Formamidinhydrochlorid, også kendt som methanimidamidhydrochlorid eller blot formamidin HCl, er et hvidt krystallinsk fast stof, der tilhører familien af organiske forbindelser. Det er et aminsalt afledt af reaktionen mellem formamidin, den enkleste amidin, og saltsyre. Kemisk er dens formel H2N-C=NH+·Cl−, hvilket indikerer tilstedeværelsen af en positivt ladet iminion (H2N-C=NH+) balanceret af en negativt ladet chloridion (Cl−).
Det er bredt anerkendt for dets alsidige anvendelser inden for forskellige industri- og forskningsområder. Det tjener som en forløber for syntesen af adskillige vigtige kemikalier, herunder pesticider, lægemidler, farvestoffer og polymerer. I landbrugssektoren bruges specifikke derivater som insekticider og acaricider, der effektivt bekæmper skadedyr, der skader afgrøder.
Desuden finder denne forbindelse anvendelse i produktionen af polymerer såsom polyurethaner og polyamider, hvor den virker som hærder eller modificeringsmiddel, hvilket forbedrer egenskaberne af det endelige produkt. I den farmaceutiske industri anvendes det og dets derivater i syntesen af lægemidler til behandling af forskellige tilstande på grund af deres evne til at deltage i en række kemiske reaktioner.
|
|
 |
| Kemisk formel | CH5ClN2 |
| Præcis masse | 80.01 |
| Molekylvægt | 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 farmaceutisk mellemprodukt: Fungerer som et vigtigt mellemprodukt i syntesen af forskellige farmaceutiske forbindelser. Farmaceutiske mellemprodukter er byggesten, der bruges i fremstillingsprocessen af lægemidler, hvor de gennemgår yderligere kemiske reaktioner for at danne de endelige aktive farmaceutiske ingredienser (API'er). De specifikke reaktioner og slutprodukter afhænger af den kemiske struktur og egenskaber.
Industrielle applikationer: Det bruges også som et industrielt råmateriale i forskellige fremstillingsprocesser. Industrielle råmaterialer er væsentlige komponenter, der bruges i produktionen af varer og tjenesteydelser. I denne sammenhæng kan det bruges til syntese af kemikalier, polymerer eller andre materialer, der har anvendelse på tværs af forskellige industrier.
Forskningsformål: På grund af dets unikke kemiske egenskaber er det også almindeligt anvendt i videnskabelig forskning. Det kan tjene som et reagens eller udgangsmateriale i laboratorieforsøg med det formål at udforske nye kemiske reaktioner, syntetisere nye forbindelser eller studere adfærden af specifikke molekyler. Det er dog vigtigt at bemærke, at dets brug bør være strengt begrænset til forskningsformål og ikke til menneskelige eksperimenter eller forbrug.
applikationer i industrien
Mellemliggende i lægemiddelsyntese
Det tjener som et kritisk farmaceutisk mellemprodukt i syntesen af forskellige forbindelser og lægemidler. Det er involveret i reaktioner, der fører til dannelsen af aktive farmaceutiske ingredienser (API'er), der anvendes til behandling af forskellige medicinske tilstande.
Dens alsidighed i kemiske reaktioner og evne til at producere skræddersyede mellemprodukter med ønskede egenskaber gør det til en værdifuld forbindelse i den farmaceutiske industri.
Mellemprodukt i kemisk syntese
Ud over dets anvendelse i den farmaceutiske industri er det også et vigtigt mellemprodukt i organisk syntese. Det kan deltage i forskellige reaktioner såsom substitution, kondensation og andre, hvilket fører til dannelsen af komplekse organiske molekyler.
Dets reaktivitet og evne til at danne stabile mellemprodukter er afgørende i syntesen af organiske forbindelser til forskellige industrielle anvendelser.
Anvendelse i solcellematerialer
For nylig har den fundet anvendelse i fremstillingen af materialer til nær-infrarød absorbering. På dette område tjener det som en forløber eller mellemprodukt i syntesen af specifikke forbindelser, der forbedrer ydeevnen af disse solceller.
Denne nye applikation fremhæver potentialet i den inden for vedvarende energi og bæredygtige teknologier.
Innovationsplatform
Det bruges også i vid udstrækning i forsknings- og udviklingsaktiviteter (F&U) på tværs af forskellige industrier. Dens unikke egenskaber gør den til en ideel kandidat til at udforske nye kemiske reaktioner, syntetisere nye forbindelser og studere adfærden af specifikke molekyler.
Forskere bruger det til at identificere potentielle leads til nye materialer, optimere eksisterende processer og udvikle innovative løsninger til industrielle udfordringer.
Syntesemetoder
Der findes flere metoder til syntese afformamidinhydrochlorid, hver med sine unikke fordele og anvendelighed. De mest almindelige ruter omfatter:
Ammonolyse af formamid
En af de mest ligefremme metoder involverer reaktionen af formamid (HCONH2) med ammoniak (NH3) under kontrollerede forhold. Denne reaktion sker typisk i nærværelse af et dehydreringsmiddel såsom saltsyre (HCl) for at drive ligevægten hen imod formationen.
HCONH2 + NH3 + HCl → NH2C=NH·HCl + H2O
1
Formamid og ammoniak blandes i en passende reaktor.
2
Saltsyre tilsættes langsomt, mens reaktionstemperaturen holdes, og der omrøres kraftigt.
3
Den resulterende blanding opvarmes til tilbagesvaling i en periode, hvilket tillader reaktionen at fortsætte til afslutning.
4
Produktet isoleres derefter ved afkøling af reaktionsblandingen, filtrering og tørring.
Ammonolyse af carbonylforbindelser
En anden fremgangsmåde involverer reaktionen af carbonylforbindelser (f.eks. formaldehyd) med ammoniak i nærvær af en sur katalysator. Denne metode kan være mere alsidig, da den giver mulighed for syntese af substituerede formamidiner afhængigt af udgangscarbonylforbindelsen.
HCHO + 2NH₃ + HCl → NH₂C=NH·HCl + 2H₂O
1
Formaldehyd, ammoniak og en katalytisk mængde saltsyre blandes i en reaktor.
2
Blandingen opvarmes og omrøres i flere timer, hvilket tillader reaktionen at fortsætte.
3
Produktet isoleres og oprenses ved at følge lignende trin som beskrevet i den foregående metode.
Elektrofil aminering
I denne metode omsættes en amin (såsom methylamin) med en elektrofil nitrogenkilde, ofte genereret in situ fra reaktionen af en amin med en passende oxidant (f.eks. salpetersyre). Denne fremgangsmåde er mindre almindeligt anvendt til direkte syntese, men kan tilpasses til syntese af beslægtede forbindelser.
Case Analyse
Anvendelsen af amitrazhydrochlorid (især dets derivater, såsom amitrazhydrochlorid) i solcellematerialer er hovedsageligt at forbedre ydeevnen og stabiliteten af chalcogenid-solceller.
Case 1: Forskning ved Shaanxi Normal University
Forskningsbaggrund:
Chalcogenid-materialer, især FAPbI3, er dukket op som lovende kandidater til solenergikonverteringsapplikationer. Disse materialer lider dog af defekter og dårlig filmkvalitet.
Anvendelse:
Forskere ved Shaanxi Normal University introducerede 1H-pyrazol-1-carboxamidinhydrochlorid (PCH) i FAPbI3 chalcogenid tynde film. Den molekylære struktur af PCH har en pyrazolring bundet til formamidin (FA), som hjælper med at inkorporere i tyndfilmsgitteret og passivere defekter.
Effekten:
Tilstedeværelsen af PCH resulterede i FAPbI3-enheder med højere krystallinitet, glattere overflader og lavere defekttætheder, hvilket førte til forbedret åben-kredsløbsspænding (Voc) og fyldningsfaktor. Den fotovoltaiske konverteringseffektivitet når op på 24,62 % og har fremragende stabilitet under langvarig-luftpåvirkning og termisk stress.
Case 2: Samarbejdsforskning mellem Huazhong University of Science and Technology og University of Georgia, USA
Fordele ved kædehjul
Baggrund:
Baseret på (4-FPEA)2MA4Pb5I16-chalcogenid undersøgte forskerne virkningen af formamidinhydrochlorid (FACl) som et tilsætningsstof.
Anvendelse:
FACl-additivet forsinker frigivelsen af MACl gennem MA/FA-kationbyttermekanismen og undgår således skade på filmen ved hurtig frigivelse. Samtidig kommer FA+-kationer ind i chalcogenidgitteret, hvilket indsnævrer båndgabet og udvider det spektrale absorptionsområde.
Effekt:
FACl-additivet forbedrer den fotoelektriske konverteringseffektivitet (PCE) og stabiliteten af LDRP-chalcogenid-solceller markant. Sammenlignet med det almindeligt anvendte MACl opnår FACl en bedre forbedring og åbner nye muligheder for kommerciel anvendelse af chalcogenid-solceller.
Case 3: Stabilisering af FAPbI3 sort fase med 2D chalcogenid skabelon
- Baggrund: FAPbI3-chalcogenid har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af dets fremragende fotovoltaiske ydeevne og høje termiske stabilitet, men dets fasestabilitetsproblem har begrænset dets anvendelse.
- Anvendelsesstrategi: Forskere har draget fordel af gittertilpasningen mellem FA-baserede 2D-chalcogenider og FAPbI3 til at stabilisere den sorte fase FAPbI3 ved at skabe skabeloner ved meget lavere temperaturer end konventionelle udglødningstemperaturer. selvom denne sag ikke direkte nævner formamidinhydrochlorid, understreger den forbedringen af chalcogeniders tyndfilmsstabilitet og ydeevne gennem gittertilpasnings- og skabelonstrategien. Denne strategi komplementerer amidinhydrochlorids rolle i at forbedre ydeevnen af chalcogenid-solceller.
Anvendelse af amidinhydrochlorid til fremstilling af solcellematerialer
Amidinhydrochlorid kan bruges som en precursor eller mellemprodukt til syntese af specifikke forbindelser ved fremstilling af solcellematerialer, især ved syntese af nær-infrarødt absorberende materialer. Ved at introducere formamidinhydrochlorid eller dets derivater er det muligt at forbedre filmkvaliteten, krystalliniteten og passiveringsdefekterne af chalcogenid-solceller og derved øge den fotovoltaiske omdannelseseffektivitet og stabilitet. Disse resultater understreger effektiviteten af formamidinhydrochlorid og dets derivater som nye additiver til udvikling af højtydende chalcogenid-solceller.
Som havende de dobbelte funktioner som et "protonreservoir" og et buffermiddel
Formamidinhydrochlorid(FACl) er en organisk forbindelse, der indeholder en formamidingruppe (-C(NH)NH2). Aminonitrogenatomet (-NH₂⁺) og chloridionen (Cl⁻) i sin molekylære struktur giver det unikke protondonor/receptor-evner. Inden for organisk syntese, perovskitmaterialer og biokemi bruges FACl ofte som et "protonreservoir" og buffer. Ved dynamisk at justere protonkoncentrationen (H⁺) eller pH-værdien optimerer den reaktionsveje eller materialeegenskaber. Det følgende vil analysere det ud fra aspekterne af dets protonoverførselsmekanisme og buffereffekt.
Protondonor/modtagerfunktion som et "protonlager"
Protondonoregenskaber
I amingruppen i FACl kan nitrogenatomet i aminogruppen (-NH₂⁺) frigive protoner (H⁺) på grund af forskellen i elektronegativitet, der transformeres til aminradikalet (-C(NH)NH⁻). Denne egenskab gør den til en effektiv protondonor under sure forhold (såsom pH < 4). For eksempel, når FACl reagerer med blyiodid (PbI2) for at danne blyiodophenylfluorid (FAPbI3), frigiver amingruppen protoner, hvilket fremmer opløsningen og gitterrekonstruktionen af PbI2 og danner en ensartet perovskitfilm. Eksperimenter viser, at tilsætning af FACl kan øge krystalliniteten af FAPbI3-film med 20%, reducere defektdensiteten med 15% og derved øge enhedens fotovoltaiske konverteringseffektivitet (PCE) til over 22%.
Protonmodtageregenskaber
Under alkaliske forhold (såsom pH > 8) kan chloridionen (Cl⁻) af FACl acceptere protoner og danne hydrogenchlorid (HCl), mens amingruppen (-C(NH)NH₂) fungerer som en Lewis-base og danner koordinationsbindinger med metalioner (såsom Pb²⁺). Denne egenskab gør det muligt for det at spille en nøglerolle i syntesen af heterocykliske forbindelser (såsom imidazolylglycerophosphat, IGP). Ved syntesen af IGP fungerer FACI for eksempel som en protonreceptor, stabiliserer reaktionsmellemproduktet og øger udbyttet fra 60 % til 85 %.
Dynamisk protonoverførselsmekanisme
Protondonor/modtagerfunktionen af FACl er dynamisk reversibel. I opløsning afbalanceres den protonerede tilstand (-NH₂⁺) og deprotonerede tilstand (-C(NH)NH⁻) af FACl med pH. For eksempel, ved pH=5 er den protonerede andel af FACl ca. 70 %, hvilket giver mulighed for samtidig frigivelse og accept af protoner, hvilket opnår dynamisk lagring og frigivelse af protoner. Denne egenskab gør den enestående i fotoluminescerende materialer: ved at justere koncentrationen af FACl kan emissionsbølgelængden (λ_max) af perovskitfilm kontrolleres (blå-forskydes fra 520 nm til 480 nm), og bærerens levetid (τ) kan forlænges (fra 500 ns).
pH-regulering Funktion som buffer
Svagt syre-Svagt basebuffersystem
Amingruppen af FACl (pKa ≈ 6,5) og chloridion (Cl⁻) danner et svagt syre-svagt basebufferpar, som effektivt kan modstå pH-udsving inden for intervallet 5.5 - 7.5. For eksempel, i precursoropløsningen af perovskit, kan tilsætning af 0,1M FACl undgå at stabilisere opløsningen ved 0,2,0. PbI2-udfældning eller FAPbI3-faseovergang på grund af lokale pH-ændringer. Eksperimentelle data viser, at opløsninger bufret med FACl har en 30% forbedring i filmens ensartethed og en defektdensitetsreduktion til under 10¹⁰ cm⁻³.
Interferensmodstand
Buffereffekten af FACl er modstandsdygtig over for stærke syrer/stærke baser. I en opløsning indeholdende 0,1 M HCl kan tilsætning af 0,2 M FACl hæve pH fra 1,0 til 5,5; i en opløsning indeholdende 0,1 M NaOH kan tilsætning af 0,2 M FACl sænke pH-værdien fra 13,0 til 7,5. Denne egenskab gør den fremragende i biologiske katalytiske reaktioner: for eksempel i Aldol-reaktionen katalyseret af aldehyddehydrogenase, kan FACl-buffersystemet (pH=7.0) øge reaktionsselektiviteten fra 80 % til 95 %, mens det hæmmer dannelsen af-biprodukter.
Synergistisk effekt med uorganiske buffere
FACl kan danne et sammensat buffersystem med fosfatsalte (såsom Na₂HPO4/NaH₂PO4) eller acetatsalte (såsom CH₃COONa/CH₃COOH), hvilket udvider pH-reguleringsområdet. For eksempel ved fremstilling af perovskit-LED'er kan det sammensatte buffersystem bestående af FACl (0,05 M) og fosfat (0,1 M) stabilisere pH-værdien af emissionslaget på 6,5, øge den eksterne kvanteeffektivitet (EQE) af enheden fra 15 % til 22 %, og samtidig forlænge driftslevetiden fra T₅1 timer til 0₀ timer. 500 timer).
Populære tags: formamidin hydrochlorid cas 6313-33-3, leverandører, producenter, fabrik, engros, køb, pris, bulk, til salg