Tetrabutylfosfoniumchloride(afgekort als TBPC, CAS: 2304-30-5), iDe moleculaire structuur bestaat uit vier butylgroepen die aan een fosforatoom zijn bevestigd, waarbij een chloride-ion als tegenion dient.Wat de fysische eigenschappen betreft, is het waarschijnlijk stabiel onder normale omstandigheden, maar het kan hygroscopisch zijn, wat betekent dat het gemakkelijk vocht uit de lucht absorbeert. De oplosbaarheid ervan in verschillende oplosmiddelen is nog niet volledig gekarakteriseerd, maar het is waarschijnlijk oplosbaar in organische oplosmiddelen.
TBPC vindt toepassingen als fase-{0}}overdrachtskatalysator, waardoor reacties kunnen plaatsvinden tussen verschillende fasen die normaal gesproken niet zouden mengen, zoals water en organische oplosmiddelen. Bovendien dient TBPC als tussenproduct bij de synthese van andere chemische verbindingen.
|
|
|
|
Chemische formule |
C16H36ClP |
|
Exacte massa |
294.22 |
|
Moleculair gewicht |
294.89 |
|
m/z |
294.22 (100.0%), 296.22 (32.0%), 295.23 (17.3%), 297.22 (5.5%), 296.23 (1.4%) |
|
Elementaire analyse |
C, 65,17; H, 12,31; Cl, 12,02; P, 10.50 |
Organische synthese: fase-overdrachtskatalysator met hoge-efficiëntie
Katalyse bij heterogene reacties
Als quaternaire fosfoniumzoutfaseoverdrachtskatalysator,tetrabutylfosfoniumchloridefungeert als een onmisbare kernhulpstof bij de organische synthese. In tegenstelling tot traditionele quaternaire ammoniumzoutkatalysatoren bezit TBPC een sterkere thermische stabiliteit, hogere katalytische activiteit en superieure zuur-{1}}alkalibestendigheid, waardoor het geschikt is voor agressieve reactiesystemen met hoge temperaturen en sterke corrosiviteit.
Bij heterogene organische synthese kunnen waterige nucleofiele reagentia en organische{0}}fasesubstraten niet volledig contact maken vanwege fasescheiding, wat leidt tot extreem lage reactiesnelheden of zelfs volledige remming van de reactie.
Profiterend van zijn amfipathische structuur transporteert TBPC op efficiënte wijze nucleofiele anionen zoals cyanide, hydroxide en thiocyanaat van de waterfase naar de organische fase. TBPC verbetert de twee{1}}-contactefficiëntie aanzienlijk en versnelt aanzienlijk de kernreacties, waaronder substitutie, additie en condensatie. Momenteel wordt deze katalysator op grote schaal ingezet bij de synthese van fijne chemicaliën zoals esters, ethers en zuurchloriden, waardoor de heersende industriële nadelen van conventionele processen effectief worden opgelost: trage reactiesnelheden, lage conversiesnelheden en overvloedige bijproductvorming.
Compatibiliteit met hoge- temperatuur- en gespecialiseerde reacties
Conventionele quaternaire ammoniumkatalysatoren hebben de neiging te ontleden en hun werkzaamheid te verliezen boven de 120 graden, terwijl TBPC een thermische ontledingstemperatuur van meer dan 340 graden heeft, waardoor het gebruik ervan bij organische synthese op hoge temperatuur- mogelijk wordt. TBPC vertoont opmerkelijke katalytische prestaties bij de synthese van polymeermonomeren, modificatie van aromatische verbindingen en halogenidevervangingsreacties.
Wanneer TBPC wordt toegepast als katalysator voor de fijne synthese van farmaceutische tussenproducten en technische pesticidenmaterialen, verbetert het effectief de productselectiviteit, vermindert het de isomere onzuiverheden en verhoogt het de zuiverheid en de opbrengst van eindproducten. Bovendien kan de katalysator worden teruggewonnen en hergebruikt; de katalytische activiteit neemt nauwelijks af na eenvoudige extractie- en droogbehandeling, waardoor de grondstofkosten voor de productie van fijne chemicaliën aanzienlijk worden verlaagd en wordt voldaan aan de eisen van grootschalige industriële productie.
Geavanceerde nieuwe materialen: voorloper van ionische vloeistoffen en functioneel additief
Grondstof voor het synthetiseren van functionele ionische vloeistoffen
TBPC is een kernvoorloper voor het bereiden van functionele ionische quaternaire fosfoniumvloeistoffen. Via anionenuitwisselingsreacties kan TBPC worden gecombineerd met verschillende anionen zoals bromide, jodide, hexafluorfosfaat en tetrafluorboraat om op fosfonium-gebaseerde ionische vloeistoffen te produceren met gedifferentieerde prestaties. Gekenmerkt door lage vluchtigheid, hoge elektrische geleidbaarheid, uitstekende thermische stabiliteit en brede elektrochemische vensters, vertegenwoordigen dergelijke ionische vloeistoffen een populair onderzoeksonderwerp op het gebied van groene nieuwe materialen.
Vergeleken met ionische vloeistoffen van imidazolium en pyridinium, hebben ionische fosfoniumvloeistoffen afgeleid van TBPC een sterkere temperatuurtolerantie en een zwakkere corrosiviteit. Ze worden op grote schaal toegepast bij elektrochemische energieopslag, gasscheiding, organische katalyse en materiaalmodificatie, en bieden essentiële ondersteuning voor de R&D en productie van nieuwe energie- en milieuvriendelijke materialen-.
Hulpmiddel voor de bereiding van anorganische functionele materialen
Bij de vervaardiging van anorganische nanomaterialen en metaalfosfidematerialen dient TBPC zowel als fosforbron als als structuur{0}}sturend middel om de materiaalmorfologie, deeltjesgrootte en kristalstructuur te reguleren.
Tijdens de synthese van katalytische materialen zoals kobaltfosfide en nikkelfosfide maakt het gebruik van TBPC als precursor een uniforme fosforisatie bij lage temperaturen mogelijk, wat metaalfosfide-nanomaterialen oplevert met een homogene deeltjesgrootte en uitstekende katalytische activiteit.
TBPC kan ook functioneren als oppervlaktemodificator om nanopoederoppervlakken te behandelen, waardoor de dispergeerbaarheid van poeders in organische systemen wordt verbeterd en agglomeratie wordt geëlimineerd. Dit verbetert effectief de mechanische eigenschappen en stabiliteit van composietmaterialen, waardoor brede toepassingen in keramische materialen, katalytische dragers en nieuwe energie-elektrodematerialen worden ondersteund.
Chemische industrie en milieubescherming: hulpstof voor ontzwaveling, decarbonisatie en afvalwaterbehandeling
Zuivering van industrieel rookgas
Tetrabutylfosfoniumchloridedemonstreert een uitzonderlijke adsorptiecapaciteit voor zure gassen, waardoor een efficiënte afvang van schadelijke zure gassen, waaronder zwaveldioxide, kooldioxide en waterstofsulfide, uit industrieel rookgas mogelijk wordt gemaakt als een nieuw eco-vriendelijk rookgasreinigingsadditief. De fosfoniumkationen vormen stabiele, zwakke coördinatiecomplexen met zure gasmoleculen om zeer selectieve gasadsorptie te realiseren. Na verzadiging van de adsorptie kan snelle desorptie worden bereikt via verwarming of drukverlaging, waardoor cyclisch hergebruik mogelijk is zonder secundaire vervuiling.
Anders dan de traditionele ontzwavelingsmiddelen op basis van amine-, is TBPC niet-vluchtig, niet- giftig en thermisch stabiel, waardoor secundaire rookgasverontreiniging wordt vermeden en tegelijkertijd superieure ontzwavelings- en decarbonisatie-efficiëntie wordt geboden. TBPC past zich aan aan upgradeprojecten met ultra-lage emissies voor thermische energie, metallurgie, chemische en andere industrieën, waardoor naleving van milieuproductienormen wordt vergemakkelijkt.
Behandeling van industrieel afvalwater
Bij de afvalwaterzuivering voor de fijne chemische en galvanische industrie fungeert TBPC als vlokmiddel en chelaatvormer voor zware metalen om afvalwater te behandelen dat zware metaalionen en organische verontreinigende stoffen bevat.
De alkylketens in hun moleculaire structuur zorgen voor hydrofobiciteit, terwijl fosfoniumkationen zich binden aan negatief geladen organische verontreinigingen, colloïdale deeltjes en complexe anionen van zware metalen in water om uitvlokking en sedimentatie te bevorderen, waardoor organische stoffen, chroom, lood, kwik en andere gevaarlijke verontreinigende stoffen snel uit afvalwater worden verwijderd.
Bovendien vertoont dit hulpmiddel een betere biologische afbreekbaarheid dan traditionele polymeervlokmiddelen met een extreem laag restgehalte en geen secundaire watervervuiling. Het is geschikt voor hoogwaardige- standaardscenario's voor de behandeling van industrieel afvalwater en hergebruik van teruggewonnen water, waarbij milieuvriendelijkheid en praktische prestaties worden gecombineerd.
Elektrochemie en anti{0}}corrosiegebieden: functionele additieven
Functionele additieven voor elektrochemische systemen
TBPC bezit een gunstige elektrische geleidbaarheid en elektrochemische stabiliteit en kan worden gebruikt als elektrolytadditief in supercondensatoren, lithiumbatterijen en galvanische elektrolytsystemen. Wanneer het in sporenhoeveelheden wordt toegevoegd aan supercondensator-elektrolyten, versnelt het de ionenmigratiesnelheid, verbreedt het elektrochemische venster en verhoogt het de capaciteit van de condensator en de levensduur van de cyclus. Bij metaalgalvaniseringsprocessen werkt TBPC als een nivellerings- en glansmiddel voor galvaniseerbaden, waardoor de afzettingssnelheden van metaalionen worden gehomogeniseerd en coatingkorrels worden verfijnd.
De resulterende metaalcoating wordt gladder en dichter met verbeterde corrosieweerstand en oppervlakteglans, en vindt brede toepassing bij het galvaniseren van hardware en het plateren van elektronische precisiecomponenten.
Metaalcorrosieremmer
Voor anti{0}}corrosietoepassingen in de petrochemische techniek, pijpleidingtransport en industriële apparatuur functioneert TBPC als een efficiënte en milieuvriendelijke-vriendelijke metaalcorrosieremmer. De moleculen adsorberen op de oppervlakken van koolstofstaal, roestvrij staal, koper en andere metalen en vormen een dichte hydrofobe beschermende film die zuurstof, waterdamp en zure corrosieve media isoleert, waardoor elektrochemische en chemische corrosie van metalen effectief wordt onderdrukt.
In tegenstelling tot conventionele zwavel-bevattende en stikstof-bevattende corrosieremmers is dit product niet-giftig, geurloos, hitte-bestendig en zeer efficiënt in het remmen van corrosie. TBPC past zich aan industriële bedrijfsomstandigheden aan met hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid en sterke corrosie, waardoor de levensduur van industriële apparatuur en transmissiepijpleidingen effectief wordt verlengd en de werkings- en onderhoudskosten van apparatuur worden verlaagd. Het biedt veelbelovende toepassingsvooruitzichten bij de olie- en gasexploitatie en de anti-corrosiebehandeling van chemische apparatuur.
Andere hulptoepassingen in de fijnchemie
Naast de hierboven genoemde kerngebieden kan TBPC worden gebruikt als grondstof voor organische fosfateermiddelen om hoogwaardige fijne fosfinechemicaliën zoals tetrabutylfosfoniumantimonidearsenide te synthetiseren. In de coating- en inktindustrieën dient TBPC als dispergerend additief om de uniforme dispersie van pigmenten en vulstoffen te verbeteren, waardoor de stabiliteit van de coating en de borstelprestaties worden verbeterd. Binnen de biochemische technologie fungeert het als faseoverdrachtshulpmiddel om biokatalytische reacties te vergemakkelijken en de bioconversie-efficiëntie te verhogen.
Begiftigd met geïntegreerde voordelen van een stabiele moleculaire structuur, uitstekende activiteit, lage toxiciteit en milieucompatibiliteit, is TBPC een universele kernhulpstof geworden voor fijne chemicaliën, geavanceerde nieuwe materialen, milieubescherming, nieuwe energie en meerdere andere sectoren. Naast de modernisering van de hoogwaardige chemische industrie- blijven de toepassingsscenario's zich voortdurend uitbreiden en stijgt de marktwaarde gestaag.
Dominant synthetisch proces
Fundamenteel reactiemechanisme
Tetrabutylfosfoniumchloridewordt industrieel geproduceerd, voornamelijk via de nucleofiele substitutie-quaternisatiereactie tussen tributylfosfine en 1-chloorbutaan, een typische bimoleculaire nucleofiele substitutie (SN2) reactie. Deze route levert momenteel de hoogste productiecapaciteit en beschikt over het meest volwassen proces.
Het kernreactieprincipe is als volgt: het fosforatoom in tributylfosfine draagt een eenzaam elektronenpaar en vertoont een sterke nucleofiliciteit. Het valt het elektropositieve alkylkoolstofatoom van 1-chloorbutaan aan, waardoor de koolstof-chloorbinding wordt verbroken en chloride-ionen vrijkomen. Tetrabutylfosfoniumkationen worden gevormd en combineren vervolgens met chloride-ionen om TBPC op te leveren.
Er is geen sterke zuur- of basekatalysator nodig voor de hele reactie, die verloopt onder milde omstandigheden met minimale nevenreacties en hoge conversiesnelheden van grondstoffen. Dit proces is compatibel met continue industriële productie en dient als de universele kernsyntheseroute in de chemische industrie.
Specifieke bedieningsprocedures en parametercontrole
Strikte watervrije en zuurstof-vrije omstandigheden zijn verplicht voor deze synthese. Water vermindert de reactieconversie drastisch en veroorzaakt hydrolytische nevenreacties die onzuiverheden genereren. Watervrij tolueen wordt bij de productie gewoonlijk gebruikt als inert reactieoplosmiddel, met uitstekende oplosbaarheid en superieure chemische stabiliteit. Het verspreidt grondstoffen gelijkmatig en stabiliseert de systeemtemperatuur.
Tributylfosfine en 1-chloorbutaan worden toegevoerd in een molaire verhouding van 1:1,05. Een kleine overmaat aan 1-chloorbutaan zorgt voor een volledige omzetting van het duurdere tributylfosfine en beperkt het verlies aan grondstoffen. Nadat de gemengde grondstoffen in een afgesloten reactor zijn geladen, wordt het mengsel continu geroerd en verwarmd tot 110-130 graden voor een refluxreactie die 18-24 uur duurt. Zeer zuivere stikstof wordt tijdens de reactie gespoeld om zuurstof te isoleren en oxidatieve afbraak van grondstoffen te voorkomen.
Na voltooiing van de reactie slaan massieve witte ruwe producten in het systeem neer. Eerst wordt atmosferische destillatie uitgevoerd om tolueenoplosmiddel en sporen van niet-gereageerde monomeren te verwijderen, wat ruw TBPC oplevert. Zuivering wordt geïmplementeerd door het ruwe product op te lossen in aceton, gevolgd door herkristallisatie uit diethylether om sporen van organische onzuiverheden en bijproducten te verwijderen. Eindfiltratie en vacuümdrogen bij lage- temperatuur leveren verfijnde TBPC op met een zuiverheid van meer dan 99%.
Procesvoordelen en bij-{0}}productcontrole
Dit synthetische proces levert een extreem hoge reactieselectiviteit op, waarbij de hoofdreactie verantwoordelijk is voor meer dan 98% van de transformatie. Kleine bijproducten, waaronder dibutylether en fosfineoxiden, kunnen gemakkelijk worden verwijderd via herkristallisatie. Bovendien zijn de reactieparameters in hoge mate controleerbaar; kleine schommelingen in temperatuur, materiaalverhouding en reactieduur hebben nauwelijks invloed op de productzuiverheid, waardoor een uitstekende productiestabiliteit wordt gegarandeerd.
Vergeleken met de traditionele synthetische route waarbij butanol en fosfortrichloride worden gebruikt, kent dit katalysatorvrije-proces minder stappen en een lager vochtgehalte in eindproducten, waardoor TBPC geschikt is voor hoogwaardige- toepassingen in de elektronica, de farmaceutische industrie en andere sectoren. Tijdens de productie wordt slechts een kleine hoeveelheid organisch wasafval geproduceerd.
Oplosmiddelen kunnen door rectificatie worden teruggewonnen en gerecycled, wat zowel gunstige milieuprestaties als economische voordelen oplevert. Omdat het verouderde conventionele processen volledig heeft vervangen, is TBPC de voorkeursroute voor industriële massaproductie.
Spectroscopische, veiligheids-, opslag- en transporteigenschappen
TBPC vertoont verschillende kwalitatieve spectroscopische kenmerken: karakteristieke uitrekkende trillingspieken van alkyl-C-H- en C-P-bindingen kunnen worden gedetecteerd via infraroodspectroscopie (IR); ¹H- en ¹³C-NMR-spectroscopie lossen vier sets n-butylkoolstof-waterstofsignalen nauwkeurig op voor structurele verificatie van binnenkomende materialen.
Veiligheidsprofiel
Dit product heeft een lage acute toxiciteit met milde irritatie van de huid en slijmvliezen; langdurig direct contact moet worden vermeden. TBPC mag niet gemengd met sterke oxidatiemiddelen, actieve metalen of geconcentreerde sterke alkaliën worden opgeslagen. Hoewel niet-ontvlambaar, komen bij thermische ontleding bij hoge temperaturen corrosieve dampen van fosforoxiden en waterstofchloride vrij.
Opslag- en transportvereisten
Luchtisolatie, vochtwering en lichtafscherming zijn verplicht tijdens opslag en transport. Het product wordt hermetisch verpakt in met plastic-gevoerde ijzeren vaten of glazen reagensflessen, waarbij de opslagtemperatuur onder de 30 graden wordt gehouden. Hygroscopische materialen kunnen na vacuümdrogen voor ontwatering hun oorspronkelijke fysisch-chemische eigenschappen terugkrijgen, zonder onomkeerbare achteruitgang.
Over het geheel genomen integreert TBPC drie kernkenmerken: ionische geleidbaarheid, hoge thermische stabiliteit en afstembare anionen, die dienen als de kritische onderscheidende kenmerken van quaternaire ammoniumfaseoverdrachtskatalysatoren.
Populaire tags: tetrabutylfosfoniumchloride cas 2304-30-5, leveranciers, fabrikanten, fabriek, groothandel, kopen, prijs, bulk, te koop