Formamidin hidrohlorid, također poznat kao metanimidamid hidrohlorid ili jednostavno formamidin HCl, je bijela kristalna čvrsta supstanca koja pripada porodici organskih jedinjenja. To je aminska sol dobivena reakcijom između formamidina, najjednostavnijeg amidina, i klorovodične kiseline. Hemijski, njegova formula je H2N-C=NH+·Cl−, što ukazuje na prisustvo pozitivno nabijenog imin jona (H2N-C=NH+) uravnoteženog negativno nabijenim hloridnim jonom (Cl−).
Široko je poznat po svojoj raznovrsnoj primjeni u raznim industrijskim i istraživačkim poljima. Služi kao prekursor za sintezu brojnih važnih hemikalija, uključujući pesticide, farmaceutske proizvode, boje i polimere. U poljoprivrednom sektoru, specifični derivati se koriste kao insekticidi i akaricidi, efikasno suzbijajući štetočine koje oštećuju usjeve.
Štaviše, ovaj spoj nalazi primenu u proizvodnji polimera kao što su poliuretani i poliamidi, gdje djeluje kao sredstvo za očvršćavanje ili modifikator, poboljšavajući svojstva konačnog proizvoda. U farmaceutskoj industriji, on i njegovi derivati se koriste u sintezi lijekova za liječenje različitih stanja, zahvaljujući njihovoj sposobnosti da učestvuju u nizu kemijskih reakcija.
|
|
 |
| Hemijska formula | CH5ClN2 |
| Tačna masa | 80.01 |
| Molecular Weight | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Elementalna analiza | C, 14,92; H, 6,26; Cl, 44,03; N, 34,79 |
Kao farmaceutski intermedijer: Služi kao važan međuprodukt u sintezi različitih farmaceutskih spojeva. Farmaceutski intermedijeri su građevni blokovi koji se koriste u procesu proizvodnje lijekova, gdje prolaze dalje kemijske reakcije kako bi se formirali konačni aktivni farmaceutski sastojci (API). Specifične reakcije i krajnji proizvodi zavise od hemijske strukture i svojstava.
Industrijske primjene: Također se koristi kao industrijska sirovina u raznim proizvodnim procesima. Industrijske sirovine su bitne komponente koje se koriste u proizvodnji roba i usluga. U tom kontekstu, može se koristiti u sintezi hemikalija, polimera ili drugih materijala koji imaju primjenu u različitim industrijama.
Research Purposes: Zbog svojih jedinstvenih hemijskih svojstava, takođe se često koristi u naučnim istraživanjima. Može poslužiti kao reagens ili početni materijal u laboratorijskim eksperimentima čiji je cilj istraživanje novih kemijskih reakcija, sintetiziranje novih spojeva ili proučavanje ponašanja specifičnih molekula. Međutim, važno je napomenuti da njegova upotreba treba biti striktno ograničena na istraživačke svrhe, a ne za eksperimentiranje ili potrošnju na ljudima.
primjene u industriji
Intermedijer u sintezi lijekova
Služi kao kritični farmaceutski međuprodukt u sintezi različitih spojeva i lijekova. Uključen je u reakcije koje dovode do stvaranja aktivnih farmaceutskih sastojaka (API) koji se koriste u liječenju različitih medicinskih stanja.
Njegova svestranost u hemijskim reakcijama i sposobnost proizvodnje prilagođenih intermedijera sa željenim svojstvima čine ga vrijednim spojem u farmaceutskoj industriji.
Intermedijer u hemijskoj sintezi
Pored upotrebe u farmaceutskoj industriji, važan je i međuprodukt u organskoj sintezi. Može sudjelovati u raznim reakcijama kao što su supstitucija, kondenzacija i druge, što dovodi do stvaranja složenih organskih molekula.
Njegova reaktivnost i sposobnost formiranja stabilnih intermedijera su ključne u sintezi organskih spojeva za različite industrijske primjene.
Primjena u materijalima za solarne ćelije
Nedavno je pronašao primjenu u pripremi materijala za skoro{0}}infracrvenu apsorpciju. U ovoj oblasti služi kao prekursor ili intermedijer u sintezi specifičnih jedinjenja koja poboljšavaju performanse ovih solarnih ćelija.
Ova nova aplikacija naglašava njen potencijal u obnovljivim izvorima energije i održivim tehnologijama.
Innovation Platform
Također se intenzivno koristi u aktivnostima istraživanja i razvoja (R&D) u različitim industrijama. Njegova jedinstvena svojstva čine ga idealnim kandidatom za istraživanje novih kemijskih reakcija, sintetiziranje novih spojeva i proučavanje ponašanja specifičnih molekula.
Istraživači ga koriste za identifikaciju potencijalnih potencijalnih potencijalnih kupaca za nove materijale, optimizaciju postojećih procesa i razvoj inovativnih rješenja za industrijske izazove.
Metode sinteze
Postoji nekoliko metoda za sintezuformamidin hidrohlorid, svaki sa svojim jedinstvenim prednostima i primjenjivošću. Najčešći putevi uključuju:
Amonoliza formamida
Jedna od najjednostavnijih metoda uključuje reakciju formamida (HCONH₂) s amonijakom (NH₃) u kontroliranim uvjetima. Ova reakcija se obično događa u prisustvu agensa za dehidrataciju kao što je hlorovodonična kiselina (HCl) kako bi se ravnoteža pokrenula prema formaciji.
HCONH₂ + NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + H₂O
1
Formamid i amonijak se miješaju u odgovarajućem reaktoru.
2
Polako se dodaje hlorovodonična kiselina, uz održavanje temperature reakcije i snažno mešanje.
3
Rezultirajuća smjesa se zagrijava do refluksa neko vrijeme, omogućavajući reakciji da nastavi do završetka.
4
Produkt se zatim izoluje hlađenjem reakcione smeše, filtriranjem i sušenjem.
Amonoliza karbonilnih jedinjenja
Drugi pristup uključuje reakciju karbonilnih jedinjenja (npr. formaldehida) sa amonijakom u prisustvu kiselog katalizatora. Ova metoda može biti raznovrsnija, jer omogućava sintezu supstituiranih formidina u zavisnosti od početnog karbonilnog spoja.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
Formaldehid, amonijak i katalitička količina hlorovodonične kiseline se miješaju u reaktoru.
2
Smjesa se zagrijava i miješa nekoliko sati, ostavljajući reakciju da teče.
3
Proizvod je izoliran i pročišćen slijedeći slične korake kao što je opisano u prethodnoj metodi.
Elektrofilna aminacija
U ovoj metodi, amin (kao što je metilamin) reagira s elektrofilnim izvorom dušika, koji se često stvara in situ reakcijom amina s odgovarajućim oksidansom (npr. dušičnom kiselinom). Ovaj pristup se rjeđe koristi za direktnu sintezu, ali se može prilagoditi za sintezu srodnih spojeva.
Analiza slučaja
Primena amitraz hidrohlorida (posebno njegovih derivata, kao što je amitraz hidrohlorid) u materijalima solarnih ćelija je uglavnom u poboljšanju performansi i stabilnosti halkogenidnih solarnih ćelija.
Slučaj 1: Istraživanje na Shaanxi Normal University
Pozadina istraživanja:
halkogenidni materijali, posebno FAPbI3, su se pojavili kao obećavajući kandidati za primjenu konverzije solarne energije. Međutim, ovi materijali pate od nedostataka i loše kvalitete filma.
primjena:
Istraživači sa Shaanxi Normal University uveli su 1H-pirazol-1-karboksamidin hidrohlorid (PCH) u tanke filmove halkogenida FAPbI3. Molekularna struktura PCH ima pirazolni prsten vezan za formamidin (FA), koji pomaže da se ugradi u defektnu rešetku tankog filma i pasivu.
efekat:
Prisustvo PCH rezultiralo je FAPbI3 uređajima sa većom kristalinom, glatkijim površinama i manjom gustinom defekata, što je dovelo do poboljšanog napona-otvorenog kola (Voc) i faktora punjenja. Efikasnost fotonaponske konverzije dostiže rekordnih 24,62% i ima odličnu stabilnost pod dugotrajnom-izloženošću zraku i termičkim stresom.
Slučaj 2: Kolaborativno istraživanje između Huazhong Univerziteta nauke i tehnologije i Univerziteta Georgia, SAD
Prednosti lančanika
Pozadina:
Na osnovu (4-FPEA)2MA4Pb5I16 halkogenida, istraživači su istraživali efekat formamidin hidrohlorida (FACl) kao aditiva.
primjena:
FACl aditiv odgađa oslobađanje MACl kroz mehanizam kationske izmjene MA/FA, čime se izbjegava oštećenje filma brzim oslobađanjem. Istovremeno, FA+ kationi ulaze u halkogenidnu rešetku, sužavajući pojas i proširujući spektralni opseg apsorpcije.
Efekat:
FACl aditiv značajno poboljšava efikasnost fotoelektrične konverzije (PCE) i stabilnost LDRP halkogenidnih solarnih ćelija. U poređenju sa uobičajeno korišćenim MACl, FACl postiže bolje poboljšanje i otvara nove mogućnosti za komercijalnu primenu halkogenidnih solarnih ćelija.
Slučaj 3: Stabilizacija crne faze FAPbI3 pomoću 2D halkogenidnog šablona
- Pozadina: FAPbI3 halkogenid je privukao veliku pažnju zbog svojih odličnih fotonaponskih performansi i visoke termičke stabilnosti, ali je njegov problem fazne stabilnosti ograničio njegovu primjenu.
- Strategija primjene: Istraživači su iskoristili prednost uparivanja rešetki između 2D halkogenida zasnovanih na FA-u i FAPbI3 kako bi stabilizirali crnu fazu FAPbI3 postavljanjem šablona na mnogo niže temperature od konvencionalnih temperatura žarenja. iako se u ovom slučaju direktno ne spominje formamidin hidrohlorid, on naglašava poboljšanje stabilnosti i performansi tankog filma halkogenida kroz strategiju usklađivanja rešetki i šabloniranja. Ova strategija nadopunjuje ulogu amidin hidrohlorida u poboljšanju performansi halkogenidnih solarnih ćelija.
Primjena amidin hidrohlorida u pripremi materijala solarnih ćelija
Amidin hidrohlorid se može koristiti kao prekursor ili intermedijer za sintezu specifičnih jedinjenja u pripremi materijala solarnih ćelija, posebno u sintezi materijala koji apsorbuju skoro{0}}infracrveno zračenje. Uvođenjem formamidin hidrohlorida ili njegovih derivata, moguće je poboljšati kvalitet filma, kristalnost i defekte pasivizacije halkogenidnih solarnih ćelija, čime se povećava efikasnost i stabilnost fotonaponske konverzije. Ovi nalazi naglašavaju efikasnost formamidin hidrohlorida i njegovih derivata kao novih aditiva za razvoj halkogenidnih solarnih ćelija visokih{3}}konstrukcija.
Kao da ima dvostruke funkcije "rezervoara protona" i pufera
Formamidin hidroklorid(FACl) je organsko jedinjenje koje sadrži formamidinsku grupu (-C(NH)NH₂). Atom azota amino (-NH₂⁺) i jon klorida (Cl⁻) u njegovoj molekularnoj strukturi daju mu jedinstvene sposobnosti donora/receptora protona. U oblastima organske sinteze, perovskitnih materijala i biohemije, FACl se često koristi kao "rezervoar protona" i pufer. Dinamičkim podešavanjem koncentracije protona (H⁺) ili pH vrijednosti, optimizira puteve reakcije ili svojstva materijala. U nastavku ćemo ga analizirati sa aspekata njegovog mehanizma prijenosa protona i puferskog efekta.
Funkcija donora/prijemača protona kao "skladište protona"
Karakteristike protonskog donora
U aminskoj grupi FACl, atom dušika amino grupe (-NH₂⁺) može osloboditi protone (H⁺) zbog razlike u elektronegativnosti, transformirajući se u amin radikal (-C(NH)NH⁻). Ova karakteristika ga čini efikasnim donorom protona u kiselim uslovima (kao što je pH < 4). Na primjer, kada FACl reaguje sa olovnim jodidom (PbI₂) da bi se formirao olovni jodofenil fluorid (FAPbI₃), aminska grupa oslobađa protone, promovišući otapanje i rekonstrukciju rešetke PbI₂, i formirajući jednolični perovskitni film. Eksperimenti pokazuju da dodavanje FACl može povećati kristalnost FAPbI₃ filmova za 20%, smanjiti gustinu defekata za 15%, a time povećati efikasnost fotonaponske konverzije (PCE) uređaja na preko 22%.
Karakteristike protonskog prijemnika
U alkalnim uslovima (kao što je pH > 8), hloridni jon (Cl⁻) FACl može prihvatiti protone, stvarajući hlorovodonik (HCl), dok aminska grupa (-C(NH)NH₂) djeluje kao Lewisova baza i formira koordinacijske veze sa metalnim jonima (kao što je Pb²⁺). Ova karakteristika mu omogućava da igra ključnu ulogu u sintezi heterocikličnih jedinjenja (kao što je imidazolilglicerofosfat, IGP). Na primjer, u sintezi IGP-a, FACl djeluje kao protonski receptor, stabilizirajući međuprodukt reakcije i povećavajući prinos sa 60% na 85%.
Mehanizam dinamičkog prenosa protona
Funkcija donora/prijemača protona FACl je dinamički reverzibilna. U rastvoru, protonirano stanje (-NH₂⁺) i deprotonirano stanje (-C(NH)NH⁻) FACl su uravnotežene pH. Na primjer, pri pH=5, protonirani udio FACl je približno 70%, što omogućava istovremeno oslobađanje i prihvatanje protona, postižući dinamičko skladištenje i oslobađanje protona. Ova karakteristika ga čini izvanrednim u fotoluminiscentnim materijalima: podešavanjem koncentracije FACl, talasna dužina emisije (λ_max) perovskitnih filmova može se kontrolisati (plavo-pomaknuti sa 520 nm na 480 nm), a životni vijek nosača (τ) se može produžiti za 50nsns (od 50nsns).
Funkcija regulacije pH kao pufera
Slaba kiselina-Slaba baza pufer sistema
Amin grupa FACl (pKa ≈ 6,5) i hlorid jona (Cl⁻) formiraju slab kiselinski-slabi bazni puferski par, koji se može efikasno oduprijeti fluktuacijama pH u rasponu od 5.5 - 7.5. Na primjer, u otopini prekursora perovskita, dodavanjem 0,1M otopine FACl na 60 može se izbjeći stabilizacija pH vrijednosti. Precipitacija PbI₂ ili fazni prijelaz FAPbI₃ zbog lokalnih promjena pH. Eksperimentalni podaci pokazuju da otopine puferovane sa FACl imaju 30% poboljšanje u uniformnosti filma i smanjenje gustine defekta na ispod 10¹⁰ cm⁻³.
Otpornost na smetnje
Puferski efekat FACl je otporan na jake kiseline/jake baze. U rastvoru koji sadrži 0,1 M HCl, dodavanje 0,2 M FACl može povećati pH sa 1,0 na 5,5; u rastvoru koji sadrži 0,1 M NaOH, dodavanjem 0,2 M FACl može se smanjiti pH sa 13,0 na 7,5. Ova karakteristika ga čini odličnim u biološkim katalitičkim reakcijama: na primjer, u Aldol reakciji kataliziranoj aldehid dehidrogenazom, FACl puferski sistem (pH=7.0) može povećati selektivnost reakcije sa 80% na 95%, dok inhibira stvaranje nusproizvoda{12}.
Sinergijski efekat sa neorganskim puferima
FACl može formirati kompozitni puferski sistem sa fosfatnim solima (kao što je Na₂HPO₄/NaH₂PO₄) ili acetatnim solima (kao što je CH₃COONa/CH₃COOH), proširujući raspon regulacije pH. Na primjer, u proizvodnji perovskit LED dioda, kompozitni puferski sistem sastavljen od FACl (0,05M) i fosfata (0,1M) može stabilizirati pH emisionog sloja na 6,5, povećati vanjsku kvantnu efikasnost (EQE) uređaja sa 15% na 22% i produžiti radni vijek od 10′ istovremeno (0₅0 ) 500 sati).
Popularni tagovi: formamidin hidrohlorid cas 6313-33-3, dobavljači, proizvođači, fabrika, veleprodaja, kupovina, cena, rasuti, za prodaju