Formamidiinvesinikkloriid, tuntud ka kui metaanimidamiidvesinikkloriid või lihtsalt formamidiin HCl, on valge kristalne tahke aine, mis kuulub orgaaniliste ühendite perekonda. See on amiinisool, mis saadakse formamidiini, kõige lihtsama amidiini ja vesinikkloriidhappe vahelisest reaktsioonist. Keemiliselt on selle valem H2N-C=NH+·Cl−, mis näitab positiivselt laetud imiiniooni (H2N-C=NH+) olemasolu, mida tasakaalustab negatiivselt laetud kloriidiioon (Cl−).
See on laialdaselt tunnustatud oma mitmekülgsete rakenduste poolest erinevates tööstus- ja uurimisvaldkondades. See toimib paljude oluliste kemikaalide, sealhulgas pestitsiidide, ravimite, värvainete ja polümeeride sünteesi eelkäijana. Põllumajandussektoris kasutatakse spetsiifilisi derivaate insektitsiididena ja akaritsiididena, tõrjudes tõhusalt saaki kahjustavaid kahjureid.
Lisaks leiab seda ühendit rakendust polümeeride, näiteks polüuretaanide ja polüamiidide tootmisel, kus see toimib kõvendi või modifikaatorina, parandades lõpptoote omadusi. Farmaatsiatööstuses kasutatakse seda ja selle derivaate mitmesuguste haigusseisundite raviks kasutatavate ravimite sünteesimisel, kuna need võivad osaleda mitmesugustes keemilistes reaktsioonides.
|
|
 |
| Keemiline valem | CH5ClN2 |
| Täpne missa | 80.01 |
| Molekulmass | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Elementaaranalüüs | C, 14,92; H, 6,26; Cl, 44,03; N, 34,79 |
Farmatseutilise vaheainena: toimib olulise vaheühendina erinevate farmatseutiliste ühendite sünteesil. Farmatseutilised vahesaadused on ehitusplokid, mida kasutatakse ravimite tootmisprotsessis, kus nad läbivad täiendavaid keemilisi reaktsioone, moodustades lõplikud toimeained (API-d). Konkreetsed reaktsioonid ja lõpp-produktid sõltuvad keemilisest struktuurist ja omadustest.
Tööstuslikud rakendused: Seda kasutatakse ka tööstusliku toorainena erinevates tootmisprotsessides. Tööstuslikud toorained on kaupade ja teenuste tootmisel kasutatavad olulised komponendid. Selles kontekstis võib seda kasutada kemikaalide, polümeeride või muude materjalide sünteesil, mida kasutatakse erinevates tööstusharudes.
Uurimise eesmärgid: Tänu ainulaadsetele keemilistele omadustele kasutatakse seda sageli ka teadusuuringutes. See võib olla reagent või lähtematerjal laborikatsetes, mille eesmärk on uurida uusi keemilisi reaktsioone, sünteesida uudseid ühendeid või uurida konkreetsete molekulide käitumist. Siiski on oluline märkida, et selle kasutamine peaks olema rangelt piiratud teadusuuringutega, mitte inimeste katsetamiseks või tarbimiseks.
rakendusi tööstuses
Vahetase ravimite sünteesis
See toimib kriitilise farmatseutilise vaheühendina erinevate ühendite ja ravimite sünteesil. See osaleb reaktsioonides, mis põhjustavad erinevate meditsiiniliste seisundite raviks kasutatavate farmatseutiliste toimeainete (API-de) moodustumist.
Selle mitmekülgsus keemilistes reaktsioonides ja võime toota soovitud omadustega kohandatud vaheühendeid muudavad selle farmaatsiatööstuses väärtuslikuks ühendiks.
Vaheühend keemilises sünteesis
Lisaks kasutamisele farmaatsiatööstuses on see ka oluline vaheühend orgaanilises sünteesis. See võib osaleda mitmesugustes reaktsioonides, nagu asendus, kondensatsioon ja muud, mis viib keeruliste orgaaniliste molekulide moodustumiseni.
Selle reaktsioonivõime ja võime moodustada stabiilseid vaheühendeid on orgaaniliste ühendite sünteesimisel mitmesuguste tööstuslike rakenduste jaoks üliolulised.
Kasutamine päikesepatareide materjalides
Hiljuti on see leidnud rakendust infrapunakiirguse lähedal{0}}neelavate materjalide valmistamisel. Selles valdkonnas toimib see eel- või vaheühendina spetsiifiliste ühendite sünteesil, mis suurendavad nende päikesepatareide jõudlust.
See arenev rakendus tõstab esile selle potentsiaali taastuvenergias ja säästvates tehnoloogiates.
Innovatsiooniplatvorm
Seda kasutatakse laialdaselt ka teadus- ja arendustegevuses erinevates tööstusharudes. Selle ainulaadsed omadused muudavad selle ideaalseks kandidaadiks uute keemiliste reaktsioonide uurimiseks, uudsete ühendite sünteesimiseks ja konkreetsete molekulide käitumise uurimiseks.
Teadlased kasutavad seda uute materjalide potentsiaalsete müügivihjete tuvastamiseks, olemasolevate protsesside optimeerimiseks ja uuenduslike lahenduste väljatöötamiseks tööstuslike väljakutsete jaoks.
Sünteesimeetodid
Sünteesiks on mitmeid meetodeidformamidiinvesinikkloriid, millest igaühel on oma ainulaadsed eelised ja rakendatavus. Kõige tavalisemad marsruudid hõlmavad järgmist:
Formamiidi ammonolüüs
Üks lihtsamaid meetodeid hõlmab formamiidi (HCONH₂) reaktsiooni ammoniaagiga (NH₃) kontrollitud tingimustes. See reaktsioon toimub tavaliselt dehüdreeriva aine nagu vesinikkloriidhape (HCl) juuresolekul, et viia tasakaal moodustumise suunas.
HCONH₂ + NH3 + HCl → NH₂C=NH·HCl + H2O
1
Formamiid ja ammoniaak segatakse sobivas reaktoris.
2
Soolhapet lisatakse aeglaselt, säilitades samal ajal reaktsioonitemperatuuri ja segades intensiivselt.
3
Saadud segu kuumutatakse mõnda aega tagasijooksul, lastes reaktsioonil kulgeda lõpuni.
4
Saadus eraldatakse seejärel reaktsioonisegu jahutamise, filtrimise ja kuivatamise teel.
Karbonüülühendite ammonolüüs
Teine lähenemisviis hõlmab karbonüülühendite (nt formaldehüüdi) reaktsiooni ammoniaagiga happelise katalüsaatori juuresolekul. See meetod võib olla mitmekülgsem, kuna see võimaldab asendatud formamidiinide sünteesi sõltuvalt lähtekarbonüülühendist.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
Reaktoris segatakse formaldehüüd, ammoniaak ja katalüütiline kogus vesinikkloriidhapet.
2
Segu kuumutatakse ja segatakse mitu tundi, lastes reaktsioonil kulgeda.
3
Produkt eraldatakse ja puhastatakse, järgides sarnaseid samme, mida on kirjeldatud eelmises meetodis.
Elektrofiilne amiinimine
Selle meetodi puhul pannakse amiin (nagu metüülamiin) reageerima elektrofiilse lämmastikuallikaga, mis tekib sageli in situ amiini reaktsioonil sobiva oksüdeerijaga (nt lämmastikhape). Seda lähenemisviisi kasutatakse otseseks sünteesiks harvemini, kuid seda saab kohandada seotud ühendite sünteesiks.
Juhtumi analüüs
Amitraasvesinikkloriidi (eriti selle derivaatide, nagu amitraasvesinikkloriid) kasutamine päikesepatareide materjalides on peamiselt kalkogeniidist päikesepatareide jõudluse ja stabiilsuse parandamine.
1. juhtum: teadusuuringud Shaanxi tavaülikoolis
Uurimise taust:
kalkogeniidmaterjalid, eriti FAPbI3, on osutunud paljutõotavateks kandidaatideks päikeseenergia muundamise rakendustes. Kuid need materjalid kannatavad defektide ja halva kilekvaliteedi tõttu.
Rakendus:
Shaanxi Normal University teadlased viisid 1H-pürasool-1-karboksamidiinvesinikkloriidi (PCH) FAPbI3 kalkogeniidi õhukestesse kiledesse. PCH molekulaarstruktuuris on formamidiiniga (FA) seotud pürasoolitsükkel, mis aitab kaasa õhukese kile võre sisse ja passiivsele defektidele.
Mõju:
PCH olemasolu andis tulemuseks kõrgema kristallilisuse, siledamate pindade ja väiksema defektitihedusega FAPbI3 seadmed, mis parandas avatud-vooluahela pinget (Voc) ja täitetegurit. Fotogalvaanilise muundamise kasutegur saavutab rekordilise 24,62% ja sellel on suurepärane stabiilsus pikaajalise õhuga kokkupuute ja termilise stressi korral.
2. juhtum: Huazhongi teadus- ja tehnoloogiaülikooli ning USA Georgia ülikooli vaheline koostöö
Keti ketirataste eelised
Taust:
(4-FPEA)2MA4Pb5I16 kalkogeniidi põhjal uurisid teadlased formamidiinvesinikkloriidi (FACl) mõju lisandina.
Rakendus:
FACl lisand aeglustab MACl vabanemist MA/FA katioonivahetusmehhanismi kaudu, vältides seega kile kahjustamist kiire vabanemisega. Samal ajal sisenevad FA+ katioonid kalkogeniidi võre, vähendades ribade vahet ja laiendades spektraalset neeldumisvahemikku.
Mõju:
FACl lisand parandab oluliselt LDRP kalkogeniidist päikesepatareide fotoelektrilise muundamise efektiivsust (PCE) ja stabiilsust. Võrreldes tavapäraselt kasutatava MACl-ga saavutab FACl parema paranemise ja avab uued võimalused kalkogeniidist päikesepatareide kaubanduslikuks kasutamiseks.
Juhtum 3: FAPbI3 musta faasi stabiliseerimine 2D-kalkogeniidi matriitsi abil
- Taust: FAPbI3 kalkogeniid on oma suurepärase fotogalvaanilise jõudluse ja kõrge termilise stabiilsuse tõttu äratanud palju tähelepanu, kuid selle faasistabiilsuse probleem on piiranud selle kasutamist.
- Kasutusstrateegia: teadlased on kasutanud võre sobitamist FA-põhiste 2D-kalkogeniidide ja FAPbI3 vahel, et stabiliseerida musta faasi FAPbI3, kasutades mallimist palju madalamatel temperatuuridel kui tavalised lõõmutamistemperatuurid. kuigi see juhtum ei maini otseselt formamidiinvesinikkloriidi, rõhutab see kalkogeniidide õhukese kile stabiilsuse ja jõudluse parandamist võre sobitamise ja mallimise strateegia kaudu. See strateegia täiendab amidiinvesinikkloriidi rolli kalkogeniidist päikesepatareide jõudluse parandamisel.
Amidiinvesinikkloriidi kasutamine päikesepatareide materjalide valmistamisel
Amidiinvesinikkloriidi saab kasutada prekursorina või vaheühendina spetsiifiliste ühendite sünteesil päikesepatareide materjalide valmistamisel, eriti lähi-infrapunakiirgust neelavate materjalide sünteesil. Formamidiinvesinikkloriidi või selle derivaatide kasutuselevõtuga on võimalik parandada kalkogeniidist päikesepatareide kile kvaliteeti, kristallilisust ja passivatsioonidefekte, suurendades seeläbi fotogalvaanilise muundamise efektiivsust ja stabiilsust. Need leiud rõhutavad formamidiinvesinikkloriidi ja selle derivaatide tõhusust uudsete lisanditena suure jõudlusega-kalkogeniidist päikesepatareide väljatöötamiseks.
Kuna sellel on kaks funktsiooni: "prootoni reservuaar" ja puhveraine
Formamidiinvesinikkloriid(FACl) on orgaaniline ühend, mis sisaldab formamidiinrühma (-C(NH)NH₂). Amino lämmastikuaatom (-NH₂⁺) ja kloriidiioon (Cl⁻) selle molekulaarstruktuuris annavad sellele ainulaadsed prootonidoonori/retseptori võimed. Orgaanilise sünteesi, perovskiitmaterjalide ja biokeemia valdkonnas kasutatakse FACl sageli "prootoni reservuaari" ja puhvrina. Reguleerides dünaamiliselt prootoni kontsentratsiooni (H⁺) või pH väärtust, optimeerib see reaktsiooniteid või materjali omadusi. Järgnevalt analüüsitakse seda prootonite ülekandemehhanismi ja puhverdusefekti aspektidest.
Prootoni doonori/vastuvõtja funktsioon kui "prootonihoidla"
Prootonidoonori omadused
FACl amiinrühmas võib aminorühma (-NH₂⁺) lämmastikuaatom elektronegatiivsuse erinevuse tõttu vabastada prootoneid (H⁺), muutudes amiiniradikaaliks (-C(NH)NH⁻). See omadus muudab selle tõhusaks prootonidoonoriks happelistes tingimustes (nt pH < 4). Näiteks kui FACl reageerib pliijodiidiga (PbI2), moodustades pliijodofenüülfluoriidi (FAPbI3), vabastab amiinrühm prootoneid, soodustades PbI2 lahustumist ja võre rekonstrueerimist ning moodustades ühtlase perovskiitkile. Katsed näitavad, et FACl lisamine võib suurendada FAPbI₃ kilede kristallilisust 20%, vähendada defekti tihedust 15% ja seeläbi suurendada seadme fotogalvaanilise muundamise efektiivsust (PCE) üle 22%.
Prootoni vastuvõtja omadused
Aluselistes tingimustes (nt pH > 8) suudab FACl kloriidiioon (Cl⁻) vastu võtta prootoneid, tekitades vesinikkloriidi (HCl), samas kui amiinirühm (-C(NH)NH₂) toimib Lewise alusena ja moodustab metalliioonidega (nt Pb²⁺) koordinatsioonisidemeid. See omadus võimaldab tal mängida võtmerolli heterotsükliliste ühendite (nagu imidasolüülglütserofosfaat, IGP) sünteesis. Näiteks IGP sünteesil toimib FACl prootoniretseptorina, stabiliseerides reaktsiooni vaheühendit ja suurendades saagist 60%-lt 85%-le.
Dünaamiline prootoni ülekandemehhanism
FACl prootoni doonori / vastuvõtja funktsioon on dünaamiliselt pöörduv. Lahuses on FACl protoneeritud olek (-NH2+) ja deprotoneeritud olek (-C(NH)NH⁻) pH-ga tasakaalus. Näiteks pH=5 juures on FACl protoneeritud osakaal ligikaudu 70%, mis võimaldab prootonite samaaegset vabastamist ja vastuvõtmist, saavutades prootonite dünaamilise säilitamise ja vabanemise. See omadus muudab selle fotoluminestseeruvates materjalides silmapaistvaks: FACl kontsentratsiooni reguleerimisega saab kontrollida perovskiitkilede emissiooni lainepikkust (λ_max) (sinine -nihutatakse 520 nm-lt 480 nm-le) ja kandja eluiga (τ) saab pikendada (10 ns-ni).
pH reguleerimise funktsioon puhvrina
Nõrga happe{0}}nõrga aluse puhversüsteem
FACl amiinrühm (pKa ≈ 6,5) ja kloriidioon (Cl⁻) moodustavad nõrga happe-nõrga aluse puhvripaari, mis talub tõhusalt pH kõikumisi vahemikus 5.5 - 7.5. Näiteks perovskiidi prekursorlahuses, lisades 0,1 M FACl, saab lahuse pH ±2 stabiliseerida 0.6. PbI₂ sadestumine või FAPbI3 faasiüleminek kohalike pH muutuste tõttu. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et FACl-ga puhverdatud lahuste kile ühtlus paraneb 30% ja defektide tihedus väheneb alla 1010 cm-3.
Häirekindlus
FACl puhverdav toime on vastupidav tugevatele hapetele/tugevatele alustele. 0,1 M HCl-i sisaldavas lahuses võib 0,2 M FACl lisamine tõsta pH 1,0-lt 5,5-le; 0,1 M NaOH-d sisaldavas lahuses võib 0,2 M FACl lisamine alandada pH-d 13,0-lt 7,5-le. See omadus muudab selle suurepäraseks bioloogilistes katalüütilistes reaktsioonides: näiteks aldehüüddehüdrogenaasi poolt katalüüsitud Aldoli reaktsioonis võib FACl puhversüsteem (pH=7.0) tõsta reaktsiooni selektiivsust 80%-lt 95%-le, pärssides samas kõrvalsaaduste moodustumist.
Sünergistlik toime anorgaaniliste puhvritega
FACl võib moodustada liitpuhversüsteemi fosfaatsooladega (nagu Na2HPO4/NaH2PO4) või atsetaatsooladega (nagu CH3COONa/CH3COOH), laiendades pH reguleerimisvahemikku. Näiteks perovskiit-LED-de valmistamisel suudab FACl-st (0,05 M) ja fosfaadist (0,1 M) koosnev komposiitpuhversüsteem stabiliseerida emissioonikihi pH 6,5 juures, tõsta seadme väliskvantefektiivsust (EQE) 15%-lt 22%-le ja pikendada samaaegselt tööiga 10′′ tunnini. 500 tundi).
Kuum tags: formamidiinvesinikkloriid cas 6313-33-3, tarnijad, tootjad, tehas, hulgimüük, ost, hind, lahtiselt, müük