Formamidín hydrochlorid, tiež známy ako metánimidamid hydrochlorid alebo jednoducho formamidín HCl, je biela kryštalická pevná látka, ktorá patrí do skupiny organických zlúčenín. Je to soľ amínu odvodená z reakcie medzi formamidínom, najjednoduchším amidínom, a kyselinou chlorovodíkovou. Chemicky je jeho vzorec H2N-C=NH+·Cl−, čo naznačuje prítomnosť kladne nabitého imínu (H2N-C=NH+) vyváženého záporne nabitým chloridovým iónom (Cl−).
Je široko uznávaný pre svoje všestranné aplikácie v rôznych priemyselných a výskumných oblastiach. Slúži ako prekurzor pre syntézu mnohých dôležitých chemikálií vrátane pesticídov, liečiv, farbív a polymérov. V poľnohospodárskom sektore sa ako insekticídy a akaricídy používajú špecifické deriváty, ktoré účinne ničia škodcov, ktorí poškodzujú plodiny.
Okrem toho táto zlúčenina nachádza uplatnenie pri výrobe polymérov, ako sú polyuretány a polyamidy, kde pôsobí ako vytvrdzovacie činidlo alebo modifikátor, čím sa zlepšujú vlastnosti konečného produktu. Vo farmaceutickom priemysle sa tento a jeho deriváty využívajú pri syntéze liekov na liečbu rôznych stavov, a to vďaka ich schopnosti podieľať sa na rade chemických reakcií.
|
|
 |
| Chemický vzorec | CH5ClN2 |
| Presná hmotnosť | 80.01 |
| Molekulová hmotnosť | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Elementárna analýza | C, 14,92; H, 6,26; Cl, 44,03; N, 34,79 |
Ako farmaceutický medziprodukt: Slúži ako dôležitý medziprodukt pri syntéze rôznych farmaceutických zlúčenín. Farmaceutické medziprodukty sú stavebné bloky používané vo výrobnom procese liekov, kde podliehajú ďalším chemickým reakciám za vzniku finálnych aktívnych farmaceutických zložiek (API). Špecifické reakcie a konečné produkty závisia od chemickej štruktúry a vlastností.
Priemyselné aplikácie: Používa sa tiež ako priemyselná surovina v rôznych výrobných procesoch. Priemyselné suroviny sú základnými komponentmi používanými pri výrobe tovarov a služieb. V tomto kontexte sa môže použiť pri syntéze chemikálií, polymérov alebo iných materiálov, ktoré majú uplatnenie v rôznych priemyselných odvetviach.
Výskumné účely: Pre svoje jedinečné chemické vlastnosti sa bežne používa aj vo vedeckom výskume. Môže slúžiť ako činidlo alebo východiskový materiál v laboratórnych experimentoch zameraných na skúmanie nových chemických reakcií, syntézu nových zlúčenín alebo štúdium správania špecifických molekúl. Je však dôležité poznamenať, že jeho použitie by malo byť prísne obmedzené na výskumné účely a nie na pokusy alebo spotrebu na ľuďoch.
aplikácie v priemysle
Medziprodukt v syntéze liečiv
Slúži ako kritický farmaceutický medziprodukt pri syntéze rôznych zlúčenín a liečiv. Zúčastňuje sa reakcií, ktoré vedú k tvorbe aktívnych farmaceutických zložiek (API) používaných pri liečbe rôznych zdravotných stavov.
Jeho všestrannosť v chemických reakciách a schopnosť produkovať medziprodukty na mieru s požadovanými vlastnosťami z neho robí cennú zlúčeninu vo farmaceutickom priemysle.
Medziprodukt v chemickej syntéze
Okrem využitia vo farmaceutickom priemysle je tiež dôležitým medziproduktom v organickej syntéze. Môže sa podieľať na rôznych reakciách, ako je substitúcia, kondenzácia a iné, čo vedie k tvorbe zložitých organických molekúl.
Jeho reaktivita a schopnosť tvoriť stabilné medziprodukty sú kľúčové pri syntéze organických zlúčenín pre rôzne priemyselné aplikácie.
Aplikácia v materiáloch solárnych článkov
Nedávno našiel uplatnenie pri príprave materiálov na pohlcovanie blízkeho-infračerveného žiarenia. V tejto oblasti slúži ako prekurzor alebo medziprodukt pri syntéze špecifických zlúčenín, ktoré zvyšujú výkon týchto solárnych článkov.
Táto vznikajúca aplikácia zdôrazňuje jej potenciál v oblasti obnoviteľnej energie a udržateľných technológií.
Inovačná platforma
Vo veľkej miere sa používa aj vo výskume a vývoji (R&D) v rôznych priemyselných odvetviach. Jeho jedinečné vlastnosti z neho robia ideálneho kandidáta na skúmanie nových chemických reakcií, syntézu nových zlúčenín a štúdium správania špecifických molekúl.
Výskumníci ho využívajú na identifikáciu potenciálnych potenciálnych potenciálnych riešení pre nové materiály, optimalizáciu existujúcich procesov a vývoj inovatívnych riešení pre priemyselné výzvy.
Metódy syntézy
Existuje niekoľko spôsobov syntézyformamidín hydrochlorid, každý so svojimi jedinečnými výhodami a použiteľnosťou. Medzi najbežnejšie trasy patria:
Amonolýza formamidu
Jedna z najjednoduchších metód zahŕňa reakciu formamidu (HCONH2) s amoniakom (NH3) za kontrolovaných podmienok. Táto reakcia sa typicky vyskytuje v prítomnosti dehydratačného činidla, ako je kyselina chlorovodíková (HCl), aby sa rovnováha posunula smerom k tvorbe.
HCONH₂ + NH3 + HCl → NH₂C=NH·HCl + H2O
1
Formamid a amoniak sa zmiešajú vo vhodnom reaktore.
2
Pomaly sa pridáva kyselina chlorovodíková, pričom sa udržiava reakčná teplota a intenzívne sa mieša.
3
Výsledná zmes sa zahrieva na teplotu varu pod spätným chladičom počas doby, čím sa nechá reakcia prebehnúť do konca.
4
Produkt sa potom izoluje ochladením reakčnej zmesi, filtráciou a sušením.
Amonolýza karbonylových zlúčenín
Ďalší prístup zahŕňa reakciu karbonylových zlúčenín (napr. formaldehydu) s amoniakom v prítomnosti kyslého katalyzátora. Táto metóda môže byť všestrannejšia, pretože umožňuje syntézu substituovaných formamidínov v závislosti od východiskovej karbonylovej zlúčeniny.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
Formaldehyd, amoniak a katalytické množstvo kyseliny chlorovodíkovej sa zmiešajú v reaktore.
2
Zmes sa zahrieva a mieša niekoľko hodín, čím sa nechá reakcia prebiehať.
3
Produkt sa izoluje a čistí podľa podobných krokov, ako je opísané v predchádzajúcom spôsobe.
Elektrofilná aminácia
Pri tomto spôsobe reaguje amín (ako je metylamín) s elektrofilným zdrojom dusíka, ktorý sa často vytvára in situ reakciou amínu s vhodným oxidačným činidlom (napr. kyselinou dusitou). Tento prístup sa menej bežne používa na priamu syntézu, ale môže byť prispôsobený na syntézu príbuzných zlúčenín.
Analýza prípadov
Aplikácia amitraz hydrochloridu (najmä jeho derivátov, ako je amitraz hydrochlorid) v materiáloch solárnych článkov je hlavne pri zlepšovaní výkonu a stability chalkogenidových solárnych článkov.
Prípad 1: Výskum na Shaanxi Normal University
Pozadie výskumu:
chalkogenidové materiály, najmä FAPbI3, sa ukázali ako sľubní kandidáti na aplikácie konverzie slnečnej energie. Tieto materiály však trpia defektmi a zlou kvalitou filmu.
Aplikácia:
Výskumníci z Shaanxi Normal University zaviedli 1H-pyrazol-1-karboxamidín hydrochlorid (PCH) do tenkých chalkogenidových vrstiev FAPbI3. Molekulárna štruktúra PCH má pyrazolový kruh naviazaný na formamidín (FA), ktorý pomáha začleniť sa do mriežky tenkého filmu a pasivovať defekty.
Efekt:
Prítomnosť PCH viedla k zariadeniam FAPbI3 s vyššou kryštalinitou, hladšími povrchmi a nižšou hustotou defektov, čo viedlo k zlepšeniu napätia v otvorenom -obvode (Voc) a faktoru plnenia. Účinnosť fotovoltaickej konverzie dosahuje rekordných 24,62 % a má vynikajúcu stabilitu pri-dlhodobom vystavení vzduchu a tepelnej záťaži.
Prípad 2: Spoločný výskum medzi Huazhong University of Science and Technology a University of Georgia, USA
Výhody reťazových kolies
Pozadie:
Na základe (4-FPEA)2MA4Pb5I16 chalkogenidu výskumníci skúmali účinok hydrochloridu formamidínu (FACl) ako aditíva.
Aplikácia:
Prísada FACl oneskoruje uvoľňovanie MACl prostredníctvom mechanizmu výmeny katiónov MA/FA, čím sa predchádza poškodeniu filmu rýchlym uvoľňovaním. Súčasne katióny FA+ vstupujú do mriežky chalkogenidov, čím sa zužuje zakázaný pás a rozširuje sa rozsah spektrálnej absorpcie.
Účinok:
Prísada FACl výrazne zlepšuje účinnosť fotoelektrickej konverzie (PCE) a stabilitu LDRP chalkogenidových solárnych článkov. V porovnaní s bežne používaným MACl dosahuje FACl lepšie zlepšenie a otvára nové možnosti pre komerčné využitie chalkogenidových solárnych článkov.
Prípad 3: Stabilizácia čiernej fázy FAPbI3 pomocou 2D chalkogenidového templátu
- Pozadie: Chalkogenid FAPbI3 pritiahol veľkú pozornosť vďaka svojmu vynikajúcemu fotovoltaickému výkonu a vysokej tepelnej stabilite, ale jeho problém s fázovou stabilitou obmedzil jeho použitie.
- Aplikačná stratégia: Výskumníci využili mriežkové prispôsobenie medzi 2D chalkogenidmi založenými na FA{0}} a FAPbI3 na stabilizáciu čiernej fázy FAPbI3 pomocou templátovania pri oveľa nižších teplotách, ako sú bežné teploty žíhania. hoci tento prípad priamo nespomína hydrochlorid formamidínu, zdôrazňuje zvýšenie stability a výkonu tenkého filmu chalkogenidov prostredníctvom stratégie prispôsobenia mriežky a šablóny. Táto stratégia dopĺňa úlohu amidín hydrochloridu pri zlepšovaní výkonu chalkogenidových solárnych článkov.
Aplikácia amidín hydrochloridu pri príprave materiálov solárnych článkov
Amidínhydrochlorid sa môže použiť ako prekurzor alebo medziprodukt na syntézu špecifických zlúčenín pri príprave materiálov solárnych článkov, najmä pri syntéze materiálov absorbujúcich blízke -infračervené žiarenie. Zavedením hydrochloridu formamidínu alebo jeho derivátov je možné zlepšiť kvalitu filmu, kryštalinitu a pasivačné defekty chalkogenidových solárnych článkov, čím sa zvýši účinnosť a stabilita fotovoltaickej konverzie. Tieto zistenia zdôrazňujú účinnosť hydrochloridu formamidínu a jeho derivátov ako nových aditív pre vývoj-výkonných chalkogenidových solárnych článkov.
Keďže má dvojitú funkciu „zásobníka protónov“ a tlmivého činidla
Formamidín hydrochlorid(FACl) je organická zlúčenina obsahujúca formamidínovú skupinu (-C(NH)NH2). Amino dusíkový atóm (-NH₂⁺) a chloridový ión (Cl⁻) v jeho molekulárnej štruktúre mu poskytujú jedinečné schopnosti donoru/receptora protónov. V oblasti organickej syntézy, perovskitových materiálov a biochémie sa FACl často používa ako „zásobník protónov“ a pufor. Dynamickým nastavením koncentrácie protónov (H⁺) alebo hodnoty pH optimalizuje reakčné dráhy alebo vlastnosti materiálu. Nasleduje analýza z hľadiska mechanizmu prenosu protónov a tlmiaceho účinku.
Funkcia darcu/prijímača protónov ako „protónového úložiska“
Charakteristika donorov protónov
V amínovej skupine FACl môže atóm dusíka aminoskupiny (-NH₂⁺) uvoľňovať protóny (H⁺) v dôsledku rozdielu v elektronegativite a transformovať sa na amínový radikál (-C(NH)NH⁻). Táto vlastnosť ho robí účinným donorom protónov v kyslých podmienkach (ako je pH < 4). Napríklad, keď FACl reaguje s jodidom olovnatým (PbI₂) za vzniku jódfenylfluoridu olovnatého (FAPbI3), amínová skupina uvoľňuje protóny, čím podporuje rozpúšťanie a mriežkovú rekonštrukciu PbI2 a vytvára jednotný perovskitový film. Experimenty ukazujú, že pridanie FACl môže zvýšiť kryštalinitu filmov FAPbI3 o 20 %, znížiť hustotu defektov o 15 %, a tým zvýšiť účinnosť fotovoltaickej konverzie (PCE) zariadenia na viac ako 22 %.
Charakteristika protónového prijímača
V alkalických podmienkach (ako je pH > 8) môže chloridový ión (Cl⁻) FACl prijímať protóny, čím vzniká chlorovodík (HCl), zatiaľ čo amínová skupina (-C(NH)NH₂) pôsobí ako Lewisova báza a vytvára koordinačné väzby s kovovými iónmi (ako je Pb2⁺). Táto vlastnosť mu umožňuje hrať kľúčovú úlohu pri syntéze heterocyklických zlúčenín (ako je imidazolylglycerofosfát, IGP). Napríklad pri syntéze IGP pôsobí FACl ako protónový receptor, stabilizuje reakčný medziprodukt a zvyšuje výťažok zo 60 % na 85 %.
Dynamický mechanizmus prenosu protónov
Funkcia donor/prijímač protónov FACl je dynamicky reverzibilná. V roztoku je protónovaný stav (-NH₂⁺) a deprotónovaný stav (-C(NH)NH⁻) FACl vyvážený pH. Napríklad pri pH=5 je protónovaný podiel FACl približne 70 %, čo umožňuje súčasné uvoľňovanie a prijímanie protónov, čím sa dosahuje dynamické ukladanie a uvoľňovanie protónov. Táto vlastnosť ho robí výnimočným vo fotoluminiscenčných materiáloch: úpravou koncentrácie FACl možno ovládať vlnovú dĺžku emisie (λ_max) perovskitových filmov (modrá-posunutá z 520 nm na 480 nm) a predĺžiť životnosť nosiča (τ) (z 10 ns na 50 ns).
Funkcia regulácie pH ako pufer
Slabý kyselinový-systém slabej bázy
Amínová skupina FACl (pKa ≈ 6,5) a chloridový ión (Cl⁻) tvoria slabo kyslý -slabý zásaditý tlmivý pár, ktorý môže účinne odolávať kolísaniu pH v rozsahu 5.5 - 7.5. Napríklad v prekurzorovom roztoku perovskitu môže pridanie 0,1 M FACl stabilizovať roztok Pb0 ±.0 pH alebo zrážanie pri 6 FAPbI₃ fázový prechod v dôsledku lokálnych zmien pH. Experimentálne údaje ukazujú, že roztoky pufrované FACl majú 30 % zlepšenie rovnomernosti filmu a zníženie hustoty defektov pod 1010 cm⁻3.
Odolnosť proti rušeniu
Tlmivý účinok FACl je odolný voči silným kyselinám/silným zásadám. V roztoku obsahujúcom 0,1 M HCI môže pridanie 0,2 M FACI zvýšiť pH z 1,0 na 5,5; v roztoku obsahujúcom 0,1 M NaOH môže pridanie 0,2 M FACI znížiť pH z 13,0 na 7,5. Táto vlastnosť ho robí vynikajúcim v biologických katalytických reakciách: napríklad pri Aldolovej reakcii katalyzovanej aldehyddehydrogenázou môže tlmivý systém FACl (pH=7.0) zvýšiť selektivitu reakcie z 80 % na 95 %, pričom inhibuje tvorbu vedľajších-produktov.
Synergický efekt s anorganickými tlmivými roztokmi
FACl môže tvoriť kompozitný tlmivý systém s fosfátovými soľami (ako je Na2HPO4/NaH2PO4) alebo acetátovými soľami (ako je CH3COONa/CH3COOH), čím sa rozširuje rozsah regulácie pH. Napríklad pri výrobe perovskitových LED môže kompozitný nárazníkový systém zložený z FACl (0,05 M) a fosfátu (0,1 M) stabilizovať pH emisnej vrstvy na 6,5, zvýšiť externú kvantovú účinnosť (EQE) zariadenia z 15 % na 22 % a súčasne predĺžiť prevádzkovú životnosť (T100 hodín z T100 hodín).
Populárne Tagy: formamidín hydrochlorid cas 6313-33-3, dodávatelia, výrobcovia, továreň, veľkoobchod, kúpiť, cena, hromadne, na predaj