Tetrabutilamonija jodīds(TBAI) ir svarīgs kvartāra amonija sāls savienojums ar ķīmisko formulu [(c₄h₉) ₄n] ⁺i⁻. Tās izskats parasti ir balts, lai izslēgtu - balts higroskopisks kristāls vai pulveris. Šī savienojuma ievērojamākā īpašība ir tā izcilā spēja kā fāzes pārneses katalizators (PTC). Lielais lipofīlais tetrabutilammonija katjons tā molekulārajā struktūrā var efektīvi pārnest neorganiskos anjonus (piemēram, jodīda jonus I⁻) no ūdens fāzes līdz organiskajai fāzei, tādējādi ievērojami paātrinot neviendabīgās reakcijas starp ūdens un organiskām fāzēm. To plaši izmanto dažādās organiskās sintēzes reakcijās, piemēram, nukleofīlā aizstāšanā, esterifikācijā un oksidācijā, uzlabojot reakcijas ātrumu un ražu. Turklāt TBAI ir arī galvenais prekursors citu tetrabutilammonija sāļu sintezēšanai (piemēram, tetrabutilbromīdam, tetrabutilhidroksīdam utt.) Un tiek izmantots kā atbalsts elektrolīts elektroķīmiskajos pētījumos. Materiālu zinātnē to izmanto, lai sagatavotu jodīdu nanokristālus vai prekursoru materiālus perovskite. Jāatzīmē, ka šis savienojums ir jutīgs pret gaismu un jāuzglabā tumšā vietā. Tam var būt arī zināms kairinājums ādai un acīm. Darbojoties, jāvelk atbilstošs aizsardzības aprīkojums. Rezumējot, tetrabutiljodīds ar tā unikālo struktūru un funkciju ir kļuvis par ļoti praktisku un daudzpusīgu ķīmisko reaģentu organiskajā ķīmijā, rūpnieciskajā ražošanā un zinātniskos pētījumos.
|
|
|
|
Ķīmiskā formula |
C16H36in |
|
Precīza masa |
369.19 |
|
Molekulmasa |
369.38 |
|
m/z |
369.19 (100.0%), 370.19 (17.3%), 371.20 (1.4%) |
|
Elementārā analīze |
C, 52.03; H, 9.82; I, 34.36; N, 3.79 |
Tetrabutilamonija jodīdsir organisks sāls, kas parasti parādās kā balts vai bezkrāsains kristālisks cietsirdīgs. Tas šķīst polāros šķīdinātājos, piemēram, ūdenī un alkoholā, bet tā šķīdība, kas nav - polārie šķīdinātāji, var būt ierobežota. Šis savienojums ir stabils normālos temperatūras un spiediena apstākļos, bet tas jāuzglabā vēsā, sausā vietā, lai izvairītos no sadalīšanās vai reakcijas ar skābekli vai citām ķīmiskām vielām.
Tās ķīmiskā formula ir C16H36in, norādot, ka tā sastāv no četrām butila grupām, kas piestiprinātas pie slāpekļa atoma, ar jodīda jonu kā pretjonu. Molekulmasa ir salīdzinoši augsta, veicinot tās atšķirīgās fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Kalpo kā starpposms organiskajā sintēzē, piedaloties dažādās ķīmiskajās reakcijās, lai atvieglotu organiskās pārvērtības. Tās kvartāra amonija struktūra ļauj tai darboties kā daudzpusīgs reaģents alkilētu produktu un citu organisko atvasinājumu veidošanā.
Līdzīgi kā TBAB, tas var darboties kā efektīva fāžu pārnešanas katalizators. Tas paātrina nukleofīlo aizstāšanu, elimināciju un citas reakcijas organiskajā sintēzē, atvieglojot reaktīvo sugu pārnešanu dažādās fāzēs (piemēram, no organiskas fāzes līdz ūdens fāzei). Tas padara to noderīgu zāļu, farmācijas un citu organisko savienojumu sintēzē.
Jonu reakcijās tas var darboties kā jonu pāra reaģents, palīdzot reakcijas progresēšanai, stabilizējot lādētos starpproduktus vai pārejas stāvokļus. Tā spēja veidot stabilus jonu pārus ar citiem reaģentiem var uzlabot vēlamo produktu ražu un selektivitāti.
Var būt jonu šķidrumu sastāvdaļa, kas kļūst par zaļiem šķīdinātājiem, pateicoties to lieliskajai elektriskajai vadītspējai, termiskajai stabilitātei un ķīmiskajai stabilitātei. Jonu šķidrumiem ir pielietojumi elektroķīmijā, atdalīšanas un attīrīšanas procesos un citos laukos, kur tradicionālie šķīdinātāji var būt mazāk piemēroti.
Ņemot vērā tās kvartāra amonija struktūru, tai var būt virsmaktīvās īpašības, piemēram, emulģēšanas un mitrināšanas spējas. Šīs īpašības varētu padarīt to noderīgu emulsiju, smērvielu un citu produktu formulēšanā kosmētikas, tekstilizstrādājumu un naftas rūpniecībā.
6. Katalizatora pārvadātājs
Kalpo arī kā katalizatora nesējs dārgmetālu, metāla oksīdu un citu katalizatoru iekraušanai. Atbalstot šos katalizatorus pēc tā struktūras, tas var uzlabot to aktivitāti un stabilitāti, kā rezultātā uzlabojas katalītisko reakciju veiktspēja.
|
|
|
Par PTC
Fāžu pārneses katalizatori (PTC) ir savienojumu klase, kas ir mainījusi revolucionāru ķīmisko sintēzi, ļaujot reakcijām notikt starp sugām, kuras parasti ir nesaistāmas, piemēram, organiskos savienojumus, kas izšķīdināti organiskos šķīdinātājos un neorganiskos sāļus, kas izšķīdināti ūdens šķīdumos. Ievietoti 1960. gadu beigās, šie katalizatori ir kļuvuši par neaizstājamiem instrumentiem organiskajā ķīmijā, ievērojami uzlabojot reakcijas ātrumu un ražu, vienlaikus vienkāršojot sintētiskos ceļus.
PTC pamatprincips ir to spēja pārnest uzlādētas sugas visā saskarnē starp divām fāzēm. Parasti PTC ir gan hidrofīls (ūdens - mīlošs), gan hidrofobisks (ūdens - naids) grupas. Šis amfifiliskais raksturs ļauj viņiem turpināt jonus vai uzlādēt starpproduktus starp ūdens un organiskajām fāzēm, tādējādi pārvarot iekšējo barjeru reakcijai, ko izraisa fāžu atdalīšana.
Parastie PTC veidi ir kvartāra amonija sāļi, kvartāra fosfonija sāļi, vainaga ēteri un kriptances. Katram tipam ir īpašas īpašības, kas padara tās piemērotas dažāda veida reakcijām. Piemēram, kvartāra amonija sāļi tiek plaši izmantoti alkilēšanas, acilēšanas un oksidācijas reakcijās to stabilitātes un sintēzes viegluma dēļ. No otras puses, vainaga ēteri tiek atzīmēti par to spēju sarežģīt un transportēt metāla jonus, veicinot reakcijas, kas saistītas ar pārejas metāliem.
Kvartāra amonija sāļi:
Tie ir vieni no visplašāk izmantotajiem PTC. Viņiem ir pozitīvi lādēts slāpekļa atoms, kas savienots ar četrām alkilgrupām vai arilgrupām. Piemēri ir benziltrimetilamonija hlorīds, tetrametilamonija bromīds un cetiltrimetilamonija bromīds. Alkilgrupu izvēle var ietekmēt katalizatora šķīdību un selektivitāti.
Fosfonija sāļi:
Līdzīgi kā kvartāra amonija sāļi, bet ar fosfora atomu slāpekļa vietā. Tie ir retāk sastopami, bet noteiktās reakcijās var piedāvāt atšķirīgu selektivitāti un stabilitāti. Piemēri ir tetrametilfosfonija bromīds un trifenilfosfonija bromīds.
Sulfonija sāļi:
Šie savienojumi satur pozitīvi lādētu sēra atomu. Tos retāk izmanto kā PTC, salīdzinot ar amonija un fosfonija sāļiem, bet var būt efektīvi īpašās reakcijās. Piemērs ir trimetilsulfonija jodīds.
Vainaga ēteri un kriptances:
Lai arī tas nav tradicionālie sāļi, vainagu ēteri un kriptandes var darboties kā PTC, veidojot kompleksus ar katjoniem, tādējādi atvieglojot to pārnešanu pāri fāzes robežām. Kronas ēteri ir cikliski poliēteri ar skābekļa atomiem, kas var koordinēt ar katjoniem, savukārt kriptiņas ir stingrāki makrocikli, kas var iekapsulēt katjonus. Šie savienojumi ir īpaši noderīgi reakcijās, kas saistītas ar lieliem katjoniem, vai tiem, kuriem nepieciešama augsta selektivitāte.
Polietilēnglikoli un polieteri:
Šie polimēri var darboties arī kā PTC, it īpaši sistēmās, kur izrunā šķīdības problēmas. Viņiem ir spēja izšķīdināt jonu sugas organiskos šķīdinātājos, tādējādi veicinot fāzes pārnešanu.
Jonu šķidrumi:
Nesen jonu šķidrumi ir parādījušies kā jauni PTC to unikālo īpašību dēļ, piemēram, zema nepastāvība, augsta termiskā stabilitāte un spēja noregulēt to šķīdināšanas īpašības. Tos var izveidot, lai īpaši mijiedarbotos ar reaģentiem, uzlabojot reakcijas ātrumu un selektivitāti.
Hirālo fāžu pārnešanas katalizatori:
Tie ir specializēti PTC, kas ietver hiralitāti, ļaujot tām katalizēt asimetriskas reakcijas. Tie ir izšķiroši, ja enantiomēriski tīru savienojumu sintēzē.
Viena no ievērojamākajām PTC priekšrocībām ir to daudzpusība. Viņi var katalizēt plašu reakciju spektru vieglos apstākļos, bieži novedot pie augstākas selektivitātes un samazinātus atkritumus. Turklāt PTC atvieglo videi labdabīgu šķīdinātāju izmantošanu, veicinot zaļākus ķīmiskos procesus.
Neskatoties uz to plaši izplatīto pielietojumu, joprojām ir izaicinājumi. Dažu PTC izmaksas un toksicitāte var radīt bažas, pamudinot pētījumus par ilgtspējīgāku alternatīvu attīstību. Turklāt precīzi izpratne par PTC darbību mehānismiem joprojām ir aktīvas izpētes joma, jo šīs zināšanas varētu izraisīt vēl efektīvāku katalizatoru izstrādi.
Rezumējot, fāžu pārnešanas katalizatori ir dziļi ietekmējuši sintētisko ķīmiju, ļaujot efektīvi savienot reaģentus nesajaucamās fāzēs. Viņu unikālās īpašības apvienojumā ar nepārtrauktu progresu to dizainā un izpratnē sola saglabāt savu galveno lomu ķīmiskās sintēzes evolūcijā pret efektīvākiem un eko {- draudzīgiem procesiem.
Tetrabutilammonija jodīds (TBAI) kā svarīgs kvartāra amonija sāls saimes loceklis ir izšķiroša loma organiskajā sintēzē, elektroķīmijā un materiālu zinātnē. Kvartāra amonija sāls ķīmijas attīstību var izsekot līdz organiskās ķīmijas zelta laikmetam 19. gadsimtā. 1849. gadā vācu ķīmiķis Augusts Vilhelms fon Hofmans vispirms atklāja un sistemātiski pētīja kvartāra amonija sāļu veidošanos, pētot amonjaka alkilēšanas reakciju. Viņš novēroja, ka:
Amonjaks (NH ∝) reaģē ar halogenētiem ogļūdeņražiem (RX), lai iegūtu virkni amīna savienojumu
Galaprodukts ir sāls viela, kuru nevar vēl vairāk alkilēt
Šāda veida vielām ir īpaša šķīdība un kristalizācijas īpašības
1870. gados ar organiskās struktūras teorijas attīstību tetraedriskā oglekļa teorija, ko ierosinājuši Jēkabs Henricuss Van’t Hoff un Joseph Achille Le Bel lika pamatus, lai izprastu kvartāra amonija sāļu stereoķīmiju. Šajā brīdī ķīmiķi ir sapratuši, ka:
Kvartāra amonija sāļu centrālais slāpekļa atoms pieņem tetraedrisko konfigurāciju
Četri aizvietotāji var būt vienādi vai atšķirīgi
Pozitīvi lādēti slāpekļa atomi veido jonu pārus ar negatīviem joniem
20. gadsimta sākumā, attīstoties organiskajai sintētiskajai ķīmijai, ķīmiķi sāka sistemātiski studēt kvartāra amonija sāļus ar dažādām alkilkombinācijām. Tetrabutilamonija jodīda sintēze galvenokārt balstās uz šādām prasībām:
Pētījums par garo - ķēdes alkilgrupu ietekmi uz kvartāra amonija sāļu īpašībām
Izpētīt līdzsvaru starp šķīdību ūdenī un eļļas šķīdību
Jaunu virsmaktīvo vielu attīstīšana
1912. gadā vācu ķīmiķis Hermans Leuchs savā grāmatā "Berichte der Deutschen ķīmiķis Gesellschaft" vispirms ziņoja par tetrabutilamonija jodīda sintēzi. Viņš izmantoja klasisko Menschutkin reakciju:
Sajauciet tributilamīnu ar jodobutānu bezūdens etanolā
Siltums un reflukss 48 stundas
Produkta kristalizācija un nokrišņi pēc dzesēšanas
Mazgāt un attīrīt ar ēteri
Šīs metodes raža ir aptuveni 65%, un izstrādājums ir apstiprināts, ka elementārā analīze ir c ₁₆ h ∝₆ in.
Populāri tagi: Tetrabutilammonija jodīds CAS 311-28-4, piegādātāji, ražotāji, rūpnīca, vairumtirdzniecība, pirkšana, cena, lielapjoma, pārdošana