کلرید تترابوتیل فسفونیوم(مخفف TBPC، CAS: 2304-30-5)، iساختار مولکولی ts دارای چهار گروه بوتیل متصل به یک اتم فسفر است که یک یون کلرید به عنوان ضد یون عمل می کند.از نظر خواص فیزیکی، احتمالاً در شرایط عادی پایدار است، اما ممکن است رطوبت سنجی باشد، به این معنی که به راحتی رطوبت هوا را جذب می کند. حلالیت آن در حلال های مختلف به طور کامل مشخص نشده است، اما به احتمال زیاد در حلال های آلی محلول است.
TBPC کاربردهایی را به‌عنوان کاتالیزور{0}}انتقال فاز پیدا می‌کند و واکنش‌هایی را بین فازهای مختلف که معمولاً مخلوط نمی‌شوند، مانند آب و حلال‌های آلی، امکان می‌دهد. علاوه بر این، TBPC به عنوان یک واسطه در سنتز سایر ترکیبات شیمیایی عمل می کند.
|
|
|
|
فرمول شیمیایی |
C16H36ClP |
|
جرم دقیق |
294.22 |
|
وزن مولکولی |
294.89 |
|
m/z |
294.22 (100.0%), 296.22 (32.0%), 295.23 (17.3%), 297.22 (5.5%), 296.23 (1.4%) |
|
تجزیه و تحلیل عنصری |
C, 65.17; H, 12.31; Cl, 12.02; ص، 10.50 |
سنتز آلی: کاتالیزور انتقال فاز با کارایی بالا-
کاتالیز در واکنش های ناهمگن
به عنوان یک کاتالیزور انتقال فاز نمک فسفونیوم چهارتایی،کلرید تترابوتیل فسفونیومبه عنوان یک هسته کمکی ضروری در سنتز آلی عمل می کند. برخلاف کاتالیزورهای سنتی نمک آمونیوم چهارتایی، TBPC دارای پایداری حرارتی قوی‌تر، فعالیت کاتالیزوری بالاتر و مقاومت اسیدی بالاتر،{1}}مقاومت قلیایی، مناسب بودن سیستم‌های واکنش خشن با دماهای بالا و خورندگی قوی‌تر است.
در سنتز آلی ناهمگن، معرف‌های نوکلئوفیل آبی و سوبستراهای فاز آلی{0}}به‌دلیل جداسازی فاز، به طور کامل با هم تماس پیدا نمی‌کنند، که منجر به نرخ‌های واکنش بسیار پایین یا حتی مهار کامل واکنش می‌شود.
TBPC با بهره مندی از ساختار آمفی پاتیک خود، آنیون های نوکلئوفیل مانند سیانید، هیدروکسید و تیوسیانات را به طور موثر از فاز آبی به فاز آلی انتقال می دهد. TBPC راندمان تماس دو فازی را بسیار بهبود می‌بخشد و واکنش‌های اصلی از جمله جایگزینی، افزودن و تراکم را به‌طور قابل توجهی تسریع می‌کند. در حال حاضر، این کاتالیزور به طور گسترده در سنتز مواد شیمیایی ریز مانند استرها، اترها و کلریدهای اسیدی به کار می رود، و به طور موثر معایب صنعتی رایج فرآیندهای مرسوم را برطرف می کند: سرعت واکنش کند، نرخ تبدیل پایین و تشکیل محصول فراوان.
سازگاری با دمای بالا-و واکنش‌های تخصصی
کاتالیزورهای آمونیوم چهارتایی معمولی تمایل به تجزیه و از دست دادن کارایی بالای 120 درجه دارند، در حالی که TBPC دارای دمای تجزیه حرارتی بالاتر از 340 درجه است که استفاده از آن را در سنتز آلی با دمای بالا ممکن می سازد. TBPC عملکرد کاتالیزوری قابل توجهی را در سنتز مونومر پلیمری، اصلاح ترکیب آروماتیک و واکنش های جابجایی هالید نشان می دهد.
هنگامی که TBPC به عنوان کاتالیزور برای سنتز خوب مواد واسطه دارویی و مواد فنی آفت کش ها استفاده می شود، به طور موثری انتخاب محصول را افزایش می دهد، ناخالصی های ایزومری را کاهش می دهد و خلوص و بازده کالاهای نهایی را افزایش می دهد. علاوه بر این، کاتالیزور را می توان بازیابی و استفاده مجدد کرد. فعالیت کاتالیزوری آن پس از استخراج ساده و عملیات خشک کردن به سختی کاهش می یابد، و به طور قابل توجهی هزینه های مواد خام برای تولید مواد شیمیایی خوب را کاهش می دهد و نیازهای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ را برآورده می کند.
مواد جدید پیشرفته: پیش ساز مایعات یونی و افزودنی عملکردی
مواد اولیه برای سنتز مایعات یونی عملکردی
TBPC یک پیش ساز اصلی برای تهیه مایعات یونی فسفونیوم چهارتایی کاربردی است. از طریق واکنش‌های تبادل آنیونی، TBPC می‌تواند با آنیون‌های مختلف مانند برمید، یدید، هگزافلورو فسفات و تترافلوروبورات ترکیب شود و مایعات یونی مبتنی بر فسفونیوم- با عملکرد متفاوت تولید کند. چنین مایعات یونی که با فراریت کم، رسانایی الکتریکی بالا، پایداری حرارتی عالی و پنجره های الکتروشیمیایی گسترده مشخص می شوند، یک موضوع تحقیقاتی داغ در زمینه مواد جدید سبز هستند.
در مقایسه با مایعات یونی ایمیدازولیوم و پیریدینیم، مایعات یونی فسفونیوم مشتق شده از TBPC دارای تحمل دما قوی تر و خورندگی ضعیف تر هستند. آنها به طور گسترده در ذخیره سازی انرژی الکتروشیمیایی، جداسازی گاز، کاتالیز آلی و اصلاح مواد، ارائه پشتیبانی حیاتی برای تحقیق و توسعه و تولید انرژی جدید و مواد سازگار با محیط زیست استفاده می شوند.
عامل کمکی برای تهیه مواد غیر آلی کاربردی
در ساخت نانومواد معدنی و مواد فسفید فلزی، TBPC هم به عنوان منبع فسفر و هم به عنوان یک ساختار{0}عامل جهت تنظیم مورفولوژی مواد، اندازه ذرات و ساختار کریستالی عمل می کند.
در طول سنتز مواد کاتالیزوری مانند فسفید کبالت و فسفید نیکل، استفاده از TBPC به عنوان یک پیش‌ساز، فسفوراسیون یکنواخت را در دماهای پایین امکان‌پذیر می‌کند و نانومواد فسفید فلزی با اندازه ذرات همگن و فعالیت کاتالیزوری برجسته تولید می‌کند.
TBPC همچنین می تواند به عنوان یک اصلاح کننده سطح برای درمان سطوح نانوپودر، بهبود پخش پذیری پودر در سیستم های آلی و حذف تجمع عمل کند. این به طور موثر خواص مکانیکی و پایداری مواد کامپوزیتی را افزایش می‌دهد و از کاربردهای گسترده در مواد سرامیکی، حامل‌های کاتالیزوری و مواد الکترود انرژی جدید پشتیبانی می‌کند.
صنایع شیمیایی و حفاظت از محیط زیست: کمکی برای گوگرد زدایی، کربن زدایی و تصفیه فاضلاب
تصفیه گازهای دودکش صنعتی
کلرید تترابوتیل فسفونیومظرفیت جذب استثنایی برای گازهای اسیدی را نشان می‌دهد، و امکان جذب مؤثر گازهای اسیدی مضر از جمله دی اکسید گوگرد، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن را از گازهای دودکش صنعتی به عنوان یک افزودنی جدید برای تصفیه گازهای دودکش‌های سازگار با محیط زیست{0}}میسر می‌سازد. کاتیون‌های فسفونیوم آن کمپلکس‌های هماهنگی ضعیف پایداری را با مولکول‌های گاز اسیدی تشکیل می‌دهند تا جذب گاز بسیار انتخابی را محقق کنند. پس از اشباع جذب، دفع سریع را می توان از طریق حرارت دادن یا کاهش فشار به دست آورد، که امکان استفاده مجدد چرخه ای را بدون آلودگی ثانویه فراهم می کند.
TBPC متفاوت از گوگردزدای سنتی مبتنی بر{0}آمین، غیر-فرار، غیر{2}}سمی و از نظر حرارتی پایدار است و از آلودگی گازهای دودکش ثانویه جلوگیری می‌کند و در عین حال راندمان گوگردزدایی و کربن‌زدایی عالی را ارائه می‌دهد. TBPC با پروژه‌های ارتقای آلاینده بسیار کم{4} برای صنایع برق حرارتی، متالورژی، شیمیایی و سایر صنایع سازگار است و انطباق با استانداردهای تولید محیطی را تسهیل می‌کند.
تصفیه فاضلاب صنعتی
در تصفیه فاضلاب برای صنایع شیمیایی و آبکاری، TBPC به عنوان فلوکولانت و کیلیت فلزات سنگین کمکی برای تصفیه فاضلاب های حاوی یون های فلزات سنگین و آلاینده های آلی عمل می کند.
زنجیره‌های آلکیل در ساختار مولکولی آن آبگریزی را ایجاد می‌کنند، در حالی که کاتیون‌های فسفونیوم به آلاینده‌های آلی با بار منفی، ذرات کلوئیدی و آنیون‌های کمپلکس فلزات سنگین در آب متصل می‌شوند تا لخته‌سازی و رسوب‌گذاری را تقویت کنند و به سرعت مواد آلی، کروم، سرب، جیوه و سایر مواد زائد خطرناک را حذف کنند.
علاوه بر این، این ماده کمکی زیست تخریب پذیری بهتری نسبت به لخته سازهای پلیمری سنتی با محتوای باقیمانده بسیار کم و بدون آلودگی ثانویه آب نشان می دهد. این روش برای تصفیه فاضلاب صنعتی با استاندارد بالا و سناریوهای استفاده مجدد از آب احیا شده، سازگاری با محیط زیست و عملکرد عملی را ترکیب می کند.
زمینه های الکتروشیمی و ضد خوردگی{0}}: افزودنی های عملکردی
افزودنی های کاربردی برای سیستم های الکتروشیمیایی
TBPC با داشتن رسانایی الکتریکی مطلوب و پایداری الکتروشیمیایی، می تواند به عنوان یک افزودنی الکترولیت در ابرخازن ها، باتری های لیتیومی و سیستم های الکترولیت آبکاری استفاده شود. هنگامی که مقادیر کمی به الکترولیت‌های ابرخازن اضافه می‌شود، سرعت مهاجرت یون را تسریع می‌کند، پنجره الکتروشیمیایی را گسترش می‌دهد و ظرفیت خازن و طول عمر چرخه را افزایش می‌دهد. در فرآیندهای آبکاری فلز، TBPC به عنوان یک عامل صاف‌کننده و روشن‌کننده برای حمام‌های آبکاری، همگن کردن نرخ رسوب یون‌های فلزی و همگن کردن دانه‌ها عمل می‌کند.
پوشش فلزی حاصل با افزایش مقاومت در برابر خوردگی و براق شدن سطح صاف تر و متراکم تر می شود و کاربرد گسترده ای در آبکاری سخت افزاری و آبکاری قطعات الکترونیکی دقیق پیدا می کند.
بازدارنده خوردگی فلزات
برای کاربردهای ضد خوردگی در مهندسی پتروشیمی، حمل و نقل خط لوله و تجهیزات صنعتی، TBPC به عنوان یک بازدارنده خوردگی فلزی کارآمد و سازگار با محیط زیست عمل می کند. مولکول های آن بر روی سطوح فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، مس و سایر فلزات جذب می شوند تا یک لایه محافظ متراکم آبگریز تشکیل دهند که اکسیژن، بخار آب و محیط های خورنده اسیدی را جدا می کند و به طور موثر خوردگی الکتروشیمیایی و شیمیایی فلزات را سرکوب می کند.
برخلاف بازدارنده‌های خوردگی{0}}دارای گوگرد و نیتروژن{1}، این محصول غیر سمی، بی‌بو، مقاوم در برابر حرارت-و بسیار کارآمد در مهار خوردگی است. TBPC با شرایط عملیاتی صنعتی با دمای بالا، رطوبت بالا و خوردگی قوی سازگار است و به طور موثر عمر خدمات تجهیزات صنعتی و خطوط لوله انتقال را افزایش می دهد و هزینه های عملیاتی و نگهداری تجهیزات را کاهش می دهد. چشم انداز کاربرد امیدوارکننده ای در بهره برداری نفت و گاز و درمان ضد خوردگی تجهیزات شیمیایی دارد.
سایر کاربردهای کمکی در مواد شیمیایی خوب
فراتر از زمینه های اصلی ذکر شده در بالا، TBPC می تواند به عنوان ماده خام برای عوامل فسفاته آلی برای سنتز مواد شیمیایی ریز{0}فسفین بالا مانند آرسنید آنتی مونید تترابوتیل فسفونیوم استفاده شود. در صنایع پوشش و جوهر، TBPC به عنوان یک افزودنی پراکنده برای بهبود پراکندگی یکنواخت رنگدانه ها و پرکننده ها، افزایش پایداری پوشش و عملکرد برس زدن عمل می کند. در مهندسی بیوشیمی، به عنوان یک انتقال فاز کمکی برای تسهیل واکنش‌های بیوکاتالیستی و افزایش راندمان تبدیل زیستی عمل می‌کند.
TBPC با ویژگی های یکپارچه ساختار مولکولی پایدار، فعالیت عالی، سمیت کم و سازگاری با محیط زیست، به یک هسته کمکی جهانی در مواد شیمیایی خوب، مواد پیشرفته جدید، حفاظت از محیط زیست، انرژی های جدید و چندین بخش دیگر تبدیل شده است. در کنار ارتقاء صنایع شیمیایی پیشرفته، سناریوهای کاربردی آن به طور مداوم در حال گسترش هستند و ارزش بازار آن به طور پیوسته در حال افزایش است.
فرآیند سنتزی غالب
مکانیسم واکنش بنیادی
کلرید تترابوتیل فسفونیومبه طور صنعتی عمدتاً از طریق واکنش کواترنیزاسیون جایگزینی نوکلئوفیل بین تریبوتیل فسفین و 1-کلروبوتان، یک واکنش جایگزینی نوکلئوفیل دو مولکولی معمولی (SN2) تولید می شود. این مسیر در حال حاضر بالاترین ظرفیت تولید را ارائه می‌دهد و بالغ‌ترین فرآیند را دارد.
اصل واکنش هسته ای به شرح زیر است: اتم فسفر در تریبوتیل فسفین یک جفت الکترون تنها را حمل می کند و هسته دوستی قوی از خود نشان می دهد. به اتم کربن آلکیل الکترومثبت 1-کلروبوتان حمله می‌کند، پیوند کربن و کلر را می‌شکند و یون‌های کلرید را آزاد می‌کند. کاتیون های تترابوتیل فسفونیوم تشکیل می شوند و متعاقبا با یون های کلرید ترکیب می شوند تا TBPC تولید کنند.
هیچ کاتالیزور اسید یا باز قوی برای کل واکنش مورد نیاز نیست، که در شرایط ملایم با حداقل واکنش‌های جانبی و نرخ تبدیل مواد خام بالا ادامه می‌یابد. سازگار با تولید صنعتی مداوم، این فرآیند به عنوان مسیر مصنوعی هسته جهانی در صنایع شیمیایی عمل می کند.
رویه های عملیاتی خاص و کنترل پارامتر
شرایط سخت بی آب و بدون اکسیژن{0}}برای این سنتز الزامی است. آب تبدیل واکنش را به شدت کاهش می دهد و باعث واکنش های جانبی هیدرولیتیک می شود که ناخالصی ایجاد می کند. تولوئن بی آب معمولاً به عنوان یک حلال واکنش بی اثر در تولید استفاده می شود که دارای حلالیت عالی و پایداری شیمیایی عالی است. مواد خام را به طور مساوی پراکنده می کند و دمای سیستم را تثبیت می کند.
تریبوتیل فسفین و 1{10}}کلروبوتان با نسبت مولی 1:1.05 تغذیه می‌شوند. مقدار کمی بیش از 1-کلروبوتان تبدیل کامل تریبوتیل فسفین گران تر را تضمین می کند و تلفات مواد خام را کاهش می دهد. پس از شارژ مواد خام مخلوط شده در یک راکتور مهر و موم شده، مخلوط به طور مداوم هم زده می شود و تا 110-130 درجه حرارت داده می شود تا واکنش رفلکس 18-24 ساعت طول بکشد. نیتروژن با خلوص بالا در طول واکنش برای جداسازی اکسیژن و جلوگیری از تخریب اکسیداتیو مواد خام تصفیه می شود.
پس از اتمام واکنش، محصولات خام سفید عظیم در سیستم رسوب می کنند. تقطیر اتمسفر ابتدا برای حذف حلال تولوئن و ردیابی مونومرهای واکنش نداده انجام می شود و TBPC خام حاصل می شود. خالص سازی با حل کردن محصول خام در استون و سپس تبلور مجدد از دی اتیل اتر برای حذف ناخالصی های آلی و توسط محصولات انجام می شود. فیلتراسیون نهایی و خشک کردن خلاء با دمای پایین{4}} TBPC تصفیه شده با خلوص بیش از 99٪ را فراهم می کند.
مزایای فرآیند و کنترل محصول توسط-
این فرآیند مصنوعی، گزینش‌پذیری واکنش بسیار بالایی را ارائه می‌کند و واکنش اصلی بیش از 98 درصد از تبدیل را تشکیل می‌دهد. محصولات جزئی-از جمله دی بوتیل اتر و اکسیدهای فسفین را می توان به آسانی از طریق تبلور مجدد حذف کرد. علاوه بر این، پارامترهای واکنش بسیار قابل کنترل هستند. نوسانات جزئی در دما، نسبت مواد و مدت زمان واکنش به سختی بر خلوص محصول تأثیر می‌گذارد و پایداری تولید را تضمین می‌کند.
در مقایسه با روش سنتی مصنوعی با استفاده از بوتانول و تری کلرید فسفر، این فرآیند{0}}رایگان کاتالیزور دارای مراحل عملیاتی کمتر و رطوبت کمتری در محصولات نهایی است و TBPC را برای کاربردهای{1}بالا در الکترونیک، داروسازی و سایر بخش‌ها مناسب می‌کند. تنها حجم کمی از مایع زباله شستشوی آلی در طول تولید تولید می شود.
حلال ها را می توان با تصحیح بازیافت و بازیافت کرد و عملکرد زیست محیطی مطلوب و مزایای اقتصادی را به همراه داشت. با جایگزینی کامل فرآیندهای سنتی قدیمی، TBPC به عنوان مسیر ترجیحی برای تولید انبوه صنعتی می‌باشد.
ویژگی های طیف سنجی، ایمنی، ذخیره سازی و حمل و نقل
TBPC نشانه‌های طیف‌سنجی کیفی متمایز را نشان می‌دهد: قله‌های ارتعاش کششی آلکیل پیوندهای C-H و C-P را می‌توان از طریق طیف‌سنجی مادون قرمز (IR) شناسایی کرد. طیف‌سنجی NMR ¹H و ¹3C به‌طور دقیق چهار مجموعه سیگنال‌های n{0}}بوتیل کربن-هیدروژن را برای تأیید ساختاری مواد ورودی حل می‌کند.
نمایه ایمنی
این محصول دارای سمیت حاد کم با تحریک خفیف پوست و غشاهای مخاطی است. از تماس مستقیم طولانی مدت باید اجتناب شود. TBPC نباید مخلوط با اکسیدان های قوی، فلزات فعال یا قلیایی های قوی غلیظ نگهداری شود. اگرچه غیر قابل اشتعال-، تجزیه حرارتی در دماهای بالا بخارهای خورنده اکسیدهای فسفر و کلرید هیدروژن آزاد می کند.
الزامات ذخیره سازی و حمل و نقل
عایق بندی هوا، عایق رطوبتی و محافظ نور در هنگام نگهداری و حمل و نقل الزامی است. این محصول باید در بشکه‌های آهنی با روکش پلاستیکی یا بطری‌های معرف شیشه‌ای با دمای نگهداری زیر 30 درجه بسته‌بندی شود. مواد هیگروسکوپی می توانند خواص فیزیکی و شیمیایی اولیه خود را پس از خشک کردن خلاء برای آبگیری، بدون خراب شدن غیرقابل برگشت بازیابند.
به طور کلی، TBPC سه ویژگی اصلی را ادغام می کند: هدایت یونی، پایداری حرارتی بالا و آنیون های قابل تنظیم، که به عنوان ویژگی های متمایز حیاتی از کاتالیزورهای انتقال فاز آمونیوم چهارتایی عمل می کنند.
تگ های محبوب: کلرید تترابوتیل فسفونیوم cas 2304-30-5، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، عمده فروشی، خرید، قیمت، عمده، برای فروش