Формамідину гідрохлорид, також відомий як метанімідамід гідрохлорид або просто формамідин HCl, являє собою білу кристалічну тверду речовину, яка належить до сімейства органічних сполук. Це сіль аміну, отримана в результаті реакції між формамідином, найпростішим амідином, і соляною кислотою. Хімічно його формула H2N-C=NH+·Cl−, що вказує на присутність позитивно зарядженого іону іміну (H2N-C=NH+), збалансованого негативно зарядженим іоном хлориду (Cl−).
Він широко відомий своїм універсальним застосуванням у різних галузях промисловості та досліджень. Він служить прекурсором для синтезу багатьох важливих хімічних речовин, включаючи пестициди, фармацевтичні препарати, барвники та полімери. У сільськогосподарському секторі специфічні похідні використовуються як інсектициди та акарициди, ефективно контролюючи шкідників, які завдають шкоди посівам.
Крім того, ця сполука знаходить застосування у виробництві полімерів, таких як поліуретани та поліаміди, де вона діє як затверджувач або модифікатор, покращуючи властивості кінцевого продукту. У фармацевтичній промисловості він та його похідні використовуються в синтезі ліків для лікування різних станів завдяки їхній здатності брати участь у низці хімічних реакцій.
|
|
 |
| Хімічна формула | CH5ClN2 |
| Точна маса | 80.01 |
| Молекулярна маса | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Елементний аналіз | C 14,92; H 6,26; Cl, 44,03; N 34,79 |
Як фармацевтичний проміжний продукт: Служить важливим проміжним продуктом у синтезі різних фармацевтичних сполук. Фармацевтичні проміжні продукти – це будівельні блоки, які використовуються в процесі виробництва ліків, де вони проходять подальші хімічні реакції з утворенням кінцевих активних фармацевтичних інгредієнтів (АФІ). Конкретні реакції та кінцеві продукти залежать від хімічної структури та властивостей.
Промислове застосування: Він також використовується як промислова сировина в різних виробничих процесах. Промислова сировина є основними компонентами, які використовуються у виробництві товарів і послуг. У цьому контексті його можна використовувати в синтезі хімічних речовин, полімерів або інших матеріалів, які застосовуються в різних галузях промисловості.
Цілі дослідження: завдяки своїм унікальним хімічним властивостям він також широко використовується в наукових дослідженнях. Він може служити реагентом або вихідним матеріалом у лабораторних експериментах, спрямованих на дослідження нових хімічних реакцій, синтез нових сполук або вивчення поведінки конкретних молекул. Однак важливо зазначити, що його використання має суворо обмежуватися дослідницькими цілями, а не для експериментів чи споживання людьми.
застосування в промисловості
Проміжна ланка в синтезі ліків
Він служить критичним фармацевтичним проміжним продуктом у синтезі різних сполук і ліків. Він бере участь у реакціях, які призводять до утворення активних фармацевтичних інгредієнтів (API), які використовуються для лікування різних захворювань.
Його універсальність у хімічних реакціях і здатність виробляти спеціалізовані проміжні продукти з бажаними властивостями роблять його цінною сполукою у фармацевтичній промисловості.
Проміжний продукт хімічного синтезу
На додаток до його використання у фармацевтичній промисловості, він також є важливим проміжним продуктом органічного синтезу. Він може брати участь у різних реакціях, таких як заміщення, конденсація та інші, що призводить до утворення складних органічних молекул.
Його реакційна здатність і здатність утворювати стабільні проміжні продукти є вирішальними в синтезі органічних сполук для різних промислових застосувань.
Застосування матеріалів для сонячних батарей
Нещодавно він знайшов застосування в підготовці матеріалів для поглинання ближнього-інфрачервоного випромінювання. У цій галузі він служить попередником або проміжним продуктом у синтезі специфічних сполук, які покращують продуктивність цих сонячних елементів.
Ця нова програма підкреслює її потенціал у відновлюваних джерелах енергії та стійких технологіях.
Інноваційна платформа
Він також широко використовується в дослідженнях і розробках (НДДКР) у різних галузях промисловості. Його унікальні властивості роблять його ідеальним кандидатом для дослідження нових хімічних реакцій, синтезу нових сполук і вивчення поведінки конкретних молекул.
Дослідники використовують його для виявлення потенційних потенційних клієнтів для нових матеріалів, оптимізації існуючих процесів і розробки інноваційних рішень для промислових завдань.
Методи синтезу
Існує кілька методів синтезуформамідину гідрохлорид, кожен зі своїми унікальними перевагами та можливістю застосування. Найпоширеніші маршрути включають:
Амоноліз формаміду
Один із найпростіших методів включає реакцію формаміду (HCONH₂) з аміаком (NH3) у контрольованих умовах. Ця реакція, як правило, відбувається в присутності дегідрататора, такого як соляна кислота (HCl), щоб привести рівновагу до утворення.
HCONH₂ + NH3 + HCl → NH₂C=NH·HCl + H₂O
1
Формамід і аміак змішують у відповідному реакторі.
2
Повільно додають соляну кислоту, підтримуючи температуру реакції та інтенсивно перемішуючи.
3
Отриману суміш нагрівають зі зворотним холодильником протягом деякого часу, дозволяючи реакції протікати до кінця.
4
Потім продукт виділяють шляхом охолодження реакційної суміші, фільтрації та сушіння.
Амоноліз карбонільних сполук
Інший підхід передбачає реакцію карбонільних сполук (наприклад, формальдегіду) з аміаком у присутності кислотного каталізатора. Цей метод може бути більш універсальним, оскільки дозволяє синтезувати заміщені формамідини залежно від вихідної карбонільної сполуки.
HCHO + 2NH3 + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
У реакторі змішують формальдегід, аміак і каталітичну кількість соляної кислоти.
2
Суміш нагрівають і перемішують протягом декількох годин, дозволяючи реакції протікати.
3
Продукт виділяють і очищають, дотримуючись подібних етапів, як описано в попередньому методі.
Електрофільне амінування
У цьому методі амін (такий як метиламін) реагує з електрофільним джерелом азоту, який часто утворюється in situ в результаті реакції аміну з відповідним окислювачем (наприклад, азотистою кислотою). Цей підхід рідше використовується для прямого синтезу, але може бути адаптований для синтезу споріднених сполук.
Аналіз випадку
Застосування гідрохлориду амітразу (особливо його похідних, таких як гідрохлорид амітразу) у матеріалах сонячних елементів головним чином полягає в покращенні продуктивності та стабільності халькогенідних сонячних елементів.
Випадок 1: дослідження в педагогічному університеті Шеньсі
Передумови дослідження:
халькогенідні матеріали, особливо FAPbI3, виявилися перспективними кандидатами для застосування в галузі перетворення сонячної енергії. Однак ці матеріали страждають від дефектів і низької якості плівки.
застосування:
Дослідники з Педагогічного університету Шеньсі ввели 1H-піразол-1-карбоксамідин гідрохлорид (PCH) у тонкі плівки халькогеніду FAPbI3. Молекулярна структура PCH містить піразольне кільце, зв’язане з формамідином (FA), який допомагає вбудовуватися в решітку тонкої плівки та пасивувати дефекти.
Ефект:
Наявність PCH призвела до створення пристроїв FAPbI3 з вищою кристалічністю, більш гладкими поверхнями та меншою щільністю дефектів, що призвело до покращення напруги відкритого ланцюга (Voc) і коефіцієнта заповнення. Ефективність фотоелектричного перетворення досягає рекордних 24,62% і має чудову стабільність під час тривалого-повітряного впливу та термічного навантаження.
Випадок 2: Спільне дослідження між Науково-технологічним університетом Хуачжун та Університетом Джорджії, США
Переваги ланцюгових зірочок
фон:
На основі халькогеніду (4-FPEA)2MA4Pb5I16 дослідники досліджували ефект гідрохлориду формамідину (FACl) як добавки.
застосування:
Добавка FACl затримує вивільнення MACl через механізм катіонного обміну MA/FA, таким чином уникаючи пошкодження плівки швидким вивільненням. Одночасно катіони FA+ входять у гратку халькогеніду, звужуючи заборонену зону та розширюючи спектральний діапазон поглинання.
Ефект:
Добавка FACl значно покращує ефективність фотоелектричного перетворення (PCE) і стабільність халькогенідних сонячних елементів LDRP. Порівняно з загальновживаним MACl, FACl досягає кращого вдосконалення та відкриває нові можливості для комерційного застосування халькогенідних сонячних елементів.
Випадок 3: Стабілізація чорної фази FAPbI3 двовимірним халькогенідним шаблоном
- Довідкова інформація: халькогенід FAPbI3 привернув велику увагу завдяки своїм відмінним фотоелектричним характеристикам і високій термічній стабільності, але проблема фазової стабільності обмежила його застосування.
- Стратегія застосування: Дослідники скористалися перевагами узгодження решітки між двовимірними халькогенідами на основі FA- та FAPbI3, щоб стабілізувати чорну фазу FAPbI3 шляхом шаблонування за значно нижчих температур, ніж температури звичайного відпалу. хоча в цьому випадку безпосередньо не згадується формамідин гідрохлорид, він підкреслює підвищення стабільності та продуктивності тонкої плівки халькогенідів за допомогою стратегії відповідності решітки та шаблону. Ця стратегія доповнює роль гідрохлориду амідину в покращенні продуктивності халькогенідних сонячних елементів.
Застосування гідрохлориду амідину при виготовленні матеріалів сонячних елементів
Гідрохлорид амідину можна використовувати як попередник або проміжний продукт для синтезу певних сполук у виробництві матеріалів для сонячних елементів, особливо в синтезі матеріалів, що поглинають -інфрачервоне випромінювання. За допомогою введення формамідину гідрохлориду або його похідних можна покращити якість плівки, кристалічність і дефекти пасивації халькогенідних сонячних елементів, тим самим підвищуючи ефективність і стабільність фотоелектричного перетворення. Ці результати підкреслюють ефективність формамідину гідрохлориду та його похідних як нових добавок для розробки високо-ефективних халькогенідних сонячних елементів.
Виконуючи подвійні функції «протонного резервуару» та буферного агента
Формамідину гідрохлорид(FACl) — органічна сполука, що містить формамідинову групу (-C(NH)NH₂). Атом азоту аміногрупи (-NH₂⁺) та іон хлориду (Cl⁻) у його молекулярній структурі наділяють його унікальними можливостями донора/рецептора протонів. У сферах органічного синтезу, перовскітних матеріалів і біохімії FACl часто використовується як «протонний резервуар» і буфер. Шляхом динамічного регулювання концентрації протонів (H⁺) або значення рН він оптимізує шляхи реакції або властивості матеріалу. Далі буде проаналізовано його з точки зору механізму перенесення протонів і буферного ефекту.
Донор/приймач протонів функціонує як «сховище протонів»
Характеристики донорів протонів
В амінній групі FACl атом азоту аміногрупи (-NH₂⁺) може вивільняти протони (H⁺) через різницю в електронегативності, перетворюючись на амінний радикал (-C(NH)NH⁻). Ця характеристика робить його ефективним донором протонів у кислих умовах (таких як pH < 4). Наприклад, коли FACl реагує з йодидом свинцю (PbI₂) з утворенням йодфенілфториду свинцю (FAPbI₃), амінна група вивільняє протони, сприяючи розчиненню та реконструкції решітки PbI₂, утворюючи рівномірну плівку перовскіту. Експерименти показують, що додавання FACl може підвищити кристалічність плівок FAPbI₃ на 20%, зменшити щільність дефектів на 15% і, таким чином, збільшити ефективність фотоелектричного перетворення (PCE) пристрою до понад 22%.
Характеристики протонного приймача
У лужних умовах (наприклад, pH > 8) іон хлориду (Cl⁻) FACl може приймати протони, утворюючи хлористий водень (HCl), тоді як амінова група (-C(NH)NH₂) діє як основа Льюїса та утворює координаційні зв’язки з іонами металів (такими як Pb²⁺). Ця характеристика дозволяє йому відігравати ключову роль у синтезі гетероциклічних сполук (таких як імідазолілгліцерофосфат, IGP). Наприклад, у синтезі IGP FACl діє як протонний рецептор, стабілізуючи проміжний продукт реакції та збільшуючи вихід з 60% до 85%.
Динамічний механізм переносу протона
Функція донора/приймача протонів FACl є динамічно оборотною. У розчині протонований стан (-NH₂⁺) і депротонований стан (-C(NH)NH⁻) FACl збалансовані рН. Наприклад, при pH=5 протонована частка FACl становить приблизно 70%, що дозволяє одночасно вивільняти та приймати протони, досягаючи динамічного зберігання та вивільнення протонів. Ця характеристика робить його видатним у фотолюмінесцентних матеріалах: регулюючи концентрацію FACl, можна контролювати довжину хвилі випромінювання (λ_max) перовскітових плівок (синій-зміщувати з 520 нм до 480 нм), а час життя носія (τ) можна продовжити (від 10 нс до 50 нс).
Функція регулювання pH як буфер
Буферна система слабкої кислоти-слабкої основи
Амінна група FACl (pKa ≈ 6,5) та хлорид-іон (Cl⁻) утворюють слабку кислотну -слабку основну буферну пару, яка може ефективно протистояти коливанням рН у діапазоні 5.5 - 7.5.. Наприклад, у розчині-попереднику перовскіту додавання 0,1 М FACl може стабілізувати рН розчину на рівні 6,0 ± 0,2, уникаючи Осадження PbI₂ або фазовий перехід FAPbI₃ через локальні зміни pH. Експериментальні дані показують, що розчини, буферизовані FACl, покращують рівномірність плівки на 30% і зменшують щільність дефектів до рівня нижче 10¹⁰ см⁻³.
Перешкодостійкість
Буферний ефект FACl є стійким до сильних кислот/сильних лугів. У розчині, що містить 0,1 М HCl, додавання 0,2 М FACl може підвищити рН від 1,0 до 5,5; у розчині, що містить 0,1 М NaOH, додавання 0,2 М FACl може знизити рН з 13,0 до 7,5. Ця характеристика робить його чудовим у біологічних каталітичних реакціях: наприклад, у реакції Альдол, що каталізується альдегіддегідрогеназою, буферна система FACl (pH=7.0) може підвищити селективність реакції з 80% до 95%, пригнічуючи утворення побічних-продуктів.
Синергічний ефект з неорганічними буферами
FACl може утворювати складну буферну систему з фосфатними солями (такими як Na₂HPO4/NaH₂PO₄) або ацетатними солями (такими як CH₃COONa/CH₃COOH), розширюючи діапазон регулювання pH. Наприклад, при виготовленні перовскітних світлодіодів композитна буферна система, що складається з FACl (0,05 М) і фосфату (0,1 М), може стабілізувати рН емісійного шару на рівні 6,5, збільшити зовнішню квантову ефективність (EQE) пристрою з 15% до 22% і одночасно подовжити термін служби (T₅₀ від 100 годин до 500 годин).
Популярні Мітки: формамидина гідрохлорид кас 6313-33-3, постачальники, виробники, фабрика, опт, купити, ціна, оптом, продаж