中得到烷氧基季銨化合物，然后向?yàn)V液中加入適量水，得到四丁基氫氧化銨溶液。
離子交換樹脂法
離子交換樹脂法是指采用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂與鹵代季銨鹽進(jìn)行離子交換合成四丁基氫氧化銨的方法。首先用無機(jī)的強(qiáng)堿(NaOH、KOH等)處理強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，使其所攜帶離子由酸根Y離子替換為堿根0H離子，反應(yīng)方程式如：
然后，用含有堿根0H離子的陰離子交換樹脂與鹵代季銨鹽進(jìn)行離子交換，陰離子離子交換樹脂所帶的堿根0H離子與季銨鹽的酸根X離子交換，便得到了季銨堿和含有酸根X離子的陰離子交換樹脂，陰離子交換樹脂可以重復(fù)使用，反應(yīng)方程式如：
離子膜交換法
離子交換膜法的原理是將陰離子交換膜與氫氧化鉀法結(jié)合，利用膜的選擇透過性，使膜一側(cè)的季銨鹽溶液中的鹵素離子與膜另一側(cè)的無機(jī)堿溶液中的0H進(jìn)行交換，得到四丁基氫氧化銨溶液。
離子膜電解法
離子膜電解法是將離子膜技術(shù)和電解工業(yè)結(jié)合使用的一種方法，可以制得高純度的四丁基氫氧化銨。
參考文獻(xiàn)
[1] 高彥春, 楊座國(guó). 四丁基氫氧化銨制備方法及應(yīng)用[J]. 石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì), 2011(2), 27(1): 33-37.
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