Formamidiinihydrokloridi, joka tunnetaan myös nimellä metaanimidiinihydrokloridi tai yksinkertaisesti formamidiini HCl, on valkoinen kiteinen kiinteä aine, joka kuuluu orgaanisten yhdisteiden perheeseen. Se on amiinisuola, joka on johdettu formamidiinin, yksinkertaisimman amidiinin, ja kloorivetyhapon välisestä reaktiosta. Kemiallisesti sen kaava on H2N-C=NH+·Cl−, mikä osoittaa positiivisesti varautuneen imiini-ionin (H2N-C=NH+) läsnäolon, jota tasapainottaa negatiivisesti varautunut kloridi-ioni (Cl−).
Se on laajalti tunnettu monipuolisista sovelluksistaan eri teollisuuden ja tutkimuksen aloilla. Se toimii esiaste lukuisten tärkeiden kemikaalien, mukaan lukien torjunta-aineiden, lääkkeiden, väriaineiden ja polymeerien, synteesissä. Maatalousalalla käytetään tiettyjä johdannaisia hyönteismyrkkyinä ja punkkimyrkkyinä, mikä torjuu tehokkaasti kasveja vahingoittavia tuholaisia.
Lisäksi tätä yhdistettä voidaan käyttää polymeerien, kuten polyuretaanien ja polyamidien, tuotannossa, jossa se toimii kovetusaineena tai modifiointiaineena ja parantaa lopputuotteen ominaisuuksia. Lääketeollisuudessa sitä ja sen johdannaisia hyödynnetään erilaisten sairauksien hoitoon tarkoitettujen lääkkeiden synteesissä, koska ne voivat osallistua erilaisiin kemiallisiin reaktioihin.
|
|
 |
| Kemiallinen kaava | CH5CIN2 |
| Tarkka massa | 80.01 |
| Molekyylipaino | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Alkuaineanalyysi | C, 14,92; H, 6,26; Cl, 44,03; N, 34,79 |
Farmaseuttisena välituotteena: Toimii tärkeänä välituotteena erilaisten farmaseuttisten yhdisteiden synteesissä. Farmaseuttiset välituotteet ovat rakennuspalikoita, joita käytetään lääkkeiden valmistusprosessissa, jossa ne käyvät läpi muita kemiallisia reaktioita muodostaen lopullisia vaikuttavia farmaseuttisia ainesosia (API). Erityiset reaktiot ja lopputuotteet riippuvat kemiallisesta rakenteesta ja ominaisuuksista.
Teolliset sovellukset: Sitä käytetään myös teollisuuden raaka-aineena erilaisissa valmistusprosesseissa. Teollisuuden raaka-aineet ovat olennaisia osia tavaroiden ja palveluiden tuotannossa. Tässä yhteydessä sitä voidaan käyttää kemikaalien, polymeerien tai muiden materiaalien synteesissä, joilla on sovelluksia eri teollisuudenaloilla.
Tutkimustarkoitukset: Ainutlaatuisten kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta sitä käytetään yleisesti myös tieteellisessä tutkimuksessa. Se voi toimia reagenssina tai lähtöaineena laboratoriokokeissa, joiden tarkoituksena on tutkia uusia kemiallisia reaktioita, syntetisoida uusia yhdisteitä tai tutkia tiettyjen molekyylien käyttäytymistä. On kuitenkin tärkeää huomata, että sen käyttö on rajoitettava tiukasti tutkimustarkoituksiin eikä ihmiskokeiluun tai -kulutukseen.
sovelluksia teollisuudessa
Huumeiden synteesin välitaso
Se toimii kriittisenä farmaseuttisena välituotteena erilaisten yhdisteiden ja lääkkeiden synteesissä. Se osallistuu reaktioihin, jotka johtavat aktiivisten farmaseuttisten aineosien (API) muodostumiseen, joita käytetään erilaisten sairauksien hoidossa.
Sen monipuolisuus kemiallisissa reaktioissa ja kyky tuottaa räätälöityjä välituotteita halutuilla ominaisuuksilla tekevät siitä arvokkaan yhdisteen lääketeollisuudessa.
Kemiallisen synteesin välituote
Lääketeollisuuden käytön lisäksi se on myös tärkeä välituote orgaanisessa synteesissä. Se voi osallistua erilaisiin reaktioihin, kuten substituutioon, kondensaatioon ja muihin, mikä johtaa monimutkaisten orgaanisten molekyylien muodostumiseen.
Sen reaktiivisuus ja kyky muodostaa stabiileja välituotteita ovat ratkaisevia orgaanisten yhdisteiden synteesissä erilaisiin teollisiin sovelluksiin.
Sovellus aurinkokennomateriaaleissa
Äskettäin sille on löydetty käyttöä lähellä{0}}infrapunaa absorboivien materiaalien valmistuksessa. Tällä alalla se toimii prekursorina tai välituotteena tiettyjen yhdisteiden synteesissä, jotka parantavat näiden aurinkokennojen suorituskykyä.
Tämä uusi sovellus korostaa sen potentiaalia uusiutuvassa energiassa ja kestävissä teknologioissa.
Innovaatioalusta
Sitä käytetään myös laajasti tutkimus- ja kehitystoiminnassa (T&K) eri toimialoilla. Sen ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen ehdokkaan uusien kemiallisten reaktioiden tutkimiseen, uusien yhdisteiden syntetisoimiseen ja tiettyjen molekyylien käyttäytymisen tutkimiseen.
Tutkijat käyttävät sitä uusien materiaalien mahdollisten etujen tunnistamiseen, olemassa olevien prosessien optimointiin ja innovatiivisten ratkaisujen kehittämiseen teollisuuden haasteisiin.
Synteesimenetelmät
Synteesiin on olemassa useita menetelmiäformamidiinihydrokloridi, jokaisella on ainutlaatuiset etunsa ja sovellettavuus. Yleisimpiä reittejä ovat mm.
Foramidin ammonolyysi
Yksi yksinkertaisimmista menetelmistä sisältää formamidin (HCONH2) reaktion ammoniakin (NH3) kanssa kontrolloiduissa olosuhteissa. Tämä reaktio tapahtuu tyypillisesti vedenpoistoaineen, kuten kloorivetyhapon (HCl) läsnä ollessa tasapainon ohjaamiseksi kohti muodostumista.
HCONH₂ + NH3 + HCl → NH₂C=NH·HCl + H2O
1
Foramidi ja ammoniakki sekoitetaan sopivassa reaktorissa.
2
Kloorivetyhappoa lisätään hitaasti pitäen samalla reaktiolämpötila ja sekoittaen voimakkaasti.
3
Saatua seosta kuumennetaan palautusjäähdyttäen jonkin aikaa, jolloin reaktion annetaan edetä loppuun.
4
Tuote eristetään sitten jäähdyttämällä reaktioseos, suodattamalla ja kuivaamalla.
Karbonyyliyhdisteiden ammonolyysi
Toinen lähestymistapa sisältää karbonyyliyhdisteiden (esim. formaldehydin) reaktion ammoniakin kanssa happokatalyytin läsnä ollessa. Tämä menetelmä voi olla monipuolisempi, koska se mahdollistaa substituoitujen formamidiinien synteesin riippuen lähtökarbonyyliyhdisteestä.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H2O
1
Formaldehydiä, ammoniakkia ja katalyyttinen määrä kloorivetyhappoa sekoitetaan reaktorissa.
2
Seosta kuumennetaan ja sekoitetaan useita tunteja, jolloin reaktion annetaan edetä.
3
Tuote eristetään ja puhdistetaan noudattamalla samanlaisia vaiheita kuin edellisessä menetelmässä on kuvattu.
Elektrofiilinen aminointi
Tässä menetelmässä amiini (kuten metyyliamiini) saatetaan reagoimaan elektrofiilisen typen lähteen kanssa, joka syntyy usein in situ amiinin reaktiosta sopivan hapettimen (esim. typpihapon) kanssa. Tätä lähestymistapaa käytetään harvemmin suorassa synteesissä, mutta se voidaan mukauttaa sukulaisten yhdisteiden synteesiin.
Tapausanalyysi
Amitratsihydrokloridin (erityisesti sen johdannaisten, kuten amitratsihydrokloridin) käyttö aurinkokennomateriaaleissa on pääasiassa kalkogenidiaurinkokennojen suorituskyvyn ja stabiilisuuden parantamista.
Tapaus 1: Tutkimus Shaanxi Normal Universityssä
Tutkimuksen tausta:
kalkogenidimateriaalit, erityisesti FAPbI3, ovat tulleet lupaaviksi ehdokkaiksi aurinkoenergian muunnossovelluksiin. Nämä materiaalit kärsivät kuitenkin vioista ja huonosta kalvonlaadusta.
Sovellus:
Shaanxin normaaliyliopiston tutkijat lisäsivät 1H-pyratsoli-1-karboksamidiinihydrokloridia (PCH) FAPbI3-kalkogenidiohutkalvoihin. PCH:n molekyylirakenteessa on pyratsolirengas, joka on sitoutunut formamidiiniin (FA), joka auttaa liittymään ohutkalvohilaan ja passivoimaan vikoja.
Vaikutus:
PCH:n läsnäolo johti FAPbI3-laitteisiin, joilla oli korkeampi kiteisyys, tasaisemmat pinnat ja pienempi vikatiheys, mikä johti parempaan-avopiirin jännitteeseen (Voc) ja täyttökertoimeen. Aurinkosähkömuunnoshyötysuhde saavuttaa ennätystason 24,62 %, ja sillä on erinomainen vakaus pitkäaikaisessa ilma-altistuksessa ja lämpörasituksessa.
Tapaus 2: Yhteistutkimus Huazhongin tiede- ja teknologiayliopiston ja Georgian yliopiston välillä Yhdysvalloissa
Ketjurattaiden edut
Tausta:
(4-FPEA)2MA4Pb5I16-kalkogenidin perusteella tutkijat tutkivat formamidiinihydrokloridin (FACl) vaikutusta lisäaineena.
Sovellus:
FACl-lisäaine viivästyttää MACl:n vapautumista MA/FA-kationinvaihtomekanismin kautta, jolloin vältetään kalvon vaurioituminen nopean vapautumisen vuoksi. Samanaikaisesti FA+-kationit tulevat kalkogenidihilaan kaventaen kaistaväliä ja laajentaen spektrin absorptioaluetta.
Vaikutus:
FACl-lisäaine parantaa merkittävästi valosähköistä muunnostehokkuutta (PCE) ja LDRP-kalkogenidi-aurinkokennojen vakautta. Yleisesti käytettyyn MACl:iin verrattuna FACl parantaa parannusta ja avaa uusia mahdollisuuksia kalkogenidi-aurinkokennojen kaupalliseen käyttöön.
Tapaus 3: FAPbI3-mustan faasin stabilointi 2D-kalkogeniditemplaatilla
- Tausta: FAPbI3-kalkogenidi on herättänyt paljon huomiota erinomaisen aurinkosähkön suorituskyvyn ja korkean lämpöstabiilisuuden ansiosta, mutta sen vaihestabiilisuusongelma on rajoittanut sen käyttöä.
- Sovellusstrategia: Tutkijat ovat käyttäneet hyväkseen FA--pohjaisten 2D-kalkogenidien ja FAPbI3:n välistä hila-sovitusta stabiloidakseen mustan faasin FAPbI3:n mallintamalla paljon alemmissa lämpötiloissa kuin tavanomaiset lämpökäsittelylämpötilat. vaikka tässä tapauksessa ei mainita suoraan formamidiinihydrokloridia, se korostaa kalkogenidien ohutkalvon stabiilisuuden ja suorituskyvyn parantamista hilan sovitus- ja mallintamisstrategian avulla. Tämä strategia täydentää amidiinihydrokloridin roolia kalkogenidiaurinkokennojen suorituskyvyn parantamisessa.
Amidiinihydrokloridin käyttö aurinkokennomateriaalien valmistuksessa
Amidiinihydrokloridia voidaan käyttää esiasteena tai välituotteena tiettyjen yhdisteiden synteesissä aurinkokennomateriaalien valmistuksessa, erityisesti lähellä{0}}infrapunaa absorboivien materiaalien synteesissä. Käyttämällä formamidiinihydrokloridia tai sen johdannaisia on mahdollista parantaa kalkogenidi-aurinkokennojen kalvon laatua, kiteisyyttä ja passivointivirheitä, mikä lisää aurinkosähkön konversion tehokkuutta ja vakautta. Nämä havainnot korostavat formamidiinihydrokloridin ja sen johdannaisten tehokkuutta uusina lisäaineina tehokkaiden kalkogenidiaurinkokennojen kehittämisessä.
Sillä on kaksi tehtävää, "protonisäiliö" ja puskuriaine
Formamidiinihydrokloridi(FACl) on orgaaninen yhdiste, joka sisältää formamidiiniryhmän (-C(NH)NH2). Sen molekyylirakenteessa oleva aminotyppiatomi (-NH2+) ja kloridi-ioni (Cl⁻) antavat sille ainutlaatuiset protonin luovuttaja/reseptoriominaisuudet. Orgaanisen synteesin, perovskiittimateriaalien ja biokemian aloilla FACl:a käytetään usein "protonisäiliönä" ja puskurina. Säätämällä dynaamisesti protonipitoisuutta (H⁺) tai pH-arvoa se optimoi reaktioreittejä tai materiaalin ominaisuuksia. Seuraavassa analysoidaan sitä protoninsiirtomekanismin ja puskurointivaikutuksen näkökulmasta.
Protonin luovuttaja/vastaanotintoiminto "protonivarastona"
Protonin luovuttajan ominaisuudet
FACl:n amiiniryhmässä aminoryhmän typpiatomi (-NH₂⁺) voi elektronegatiivisuuden erosta johtuen vapauttaa protoneja (H⁺) muuttuen amiiniradikaaliksi (-C(NH)NH⁻). Tämä ominaisuus tekee siitä tehokkaan protonin luovuttajan happamissa olosuhteissa (kuten pH < 4). Esimerkiksi kun FACl reagoi lyijyjodidin (PbI2) kanssa muodostaen lyijyjodifenyylifluoridia (FAPbI3), amiiniryhmä vapauttaa protoneja edistäen PbI2:n liukenemista ja hilan rekonstruktiota ja muodostaen yhtenäisen perovskiittikalvon. Kokeet osoittavat, että FACl:n lisääminen voi lisätä FAPbI3-kalvojen kiteisyyttä 20 %:lla, vähentää virhetiheyttä 15 % ja siten lisätä laitteen aurinkosähkömuunnostehokkuutta (PCE) yli 22 %:iin.
Protonivastaanottimen ominaisuudet
Alkalisissa olosuhteissa (kuten pH > 8) FACl:n kloridi-ioni (Cl⁻) voi ottaa vastaan protoneja, jolloin muodostuu kloorivetyä (HCl), kun taas amiiniryhmä (-C(NH)NH2) toimii Lewis-emäksenä ja muodostaa koordinaatiosidoksia metalli-ionien (kuten Pb²⁺) kanssa. Tämän ominaisuuden ansiosta sillä voi olla keskeinen rooli heterosyklisten yhdisteiden (kuten imidatsolyyliglyserofosfaatin, IGP:n) synteesissä. Esimerkiksi IGP:n synteesissä FACl toimii protonireseptorina, stabiloimalla reaktiovälituotetta ja nostaen saantoa 60 %:sta 85 %:iin.
Dynaaminen protonien siirtomekanismi
FACl:n protonin luovuttaja/vastaanotintoiminto on dynaamisesti palautuva. Liuoksessa FACl:n protonoitu tila (-NH2+) ja deprotonoitu tila (-C(NH)NH⁻) ovat tasapainossa pH:lla. Esimerkiksi pH:ssa=5 FACl:n protonoitunut osuus on noin 70 %, mikä mahdollistaa protonien samanaikaisen vapautumisen ja hyväksymisen, jolloin saavutetaan protonien dynaaminen varastointi ja vapautuminen. Tämä ominaisuus tekee siitä erinomaisen fotoluminoivissa materiaaleissa: säätämällä FACl:n pitoisuutta, perovskiittikalvojen emission aallonpituutta (λ_max) voidaan hallita (sininen-siirretty 520 nm:stä 480 nm:iin) ja kantoaallon käyttöikää (τ) voidaan pidentää (10 ns:stä 50 ns:iin).
pH:n säätely Toimii puskurina
Heikko happo-Heikko emäspuskurijärjestelmä
FACl:n amiiniryhmä (pKa ≈ 6,5) ja kloridi-ioni (Cl⁻) muodostavat heikon happo-heikon emäspuskuriparin, joka kestää tehokkaasti pH-vaihteluita alueella 5.5 - 7.5. Esimerkiksi perovskiitin esiasteliuoksessa 0,1 M FACl:n lisääminen ±2 voi välttää 0,1 M FACl:n stabiloitumisen. PbI2-saostuminen tai FAPbI3-faasimuutos paikallisten pH-muutosten vuoksi. Kokeelliset tiedot osoittavat, että FACl:lla puskuroiduilla liuoksilla on 30 % parannus kalvon yhtenäisyydessä ja virhetiheys pienenee alle 1010 cm-3:n.
Häiriön vastustuskyky
FACl:n puskuroiva vaikutus kestää vahvoja happoja/vahvoja emäksiä. Liuokseen, joka sisältää 0,1 M HCl:a, 0,2 M FACl:n lisääminen voi nostaa pH:n arvosta 1,0 arvoon 5,5; liuoksessa, joka sisältää 0,1 M NaOH:ta, 0,2 M FACl:n lisääminen voi alentaa pH:ta 13,0:sta 7,5:een. Tämä ominaisuus tekee siitä erinomaisen biologisissa katalyyttisissä reaktioissa: esimerkiksi aldehydidehydrogenaasin katalysoimassa Aldol-reaktiossa FACl-puskurijärjestelmä (pH=7.0) voi lisätä reaktion selektiivisyyttä 80 %:sta 95 %:iin samalla, kun se estää sivutuotteiden muodostumisen.
Synergistinen vaikutus epäorgaanisten puskureiden kanssa
FACl voi muodostaa komposiittipuskurijärjestelmän fosfaattisuolojen (kuten Na2HPO4/NaH2PO4) tai asetaattisuolojen (kuten CH3COONa/CH3COOH) kanssa, mikä laajentaa pH:n säätöaluetta. Esimerkiksi perovskiitti-LED-valoissa FACl:sta (0,05 M) ja fosfaatista (0,1 M) koostuva komposiittipuskurijärjestelmä voi stabiloida emissiokerroksen pH:n arvoon 6,5, nostaa laitteen ulkoista kvanttitehokkuutta (EQE) 15 %:sta 22 %:iin ja samanaikaisesti pidentää käyttöikää 10 ′″. 500 tuntia).
Suositut Tagit: formamidiinihydrokloridi cas 6313-33-3, toimittajat, valmistajat, tehdas, tukkumyynti, osta, hinta, irtotavarana, myytävänä