简介
锆酸四丁酯是一种常用有机锆金属醇盐，常温下多为无色透明液体，易水解，对空气与水分敏感，常作为制备含锆催化材料的核心锆源前驱体。该化合物可用于合成AuxPdy/ZrO₂@HNTs-zCA复合催化剂，在生物质催化转化、介孔功能材料合成领域应用广泛。
锆酸四丁酯的性状
合成
方法一：将Ti（OiPr）4（1.0 g，3.45×10-3 mol）在15 mL异丙醇中搅拌2分钟，然后向溶液中滴加PAH（0.73 g，6.90×10-3 mmol）。溶液在1分钟内从浑浊变为淡黄色。将混合物在室温下剧烈搅拌3小时。在30°C下减压从混合物中除去溶剂异丙醇和挥发性部分。纯化得到标题化合物锆酸四丁酯[1]。
方法二：将9.2克（0.04摩尔）四氯化锆溶解在85毫升正丁醇中。醇盐形成反应是放热反应。冲洗氨气，直到浴感觉凉爽，表明反应已经停止。此时，引入150毫升干燥的苯以消除空气水分对水解的干扰，因为已知醇盐非常容易水解，然后纯化得到标题化合物锆酸四丁酯[2]。
用途
锆酸四丁酯作为锆源前驱体，与硅源、杂多酸、模板剂配合经水热反应制备硅锆杂化介孔固体催化材料。例如：在室温下剧烈搅拌下，将pluronic（0.275 g）溶解在水（8.5 mL）和HCl（12 mol L−1,0.6 mL）的混合物中。每隔一小时，依次向上述溶液中加入1,4-双-（三乙氧基甲硅烷基）苯（缩写BTESB，96%，0.32 mL）、锆酸四丁酯（0.75 mL）和H3PW12O40水溶液（0.1010 g溶于1.5 mL水中）。将所得混合物在40°C下搅拌24小时。将所得混合物在120°C下以2°C min-1的加热速率再进行24小时的水热处理。将所得白色固体粉末在100°C下干燥过夜。通过在沸腾的乙醇中洗涤去除产品中的P123，得到产品[3]。
此外，锆酸四丁酯用于制备AuxPdy/ZrO₂@HNTs-zCA催化剂，该催化剂可在氧气、碱性水相体系中催化HMF转化反应。例如：添加锆酸四丁酯、HMF（50mg），AuxPdy/ZrO2@HNTs-zCA催化剂（50mg）、NaOH（63.43mg，nbase/nHMF=4:1）和H2O（40mL）加入特氟纶衬里中。以0.5MPa的压力引入氧气，以600rpm的速度搅拌加热过程以开始反应。一定时间后，稀释一定量的反应混合物，用0.2μm聚四氟乙烯滤膜过滤。通过配备安捷伦TC-C18柱（4.6 mm×250 mm）和紫外检测器的高效液相色谱法（HPLC，安捷伦1260系列）分析底物、产物和中间体[4]。
参考文献
[1] Kayan, Asgar. Preparation, Characterization and Application of Inorganic-Organic Hybrid Polymers, Poly-GPTS/M(CL)xO(OH). Industrial & Engineering Chemistry Research (2012), 51(41), 13339-13345.
[2] Hydrolysis of zirconium alkoxide under an uncontrolled atmosphere. Lin, Kwang Lung; et al. Journal of Materials Science (1988), 23(10), 3666-70.
[3] Su, Fang; et al. Design of a highly ordered mesoporous H3PW12O40/ZrO2-Si(Ph)Si hybrid catalyst for methyl levulinate synthesis. Green Chemistry (2013), 15(4), 885-890.
[4] Chen, Yao; et al. Oxygen vacancy-induced metal-support interactions in AuPd/ZrO2 catalysts for boosting 5-Hydroxymethylfurfural oxidation. Inorganic Chemistry (2023), 62(37), 15277-15292.