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家庭实验党如何寻求某些管制化学品的替代方案


一、AgNO3、Pb(NO3)2可用的替代品:

1、为什么某些硝酸盐管制

某些硝酸盐管制不一定(仅仅)因为其含有硝酸根,也可能是因为最终产物的危险性;因为这些硝酸盐的阳离子质荷比都比较大,价格也相对昂贵,硝酸根质量含量相对较低,因此仅仅因为其含有硝酸根而将其作为易制爆化学品管制似乎说不通,被列管可能另有原因:

例如硝酸镍等,可以用来制备硝酸肼镍等物质:

$\ce{Ni(NO3)2 +3N2H4 ->Ni(N2H4)3(NO3)2 v}$

硝酸铅可以制备叠氮化铅,玫棕酸铅,斯蒂芬酸铅等起爆剂:$\ce{Pb^2+ +2N3- ->Pb(N3)2 v}$(叠氮化钠是剧毒管制品,叠氮化钾不知道)

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硝酸银可以制备雷酸银、叠氮化银等:

$\ce{AgNO3 +C2H5OH +HNO3 -> AgCNO +H2O + \cdots\cdots}$(未配平)

雷酸银也可以用其它可溶性银盐,与易制爆的硝基甲烷制备:

$\ce{Ag+ +CH3NO2 +OH- ->AgCNO v +2H2O}$

同理硝酸汞等汞盐可以制备雷酸汞:

$\ce{Hg(NO3)2 +C2H5OH +HNO3 -> Hg(CNO)2 +H2O + \cdots\cdots}$(未配平)

$\ce{Hg^2+ +2CH3NO2 +2OH- ->Hg(CNO)2 v +4H2O}$

反应机理是硝基甲烷负离子作为软碱配体与银、汞离子等软酸配位,然后在碱催化下互变异构脱水。(一级硝基烷脱水成氧化腈可能具有氧化还原性质:科创B卷考试习题答案、解析系列——高能材料专业(上))

好吧我条件写错了,维基百科“雷酸汞”条目是这么描述的:

Another preparation method is through reaction of the sodium salt of nitromethane with an aqueous solution of XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX (HgCl2) at 0 °C (32 °F) to form a white precipitate of mercuric nitromethanate. This is digested with warm, dilute XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX (HCl) to produce mercury(II) fulminate.

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但是据说产率低到个位数了:https://www.kechuang.org/z/m/8lnlbl,据说是大部分都是转化成了甲异羟肟酸碱式配盐。


无论如何,这显然不足以解释硝基乙烷C2H5NO2也被列入易制爆管制化学品,以及硝酸汞、硝酸亚汞没有像HgCl2、HgO那样列入剧毒化学品名录。倒是硝基乙烷理论上可以制drug:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX


多说一句,硝酸汞还能催化乙炔和硝酸反应生成硝仿:(没画出甲酸的下一步反应)

$\ce{HC\equiv CH +3HNO3 ->[\ce{Hg(NO3)2}] HC(NO2)3 +HCOOH +H2O}$

再多说一句,硝基乙烷理论上可以用来和苯甲醛制毒:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

我怀疑硝基甲烷可以像丙酮一样,可以与硝酸乙酰酯(白烟硝酸+乙酸酐)反应生成四硝基甲烷;但是意义不大,因为白烟硝酸+乙酸酐本身就可以生产四硝基甲烷,不需要添加其它物质:

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科创B卷考试习题答案、解析系列——高能材料专业(上)


银的常见可溶性盐确实不多,主要有AgF、AgNO3、AgClO4;把硝酸银当成易制爆管起来看上去似乎可以理解。

铅的离子型可溶盐更少,氟化铅也是沉淀,可溶的只有Pb(NO3)2,Pb(ClO4)2,但是显然可溶性盐类不一定是强电解质,也可能是HgCl2、醋酸铅Pb(CH3COO)2这样溶于水但是电离程度不大的盐类。管制硝酸铅,不管制醋酸铅,看上去就比较荒谬了。


2、可替代硝酸根的阴离子的盐的制备

很多时候我们并不需要必须使用硝酸银和硝酸铅。我们只是需要一个可溶性甚至微溶性Ag+和Pb2+离子的来源。因此我们可以打开思路,考虑更多可溶性阴离子的种类:

例如无机强酸:氟硼酸HBF4、氟磷酸HPF6、高氯酸HClO4等

有机强酸:甲磺酸CH3SO3H、苯磺酸C6H5SO3H、对甲苯磺酸CH3C6H4SO3H、三氟甲磺酸CF3SO3H等

有机中强酸或弱酸:三氟乙酸CF3COOH、乙酸CH3COOH等

令氧化银Ag2O、碳酸银Ag2CO3、一氧化铅PbO、氢氧化铅Pb(OH)2、碳酸铅PbCO3、碱式碳酸铅2PbCO3·Pb(OH)2等,与稍过量相应强酸甚至弱酸反应,即可制备对应银盐和铅盐,蒸发浓缩除去水即可。这样我们就成功规避了易制爆的硝酸盐。

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(2)

即使你无可避免地要用易制爆的硝酸制备金属硝酸盐,也请你用金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碱式碳酸盐等,代替金属单质和硝酸反应。因为金属单质与硝酸的反应存在氧化还原过程,一部分硝酸会作为氧化剂被消耗掉,并产生氮氧化物毒气。(请复习高中教的浓稀硝酸和铜银铁等反应的化学方程式和离子方程式)因此我们要极力规避氧化还原过程。

大多数金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碱式碳酸铅盐不管制。(例如稀土氧化物与硝酸反应,产物常可用于制备摩擦发光、荧光等配合物)


(3)

管制的HgO可以用Hg单质、氧化剂(KNO3,不能用氯酸钾溴酸钾,否则卤素配体导致生成HgCl2、HgBr2) +路易斯酸(明矾)炼丹法制备:(好吧用硝酸盐作为氧化剂结果是绕回来了)

方程式配平请看:

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操作:(原理看评论区)

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我想到一个方法:汞单质和电瓶酸混合,滴加双氧水生成硫酸亚汞,然后与过硫酸钾共热生成硫酸汞,与KOH沉淀过滤得到HgO

$\ce{2Hg +H2SO4 +H2O2 ->Hg2SO4 +2H2O}\\ \ce{Hg2SO4 +K2S2O8 ->2HgSO4 +K2SO4}\\ \ce{HgSO4 +2KOH ->HgO v +K2SO4 +H2O}$,$\ce{2Hg +2H+ +H2O2 ->Hg2^2+ +2H2O}\\ \ce{Hg2^2+ +S2O8^2- ->2Hg^2+ +2SO4^2-}\\ \ce{Hg^2+ +2OH- ->HgO v +H2O}$

之所以这么做,是因为硝酸氧化硝酸亚汞制备硝酸汞的过程,又浪费硝酸,又浪费能源,又浪费时间,还产生大量氮氧化物毒气。所以能规避氧化还原反应,用HgO制备可溶性汞盐等是最好的。


3、可替代性的盐的使用

很多时候我们根本不需要硝酸银这种易溶、极易溶盐。即使是难溶性盐、微溶性盐、勉强可溶性盐也不妨碍我们使用:

例如制备银氨溶液时,用氯化银、硫酸银、碳酸银、醋酸银、磷酸银、草酸银都可以。这些硬碱阴离子的银盐都是可溶于氨水的(也就是说并不像AgI、AgSCN、Ag2S那样真正极端难溶)。

只需要这些化合物形成银氨络离子是自发的(加入氨水后,形成稳定络合物,进一步降低水合银离子浓度,迫使沉淀不断解离出水合银离子,平衡移动向水合银离子化学势更低的方向,这就是我们热力学上构造反应的思路。反应程度你可以用副反应系数估算)。


银氨络离子可以和末端炔烃沉淀(检验末端炔烃),可以做银镜试验(检验某些醛基)等等。

$\ce{RC\equiv CH +Ag(NH3)2+ ->RC\equiv CAg v +NH4+ +NH3}$

你甚至可以根本不用银,用亚铜,这样就直接规避了银盐的使用。

$\ce{HC\equiv CH +2Cu(NH3)2+ ->Cu2C2 v +2NH4+ +2NH3}$


制备碘化铅黄晶雨时,硝酸铅用醋酸铅代替完全是可以的,因为我们只需要生成碘化铅的反应自发(即醋酸铅解离出水合铅离子的能力大于碘化铅的,可以用Ksp定量衡量):

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4、哪些硝酸盐是不管制的

多提醒一句,含大量结晶水的硝酸盐、极易吸潮的硝酸盐、高氯酸盐也不管制:

典型案例是九水合硝酸铝、九水合硝酸铁、六水合硝酸亚铁、三水合硝酸铜、无水高氯酸镁(干燥剂,昂贵,远不如无水硫酸镁划算)等(硝酸铬,硝酸锰好像也在此列,不管制)

Al(NO3)3·9H2O,Fe(NO3)3·9H2O,Fe(NO3)2·6H2O,Cu(NO3)2·3H2O,Mg(ClO4)2

但是比如你用硝酸铝或者硝酸铁和碳酸钾做KNO3溶液,很可能得到一坨氢氧化铁或者氢氧化铝shit,非常难以过滤,还产生不少气体。你用硝酸铜做,你甚至可能得到颜色更蓝的碳酸铜钾溶液:三水合二碳酸合铜(II)酸钠的制备

可见用这些复分解直接制备KNO3还是不太靠谱的。也许可以磷酸共热蒸馏制备HNO3,但是磷酸高温下腐蚀玻璃仪器又是一个难题。不要用草酸代替磷酸(这不是草酸分解黄血钾制备HCN),草酸在强酸性条件下会脱水脱羧生成CO,也可能作为还原剂。


硝酸铈铵也不管制,一般作为Ce4+盐供体,溶解性比硫酸铈Ce(SO4)2好


5、吸潮的盐的脱水/干燥注意事项

(1)碱性干燥剂干燥

上面2提到的重金属可溶盐大多可以蒸发结晶,如果除水不彻底,可以考虑下列选项:

如果是难挥发性酸的酸根的盐,可以用乙酸酐或TFAA脱水,然后再置于碱石灰干燥器或KOH-CaO干燥器脱除生成的乙酸。(这种做法不省事,但是干燥可能更彻底,也可能更省时间,反正热力学趋势是很强的)

$\ce{CH3COOH +NaOH +CaO ->CH3COONa +Ca(OH)2}\\ \ce{CF3COOH +KOH +CaO ->CF3COOK +Ca(OH)2}\\ \ce{(CH3CO)2O +2KOH +CaO ->2CH3COOK +Ca(OH)2}\\ \ce{(CH3CO)2O +CaO ->(CH3COO)2Ca}$

或者直接用上述碱性干燥剂+干燥器干燥;这是更省事的做法。


(2)酸性干燥剂

(本文中所有Ac表示乙酰基CH3CO~)

①重金属氯化物往往既可以用亚硫酰氯、乙酰氯等酰氯干燥脱水,也可以用乙酸酐干燥脱水。

$\ce{CuCl2\cdot 2H2O +2SOCl2 -> CuCl2 +4HCl ^ +2SO2 ^}\\ \ce{CuCl2\cdot 2H2O +2AcCl -> CuCl2 +2HCl ^ +2AcOH}\\ \ce{CuCl2\cdot 2H2O +2Ac2O -> CuCl2 +4AcOH}$


②重金属醋酸盐不能用乙酰氯干燥脱水,但是可以用乙酸酐脱水:

$\ce{Cu(OAc)2.2H2O +2AcCl ->CuCl2 +4AcOH}$

这是因为盐酸和醋酸盐会发生“强酸制弱酸”的反应,生成醋酸和氯离子

$\ce{Cu(OAc)2.2H2O +2Ac2O ->Cu(OAc)2 +4AcOH}$


③重金属硝酸盐既不可用亚硫酰氯、乙酰氯脱水,又不可以用乙酸酐脱水。

$\ce{Cu(NO3)2·3H2O +3SOCl2 ->CuSO4 +2SO3 +6HCl +2NO ^}\\ \ce{Cu(NO3)2·3H2O +2SOCl2 ->CuSO4 +H2SO4 +4HCl +NO ^ +NO2 ^}\\ \ce{Cu(NO3)2·3H2O +SOCl2 ->CuSO4 +2HCl +2H2O +2NO2 ^}$


$\ce{Cu(NO3)2·3H2O +5AcCl ->CuCl2 +2NO2 ^ +Cl2 ^ +5AcOH +HCl}$(假设硝酰氯当场分解)

$\ce{Cu(NO3)2·3H2O +5Ac2O ->Cu(OAc)2 +2AcONO2 +6AcOH}$

例如硝酸铜与乙酸酐反应反而(看上去不符合强酸制备弱酸,但是醋酸根配位性不弱)会生成醋酸铜和硝酸乙酰酯。然后硝酸乙酰酯分解或发生更复杂的反应:

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硝酸锰和乙酸酐反应得到的是三醋酸锰(不是氧负离子作为配合物核心的,三重旋转对称性那种):

$\ce{Mn(NO3)2 +2Ac2O ->Mn(OAc)3 +NO2 ^ +AcONO2}$

硝酸亚铁可能也类似。

硝酸铁、硝酸铝的反应模式可能类似硝酸铜。



二、乙醚的替代品——THF和MTBE

THF是四氢呋喃,氧杂环戊烷。MTBE是甲基叔丁基醚的工业缩写,结构为t-BuOMe,即Me3COMe,即(CH3)3C-O-CH3

0、多说一句,你如果纯粹是需要萃取剂,和金属有机化学无关,那么二氯甲烷已经是很优秀的替代品了,或者30~60℃石油醚、正戊烷、环戊烷等。用另一种醚类代替醚类主要还是适应金属有机化学的要求。

如果你不打算使用这些替代品,可能就要用硫酸二甲酯和正丙醇钠制备甲丙醚了,不划算。

话说很少有用四氢吡喃做格氏试剂的。


1、MTBE的好处①——水溶性更差

应注意,THF在纯水中是任意比例互溶的,若想用THF萃取,可能需要盐析。叔丁醇、二丙酮醇、乙腈、甲醇、乙醇等也同理,和纯水任意比例互溶。

但是向水中添加盐类、糖类、碱类等之后,这些溶质和水存在离子-偶极子相互作用或氢键,此时能和有机溶剂形成氢键或者其它相互作用的水分子就更少了,同时极性也大幅度提升,使得原本这些互溶性溶剂变成不溶物了。

乙醚微溶于水,但是仍然可能受潮。

MTBE有个好处,不太容易受潮,水溶性也非常差。

2、MTBE的好处②——更难被空气氧化生成爆炸性的过氧化物

请看解析:

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3、MTBE的好处③——疑似更耐超强碱

THF等醚类在超强碱例如丁基锂中也不稳定,碎片化分解为乙烯醇锂和乙烯。MTBE不清楚:

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4、因此MTBE在有些情况下可以作为制备格氏试剂的溶剂

在各种碱性条件下的反应中,乙醚可以用THF,MTBE代替:

实验案例请看:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX


此外,无论用什么条件制备格氏试剂,无水无氧都是必需的。即使是你用适当溶剂作为格氏反应另一个反应物的稀释剂也是如此。(比如说你用MTBE稀释丙酮等亲电试剂,控制反应烈度,吸收反应热)


感谢评论区补充:乙醚有时候因为沸点够低(不然自偶联太严重) 又能形成蒸汽保护很难取代

乙醚沸点34.6 ℃,MTBE沸点55.2 ℃,THF沸点66.0 ℃


5、MTBE的坏处①——怕酸

MTBE是三级醇衍生物,比乙醚THF这种一级醇的衍生物更怕酸:太容易质子化活化离去基团,然后以SN1机理产生三级碳正离子。尤其是怕亲核性酸,例如氢卤酸HX等,会与碳正离子结合生成三级卤代烃t-BuX。同理,三级醇/醚也会在酸性条件下和硫化氢、硫醇、磷化氢等亲核试剂反应,反应是热力学自发的,反应驱动力有些是软硬酸碱原理,有些我只能说醇这玩意本身就……。

典型案例有:

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如果是氢碘酸,则生成的碘代烃还会继续被HI以自由基机理自发地还原为烷烃:(对于三级碘代物尤其如此,可以缓解巨大位阻)

$\ce{t-BuI +HI -> t-BuH +I2}$,$\ce{I2 +I- ->I3-}$,简单多卤阴离子难溶盐的水相制备实验及应用科普


所以说视频中使用10%稀硫酸淬灭其实也有不合理之处,对于产物三级醇,以及MTBE这种三级醇醚来说,这种酸性还是太强了;三级醇可能在稀酸催化下消除生成烯烃,或者脱水缩合生成醚。稀硫酸建议改成硫酸氢铵溶液或者氯化铵溶液。如果是氢卤酸那种亲核性酸,更不合适了,可能生成卤代烃。当然还有一种抑制此类反应的方法,就是极力降低温度。你用EDTA水溶液淬灭可能都更安全一些

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6、MTBE的坏处②——气味难闻

MTBE的气味比THF和叔丁醇都难闻很多,发苦非常多。总体来讲难闻程度MTBE>THF>叔丁醇,我个人认为这三个都是汽油味,也有人说叔丁醇是一种薄荷脑味。气味这种东西具有强烈的主观性,我不作评价。

我觉得也有一种情况不能排除,遇到酸生成叔丁基正离子,与失去质子变成的异丁烯聚合后水合生成异辛醇,可能是焦油味的来源。

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三、硫酸的替代品

如果你需要酸化或者需要强酸催化剂,你可以选用:

无机强酸:氟硼酸HBF4、氟磷酸HPF6

无机中强酸:磷酸H3PO4

有机强酸:甲磺酸CH3SO3H、苯磺酸C6H5SO3H、对甲苯磺酸CH3C6H4SO3H、三氟甲磺酸CF3SO3H等

有机中强酸或弱酸:三氟乙酸CF3COOH、乙酸CH3COOH、草酸H2C2O4等


用甲磺酸、对甲苯磺酸代替浓硫酸的好处请看:

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如果你需要酸性脱水剂:焦硫酸盐、磷酐P2O5也是可以的。

还有就是著名的伊顿(Eaton)试剂:7.7 wt% 的五氧化二磷的甲磺酸溶液(摩尔比大约1:17.7),如果是9.1%(质量比1:10的),摩尔比大约1:14.8

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如果你只是把硫酸当成沉淀剂:碳酸(干冰)、草酸、磷酸、HF等,沉淀钙钡离子是足够的。

典型案例是工业上用乙醛、甲醛和氢氧化钙生产季戊四醇后,用草酸除去氢氧化钙和甲酸钙。(详见无水草酸的百科词条)


如果只是想配位络合束缚这些离子,柠檬酸、酒石酸、EDTA都是可以的


同理,盐酸很多时候能用氢溴酸HBr代替。


0、氟硼酸、氟磷酸代替高氯酸

氟硼酸和氟磷酸可以代替高氯酸,沉淀很多阳离子。某些有机阳离子、配合物的高氯酸盐易爆,或者本身就是高能材料。

例如硝酸肼镍、高氯酸碳酰肼镍,本身就是能材。高氯酸裸吡喃盐,高氯酸重氮盐沉淀极端易爆。换成毫无氧化性的氟硼酸盐、氟磷酸盐后,则热稳定性非常高,甚至可以超过160℃才缓慢分解。(氟硼酸重氮盐分解是实验室制备三氟化硼方法之一;另一个方法是氟硼酸钾、硼酐和浓硫酸共热)

如果目的是合成能材,请用高氯酸根。如果目的是规避爆炸风险,请用氟硼酸根、氟磷酸根。


①当然并不是所有情况都可以代替,某些配合物,用氟硼酸盐更容易沉淀,有些则完全反过来,这完全取决于阳离子的具体结构:

例如联吡啶三价铁配合物,溶解度偏大;又因为配合物稳定性差(联吡啶类配体稳定三价铁的能力比不上稳定二价铁的能力),还生成氟化铁和三氟化硼,结果是氟硼酸盐晶体久置会腐蚀玻璃容器:

$\ce{[Fe(bipy)3](BF4)3<=>Fe(bipy)3^3+ +3BF4- ->FeF3 v +3bipy +3BF3}$


②而且氟硼酸盐会被(可逆性)碱水解(因为酸化后可以变回去):

$\ce{HBF4 +5OH- ->B(OH)4- +4F- +H2O}\\ \ce{BF4- +4OH- ->B(OH)4- +4F- }$

假如氟磷酸盐也会碱水解,则离子方程式为:

$\ce{HPF6 +9OH- ->PO4^3- +6F- +5H2O}\\ \ce{PF6- +8OH- ->PO4^3- +6F- +4H2O}$


③由于这些含氟化合物会缓慢侵蚀玻璃,因此储存、反应建议使用塑料容器,例如一次性聚丙烯PP塑料杯。例如聚丙烯塑料瓶子。


四、液溴的替代品

液溴更安全的替代品请看:简单多卤阴离子难溶盐的水相制备实验及应用科普

不仅是多卤负离子,文章开头就列出了N-Br键化合物,三溴酚溴等替代品


五、其它的替代品


1、易制drugs

甲苯是常用的芳香性有机溶剂,用二甲苯、乙苯、氯苯、茴香醚(苯甲醚/苯基甲基醚)代替。

氯仿用DCM代替。毒性:四氯化碳>氯仿>DCM,理由如下:

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哌啶用四氢吡咯(吡咯烷)、吗啉、哌嗪等代替,都是环状二级胺。甚至可以考虑廉价的链状二级胺例如二乙胺。

乙酸酐作为乙酰化试剂,可以用乙酰氯、乙酸乙酯等代替。或者乙酸活泼酯(比如二硝基苯酯,三氟乙酯等)

如果作为合成子(例如和醛基缩合制备不饱和羧酸),可以用丙二酸衍生物(丙二酸二甲酯、氰乙酸乙酯,丙二腈等)代替,反应后水解脱羧即可。也可以用氯乙酸乙酯的有机金属试剂(例如锌试剂等等)

作为脱水剂,丙酸酐等也可以代替。


丙酮丁酮可以适当用酯类代替。(如果仅仅是个溶剂稀释剂,可以试试乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯等等)也可以试试甲基异丙基酮,甲基异丁基酮(MIBK),两种戊酮等等。

用丙酮肟代替;用二丙酮醇代替(例如合成某大环配体时,如图)。

image.jpg

image.jpg

这个反应不建议使用氟硼酸,因为氟硼酸根在碱性条件下也会水解。甲磺酸可以试试,其它弱酸也可以试试。

这个反应丙酮,乙二胺,高氯酸都是管制品,绝了。但是丙酮和高氯酸都有替代方案。


2、易制explosives/boom

高锰酸钾替代品:高铁酸钾

甲胺、乙二胺、肼的盐不管制。酰基化衍生物,例如碳酰衍生物,比如乙烯脲(咪唑啉酮)不管制。氨基脲等酰肼也没管制,个人认为氨基脲这类酰肼能适应例如沃尔夫还原(XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX)的需求,但是我还没调研文献或者实验确认。沃尔夫还原有很多变体,我的设想类似cram变体,先缩合成腙/缩氨脲,然后叔丁醇钾+偶极溶剂/醚类/弱极性溶剂催化下一步。

机理的第一步涉及E1cb消除,类似这个:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX


乙二胺作为配体可以用丙二胺,二乙烯基三胺等等代替。

胍的衍生物只有硝酸胍等含硝基的管制,碳酸胍、硫酸胍没管,普通胍也没管。


硼氢化物用氰基硼氢化物,硼氢化锌、氢化铝锂或者三乙基硅烷、二苯基硅烷等代替。

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重铬酸盐用铬酸盐或铬酐,除非你彻底买不到。

氯酸盐首先考虑用亚氯酸钠代替。

然后考虑用溴酸盐代替,溴酸盐能购买持有,不能上火车飞机。碘酸盐能购买持有,也能上火车飞机。

金属粉末可以用其它金属粉末例如还原铁粉适当代替,或者其它非金属粉末例如硼粉。


季戊四醇可以用其它醇类代替,当然如果是真做炸药的话就谨慎看待吧:比如丁四醇(赤藓醇)、戊五醇(木糖醇)、己六醇(甘露醇、山梨糖醇)、环己六醇(肌醇)等


(2)过氧化物类

过氧化物类可以用市售过碳酸盐、过硼酸盐、过硫酸氢钾代替。对于日常洗衣已经能达到标准了。

过氧乙酸可以原位生成,例如用双氧水和乙酰化试剂,过碳酸钠(爆炸盐)和乙酰化试剂反应:

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家用的 乙酰化试剂 可以是四乙酰乙二胺、四乙酰甘脲、乙酰水杨酸等。

过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)可以应付日常洗衣、漂白、消毒的需求。

过碳酸钠本身可用于瞬间清除墙面、衣物、被褥中的霉菌;抢救被霉菌污染的纺织品。也可以用于秒杀入侵物种非洲大蜗牛等(直接接触后才能生效),同时碱性过氧化物也起到了迅速消毒防止病原体传播的功效。

过硫酸氢钾复合物(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)在养殖业中也有广泛应用:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX(用它而不是溴酸钾制备IBX的好处是爆炸风险低)


过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯管制,就用过氧苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物、过氧叔丁醇等代替。很多都是油溶性自由基引发剂。

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3、剧毒化学品(extremely toxic/poisonous)

(1)氰化物及氰配合物

已知KCN,氰化银钾KAg(CN)2,丙酮氰醇是剧毒管制化学品

我们可以用CuCN、Zn(CN)2,K4[Fe(CN)6],TMSCN等代替

你没看错,稳定的亚铁氰化钾,在Pd催化下,也能做Rosenmund-von Braun腈化反应

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TMSCN也是有机合成中使CN和难加成的羰基加成的试剂(这类羰基通常是因为周围的共轭给电子基或位阻导致难以和HCN正常加成)。利用的原理是三甲基硅基正离子是硬酸,喜欢硬碱(氧端),而CN-是软碱,喜欢软酸,例如碳端尤其是不饱和键。常用来制备腈类甚至异腈:

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多说一句,不要尝试在水溶液中合成易溶性氰化物,氰化物遇到热水会水解为甲酸盐和氨气:

$\ce{CN- +2H2O ->HCOO- +NH3 ^}$

这水解机理,既包括了无机分析化学酸碱理论意义上的水解,也包括了有机化学意义上的腈类和酰胺水解。


六、管制品的节约:

寻求替代品和替代方案,可以节约管制品的使用。文章如果讲“开源”,可能比较敏感;讲“节流”,内容相对安全。

1、用乙烯利制备乙烯可以节约浓硫酸

无需使用管制、危险的浓硫酸,也无需易燃的乙醇。直接使用农业用的乙烯利溶液滴入过量浓碱液即可。好处非常多,请看:

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反应机理是E1cb+碎片化消除(请看上文)


2、双氧水和次氯酸盐制备氧气,可以获得双倍氧气

仅用双氧水制备氧气时,双氧水同时充当氧化剂和还原剂,制备1eq氧气足足消耗2eq双氧水。如果外加过量强氧化剂(足以氧化过氧化氢那种,这里采用次氯酸盐),则可以节省双氧水的用量:制备1eq氧气仅需1eq双氧水。滴加顺序是将双氧水(或过碳酸钠溶液)滴入过量次氯酸盐溶液中,反正次氯酸钠溶液便宜且不管制,超市的高浓度84消毒液也可以用。推荐使用10%次氯酸钠溶液,有效氯大约9%,如果是超市买的那种,有效氯可能在0.5%~5.5%不等。

$\ce{2H2O2 ->[MnO2] O2 ^ +2H2O}$

$\ce{ H2O2 +ClO- ->^1O2 ^ +Cl- +H2O}$

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最开始生成的是单线态氧,不过最后很快都会变成三线态氧,请见上文。


用高铁酸钾和磷酸制备氧气,不消耗任何双氧水:

$\ce{4FeO4^2- +12H3PO4 ->4Fe(HPO4)3^3- + 3O2 ^ +10H2O +4H+}$

但是高铁酸钾溶液遇到水就分解了,建议溶于KOH溶液。


3、高锰酸钾的节约

高锰酸钾制备液溴可以用二氧化锰等代替:

简单多卤阴离子难溶盐的水相制备实验及应用科普

如果想用高铁酸钾制备液溴,请先混合高铁酸钾和溴化钾/溴化钠溶液,最后再在低温下酸化。高铁酸钾对酸敏感。

$\ce{Br- +2FeO4^2- +2H2O->BrO3- +2Fe(OH)3 v +4OH-}$

这些方法太糟糕了,真不如直接用溴酸钾+氢溴酸+其它强酸/中强酸;别和我说过二硫酸钾,这个低温下反应慢,高温下又控制不住,但是过一硫酸氢钾+外加一半硫酸氢钾勉强可以考虑:

(市售过硫酸氢钾复合物Oxone的化学组成为:2KHSO5·KHSO4·K2SO4)

$\ce{HSO5- +HSO4- +2Br- ->Br2 +2SO4^2- +H2O}$

制备液溴使用的硫酸可以用磷酸、硫酸氢钠代替。


氧化烯丙醇、苄醇、半缩醛用的活性二氧化锰,有市售品,不一定要用高锰酸钾和锰离子归中自制。

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如果你要用次氯酸盐和锰离子制备新制二氧化锰,请注意需要保持碱过量,否则生成氯气:

$\ce{Mn^2+ +2ClO- ->MnO2 v +Cl2 ^}$

最好先混合碱液和锰离子,最后加次氯酸盐。无论哪个反应物过量了,最后用双氧水可以除去。


甘油、甘醇和高锰酸钾生火的反应:

可以用高铁酸钾,次氯酸钙,无水过氧化钙等物质代替。高铁酸钾在网上很容易购买。

或者是只用少量管制品引发反应,更多地使用亚硝酸盐这种不管制的物质支撑后续的反应。(操作时先混合甘油和亚硝酸盐,然后用高锰酸钾等引发)

反应产物我不清楚,可能是三氧化二锰、四氧化三锰、四氧化三铁等(同时一定产生碳酸钾)。次氯酸钙还原产物是氯化钙;过氧化钙还原产物是碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙。方程式配平请交给:

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4、其它氧化剂的节约

用王水(HCl+HNO3)或过氧盐酸(HCl+H2O2)或发烟盐酸(HCl+HClO3)溶解金或其它金属的时候,可以考虑用亚氯酸盐、溴酸盐或碘酸盐代替,虽然所有这些方法都比较容易爆炸,和安全一点也搭不上边。

但是制备多卤负离子(卤素单质、卤代试剂的替代品)时确实可以用亚氯酸盐、溴酸盐或碘酸盐:

简单多卤阴离子难溶盐的水相制备实验及应用科普

就像上文说的那样,液溴可以用NBS、TBCA等等代替,虽然TBCA,TCCA也和安全不搭边。

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亚硝气可以用亚硝酸钠溶液滴进磷酸制备。不必用浓硝酸和淀粉制备

氯气制备可以用次氯酸钠溶液滴入到磷酸中,不要浪费浓盐酸和高锰酸钾。


由醇制备卤代烃,不要浪费硫酸盐酸了,可以直接购买。或者先令醇与甲磺酸酐、焦硫酸钠等反应,活化离去基团,再与卤化物或氢卤酸取代。溴代烃、碘代烃可以令磷酸、一级醇/醚和卤离子反应即可。溴亲核性不行就活化离去基团。


保存

最后,良好的低温避光密封保存,也能抑制管制化学品的挥发、分解、吸潮、吸CO2等。必要时可以装进自封袋内或者铝箔包裹,或者装入铝制自封袋避光。防爆冰箱可能也很有帮助。

[ 修改于20天5时前 - 2026/10/10 20:23:06 ]
4个月6天前IP:上海
950848
1楼

四氢呋喃与水不会任意比例互溶的 还是会分相的

格氏试剂要求非质子溶剂 但是很重要一点是溶剂的沸点 乙醚有时候因为沸点够低(不然自偶联太严重) 又能形成蒸汽保护很难取代

嗯 还有些 比如苯乙烯之类 可以用聚合物加氧化镁之类混合 高温解聚

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评论(4)
2
4个月5天前IP:浙江
950879
2楼

氰化氢似乎不大容易和碳碳双键加成。

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评论(1)
4个月5天前IP:日本
950891
3楼

那个大环配体

1.二丙酮醇不行(试过不行)

2.氟硼酸可以,但是产物似乎在丙酮里面溶解的不错,所以产率低(我用的HBF4.Et2O,不知道氟硼酸水溶液或者氟硼酸水溶液+Ac2O情况怎么样)

3.甲磺酸的不结晶,和TfOH一样

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评论(1)
4个月4天前IP:上海
950902
4楼

甲叔醚用在淬灭液萃取没那么不稳定,20%含量的硝硫混酸萃取也可以用,甲叔醚对水溶解度足够差加上自身又容易挥发降温,在没有专门加热没那么多副产物。稀盐酸体系就更不用担心了,就萃出来的这点摩尔量消耗不了多少甲叔醚,副产物也是低沸点的中性分子,根本不用担心,更何况还有卖氯化氢甲叔醚溶液的,冰箱上层储存放个一两年没啥问题

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我也是有底线的