tetrabutylfosfoniumchlorid(zkráceně TBPC, CAS: 2304-30-5), tznMolekulární struktura ts obsahuje čtyři butylové skupiny připojené k atomu fosforu, přičemž jako protiion slouží chloridový iont.Pokud jde o fyzikální vlastnosti, je pravděpodobné, že bude za normálních podmínek stabilní, ale může být hygroskopický, což znamená, že snadno absorbuje vlhkost ze vzduchu. Jeho rozpustnost v různých rozpouštědlech nebyla plně charakterizována, ale je pravděpodobně rozpustný v organických rozpouštědlech.
TBPC nachází uplatnění jako katalyzátor fázového-přenosu, který umožňuje reakce mezi různými fázemi, které by se obvykle nemíchaly, jako je voda a organická rozpouštědla. Navíc TBPC slouží jako meziprodukt při syntéze jiných chemických sloučenin.
|
|
|
|
Chemický vzorec |
C16H36ClP |
|
Přesná hmotnost |
294.22 |
|
Molekulová hmotnost |
294.89 |
|
m/z |
294.22 (100.0%), 296.22 (32.0%), 295.23 (17.3%), 297.22 (5.5%), 296.23 (1.4%) |
|
Elementární analýza |
C, 65,17; H, 12,31; Cl, 12,02; P, 10,50 |
Organická syntéza: Vysoce účinný katalyzátor fázového přenosu
Katalýza v heterogenních reakcích
Jako katalyzátor fázového přenosu kvartérní fosfoniové soli,tetrabutylfosfoniumchloridpůsobí jako nepostradatelný pomocný prostředek v organické syntéze. Na rozdíl od tradičních katalyzátorů na bázi kvartérních amoniových solí má TBPC silnější tepelnou stabilitu, vyšší katalytickou aktivitu a vynikající odolnost vůči kyselinám-zásadám, díky čemuž je vhodný pro systémy drsných reakcí s vysokými teplotami a silnou korozivitou.
Při heterogenní organické syntéze se vodná nukleofilní činidla a organické -fázové substráty nedostanou do úplného kontaktu kvůli separaci fází, což vede k extrémně nízkým reakčním rychlostem nebo dokonce úplné inhibici reakce.
Díky své amfipatické struktuře TBPC účinně transportuje nukleofilní anionty, jako je kyanid, hydroxid a thiokyanát, z vodné fáze do organické fáze. TBPC výrazně zlepšuje účinnost dvou{1}}kontaktů a výrazně urychluje reakce jádra včetně substituce, adice a kondenzace. V současné době je tento katalyzátor široce používán při syntéze čistých chemikálií, jako jsou estery, ethery a chloridy kyselin, čímž účinně řeší převládající průmyslové nevýhody konvenčních procesů: pomalé reakční rychlosti, nízké míry konverze a hojnou tvorbu-produktů.
Kompatibilita s vysokou-teplotou a speciálními reakcemi
Konvenční kvartérní amoniové katalyzátory mají tendenci se rozkládat a ztrácet účinnost nad 120 °C, zatímco TBPC má teplotu tepelného rozkladu vyšší než 340 °C, což umožňuje jeho použití při vysokoteplotní organické syntéze. TBPC vykazuje pozoruhodný katalytický výkon při syntéze polymerních monomerů, modifikaci aromatických sloučenin a reakcích vytěsňování halogenidů.
Při použití jako katalyzátoru pro jemnou syntézu farmaceutických meziproduktů a pesticidních technických materiálů TBPC účinně zvyšuje selektivitu produktu, snižuje izomerní nečistoty a zvyšuje čistotu a výtěžnost hotových výrobků. Kromě toho může být katalyzátor regenerován a znovu použit; jeho katalytická aktivita po jednoduché extrakci a sušení téměř neklesá, což výrazně snižuje náklady na suroviny pro výrobu jemných chemikálií a uspokojuje požadavky velko-průmyslové výroby.
Pokročilé nové materiály: Prekurzor iontových kapalin a funkční aditivum
Surovina pro syntézu funkčních iontových kapalin
TBPC je základním prekurzorem pro přípravu funkčních kvartérních fosfoniových iontových kapalin. Prostřednictvím aniontových výměnných reakcí se TBPC může kombinovat s různými anionty, jako je bromid, jodid, hexafluorfosfát a tetrafluorborát, za vzniku iontových kapalin na bázi fosfonia- s odlišným výkonem. Tyto iontové kapaliny, které se vyznačují nízkou těkavostí, vysokou elektrickou vodivostí, vynikající tepelnou stabilitou a širokými elektrochemickými okny, představují horké téma výzkumu v oblasti nových zelených materiálů.
Ve srovnání s imidazoliovými a pyridiniovými iontovými kapalinami se fosfoniové iontové kapaliny odvozené od TBPC mohou pochlubit silnější teplotní tolerancí a slabší korozivností. Jsou široce používány při elektrochemickém skladování energie, separaci plynů, organické katalýze a modifikaci materiálů, poskytují zásadní podporu pro výzkum a vývoj a výrobu nových energetických a ekologických- materiálů.
Pomocný prostředek pro přípravu anorganických funkčních materiálů
Při výrobě anorganických nanomateriálů a kovových fosfidových materiálů slouží TBPC jako zdroj fosforu i jako prostředek pro řízení struktury- k regulaci morfologie materiálu, velikosti částic a krystalové struktury.
Během syntézy katalytických materiálů, jako je fosfid kobaltu a fosfid niklu, použití TBPC jako prekurzoru umožňuje rovnoměrnou fosforizaci při nízkých teplotách, čímž se získávají nanomateriály fosfidů kovů s homogenní velikostí částic a vynikající katalytickou aktivitou.
TBPC může také fungovat jako povrchový modifikátor pro úpravu povrchů nanoprášků, zlepšuje disperzibilitu prášku v organických systémech a eliminuje aglomeraci. To účinně zvyšuje mechanické vlastnosti a stabilitu kompozitních materiálů a podporuje široké použití v keramických materiálech, katalytických nosičích a nových materiálech energetických elektrod.
Chemický průmysl a ochrana životního prostředí: Pomocník pro odsiřování, dekarbonizaci a čištění odpadních vod
Čištění průmyslových spalin
tetrabutylfosfoniumchloriddemonstruje výjimečnou adsorpční kapacitu pro kyselé plyny a umožňuje účinné zachycování škodlivých kyselých plynů včetně oxidu siřičitého, oxidu uhličitého a sirovodíku z průmyslových spalin jako nová ekologická- přísada pro čištění spalin. Jeho fosfoniové kationty tvoří stabilní slabé koordinační komplexy s molekulami kyselého plynu pro realizaci vysoce selektivní adsorpce plynu. Po adsorpčním nasycení lze dosáhnout rychlé desorpce zahřátím nebo snížením tlaku, což umožňuje cyklické opětovné použití bez sekundárního znečištění.
Na rozdíl od tradičních odsiřovačů na bázi aminu- je TBPC ne-těkavý, ne-toxický a tepelně stabilní, zabraňuje sekundární kontaminaci spalinami a zároveň poskytuje vynikající účinnost odsiřování a dekarbonizace. TBPC se přizpůsobuje projektům modernizace s ultra-nízkými emisemi pro tepelnou energetiku, metalurgii, chemický a další průmysl, čímž usnadňuje dodržování ekologických výrobních norem.
Čištění průmyslových odpadních vod
Při čištění odpadních vod pro jemný chemický a galvanický průmysl působí TBPC jako flokulant a pomocná látka chelatující těžké kovy pro čištění odpadních vod obsahujících ionty těžkých kovů a organické znečišťující látky.
Alkylové řetězce v jeho molekulární struktuře poskytují hydrofobnost, zatímco fosfoniové kationty se vážou na negativně nabité organické kontaminanty, koloidní částice a anionty komplexních těžkých kovů ve vodě, aby podpořily flokulaci a sedimentaci a rychle odstranily organické látky, chrom, olovo, rtuť a další nebezpečné znečišťující látky z odpadních vod.
Kromě toho tato pomocná látka vykazuje lepší biologickou odbouratelnost než tradiční polymerní flokulanty s extrémně nízkým zbytkovým obsahem a bez sekundárního znečištění vody. Vyhovuje vysoce-standardnímu čištění průmyslových odpadních vod a scénářům opětovného použití regenerované vody, přičemž kombinuje šetrnost k životnímu prostředí a praktický výkon.
Elektrochemie a antikorozní-obory: Funkční přísady
Funkční aditiva pro elektrochemické systémy
Díky příznivé elektrické vodivosti a elektrochemické stabilitě může být TBPC použit jako přísada do elektrolytu v superkondenzátorech, lithiových bateriích a systémech elektrolytického pokovování. Když se přidá ve stopových množstvích do superkondenzátorových elektrolytů, urychluje rychlost migrace iontů, rozšiřuje elektrochemické okno a zvyšuje kapacitu kondenzátoru a životnost cyklu. V procesech galvanického pokovování kovů funguje TBPC jako egalizační a zjasňovací činidlo pro pokovovací lázně, homogenizuje rychlosti ukládání kovových iontů a zjemňuje povlaková zrna.
Výsledný kovový povlak je hladší a hustší se zvýšenou odolností proti korozi a povrchovým leskem a nachází široké uplatnění při galvanickém pokovování hardwaru a pokovování přesných elektronických součástek.
Inhibitor koroze kovů
Pro antikorozní aplikace v petrochemickém inženýrství, potrubní dopravě a průmyslových zařízeních funguje TBPC jako účinný a ekologický inhibitor koroze kovů-. Jeho molekuly se adsorbují na povrchy uhlíkové oceli, nerezové oceli, mědi a dalších kovů a vytvářejí hustý hydrofobní ochranný film, který izoluje kyslík, vodní páru a kyselá korozivní média a účinně potlačuje elektrochemickou a chemickou korozi kovů.
Na rozdíl od konvenčních inhibitorů koroze obsahujících síru-a dusík-je tento produkt ne-toxický, bez zápachu, tepelně-odolný a vysoce účinný při inhibici koroze. TBPC se přizpůsobuje průmyslovým provozním podmínkám s vysokou teplotou, vysokou vlhkostí a silnou korozí, účinně prodlužuje životnost průmyslových zařízení a přenosových potrubí a náklady na provoz a údržbu řezacích zařízení. Může se pochlubit slibnými vyhlídkami na uplatnění při těžbě ropy a zemního plynu a protikorozní úpravě chemických zařízení.
Další pomocné aplikace v oblasti jemných chemikálií
Kromě výše zmíněných klíčových oblastí lze TBPC použít jako surovinu pro organická fosfátovací činidla k syntéze špičkových- fosfinových čistých chemikálií, jako je arsenid tetrabutylfosfoniumantimonid. V průmyslu nátěrových hmot a inkoustů slouží TBPC jako dispergační přísada ke zlepšení rovnoměrného rozptýlení pigmentů a plniv, zvýšení stability nátěru a účinnosti štětce. V rámci biochemického inženýrství působí jako pomocný prostředek pro fázový přenos, který usnadňuje biokatalytické reakce a zvyšuje účinnost biokonverze.
Díky integrovaným výhodám stabilní molekulární struktury, vynikající aktivitě, nízké toxicitě a kompatibilitě s životním prostředím se TBPC stal univerzálním základním pomocníkem v čistých chemikáliích, vyspělých nových materiálech, ochraně životního prostředí, nové energii a mnoha dalších sektorech. Spolu s modernizací špičkových-chemických odvětví se scénáře jeho aplikací neustále rozšiřují a jeho tržní hodnota neustále roste.
Dominantní syntetický proces
Základní reakční mechanismus
tetrabutylfosfoniumchloridse průmyslově vyrábí hlavně prostřednictvím nukleofilní substituční kvarternizační reakce mezi tributylfosfinem a 1-chlorbutanem, což je typická bimolekulární nukleofilní substituční (SN2) reakce. Tato cesta v současnosti poskytuje nejvyšší výrobní kapacitu a může se pochlubit nejvyspělejším procesem.
Princip reakce jádra je následující: atom fosforu v tributylfosfinu nese osamocený elektronový pár a vykazuje silnou nukleofilitu. Napadá elektropozitivní alkylový atom uhlíku 1-chlorbutanu, porušuje vazbu uhlík-chlór a uvolňuje chloridové ionty. Vzniknou tetrabutylfosfoniové kationty a následně se spojí s chloridovými ionty za vzniku TBPC.
Pro celou reakci, která probíhá za mírných podmínek s minimálními vedlejšími reakcemi a vysokou rychlostí konverze suroviny, není zapotřebí žádný silný kyselý nebo zásaditý katalyzátor. Tento proces je kompatibilní s kontinuální průmyslovou výrobou a slouží jako univerzální základní syntetická cesta v chemickém průmyslu.
Specifické provozní postupy a řízení parametrů
Pro tuto syntézu jsou povinné přísné bezvodé podmínky a -kyslíkaté podmínky. Voda drasticky snižuje konverzi reakce a spouští hydrolytické vedlejší reakce, které vytvářejí nečistoty. Bezvodý toluen se běžně používá jako inertní reakční rozpouštědlo při výrobě, vyznačuje se vynikající rozpustností a vynikající chemickou stabilitou. Rovnoměrně rozptyluje suroviny a stabilizuje teplotu systému.
Tributylfosfin a 1-chlorbutan se přivádějí v molárním poměru 1:1,05. Mírný přebytek 1-chlorbutanu zajišťuje úplnou konverzi dražšího tributylfosfinu a snižuje ztráty suroviny. Po vložení smíchaných surovin do uzavřeného reaktoru se směs kontinuálně míchá a zahřívá na 110–130 stupňů pro refluxní reakci trvající 18–24 hodin. Vysoce čistý dusík je během reakce proplachován, aby se izoloval kyslík a zabránilo se oxidační degradaci surovin.
Po dokončení reakce se v systému vysrážejí masivní bílé surové produkty. Nejprve se provede atmosférická destilace, aby se odstranilo toluenové rozpouštědlo a stopy nezreagovaných monomerů, čímž se získá surový TBPC. Čištění se provádí rozpuštěním surového produktu v acetonu a následnou rekrystalizací z diethyletheru, aby se odstranily stopové organické nečistoty a vedlejší-produkty. Finální filtrace a nízkoteplotní vakuové sušení poskytuje rafinovaný TBPC s čistotou přesahující 99 %.
Výhody procesu a kontrola podle-produktů
Tento syntetický proces poskytuje extrémně vysokou reakční selektivitu, přičemž hlavní reakce představuje více než 98 % transformace. Menší vedlejší-produkty včetně dibutyletheru a fosfinoxidů lze snadno odstranit rekrystalizací. Kromě toho jsou reakční parametry vysoce kontrolovatelné; malé kolísání teploty, poměr materiálu a doba reakce sotva ovlivňují čistotu produktu, což zajišťuje vynikající stabilitu výroby.
Ve srovnání s tradiční syntetickou cestou využívající butanol a chlorid fosforitý má tento proces -bez katalyzátoru méně provozních kroků a nižší obsah vlhkosti v hotových produktech, díky čemuž je TBPC vhodný pro špičkové-aplikace v elektronice, farmacii a dalších odvětvích. Během výroby vzniká pouze malé množství organického mycího odpadu.
Rozpouštědla lze regenerovat a recyklovat rektifikací, což přináší jak příznivé ekologické vlastnosti, tak ekonomické výhody. Po úplném nahrazení zastaralých konvenčních procesů je TBPC preferovanou cestou pro průmyslovou hromadnou výrobu.
Spektroskopické, bezpečnostní, skladovací a přepravní vlastnosti
TBPC představuje odlišné kvalitativní spektroskopické podpisy: charakteristické protahovací vibrační píky alkylových C–H a C–P vazeb lze detekovat pomocí infračervené spektroskopie (IR); ¹H a ¹³C NMR spektroskopie přesně rozlišuje čtyři sady signálů n-butyluhlík-vodíku pro strukturální ověření příchozích materiálů.
Bezpečnostní profil
Tento produkt se vyznačuje nízkou akutní toxicitou s mírným podrážděním kůže a sliznic; je třeba se vyhnout dlouhodobému přímému kontaktu. TBPC se nesmí skladovat ve směsi se silnými oxidanty, aktivními kovy nebo koncentrovanými silnými alkáliemi. Ačkoli není-hořlavý, tepelný rozklad při vysokých teplotách uvolňuje korozivní výpary oxidů fosforu a chlorovodíku.
Požadavky na skladování a přepravu
Během skladování a přepravy je povinná vzduchová izolace, ochrana proti vlhkosti a stínění proti světlu. Produkt musí být hermeticky zabalen v plastových-železných sudech nebo skleněných lahvích s reagenciemi, přičemž skladovací teplota je udržována pod 30 stupňů. Hygroskopické materiály mohou po vakuovém sušení pro odvodnění získat zpět své původní fyzikálně-chemické vlastnosti bez nevratného poškození.
Celkově TBPC integruje tři základní atributy: iontovou vodivost, vysokou tepelnou stabilitu a laditelné anionty, které slouží jako kritické rozlišovací charakteristiky od kvartérních amoniových katalyzátorů fázového přenosu.
Populární Tagy: tetrabutylfosfoniumchlorid cas 2304-30-5, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej