Formamidinhydroklorid, også kjent som metanimidamidhydroklorid eller ganske enkelt formamidin HCl, er et hvitt krystallinsk fast stoff som tilhører familien av organiske forbindelser. Det er et aminsalt avledet fra reaksjonen mellom formamidin, det enkleste amidinet, og saltsyre. Kjemisk er formelen H2N-C=NH+·Cl−, noe som indikerer tilstedeværelsen av et positivt ladet iminion (H2N-C=NH+) balansert av et negativt ladet kloridion (Cl−).
Det er anerkjent for sine allsidige applikasjoner innen ulike industri- og forskningsfelt. Det fungerer som en forløper for syntese av en rekke viktige kjemikalier, inkludert plantevernmidler, legemidler, fargestoffer og polymerer. I landbrukssektoren brukes spesifikke derivater som insektmidler og akaricider, og effektivt kontrollerer skadedyr som skader avlinger.
Dessuten finner denne forbindelsen anvendelse i produksjon av polymerer som polyuretaner og polyamider, hvor den fungerer som et herdemiddel eller modifiseringsmiddel, og forbedrer egenskapene til sluttproduktet. I den farmasøytiske industrien brukes det og dets derivater i syntesen av legemidler for behandling av ulike tilstander, på grunn av deres evne til å delta i en rekke kjemiske reaksjoner.
|
|
 |
| Kjemisk formel | CH5ClN2 |
| Nøyaktig messe | 80.01 |
| Molekylvekt | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Elementær analyse | C, 14,92; H, 6,26; Cl, 44,03; N, 34,79 |
Som et farmasøytisk mellomprodukt: Fungerer som et viktig mellomprodukt i syntesen av forskjellige farmasøytiske forbindelser. Farmasøytiske mellomprodukter er byggesteiner som brukes i produksjonsprosessen av legemidler, hvor de gjennomgår ytterligere kjemiske reaksjoner for å danne de endelige aktive farmasøytiske ingrediensene (API). De spesifikke reaksjonene og sluttproduktene avhenger av den kjemiske strukturen og egenskapene.
Industrielle applikasjoner: Det brukes også som et industrielt råmateriale i ulike produksjonsprosesser. Industrielle råvarer er essensielle komponenter som brukes i produksjon av varer og tjenester. I denne sammenhengen kan det brukes i syntesen av kjemikalier, polymerer eller andre materialer som har bruksområder på tvers av ulike bransjer.
Forskningsformål: På grunn av sine unike kjemiske egenskaper, er det også ofte brukt i vitenskapelig forskning. Det kan tjene som et reagens eller utgangsmateriale i laboratorieeksperimenter rettet mot å utforske nye kjemiske reaksjoner, syntetisere nye forbindelser eller studere oppførselen til spesifikke molekyler. Det er imidlertid viktig å merke seg at bruken bør være strengt begrenset til forskningsformål og ikke til menneskelig eksperimentering eller konsum.
applikasjoner i industrien
Mellomliggende i legemiddelsyntese
Det fungerer som et kritisk farmasøytisk mellomprodukt i syntesen av forskjellige forbindelser og legemidler. Det er involvert i reaksjoner som fører til dannelsen av aktive farmasøytiske ingredienser (API) som brukes i behandlingen av ulike medisinske tilstander.
Dens allsidighet i kjemiske reaksjoner og evnen til å produsere skreddersydde mellomprodukter med ønskede egenskaper gjør den til en verdifull forbindelse i den farmasøytiske industrien.
Mellomprodukt i kjemisk syntese
I tillegg til bruken i den farmasøytiske industrien, er den også et viktig mellomprodukt i organisk syntese. Det kan delta i forskjellige reaksjoner som substitusjon, kondensering og andre, noe som fører til dannelse av komplekse organiske molekyler.
Dens reaktivitet og evne til å danne stabile mellomprodukter er avgjørende i syntesen av organiske forbindelser for ulike industrielle applikasjoner.
Anvendelse i solcellematerialer
Nylig har den funnet anvendelse i fremstilling av materialer for nær-infrarød absorpsjon. På dette feltet fungerer det som en forløper eller mellomprodukt i syntesen av spesifikke forbindelser som forbedrer ytelsen til disse solcellene.
Denne nye applikasjonen fremhever potensialet i den innen fornybar energi og bærekraftige teknologier.
Innovasjonsplattform
Det brukes også mye i forsknings- og utviklingsaktiviteter (FoU) på tvers av ulike bransjer. Dens unike egenskaper gjør den til en ideell kandidat for å utforske nye kjemiske reaksjoner, syntetisere nye forbindelser og studere oppførselen til spesifikke molekyler.
Forskere bruker det til å identifisere potensielle leads for nye materialer, optimalisere eksisterende prosesser og utvikle innovative løsninger for industrielle utfordringer.
Syntesemetoder
Det finnes flere metoder for syntese avformamidinhydroklorid, hver med sine unike fordeler og anvendelighet. De vanligste rutene inkluderer:
Ammonolyse av formamid
En av de mest enkle metodene involverer reaksjonen av formamid (HCONH2) med ammoniakk (NH3) under kontrollerte forhold. Denne reaksjonen skjer typisk i nærvær av et dehydreringsmiddel som saltsyre (HCl) for å drive likevekten mot formasjonen.
HCONH2 + NH3 + HCl → NH2C=NH·HCl + H2O
1
Formamid og ammoniakk blandes i en egnet reaktor.
2
Saltsyre tilsettes sakte, mens reaksjonstemperaturen opprettholdes og det røres kraftig.
3
Den resulterende blandingen oppvarmes til tilbakeløp i en periode, slik at reaksjonen fortsetter til fullførelse.
4
Produktet isoleres deretter ved avkjøling av reaksjonsblandingen, filtrering og tørking.
Ammonolyse av karbonylforbindelser
En annen tilnærming involverer reaksjonen av karbonylforbindelser (f.eks. formaldehyd) med ammoniakk i nærvær av en sur katalysator. Denne metoden kan være mer allsidig, da den tillater syntese av substituerte formamidiner avhengig av utgangskarbonylforbindelsen.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
Formaldehyd, ammoniakk og en katalytisk mengde saltsyre blandes i en reaktor.
2
Blandingen oppvarmes og omrøres i flere timer, slik at reaksjonen fortsetter.
3
Produktet isoleres og renses etter lignende trinn som beskrevet i forrige metode.
Elektrofil aminering
I denne metoden blir et amin (som metylamin) reagert med en elektrofil nitrogenkilde, ofte generert in situ fra reaksjonen av et amin med en passende oksidant (f.eks. salpetersyre). Denne tilnærmingen er mindre vanlig brukt for direkte syntese, men kan tilpasses for syntese av beslektede forbindelser.
Saksanalyse
Anvendelsen av amitrazhydroklorid (spesielt dets derivater, slik som amitrazhydroklorid) i solcellematerialer er hovedsakelig for å forbedre ytelsen og stabiliteten til kalkogenidsolceller.
Case 1: Forskning ved Shaanxi Normal University
Forskningsbakgrunn:
kalkogenidmaterialer, spesielt FAPbI3, har dukket opp som lovende kandidater for solenergikonverteringsapplikasjoner. Imidlertid lider disse materialene av defekter og dårlig filmkvalitet.
Søknad:
Forskere ved Shaanxi Normal University introduserte 1H-pyrazol-1-karboksamidinhydroklorid (PCH) i FAPbI3 kalkogenid-tynne filmer. Den molekylære strukturen til PCH har en pyrazolring bundet til formamidin (FA), som hjelper til med å inkorporere i tynnfilmgitteret og passivere defekter.
Effekten:
Tilstedeværelsen av PCH resulterte i FAPbI3-enheter med høyere krystallinitet, jevnere overflater og lavere defekttettheter, noe som førte til forbedret åpen-kretsspenning (Voc) og fyllfaktor. Den solcellekonverteringseffektiviteten når en rekord på 24,62 % og har utmerket stabilitet under lang-lufteksponering og termisk stress.
Case 2: Samarbeidsforskning mellom Huazhong University of Science and Technology og University of Georgia, USA
Fordeler med kjedehjul
Bakgrunn:
Basert på (4-FPEA)2MA4Pb5I16-kalkogenid, undersøkte forskerne effekten av formamidinhydroklorid (FACl) som et tilsetningsstoff.
Søknad:
FACl-additivet forsinker frigjøringen av MACl gjennom MA/FA-kationbyttermekanismen, og unngår dermed skade på filmen ved rask frigjøring. Samtidig kommer FA+ kationer inn i kalkogenidgitteret, og reduserer båndgapet og utvider det spektrale absorpsjonsområdet.
Effekt:
FACl-additivet forbedrer den fotoelektriske konverteringseffektiviteten (PCE) og stabiliteten til LDRP-kalkogenid-solceller betydelig. Sammenlignet med den vanlig brukte MACl, oppnår FACl bedre forbedring og åpner for nye muligheter for kommersiell bruk av kalkogenid solceller.
Tilfelle 3: Stabilisering av FAPbI3 svart fase med 2D kalkogenidmal
- Bakgrunn: FAPbI3-kalkogenid har tiltrukket seg mye oppmerksomhet på grunn av sin utmerkede fotovoltaiske ytelse og høye termiske stabilitet, men fasestabilitetsproblemet har begrenset bruken.
- Applikasjonsstrategi: Forskere har utnyttet gittertilpasningen mellom FA-baserte 2D-kalkogenider og FAPbI3 for å stabilisere svartfase-FAPbI3 ved å male ved mye lavere temperaturer enn konvensjonelle glødetemperaturer. Selv om denne saken ikke direkte nevner formamidinhydroklorid, understreker den forbedringen av kalkogenidenes tynnfilmstabilitet og ytelse gjennom gittertilpasnings- og malstrategien. Denne strategien utfyller rollen til amidinhydroklorid i å forbedre ytelsen til kalkogenid-solceller.
Anvendelse av amidinhydroklorid ved fremstilling av solcellematerialer
Amidinhydroklorid kan brukes som forløper eller mellomprodukt for syntese av spesifikke forbindelser ved fremstilling av solcellematerialer, spesielt ved syntese av nær-infrarødt absorberende materialer. Ved å introdusere formamidinhydroklorid eller dets derivater, er det mulig å forbedre filmkvaliteten, krystalliniteten og passiveringsdefektene til kalkogenidsolceller, og derved øke effektiviteten og stabiliteten til fotovoltaisk konvertering. Disse funnene understreker effektiviteten av formamidinhydroklorid og dets derivater som nye tilsetningsstoffer for utvikling av kalkogenidsolceller med høy ytelse.
Som å ha de doble funksjonene til et "protonreservoar" og et buffermiddel
Formamidinhydroklorid(FACl) er en organisk forbindelse som inneholder en formamidingruppe (-C(NH)NH₂). Aminonitrogenatomet (-NH₂⁺) og kloridionet (Cl⁻) i sin molekylære struktur gir det unike protondonor-/reseptoregenskaper. Innenfor organisk syntese, perovskittmaterialer og biokjemi brukes FACl ofte som et "protonreservoar" og buffer. Ved å dynamisk justere protonkonsentrasjonen (H⁺) eller pH-verdien, optimaliserer den reaksjonsveier eller materialegenskaper. Det følgende vil analysere det fra aspektene ved dens protonoverføringsmekanisme og buffereffekt.
Protondonor/mottakerfunksjon som et "protonlager"
Protondonoregenskaper
I amingruppen til FACl kan nitrogenatomet til aminogruppen (-NH₂⁺) frigjøre protoner (H⁺) på grunn av forskjellen i elektronegativitet, og transformeres til aminradikalet (-C(NH)NH⁻). Denne egenskapen gjør den til en effektiv protondonor under sure forhold (som pH < 4). For eksempel, når FACl reagerer med blyjodid (PbI₂) for å danne blyjodofenylfluorid (FAPbI3), frigjør amingruppen protoner, fremmer oppløsningen og gitterrekonstruksjonen av PbI2, og danner en jevn perovskittfilm. Eksperimenter viser at tilsetning av FACl kan øke krystalliniteten til FAPbI₃-filmer med 20 %, redusere defekttettheten med 15 % og dermed øke den fotovoltaiske konverteringseffektiviteten (PCE) til enheten til over 22 %.
Protonmottakeregenskaper
Under alkaliske forhold (som pH > 8), kan kloridionet (Cl⁻) til FACl akseptere protoner, og generere hydrogenklorid (HCl), mens amingruppen (-C(NH)NH₂) fungerer som en Lewis-base og danner koordinasjonsbindinger med metallioner (som Pb²⁺). Denne egenskapen gjør at den kan spille en nøkkelrolle i syntesen av heterosykliske forbindelser (som imidazolylglycerofosfat, IGP). For eksempel, i syntesen av IGP, fungerer FACl som en protonreseptor, stabiliserer reaksjonsmellomproduktet og øker utbyttet fra 60 % til 85 %.
Dynamisk protonoverføringsmekanisme
Protondonor/mottakerfunksjonen til FACl er dynamisk reversibel. I løsning er den protonerte tilstanden (-NH₂⁺) og deprotonerte tilstanden (-C(NH)NH⁻) av FACl balansert med pH. For eksempel, ved pH=5 er den protonerte andelen av FACl omtrent 70 %, noe som muliggjør samtidig frigjøring og aksept av protoner, og oppnår dynamisk lagring og frigjøring av protoner. Denne egenskapen gjør den enestående i fotoluminescerende materialer: ved å justere konsentrasjonen av FACl kan emisjonsbølgelengden (λ_max) til perovskittfilmer kontrolleres (blå-forskyves fra 520 nm til 480 nm), og bærerens levetid (τ) kan forlenges (fra 500 ns).
pH-regulering Fungerer som en buffer
Svak syre-Svak basebuffersystem
Amingruppen til FACl (pKa ≈ 6,5) og kloridion (Cl⁻) danner et svakt syre-svak basebufferpar, som effektivt kan motstå pH-fluktuasjoner innenfor området 5.5 - 7.5. For eksempel, i forløperløsningen av perovskitt, kan tilsetning av 0,1M FACl stabilisere løsningen ved 6,2,0. PbI2-utfelling eller FAPbI3-faseovergang på grunn av lokale pH-endringer. Eksperimentelle data viser at løsninger bufret med FACl har en 30 % forbedring i filmuniformitet og en defekttetthetsreduksjon til under 10¹⁰ cm⁻³.
Interferensmotstand
Buffereffekten til FACl er motstandsdyktig mot sterke syrer/sterke baser. I en løsning som inneholder 0,1 M HCl kan tilsetning av 0,2 M FACl øke pH fra 1,0 til 5,5; i en løsning som inneholder 0,1 M NaOH, kan tilsetning av 0,2 M FACl senke pH fra 13,0 til 7,5. Denne egenskapen gjør den utmerket i biologiske katalytiske reaksjoner: for eksempel i Aldol-reaksjonen katalysert av aldehyddehydrogenase, kan FACl-buffersystemet (pH=7.0) øke reaksjonsselektiviteten fra 80 % til 95 %, samtidig som det hemmer dannelsen av-biprodukter.
Synergistisk effekt med uorganiske buffere
FACl kan danne et sammensatt buffersystem med fosfatsalter (som Na₂HPO4/NaH₂PO4) eller acetatsalter (som CH₃COONa/CH₃COOH), som utvider pH-reguleringsområdet. For eksempel, ved fremstilling av perovskitt-lysdioder, kan komposittbuffersystemet bestående av FACl (0,05 M) og fosfat (0,1 M) stabilisere pH i utslippslaget på 6,5, øke den eksterne kvanteeffektiviteten (EQE) til enheten fra 15 % til 22 %, og samtidig forlenge driftstiden fra T₀1 timer til 0₀ timer. 500 timer).
Populære tags: formamidin hydrochloride cas 6313-33-3, leverandører, produsenter, fabrikk, engros, kjøp, pris, bulk, til salgs