Natriumtrifluormethaansulfonaat,Het is een belangrijke chemische stof. Het uiterlijk is wit poeder, dat irriterend, gemakkelijk oplosbaar in water en hygroscopisch is. Het moet op een droge en afgesloten manier worden bewaard om de stabiliteit ervan te garanderen en vochtopname en contact met oxiden te voorkomen. Het kan dienen als een bron van fluorsubstituenten bij de organische synthese, door deze in organische moleculen te introduceren en hun chemische eigenschappen te veranderen. Op het gebied van pesticiden en farmaceutische producten kan het een belangrijke rol spelen als belangrijk tussenproduct bij de synthese van bepaalde medicijnen en pesticiden. In gefluoreerde substituenten is deze verbinding een steeds vaker voorkomend structureel motief geworden in farmaceutische producten, omdat de introductie van deze groep in organische moleculen een diepgaande invloed heeft op de stabiliteit, lipofiliteit en membraanpermeabiliteit ervan. Het kan ook worden gebruikt om arylfluoriden (zilvergekatalyseerde fluorering van arylstananen) en ionische vloeistoffen te bereiden, zoals N, N- dialkylpyrrolidinetrifluormethaansulfonaat, N, N- dialkylimidazoliumtrifluormethaansulfonaat en N- alkylpyridinetrifluormethaansulfonaat.
Aanvullende informatie van chemische verbinding:
|
Chemische formule |
CF3NaO3S |
|
Exacte massa |
171.94 |
|
Moleculair gewicht |
172.05 |
|
m/z |
171.94 (100.0%), 173.94 (4.5%), 172.95 (1.1%) |
|
Elementaire analyse |
C,6,98; F, 33,13; Na, 13,36; O, 27,90; S, 18.63 |
|
Smeltpunt |
253-255 graden (letterlijk) |
|
|
|
Natriumtrifluormethaansulfonaatis een belangrijk organisch synthesereagens en tussenproduct met een breed scala aan toepassingen. Hieronder volgt een gedetailleerde inleiding tot het gebruik ervan:
Deze verbinding kan worden gebruikt als een efficiënt fluoreringsreagens om trifluormethaansulfonylgroepen in organische moleculen te introduceren. Deze groep heeft speciale chemische eigenschappen, zoals sterke elektronegativiteit, stabiele C-F-bindingen, enz., die de zuurgraad, het dipoolmoment en de lipofiliciteit van het hele molecuul aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Door trifluormethaansulfonylgroepen te introduceren kunnen daarom de chemische eigenschappen van organische moleculen worden gewijzigd, waardoor ze nieuwe biologische activiteit of fysische eigenschappen krijgen. Door gebruik te maken van de fluorerende eigenschappen ervan kunnen organische verbindingen met specifieke fluorsubstituenten worden gesynthetiseerd. Deze met fluor gesubstitueerde verbindingen hebben een breed scala aan toepassingen op gebieden zoals geneeskunde, pesticiden en materiaalkunde.
Fluorerende reagentia in organische synthese
Op farmaceutisch gebied vertonen fluorgesubstitueerde geneesmiddelmoleculen bijvoorbeeld doorgaans een betere biologische beschikbaarheid, bioselectiviteit en metabolische stabiliteit, wat resulteert in een betere werkzaamheid van het geneesmiddel. Het kan ook worden gebruikt als katalysator of reagens om deel te nemen aan sommige complexe organische reacties. Het kan bijvoorbeeld asymmetrische reacties van het Mannich-type, reacties van het Mannich-type in water en Diels Alder-reacties katalyseren. Deze reacties zijn van groot belang bij de organische synthese en kunnen worden gebruikt om organische moleculen met complexe structuren te synthetiseren. Tegelijkertijd kan de verbinding ook worden gecombineerd met andere verbindingen om ionische vloeistoffen te vormen. Ionische vloeistoffen zijn vloeistoffen met speciale eigenschappen, zoals hoge temperatuurstabiliteit, lage vluchtigheid en hoge geleidbaarheid. Daarom hebben ze brede toepassingsmogelijkheden op gebieden als elektrochemie, katalyse en scheiding.
Deze verbinding kan worden gebruikt om medicijnmoleculen met specifieke biologische activiteit te synthetiseren. Deze medicijnmoleculen kunnen verschillende farmacologische effecten hebben, zoals anti-tumor, antibacterieel, antiviraal, anti-inflammatoir, enz. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om antipsychotica zoals flufenazine, trifluoperazine en triflumenidazol te synthetiseren, evenals andere soorten medicijnen zoals butylfluormethaan en clomifeencitraat. Door deze verbinding te introduceren kunnen de chemische eigenschappen van medicijnmoleculen worden gewijzigd, waardoor hun oplosbaarheid, stabiliteit, biologische beschikbaarheid en andere eigenschappen worden verbeterd. Dit helpt de absorptie, distributie, metabolisme en uitscheidingsprocessen van geneesmiddelen in het lichaam te verbeteren, waardoor de werkzaamheid en veiligheid ervan wordt vergroot. Deze verbinding kan ook worden gebruikt voor het synthetiseren van pesticideproducten met hoge efficiëntie, lage toxiciteit en milieubeschermende eigenschappen.
Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de synthese van herbiciden zoals fluazinam en fluazinam, die aanzienlijke controle-effecten hebben op breed-bladig onkruid en meerjarig onkruid in tarwe- en katoenvelden. De introductie ervan kan de insectendodende, bacteriedodende of herbicide werking van pesticiden aanzienlijk verbeteren. Tegelijkertijd kan het ook de toxiciteit van pesticiden verminderen en de schade aan het milieu en de menselijke gezondheid minimaliseren.
Katalysatoren en oppervlakteactieve stoffen
Deze verbinding kan dienen als een effectieve katalysator voor asymmetrische reacties van het Mannich-type. Dit type reactie is van groot belang bij de organische synthese en kan worden gebruikt om verbindingen met chirale structuren te synthetiseren. Het kan ook reacties van het Mannich-type in water katalyseren, waardoor een nieuwe route ontstaat voor organische synthese in de waterfase. Het kan ook Diels Alder-reacties katalyseren, wat belangrijke cycloadditiereacties zijn die kunnen worden gebruikt om verbindingen met cyclische structuren te synthetiseren. In de kunststofindustrie kan deze verbinding dienen als katalysator voor polymerisatiereacties, waardoor de reactiesnelheden en polymerisatiegraden toenemen, waardoor de kwaliteit en opbrengst van kunststoffen wordt verbeterd.
En in het productieproces van brandstof kan het dienen als katalysator voor verestering, uitdroging en andere reacties, waardoor de productie-efficiëntie wordt verbeterd. Vanwege de unieke chemische structuur vertoont deze verbinding in bepaalde systemen een uitstekende oppervlakteactiviteit. Het kan worden gebruikt als oppervlakteactieve stof om de dispergeerbaarheid, stabiliteit en stroombaarheid van het systeem te verbeteren. Hoewel de specifieke toepassing van oppervlakteactieve stoffen afhankelijk van het systeem kan variëren, helpt de introductie van deze stof doorgaans de prestaties van het systeem te optimaliseren.
In lithium-ionbatterijen kan deze verbinding worden gebruikt als alternatief elektrolytzout. Vanwege de uitstekende ionengeleiding en chemische stabiliteit helpt het de prestaties van lithium-ionbatterijen te verbeteren. In het bijzonder kan de elektrolyt zorgen voor een hogere ionenmigratiesnelheid en een lagere interne weerstand, waardoor de laad- en ontlaadsnelheid en de cyclusstabiliteit van de batterij toenemen. Bovendien kan het tot op zekere hoogte ook het zelfontladingsverschijnsel van de batterij onderdrukken, waardoor de levensduur van de batterij wordt verlengd. Naast lithium-ionbatterijen kan het ook worden gebruikt als elektrolyt in andere elektrochemische apparaten. Ondertussen kan het, vanwege de hoge chemische stabiliteit en het brede elektrochemische venster, ook de veiligheid en betrouwbaarheid van deze elektrochemische apparaten tot op zekere hoogte verbeteren.
Bovendien kan het ook worden gecombineerd met andere elektrolytmaterialen om hun prestaties door modificatie te verbeteren. Het kan bijvoorbeeld worden gecombineerd met materialen zoals polymeren en anorganische zouten om samengestelde elektrolyten te vormen, waardoor de mechanische sterkte, thermische stabiliteit en ionengeleiding van de elektrolyt worden verbeterd. Dit gemodificeerde elektrolytmateriaal heeft bredere toepassingsmogelijkheden in elektrochemische apparaten zoals lithium-ionbatterijen en supercondensatoren.
Milieu-impact
Natriumtrifluormethaansulfonaat(NaOTf) is een sterk zuur sulfonzuurzout met de molecuulformule CF ∝ SO ∝ Na en een molecuulgewicht van 172,05. De functionele kerngroep trifluormethaansulfonaat (CF ∝ SO ∝⁻) heeft sterke elektronenonttrekkende en dissociatiecapaciteiten, en wordt veel gebruikt in organische synthese, elektrochemische energieopslag, pesticiden en farmaceutische tussenproducten en andere gebieden. De chemische stabiliteit en hoge reactiviteit ervan hebben echter ook aanleiding gegeven tot bezorgdheid over de milieurisico's.
Watervervuiling: van acute toxiciteit tot chronische ecologische schade
Acute toxische effecten
De toxiciteit van NaOTf voor in het water levende organismen komt voornamelijk voort uit de sterke zuurgraad en de afgifte van fluoride-ionen (F ⁻). Uit experimentele gegevens blijkt dat zebravisembryo's: In het blootstellingsexperiment van 96 uur was de mediane letale concentratie (LC ₅₀) van NaOTf 12,5 mg/l, wat zich manifesteerde als vertraagd uitkomen, verlaagde hartslag en axiale afwijkingen. Daphnia: In het blootstellingsexperiment van 48 uur was de halfeffectconcentratie (EC ₅₀) 8,3 mg/l, wat voornamelijk het motorisch vermogen remde en leidde tot een toename van het sterftecijfer.
Directe schade: CF ∝ SO ∝⁻ vernietigt het kieuwcelmembraan van waterorganismen, wat leidt tot verstikking; F ⁻ combineert met calciumionen om calciumfluoride (CaF ₂) te vormen, wat de zenuwgeleiding en spiercontractie verstoort.
Indirecte effecten: Zure omgeving (pH<3) disrupts the water buffering system, inhibits algal photosynthesis, and triggers food chain disruption.
Chronische cumulatieve effecten
Langdurige blootstelling aan lage concentraties (0,1-1 mg/L) kan chronische toxiciteit bij in het water levende organismen veroorzaken:
Vis: Ophoping van F ⁻ in de botten leidt tot fluorose, wat zich manifesteert als kwetsbaarheid van het skelet en vertraagde groei.
Benthische organismen: NaOTf adsorbeert aan sedimenten en wordt via de voedselketen overgedragen op ongewervelde dieren (zoals muggenlarven), wat resulteert in een afname van de voortplantingssnelheid met meer dan 60%.
Bodemecologie: van microbiële remming tot planttoxiciteit
Onevenwichtigheid van microbiële gemeenschappen
De toxiciteitsdrempel van NaOTf voor bodemmicro-organismen bedraagt 50 mg/kg, waarbij voornamelijk nitrificerende bacteriën en stikstofbindende bacteriën worden getroffen:
Remming van de nitrificatie: Bij een concentratie van 50 mg/kg nam de activiteit van ammoniakoxiderende bacteriën met 60% af, wat leidde tot obstructie van de stikstofcyclus in de bodem.
Azogenase-inactivatie: F ⁻ bindt zich aan magnesiumionen in het actieve centrum van het enzym, wat resulteert in een afname van 40% in de stikstoffixatie-efficiëntie van rhizobia.
Reparatie strategie:
Het toevoegen van kalk (CaO) kan de zuurgraad neutraliseren en F ⁻ fixeren. Experimenten hebben aangetoond dat het toepassen van 5% CaO op grond verontreinigd met 100 mg/kg NaOTf de microbiële activiteit na 60 dagen kan herstellen tot 80% van het controleniveau.
Stoornissen in de groei van planten
De toxiciteit van NaOTf voor planten manifesteert zich als:
Obstructie van de wortelontwikkeling: F ⁻ remt de cytokininesynthese, wat resulteert in een vermindering van de wortellengte van Arabidopsis met 30%.
Verminderde fotosynthese-efficiëntie: bij een concentratie van 10 mg/kg daalde het chlorofylgehalte in tarwebladeren met 25% en daalde de netto fotosynthesesnelheid met 18%.
Atmosferische diffusie: synergetisch risico op vluchtigheid en fijnstof
Vrijgave van vluchtige organische stoffen (VOS)
NaOTf can decompose under high temperature (>100 graden) of zure omstandigheden om trifluormethaansulfonzuur (CF ∝ SO ∝ H) te produceren, met een dampspanning van 0,1 mmHg (25 graden), dat gemakkelijk in de atmosfeer terecht kan komen door vervluchtiging. Modelvoorspellingen laten zien dat in een onbeschermd lekkagescenario van een opslagtank 1 kg NaOTf binnen 24 uur een vervuilingswolk kan vormen met een straal van 50 meter.
Deeltjesadsorptie en transport over lange afstanden
NaOTf kan adsorberen aan PM2,5-deeltjes en regionaal transport bewerkstelligen via atmosferische circulatie:
Efficiëntie van droge bezinking: Bij een windsnelheid van 3 m/s is de bezinkingssnelheid van NaOTf-deeltjes 0,5 cm/s, met een halfwaardetijd van 15 dagen.
Risico op natte depositie: Zure neerslag (pH<4.5) can accelerate the dissolution of NaOTf, leading to secondary water pollution. For example, in a haze event in a certain city, the concentration of NaOTf in PM2.5 reached 0.8 μ g/m ³, causing the F ⁻ concentration in the river 50 kilometers downstream to exceed the standard by twice.
Vergelijking tussen natriumtrifluormethaansulfonaat en traditionele elektrolyten (zoals NaCl)
Vergelijking van fysische en chemische eigenschappen
Oplosbaarheid: NaCl: Het heeft een extreem hoge oplosbaarheid in water, ongeveer 360 g/l bij 20 graden Celsius, en de oplosbaarheid verandert niet significant met de temperatuur. Dit maakt NaCl een ideale elektrolyt in veel waterige oplossingssystemen, waardoor het gemakkelijk wordt om oplossingen met verschillende concentraties te bereiden.
NaOTf: Hoewel NaOTf een relatief hoge oplosbaarheid in water heeft, kan de specifieke waarde variëren afhankelijk van de temperatuur en het oplosmiddel. Over het algemeen heeft NaOTf, vanwege de aanwezigheid van zijn organische anionen, een betere oplosbaarheid in bepaalde organische oplosmiddelen dan NaCl, wat de mogelijkheid biedt voor toepassing in niet-waterige systemen.
Geleidbaarheid:NaCl: In waterige oplossingen heeft NaCl een hoge geleidbaarheid, vooral bij hoge concentraties, die effectieve ionengeleidingsroutes kunnen vormen. Naarmate de concentratie echter verder toeneemt, als gevolg van de verbeterde interactie tussen ionen, kan de geleidbaarheid een maximale waarde bereiken en vervolgens enigszins afnemen.
De geleidbaarheid van NaOTf: NaOTf-oplossing vertoont ook concentratieafhankelijkheid, maar vanwege het grotere volume en de lagere ladingsdichtheid van OTf ⁻ anionen kan hun geleidbaarheid bij dezelfde concentratie iets lager zijn dan die van NaCl. Onder bepaalde specifieke omstandigheden, zoals het gebruik van gemengde oplosmiddelen of het optimaliseren van de samenstelling van de oplossing, kan de geleidbaarheid van NaOTf echter aanzienlijk worden verbeterd.
Viscositeit en vloeibaarheid:De viscositeit van NaCl: een waterige NaCl-oplossing ligt dicht bij die van zuiver water, en de viscositeit verandert weinig bij toenemende concentratie, waardoor een goede vloeibaarheid behouden blijft.
NaOTf: Vanwege het grotere volume OTf ⁻ anionen kan de viscositeit van de NaOTf-oplossing iets hoger zijn dan die van een NaCl-oplossing met dezelfde concentratie, vooral bij hoge concentraties. Dit kan van invloed zijn op de prestaties in bepaalde toepassingen die een hoge liquiditeit vereisen.
Thermische stabiliteit en chemische stabiliteit:NaCl: NaCl heeft een extreem hoge thermische en chemische stabiliteit, kan stabiliteit behouden over een breed temperatuur- en pH-bereik, en wordt niet gemakkelijk ontleed of ondergaat chemische reacties.
NaOTf vertoont ook een goede thermische stabiliteit, maar de ontledingstemperatuur kan iets lager zijn dan die van NaCl. In termen van chemische stabiliteit kan NaOTf gevoeliger zijn voor bepaalde sterke oxidatiemiddelen of reductiemiddelen, en de selectie moet gebaseerd zijn op specifieke toepassingsomstandigheden.
Vergelijking van toepassingsgebieden
Batterijtechnologie
NaCl: Hoewel NaCl zelf niet rechtstreeks wordt gebruikt in moderne batterijen met hoge{0}}prestaties, is het fundamentele onderzoek ervan als elektrolyt cruciaal voor het begrijpen van ionengeleidingsmechanismen. Bovendien wordt NaCl-oplossing soms gebruikt als elektrolyt voor goedkope -batterijsystemen met lage prestaties, zoals bepaalde typen zink-luchtbatterijen.
NaOTf: vanwege zijn uitstekende oplosbaarheid, geleidbaarheid en stabiliteit in organische oplosmiddelen heeft NaOTf een groot potentieel getoond in hoogwaardige energieopslagapparaten zoals lithium--ionbatterijen, natriumionbatterijen en supercondensatoren. Vooral in niet-waterige batterijen kan NaOTf als ondersteunend elektrolyt de energiedichtheid en cyclusstabiliteit van de batterij aanzienlijk verbeteren.
Biomedisch onderzoek
NaCl: NaCl is het hoofdbestanddeel van fysiologische zoutoplossing en wordt veel gebruikt in celcultuur, medicijnafgifte en bufferbereiding in biologische experimenten. Door zijn biocompatibiliteit en stabiliteit is het een standaard elektrolyt op biomedisch gebied.
NaOTf: Hoewel de toepassingen ervan op biomedisch gebied relatief beperkt zijn, maken de unieke chemische eigenschappen het potentieel waardevol in bepaalde specifieke onderzoeken. Als probemolecuul of marker wordt het bijvoorbeeld gebruikt om de ladingsverdeling op ionkanalen of celmembranen te bestuderen. Vanwege het onvolledige begrip van de biologische activiteit van OTf ⁻ anionen vereisen hun biomedische toepassingen echter een zorgvuldige evaluatie.
Elektrochemische synthese en katalyse
NaCl speelt een belangrijke rol als elektrolyt bij elektrochemische synthese, zoals de productie van chloor en waterstof in de chlooralkali-industrie. De lage kosten en gemakkelijke beschikbaarheid maken het een ideale keuze voor grootschalige industriële toepassingen.
NaOTf: Vanwege zijn uitstekende elektrochemische eigenschappen heeft NaOTf de aandacht getrokken op het gebied van organische elektrosynthese en katalyse. Het kan de elektrochemische omzetting van complexe organische moleculen bevorderen en de selectiviteit en efficiëntie van de reactie verbeteren. Bovendien kan NaOTf ook worden gebruikt als onderdeel van ionische vloeistoffen of diepe eutectische oplosmiddelen voor groene chemie en duurzame ontwikkelingstechnologieën.
Natriumtrifluormethaansulfonaat is een veelzijdige chemische verbinding met een breed scala aan toepassingen in de organische synthese, elektrochemie en analytische chemie. De unieke fysische en chemische eigenschappen, zoals de hoge oplosbaarheid, de sterke zuurgraad van het geconjugeerde zuur en de uitstekende stabiliteit, maken het tot een waardevol reagens en elektrolyt in verschillende industriële en onderzoeksprocessen. Het is echter belangrijk om u bewust te zijn van de potentiële gevaren en passende veiligheidsmaatregelen te nemen bij het hanteren en opslaan van het mengsel. Door de eigenschappen en toepassingen ervan te begrijpen, kunnen we het meeste uit natriumtrifluormethaansulfonaat halen en tegelijkertijd de negatieve gevolgen voor de menselijke gezondheid en het milieu minimaliseren.
Populaire tags: natriumtrifluormethaansulfonaat cas 2926-30-9, leveranciers, fabrikanten, fabriek, groothandel, kopen, prijs, bulk, te koop