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四氯化钛个是无色密度大的液体,样品不纯时常为黄或红棕色。与四 氯化钒类似,它属于少数在室温时为液态的过渡金属氯化物之一,其 熔沸点之低与弱的分子间作用力有关。大多数金属氯化物都为聚合物,含有氯桥连接的金属原子,而四氯化钛分子间作用力却主要为弱的范德华力,因此熔沸点不高。
TiCl4子为四面体结构,每个Ti与四个配体C1相连。Ti4+与 稀有气体氩具有相同的电子数,为闭壳层结构。因此四氯化钛分子为 正四面体结构,具有高度的对称性。
TiCl4,可溶于非极性的甲苯和氯代经中。研究表明溶解在某些芳香怪 的过程中涉及类似于[(C6R6)TiCl3]+配合物的生成。四氯化钛可与路 易斯碱溶剂(如THF)放热反应,生成六配位的加合物。对于体积较大的配体,产物则是五配位的TiC1L。 除了释放出腐蚀性的氯化氢之外,存放TiC1时还会生成钛氧化物及 氯氧化物,粘住使用过的塞子和注射器。
TiCl4可通过氯化法制备。具体过程是,900°C时用碳在氯气氛中 与钛氧化物矿物(如钛铁矿和金红石)反应,蒸馏纯化产物。 2FeTiO3+7Cl2+6C →2TiCl4+2FeCl3 + 6CO TiCl4 并不昂贵,通常用于实验室用途。
TiCl4 与TiBr4和TiI4具有类似结构,而且它们的化学性质 也很相像。例如TiC1。和TiBr。反应生成混合卤化物 TiCl4-x.Brx(x = 0,1,2,3,4)。
核磁共振结果显示,TiCl4和 VC1。之间有相当迅速的卤素交换。
TiCl4 是很强的路易斯酸。其水解反应既体现了它电子接受体 的特性,涉及中间体TiCl4(H2O)。四氯化钛可与THF反应生 成黄色的TiC1(THF)2,继续与Cl-反应则生成[Ti2Cl9]-、 [Ti2Cl10]2-和[TiCl6]2-。有趣的是,TiCl4与氯离子的反应 与相应的正离子有关,譬如四氯化钛与NBu.Cl反应得到五配 位的 NBu4TiCl5,而与体积小的NEt4Cl反应则得到 (NEt4)2Ti2Cl10。这些反应体现了静电引力对离子性很强的化合 物的影响。
有机钛化学基本上都是以TiCl4作原料。其中比较重要的包括 四氯化钛与环戊二烯基钠生成二氯化二环戊二烯基钛 (Titanocene dichloride , TiCl2(C5H5)2)的反应。产物又被 称为特伯试剂(二氯化二环戊二烯基钛与三甲基铝形成的配位 化合物)。芳香经类,如六甲基苯C6(CH3)6,与四氯化钛反应生成夹心配合物[Ti(C6(CH3)6)Cl3]+,体现了用更强的路易斯 酸试剂A1Cl3,与四氯化钛反应衍生出的TiCl+的强路易斯酸性。 TiCl4 与四分子的LiNMe2反应生成黄色可溶于苯的液体 Ti(NMe2)4,该分子为四面体构型,中心氮为平面结构。
有机合成中常用四氯化钛作路易斯酸。 在Mukaiyama羟醛反应中涉及了TiCl4与电子给予体(醛) 的反应(生成类似于(RCHO)TiCl40C(H)R的加合物)。 在McMurry反应中使用锌、四氯化钛和氢化铝锂(或其它还原 剂)作催化剂,完成醛或酮的还原二聚生成烯经。
四氯化钛及其许多衍生物都可作为制取齐格勒-纳塔催化剂的前体。 机理可能是:
.还原TiCl4 得到TiCl43。
·用铝在THF中还原TiCl4 ,产物是淡蓝色的四氢夫喃加合物
TiCl3(THF
四氯化钛有水解性,其危险也一般与生成的氯化氢有关。四氯化钛也 是强路易斯酸,会与路易斯碱(甚至弱路易斯碱)放热反应形成加合 物,与水则爆炸性反应。