Тетрабутилфосфонію хлорид(скорочено TBPC, CAS: 2304-30-5), iМолекулярна структура ts містить чотири бутильні групи, приєднані до атома фосфору, з іоном хлориду, який служить протиіоном.З точки зору фізичних властивостей, він, ймовірно, буде стабільним за нормальних умов, але він може бути гігроскопічним, тобто легко поглинає вологу з повітря. Його розчинність у різних розчинниках не була повністю охарактеризована, але він, ймовірно, розчинний в органічних розчинниках.
TBPC знаходить застосування як каталізатор -фазового переносу, що дозволяє відбуватися реакціям між різними фазами, які зазвичай не змішуються, як-от вода та органічні розчинники. Крім того, TBPC служить проміжним продуктом у синтезі інших хімічних сполук.
|
|
|
|
Хімічна формула |
C16H36ClP |
|
Точна маса |
294.22 |
|
Молекулярна маса |
294.89 |
|
m/z |
294.22 (100.0%), 296.22 (32.0%), 295.23 (17.3%), 297.22 (5.5%), 296.23 (1.4%) |
|
Елементний аналіз |
C, 65,17; H 12,31; Cl, 12,02; П, 10,50 |
Органічний синтез: високо-ефективний фазовий каталізатор
Каталіз у гетерогенних реакціях
Як каталізатор фазового переносу солі четвертинної фосфонієвої солі,тетрабутилфосфонію хлоридвиступає в якості незамінного основного допоміжного засобу в органічному синтезі. На відміну від традиційних каталізаторів на основі четвертинної амонієвої солі, TBPC має вищу термічну стабільність, вищу каталітичну активність і чудову стійкість до кислот-лугів, що підходить для жорстких реакційних систем із високими температурами та сильною корозійною активністю.
У гетерогенному органічному синтезі водні нуклеофільні реагенти та субстрати органічної -фази не можуть повністю контактувати через поділ фаз, що призводить до надзвичайно низьких швидкостей реакції або навіть повного гальмування реакції.
Завдяки своїй амфіпатичній структурі TBPC ефективно транспортує нуклеофільні аніони, такі як ціанід, гідроксид і тіоціанат, із водної фази в органічну фазу. TBPC значно підвищує-ефективність двофазного контакту та помітно прискорює реакції ядра, включаючи заміщення, додавання та конденсацію. Наразі цей каталізатор широко використовується в синтезі хімічних речовин тонкого синтезу, таких як естери, прості ефіри та хлорангідриди, ефективно усуваючи поширені промислові недоліки звичайних процесів: повільні швидкості реакції, низькі рівні конверсії та рясне утворення -побічних продуктів.
Сумісність із високими-температурами та спеціальними реакціями
Звичайні четвертинні амонієві каталізатори мають тенденцію розкладатися та втрачати ефективність вище 120 градусів, тоді як TBPC має температуру термічного розкладання вище 340 градусів, що дозволяє використовувати його у високо-температурному органічному синтезі. TBPC демонструє чудову каталітичну ефективність у синтезі полімерних мономерів, модифікації ароматичних сполук і реакціях заміщення галогенідів.
При застосуванні як каталізатора для тонкого синтезу фармацевтичних проміжних продуктів і технічних матеріалів для пестицидів, TBPC ефективно підвищує селективність продукту, зменшує кількість ізомерних домішок і підвищує чистоту і вихід готової продукції. Крім того, каталізатор можна відновити та повторно використати; його каталітична активність майже не знижується після простої екстракції та висушування, що значно скорочує витрати на сировину для тонкого хімічного виробництва та задовольняє потреби велико-промислового виробництва.
Нові передові матеріали: прекурсор іонних рідин і функціональна добавка
Сировина для синтезу функціональних іонних рідин
TBPC є основним прекурсором для приготування функціональних іонних рідин четвертинного фосфонію. Завдяки реакціям аніонного обміну TBPC може поєднуватися з різними аніонами, такими як бромід, йодид, гексафторфосфат і тетрафторборат, утворюючи іонні рідини на основі-фосфонію з різними характеристиками. Такі іонні рідини, що характеризуються низькою летючістю, високою електропровідністю, чудовою термічною стабільністю та широкими електрохімічними вікнами, є актуальною темою для досліджень у галузі нових екологічних матеріалів.
Порівняно з імідазолієвими та піридинієвими іонними рідинами, фосфонієві іонні рідини, отримані з TBPC, мають більшу температурну стійкість і меншу корозійну активність. Вони широко застосовуються в електрохімічному зберіганні енергії, виділенні газів, органічному каталізі та модифікації матеріалів, забезпечуючи життєво важливу підтримку для досліджень і розробок і виробництва нових енергетичних і екологічно-матеріалів.
Допоміжний агент для отримання неорганічних функціональних матеріалів
Під час виготовлення неорганічних наноматеріалів і металофосфідних матеріалів TBPC служить і джерелом фосфору, і структуро{0}}агентом для регулювання морфології матеріалу, розміру частинок і кристалічної структури.
Під час синтезу каталітичних матеріалів, таких як фосфід кобальту та фосфід нікелю, використання TBPC як попередника забезпечує рівномірну фосфоризацію при низьких температурах, утворюючи наноматеріали з фосфіду металу з однорідним розміром частинок і надзвичайною каталітичною активністю.
TBPC також може функціонувати як модифікатор поверхні для обробки нанопорошкових поверхонь, покращуючи дисперсійність порошку в органічних системах і усуваючи агломерацію. Це ефективно підвищує механічні властивості та стабільність композитних матеріалів, підтримуючи широке застосування в керамічних матеріалах, каталітичних носіях і нових енергетичних електродних матеріалах.
Хімічна промисловість і захист навколишнього середовища: допоміжні засоби для десульфурації, декарбонізації та очищення стічних вод
Очищення промислових димових газів
Тетрабутилфосфонію хлориддемонструє виняткову адсорбційну здатність для кислих газів, забезпечуючи ефективне вловлювання шкідливих кислих газів, зокрема діоксиду сірки, вуглекислого газу та сірководню з промислових димових газів, як нову екологічну -добавку для очищення димових газів. Його катіони фосфонію утворюють стабільні слабкі координаційні комплекси з молекулами кислого газу для реалізації високоселективної адсорбції газу. Після адсорбційного насичення швидка десорбція може бути досягнута шляхом нагрівання або зниження тиску, що дозволяє циклічне повторне використання без вторинного забруднення.
На відміну від традиційних десульфураторів на основі амінів, TBPC є не-летким, не-токсичним і термічно стабільним, уникаючи вторинного забруднення димовими газами, одночасно забезпечуючи чудову ефективність десульфурації та декарбонізації. TBPC адаптується до проектів модернізації з ультра-низькими викидами в теплоенергетиці, металургії, хімічній та інших галузях промисловості, сприяючи дотриманню екологічних стандартів виробництва.
Очищення промислових стічних вод
У обробці стічних вод для тонкої хімічної та гальванотехнічної промисловості TBPC діє як флокулянт і допоміжний засіб для хелатування важких металів для очищення стічних вод, що містять іони важких металів та органічні забруднювачі.
Алкільні ланцюги в його молекулярній структурі забезпечують гідрофобність, тоді як катіони фосфонію зв’язуються з негативно зарядженими органічними забруднювачами, колоїдними частинками та комплексними аніонами важких металів у воді, сприяючи флокуляції та седиментації, швидко видаляючи органіку, хром, свинець, ртуть та інші небезпечні забруднювачі зі стічних вод.
Крім того, ця допоміжна речовина демонструє кращу здатність до біологічного розкладання, ніж традиційні полімерні флокулянти, з надзвичайно низьким залишковим вмістом і відсутністю вторинного забруднення води. Він відповідає-стандартам очищення промислових стічних вод і сценаріїв повторного використання відновленої води, поєднуючи екологічність і практичну ефективність.
Електрохімія та анти{0}}корозійні поля: функціональні добавки
Функціональні добавки для електрохімічних систем
Маючи сприятливу електропровідність і електрохімічну стабільність, TBPC може використовуватися як добавка до електроліту в суперконденсаторах, літієвих батареях і системах електролітів для гальванічного покриття. При додаванні в незначних кількостях до електролітів суперконденсаторів він прискорює швидкість міграції іонів, розширює електрохімічне вікно та підвищує ємність конденсатора та термін служби циклу. У процесах нанесення металевих гальванічних покриттів TBPC працює як вирівнювальний та відбілюючий агент для ванн для нанесення покриттів, гомогенізуючи швидкості осадження іонів металу та рафінуючи зерна покриття.
Отримане металеве покриття стає більш гладким і щільним із підвищеною стійкістю до корозії та блискучою поверхнею, знаходячи широке застосування в апаратній гальваніці та покритті точних електронних компонентів.
Інгібітор корозії металу
Для анти-корозійних застосувань у нафтохімічному машинобудуванні, трубопровідному транспорті та промисловому обладнанні TBPC діє як ефективний та екологічно-інгібітор корозії металу. Його молекули адсорбуються на поверхні вуглецевої сталі, нержавіючої сталі, міді та інших металів, утворюючи щільну гідрофобну захисну плівку, яка ізолює кисень, водяну пару та кислі корозійні середовища, ефективно пригнічуючи електрохімічну та хімічну корозію металів.
На відміну від звичайних інгібіторів корозії, що містять -сірку та азот-, цей продукт не-токсичний, не має запаху, термо-стійкий і високоефективний у інгібуванні корозії. TBPC адаптується до промислових умов експлуатації, що включають високу температуру, високу вологість і сильну корозію, ефективно подовжуючи термін служби промислового обладнання та транспортних трубопроводів і скорочуючи витрати на експлуатацію та обслуговування обладнання. Він може похвалитися багатообіцяючими перспективами застосування в розробці нафти та газу та анти-корозійній обробці хімічного обладнання.
Інші допоміжні застосування в тонкій хімії
Крім основних галузей, згаданих вище, TBPC можна використовувати як сировину для органічних фосфатуючих агентів для синтезу високоякісних фосфінових хімічних речовин, таких як арсенід антимоніду тетрабутилфосфонію. У промисловості для нанесення покриттів і чорнила TBPC служить диспергуючою добавкою для покращення рівномірного розподілу пігментів і наповнювачів, підвищення стабільності покриття та ефективності чищення. У біохімічній інженерії він діє як допоміжний засіб фазового переносу для полегшення біокаталітичних реакцій і підвищення ефективності біоконверсії.
Завдяки таким інтегрованим перевагам, як стабільна молекулярна структура, чудова активність, низька токсичність і екологічна сумісність, TBPC став універсальним основним допоміжним засобом для тонкої хімії, сучасних нових матеріалів, захисту навколишнього середовища, нової енергетики та багатьох інших секторів. Поряд з модернізацією високоякісних-хімічних галузей, сценарії його застосування постійно розширюються, а його ринкова вартість постійно зростає.
Домінуючий синтетичний процес
Фундаментальний механізм реакції
Тетрабутилфосфонію хлоридпромислово виробляється в основному через реакцію кватернізації нуклеофільного заміщення між трибутилфосфіном і 1-хлорбутаном, типову реакцію бімолекулярного нуклеофільного заміщення (SN2). Цей маршрут наразі забезпечує найвищу виробничу потужність і може похвалитися найбільш зрілим процесом.
Принцип основної реакції полягає в наступному: атом фосфору в трибутилфосфіні містить неподілену електронну пару та демонструє сильну нуклеофільність. Він атакує електропозитивний алкільний атом вуглецю 1-хлорбутану, розриваючи зв’язок вуглець-хлор і вивільняючи іони хлориду. Утворюються катіони тетрабутилфосфонію, які згодом поєднуються з іонами хлориду, утворюючи TBPC.
Для всієї реакції не потрібен сильний кислотний або основний каталізатор, який протікає в м’яких умовах з мінімальними побічними реакціями та високою швидкістю перетворення сировини. Сумісний із безперервним промисловим виробництвом, цей процес є універсальним основним шляхом синтезу в хімічній промисловості.
Конкретні робочі процедури та контроль параметрів
Для цього синтезу обов’язковими є суворі безводні та безкисневі-умови. Вода різко знижує конверсію реакції та запускає гідролітичні побічні реакції, що утворюють домішки. Безводний толуол зазвичай використовується як інертний реакційний розчинник у виробництві, що має чудову розчинність і чудову хімічну стабільність. Рівномірно розподіляє сировину та стабілізує температуру системи.
Трибутилфосфін і 1-хлорбутан подають у молярному співвідношенні 1:1,05. Невеликий надлишок 1-хлорбутану забезпечує повну конверсію більш дорогого трибутилфосфіну та скорочує втрати сировини. Після завантаження змішаної сировини в герметичний реактор суміш безперервно перемішують і нагрівають до 110-130 градусів для реакції кипіння зі зворотним холодильником протягом 18-24 годин. Азот високої чистоти очищається протягом усієї реакції, щоб ізолювати кисень і запобігти окислювальному розкладанню сировини.
Після завершення реакції в системі випадають масивні білі неочищені продукти. Спочатку проводять атмосферну дистиляцію для видалення розчинника толуолу та відстеження мономерів, що не прореагували, утворюючи сирий TBPC. Очищення здійснюється шляхом розчинення неочищеного продукту в ацетоні з наступною перекристалізацією з діетилового ефіру для видалення слідів органічних домішок і -побічних продуктів. Остаточне фільтрування та низько{4}}температурне вакуумне сушіння дають очищений TBPC із чистотою понад 99%.
Переваги процесу та контроль-побічних продуктів
Цей синтетичний процес забезпечує надзвичайно високу селективність реакції, причому на основну реакцію припадає понад 98% перетворення. Незначні побічні -продукти, включаючи дибутиловий ефір і фосфіноксиди, можна легко видалити за допомогою перекристалізації. Крім того, параметри реакції добре контролюються; незначні коливання температури, співвідношення матеріалів і тривалості реакції майже не впливають на чистоту продукту, забезпечуючи виняткову стабільність виробництва.
Порівняно з традиційним синтетичним шляхом із використанням бутанолу та трихлориду фосфору, цей-процес без каталізатора містить менше робочих кроків і нижчий вміст вологи в готових продуктах, що робить TBPC придатним-для високоякісних застосувань в електроніці, фармацевтиці та інших секторах. Під час виробництва утворюється лише невелика кількість органічних миючих відходів.
Розчинники можуть бути відновлені та перероблені шляхом ректифікації, забезпечуючи як сприятливі екологічні показники, так і економічні вигоди. Повністю замінивши застарілі звичайні процеси, TBPC є кращим шляхом для промислового масового виробництва.
Спектроскопічні властивості, властивості безпеки, зберігання та транспортування
TBPC представляє чіткі якісні спектроскопічні ознаки: характерні піки вібрації розтягування алкільних C–H і C–P зв’язків можна виявити за допомогою інфрачервоної спектроскопії (ІЧ); ЯМР-спектроскопія ¹H і ¹³C точно розрізняє чотири набори сигналів n-бутилкарбону-водню для перевірки структури вхідних матеріалів.
Профіль безпеки
Цей продукт має низьку гостру токсичність із легким подразненням шкіри та слизових оболонок; слід уникати тривалого прямого контакту. TBPC не можна зберігати в суміші з сильними окислювачами, активними металами або концентрованими сильними лугами. Незважаючи на -займистість, термічне розкладання за високих температур виділяє корозійні пари оксидів фосфору та хлористого водню.
Вимоги до зберігання та транспортування
При зберіганні та транспортуванні обов’язкові повітроізоляція, вологозахист і світлозахисний екран. Продукт має бути герметично упакований у пластикові-залізні бочки або скляні пляшки з реагентами з контрольованою температурою зберігання нижче 30 градусів. Гігроскопічні матеріали можуть відновлювати свої початкові фізико-хімічні властивості після вакуумного сушіння для зневоднення без незворотного погіршення.
Загалом, TBPC об’єднує три основні властивості: іонну провідність, високу термічну стабільність і регульовані аніони, які служать критичними відмінними характеристиками від каталізаторів четвертинного амонію.
Популярні Мітки: тетрабутилфосфонію хлорид кас 2304-30-5, постачальники, виробники, завод, опт, купити, ціна, оптом, продаж