1-methylpiperazine, chemische formule C5H12N2, CAS 109 - 01-3, kleurloze vloeistof, gemakkelijk oplosbaar in water, ether, ethanol, oplosbaar in elk verdeel in water, methanol, enz. De waterige oplossing is zwak alkaline. In de farmaceutische industrie worden het antibioticummethylfenidaat en het antipsychotische geneesmiddel triflurazine gesynthetiseerd door methylatiereactie van piperazine -hexahydraat, die tussenproducten zijn van organische synthese. Als chemische stof met speciale eigenschappen heeft het brede toepassingsperspectieven getoond op het gebied van membraanscheidingstechnologie. Door op te treden als een chelatiemiddel, additief en deelname aan de scheiding en zuivering van specifieke stoffen, kan de scheidingsefficiëntie en zuiverheid van het membraan aanzienlijk worden verbeterd. De toxiciteit, kosten en technische uitdagingen zijn echter ook de grootschalige toepassing.
|
Chemische formule |
C5H12N2 |
|
Exacte massa |
100 |
|
Molecuulgewicht |
100 |
|
m/z |
100 (100.0%), 101 (5.4%) |
|
Elementaire analyse |
C, 59.96; H, 12.08; N, 27.97 |
|
|
|
De toepassing van1-methylpiperazineIn membraanscheiding is technologie voornamelijk te wijten aan de unieke fysische en chemische eigenschappen, met name de dubbele kenmerken van hydrofiliciteit en lipofiliciteit, waardoor het een belangrijke rol kan spelen in membraanscheidingsprocessen. Membraanscheidingstechnologie is een efficiënte en energie - Saving scheidingstechnologie die veel wordt gebruikt op verschillende gebieden zoals waterbehandeling, gasscheiding, voedselverwerking, farmaceutische productie, enz. De kern ligt in het gebruik van de selectieve permeabiliteit van het membraan om effectieve scheiding tussen verschillende componenten te bereiken. Als chemische stof met speciale eigenschappen krijgt de toepassing ervan in membraanscheidingstechnologie geleidelijk aandacht.
Basiseigenschappen
De chemische formule is C5H12N2, wat een kleurloze tot lichtgele vloeistof is met een scherpe geur. Het is oplosbaar in water en verschillende organische oplosmiddelen, met een goede oplosbaarheid en stabiliteit. Wat nog belangrijker is, het heeft de dubbele kenmerken van hydrofiliciteit en lipofiliciteit, waardoor het een unieke rol kan spelen in membraanscheidingsprocessen.
Toepassing in membraanscheidingstechnologie
1. Als chelatiemiddel om de efficiëntie van de scheiding te verbeteren
Tijdens membraanscheiding kan het werken als een chelatiemiddel om stabiele complexen te vormen met de te gescheiden stof. De permeabiliteit van dit complex op het membraan verschilt van die van de oorspronkelijke stof, waardoor effectieve scheiding wordt bereikt. Bij het behandelen van afvalwater met zware metaalionen kunnen bijvoorbeeld complexen worden gevormd met zware metaalionen en vervolgens gescheiden van het afvalwater door de selectieve permeabiliteit van het membraan, waardoor het doel van het zuiveren van de waterkwaliteit wordt bereikt.
2. als additief om de membraanprestaties te verbeteren
Het kan ook worden toegevoegd als een additief aan membraanmaterialen om de prestaties van het membraan te verbeteren. Bij het voorbereiden van omgekeerde osmosemembranen kan het toevoegen van een geschikte hoeveelheid bijvoorbeeld de anti -vervuilingsprestaties van het membraan verbeteren en flux permeaat. Dit komt omdat het kan interageren met bepaalde functionele groepen in het membraanmateriaal, waardoor een meer compacte membraanstructuur wordt gevormd, waardoor de adsorptie en blokkade van verontreinigende stoffen wordt verminderd.
3. Bevorder de verbetering van de hydrofiliciteit op het membraanoppervlak
Voor bepaalde hydrofobe membraanmaterialen kunnen hun hydrofiele eigenschappen de verbetering van de hydrofiliciteit van het membraanoppervlak bevorderen. Dit helpt om membraanvervuiling en blokkade tijdens het scheidingsproces te verminderen, waardoor de efficiëntie en stabiliteit van membraanscheiding wordt verbeterd. Bij het behandelen van afvalwater dat olie of eiwit bevat, kunnen hydrofiele membraanoppervlakken deze verontreinigende stoffen effectiever afstoten, waardoor betere scheidingseffecten worden bereikt.
4. Deelnemen aan de scheiding en zuivering van specifieke stoffen
Het kan ook deelnemen aan het scheidings- en zuiveringsproces van specifieke stoffen. Op het gebied van farmaceutische productie vereisen bijvoorbeeld de scheiding en zuivering van bepaalde geneesmiddelen of hun tussenproducten specifieke membraanscheidingstechnieken. Het kan dienen als een hulpmiddel in deze processen, waardoor de efficiëntie en zuiverheid van de scheiding wordt verbeterd door de interactie met de te gescheiden stof.
5. Ontwikkeling van membranen van gasscheiding
Op het gebied van gasscheiding heeft het ook potentiële applicatiewaarde aangetoond. Vanwege de unieke chemische structuur kan het stabiele complexen vormen met bepaalde gasmoleculen, waardoor een effectieve scheiding tussen gasmoleculen wordt bereikt. Dit biedt de mogelijkheid voor het ontwikkelen van nieuwe en efficiënte membranen van gasscheiding.
Voordelen en uitdagingen in membraanscheidingstechnologie
Voordeel
(1) Multifunctionaliteit:
Het heeft de dubbele kenmerken van hydrofiliciteit en lipofiliciteit, waardoor het meerdere rollen kan spelen in membraanscheidingsprocessen.
(2) Efficiëntie:
Als chelatiemiddel en additief kan het de scheidingsefficiëntie en zuiverheid van het membraan aanzienlijk verbeteren.
(3) stabiliteit:
Het heeft een goede chemische stabiliteit en kan zijn prestaties ongewijzigd houden onder verschillende omstandigheden.
Uitdaging
(1) Probleem met toxiciteit:
Het is irritant voor de ogen, de huid en de bovenste luchtwegen, dus veiligheidsmaatregelen moeten tijdens het gebruik worden genomen. Dit verhoogt de complexiteit van de toepassing ervan in membraanscheidingstechnologie.
(2) Kostenprobleem:
Hoewel membraanscheidingstechnologie potentiële applicatiewaarde heeft, kunnen de relatief hoge kosten de grote - schaaltoepassing beperken.
(3) Technische uitdaging:
Verder onderzoek en exploratie zijn nodig om N - methylpiperazine in membraanscheidingstechnologie effectief toe te passen. In - is het diepteonderzoek bijvoorbeeld nodig om de toevoegingshoeveelheid te optimaliseren en hoe deze te combineren met andere membraanmaterialen.
De uitvinding heeft betrekking op een chemische synthesemethode van chemische producten, met name tot het syntheseproces van1-methylpiperazinePiperazine, formaldehyde en waterstof gebruiken als grondstoffen. Technische achtergrond n - methylpiperazine is een van de derivaten van piperazine en een belangrijk fijn chemisch product. Het kan in de geneeskunde worden gebruikt om antibacteriële geneesmiddelen zoals OFLOXACIN, levofloxacine, fleroxacine en andere psychoactieve medicijnen zoals clozapine en olanzapine te synthetiseren; Het wordt ook veel gebruikt in rubber, kunststoffen en andere polymeerchemische industrie.
Momenteel bevindt het product zich nog steeds in het stadium van ontwikkeling in China. Er zijn twee hoofdsynthese -synthese ontwikkeld in China volgens de literatuur:
1. Het piperazine en zoutzuur worden eerst gereageerd in watervrij ethanol om piperazinehydrochloride te produceren. Het piperazinehydrochloride wordt gescheiden door verdamping van ethanol en reageerde vervolgens met formaldehyde en mierenzuur om N - methylpiperazine hydrochloride te verkrijgen. Vervolgens wordt het product geneutraliseerd met natriumhydroxide. Na de scheiding van natriumchloride wordt het product gedistilleerd.
Het proces van deze methode is lang en het sterk corrosieve zoutzuur en mierenzuur worden in de productie gebruikt. De vervuiling is ernstig, de operationele omgeving is slecht en de opbrengst is slechts 49%.
2. Met behulp van methanol als methyleringsreagens en oplosmiddel worden piperazine en methanol verdampt en vervolgens gereageerd door de katalysatorlaag met vast bed. Sommige grondstoffen genereren N - methylpiperazine. Het hoge - temperatuurgasemix wordt gecondenseerd en verzameld en vervolgens gecorrigeerd om het product te verkrijgen. De reactietemperatuur van deze methode is zo hoog als 300 graden C, het energieverbruik is groot en de enkele - pass -conversieratio kan slechts 50%bereiken, er zijn veel door - producten en de productzuiverheid is laag; De vaste - Laagkatalysator die in deze productiemethode wordt gebruikt, is niet eenvoudig te vervangen. Naarmate de katalysatoractiviteit afneemt, wordt de omzettingssnelheid lager en lager en wordt het energieverbruik steeds hoger. Op een bepaald tijdstip kan het alleen volledig worden vervangen. De vervangingskosten zijn erg hoog en de productiekosten zijn moeilijk te verlagen.
Het doel van deze methode is om een synthetische methode te bieden van 1-methylpiperazne, die milieuvriendelijk is, hoge conversie van grondstoffen, goede productselectiviteit, eenvoudig proces en geschikt voor industrialisatie.
De uitvinding omvat de volgende stappen:
1) De condensatiereactie neemt methanol als oplosmiddel, piperazine en formaldehyde worden gevoed in een molaire verhouding van 1: 0,81,6 en de condensatiereactie wordt uitgevoerd in de reactor;
2) Voeg na condensatie katalysator toe aan dezelfde reactor en vervang deze door stikstof en waterstof. Daarna stijgt de waterstofdruk tot 16MPa, regelt de materiaaltemperatuur in de reactor tot 70100 graden C en blijf roeren tot de hydrogeneringsreactie voorbij is; De hoeveelheid toegevoegde katalysator is 412% van de massa piperazine;
3) Koel het materiaal tot normale temperatuur, stop het mengen, ontladen en filteren en herstel de katalysator;
4) Distilleer het filtraat, herstel methanol en niet -gereageerde piperazine en verzamel vervolgens 137 "C -fractie om N - methylpiperazine te verkrijgen.
De huidige methode vereist verschillende scheidingsbewerkingen, een groot aantal apparatuur en een lange processtroom. Alle reacties in de uitvinding zijn voltooid in één reactor en de investerings- en onderhoudsbedrag van apparatuur is klein, dus het proces heeft duidelijke progressiviteit; Bovendien produceert de huidige methode 1 een grote hoeveelheid afvalwater, wat een zekere impact op het milieu heeft. Er zijn in principe geen drie afvalstoffen in dit productieproces; De zuiverheid van N - methylpiperazine bereid door de huidige methode kan slechts 99,0% bereiken en de zuiverheid van het product kan volgens deze methode 99,95% bereiken.
Een synthesemethode van1-methylpiperazine, die wordt gekenmerkt door de volgende stappen te vormen:
1) De condensatiereactie neemt methanol als oplosmiddel, piperazine en formaldehyde worden gevoed met een molaire verhouding van 1 ∶ 0,8 ~ 1,6 en de condensatiereactie wordt uitgevoerd in de reactor;
2) Voeg na condensatie katalysator toe aan dezelfde reactor en vervang deze door stikstof en waterstof. Daarna stijgt de waterstofdruk tot 1 ~ 6MPa, regelt de temperatuur van materialen in de reactor tot 70 ~ 100 graden en blijf roeren tot de hydrogeneringsreactie voorbij is; De hoeveelheid toegevoegde katalysator is 4 ~ 12% van de massa piperazine;
3) Koel het materiaal tot normale temperatuur, stop het mengen, ontladen en filteren en herstel de katalysator;
4) Distilleer het filtraat, herstel methanol en niet -gereageerde piperazine en verzamel de fractie op 137 graden om N - methylpiperazine te verkrijgen.
Deze methode heeft de voordelen van korte processtroom, lage apparatuurinvestering, hoge One - Way -opbrengst en geen ontlading van verontreinigende stoffen.
1-methylpiperazine, als een belangrijke organische verbinding, heeft een breed scala aan toepassingen in velden zoals geneeskunde, pesticiden en materiaalwetenschap. Dit artikel bespreekt systematisch het ontdekkingsproces van 1-methylpiperazine, vanaf de vroege achtergrond, chemische structuuridentificatie tot het ontwikkelingsproces van industriële productie, en analyseert de bijdragen van belangrijke wetenschappers en instellingen diep. Uit onderzoek is gebleken dat de ontdekking van 1-methylpiperazine een product is van de ontwikkeling van organische chemie in de 19e eeuw, en de structurele opheldering en verbeterde synthesemethoden hebben een solide basis gelegd voor latere toepassingen.
Het onderzoek naar piperazine-verbindingen kan worden herleid tot het midden van de 19e eeuw. In 1849 geïsoleerd Piperazine van de Franse chemicus Auguste Cahours uit de degradatieproducten van piperine eerst, wat het begin van onderzoek naar dit type heterocyclische verbinding markeert. In de volgende decennia begonnen chemici systematisch de eigenschappen en reacties van piperazine en zijn derivaten te bestuderen.
De ontdekking van 1 - methylpiperazine is nauw verwant aan de snelle ontwikkeling van organische chemie in de late 19e eeuw. In 1887 rapporteerde de Duitse chemicus Arthur Rudolf Hantzsch voor het eerst de bereiding van 1-methylpiperazine tijdens het bestuderen van de synthesemethoden van stikstoferocyclische verbindingen. De methode van Hantzsch omvat het reageren van N-methylethyleendiamine met formaldehyde onder zure omstandigheden, waardoor de basis wordt gelegd voor daaropvolgend onderzoek. Het is vermeldenswaard dat Hantzsch op dat moment de structurele kenmerken van deze verbinding niet volledig herkende en het alleen beschreef als "een gemethyleerde piperazineachtige stof".
In de late 19e en vroege 20e eeuw, met de ontwikkeling van de theorie van de organische structuur, verdiepen chemici geleidelijk hun begrip van 1-methylpiperazine.
In 1895 stelde de Zwitserse chemicus Alfred Werner de coördinatietheorie voor en bood een nieuw perspectief voor het begrijpen van de structuur van stikstof - met heterocyclische verbindingen. Onder dit theoretische raamwerk is de structuur van 1 - methylpiperazine duidelijker opgehelderd: het is een stikstofbevattende heterocyclische ring met zes leden, met een methylsubstituent bevestigd aan één stikstofatoom.
De vroege 20e eeuw was de gouden eeuw van organische structurele chemie, met verschillende nieuwe analytische technieken en theoretische methoden die voortdurend opduiken. In deze context is de chemische structuur van 1-methylpiperazine nauwkeuriger bevestigd.
In 1912 gebruikte de Britse chemicus William Henry Perkin Jr. opkomende ultraviolette spectroscopietechnieken om de optische eigenschappen van piperazine en zijn derivaten te bestuderen, waardoor belangrijk bewijs was voor de structurele bevestiging van 1-methylpiperazine.
In de jaren 1920 bracht de ontwikkeling van x - ray crystal diffractie -technologie revolutionaire doorbraken naar de studie van organische moleculaire structuren.
In 1928 paste de Duitse chemicus Kathleen Lonsdale voor het eerst x - ragediffractie-technologie toe om de structuur van hexamethyleenetetramine te bepalen, die een methodologische referentie bood voor het bestuderen van 1-methylpiperazine met vergelijkbare structuren.
In 1935 verklaarde de door de Amerikaanse chemicus Linus Pauling voorgesteld resonantietheorie verder het fenomeen van delocalisatie van eenzame paar elektronen van stikstofatomen in 1-methylpiperazine.
De opkomst van nucleaire magnetische resonantie (NMR) -technologie heeft nieuwe doorbraken gebracht voor de studie van de structuur van 1-methylpiperazine. In 1953 observeerde de Amerikaanse chemicus Martin Packard voor het eerst het Proton NMR-signaal van 1-methylpiperazine, dat niet alleen de structuur bevestigde, maar ook een nieuw hulpmiddel bood voor het bestuderen van de conformationele dynamiek.
In de jaren zestig, met de ontwikkeling van 13C NMR-technologie, konden wetenschappers de elektronische structuur en substituerende effecten van 1-methylpiperazine vollediger analyseren.
De synthesemethode van 1 - methylpiperazine heeft een evolutionair proces ondergaan van laboratoriumvoorbereiding tot industriële productie. Vroege synthese vertrouwde voornamelijk op de methode van Hantzsch, die werd bereid door de condensatiereactie van N - methylethyleendiamine en formaldehyde. Hoewel deze methode mogelijk is, is de opbrengst laag en zijn er veel bijproducten.
In de jaren dertig ontwikkelde de Duitse chemicus Walter Reppe acetyleenchemie, die een nieuwe aanpak bood voor de synthese van 1 - methylpiperazine. In 1940 rapporteerde Reppe een nieuw proces voor de eenstapssynthese van 1-methylpiperazine met behulp van acetyleen, formaldehyde en methylamine, waardoor de opbrengst en zuiverheid aanzienlijk werden verbeterd. Deze methode werd op grote schaal aangenomen door Duitse chemische bedrijven tijdens de Tweede Wereldoorlog.
In de jaren 1950, met de opkomst van petrochemicaliën, werden synthetische routes met behulp van ethyleen en propyleen als grondstoffen geleidelijk mainstream. In 1956 ontwikkelde de Amerikaanse chemicus Herbert C. Brown een twee - stapsynthesemethode met behulp van ethyleenoxide en methylamine als grondstoffen. Dit proces heeft de voordelen van eenvoudige beschikbaarheid van grondstoffen en milde reactieomstandigheden en is door veel chemische bedrijven aangenomen.
Moderne industriële productie hanteert voornamelijk het katalytische aminatieproces. In 1990 ontwikkelde de Japanse chemicus Ryoji Noyori een efficiënte chirale katalysator, waardoor de enantioselectieve synthese van 1-methylpiperazine mogelijk was. Momenteel heeft de jaarlijkse productie van 1-methylpiperazine wereldwijd 50000 ton overschreden, met grote producenten, waaronder BASF uit Duitsland, Dow Chemical uit de Verenigde Staten en Zhejiang Xinhecheng uit China.
Populaire tags: 1-methylpiperazine CAS 109-01-3, leveranciers, fabrikanten, fabriek, groothandel, koop, prijs, bulk, te koop