Формамидин хидрохлорид, известен също като метанимидамид хидрохлорид или просто формамидин HCl, е бяло кристално твърдо вещество, което принадлежи към семейството на органичните съединения. Това е аминна сол, получена от реакцията между формамидин, най-простият амидин, и солна киселина. Химически неговата формула е H2N-C=NH+·Cl−, което показва наличието на положително зареден иминов йон (H2N-C=NH+), балансиран от отрицателно зареден хлориден йон (Cl−).
Той е широко признат за многостранните си приложения в различни индустриални и изследователски области. Той служи като прекурсор за синтеза на множество важни химикали, включително пестициди, фармацевтични продукти, багрила и полимери. В селскостопанския сектор специфични производни се използват като инсектициди и акарициди, ефективно контролиращи вредители, които увреждат културите.
Освен това, това съединение намира приложение в производството на полимери като полиуретани и полиамиди, където действа като втвърдяващ агент или модификатор, подобрявайки свойствата на крайния продукт. Във фармацевтичната индустрия той и неговите производни се използват в синтеза на лекарства за лечение на различни състояния, поради способността им да участват в редица химични реакции.
|
|
 |
| Химическа формула | CH5ClN2 |
| Точна маса | 80.01 |
| Молекулно тегло | 80.52 |
| m/z | 80.01 (100.0%), 82.01 (32.0%), 81.02 (1.1%) |
| Елементен анализ | С, 14,92; Н, 6,26; Cl, 44.03; N 34,79 |
Като фармацевтичен междинен продукт: Служи като важен междинен продукт в синтеза на различни фармацевтични съединения. Фармацевтичните междинни продукти са градивни елементи, използвани в производствения процес на лекарства, където те претърпяват допълнителни химични реакции, за да образуват крайните активни фармацевтични съставки (API). Специфичните реакции и крайните продукти зависят от химичната структура и свойства.
Индустриални приложения: Използва се и като индустриална суровина в различни производствени процеси. Индустриалните суровини са основни компоненти, използвани в производството на стоки и услуги. В този контекст той може да се използва в синтеза на химикали, полимери или други материали, които имат приложения в различни индустрии.
Изследователски цели: Поради уникалните си химични свойства, той се използва често и в научните изследвания. Може да служи като реагент или изходен материал в лабораторни експерименти, насочени към изследване на нови химични реакции, синтезиране на нови съединения или изучаване на поведението на специфични молекули. Въпреки това е важно да се отбележи, че употребата му трябва да бъде строго ограничена до изследователски цели, а не за експерименти или консумация от хора.
приложения в промишлеността
Междинен продукт в синтеза на лекарства
Той служи като критичен фармацевтичен междинен продукт при синтеза на различни съединения и лекарства. Той участва в реакции, които водят до образуването на активни фармацевтични съставки (API), използвани при лечението на различни медицински състояния.
Неговата гъвкавост в химичните реакции и способността да произвежда междинни продукти с желани свойства го правят ценно съединение във фармацевтичната индустрия.
Междинен продукт в химичния синтез
В допълнение към употребата му във фармацевтичната индустрия, той също е важен междинен продукт в органичния синтез. Той може да участва в различни реакции като заместване, кондензация и други, водещи до образуването на сложни органични молекули.
Неговата реактивност и способност да образува стабилни междинни продукти са от решаващо значение при синтеза на органични съединения за различни индустриални приложения.
Приложение в материали за слънчеви клетки
Напоследък той намери приложение при получаването на материали за поглъщане в близка{0}}инфрачервена светлина. В тази област той служи като прекурсор или междинен продукт в синтеза на специфични съединения, които подобряват работата на тези слънчеви клетки.
Това нововъзникващо приложение подчертава потенциала му във възобновяемата енергия и устойчивите технологии.
Платформа за иновации
Също така се използва широко в научноизследователска и развойна дейност (R&D) в различни индустрии. Уникалните му свойства го правят идеален кандидат за изследване на нови химични реакции, синтезиране на нови съединения и изучаване на поведението на специфични молекули.
Изследователите го използват, за да идентифицират потенциални източници за нови материали, да оптимизират съществуващите процеси и да разработят иновативни решения за индустриални предизвикателства.
Методи за синтез
Съществуват няколко метода за синтез наформамидин хидрохлорид, всеки със своите уникални предимства и приложимост. Най-често срещаните маршрути включват:
Амонолиза на формамид
Един от най-простите методи включва реакцията на формамид (HCONH₂) с амоняк (NH3) при контролирани условия. Тази реакция обикновено протича в присъствието на дехидратиращ агент като солна киселина (HCl), за да се насочи равновесието към образуването.
HCONH₂ + NH3 + HCl → NH2C=NH·HCl + H2O
1
Формамидът и амонякът се смесват в подходящ реактор.
2
Бавно се добавя солна киселина, като се поддържа реакционната температура и се разбърква енергично.
3
Получената смес се нагрява на обратен хладник за определен период, което позволява реакцията да протече до завършване.
4
След това продуктът се изолира чрез охлаждане на реакционната смес, филтруване и сушене.
Амонолиза на карбонилни съединения
Друг подход включва реакцията на карбонилни съединения (напр. формалдехид) с амоняк в присъствието на киселинен катализатор. Този метод може да бъде по-гъвкав, тъй като позволява синтеза на заместени формамидини в зависимост от изходното карбонилно съединение.
HCHO + 2NH3 + HCl → NH2C=NH·HCl + 2H₂O
1
Формалдехид, амоняк и каталитично количество солна киселина се смесват в реактор.
2
Сместа се нагрява и се разбърква в продължение на няколко часа, позволявайки реакцията да протече.
3
Продуктът се изолира и пречиства, като се следват подобни стъпки, както е описано в предишния метод.
Електрофилно аминиране
При този метод амин (като метиламин) реагира с електрофилен източник на азот, често генериран in situ от реакцията на амин с подходящ окислител (напр. азотиста киселина). Този подход е по-рядко използван за директен синтез, но може да бъде адаптиран за синтеза на свързани съединения.
Анализ на случай
Приложението на амитраз хидрохлорид (особено неговите производни, като амитраз хидрохлорид) в материалите за слънчеви клетки е главно за подобряване на производителността и стабилността на халкогенидните слънчеви клетки.
Случай 1: Изследване в Нормалния университет на Шанси
Предистория на изследването:
халкогенидните материали, особено FAPbI3, се очертаха като обещаващи кандидати за приложения за преобразуване на слънчева енергия. Тези материали обаче страдат от дефекти и лошо качество на филма.
Приложение:
Изследователи от Нормалния университет в Шанси въведоха 1H-пиразол-1-карбоксамидин хидрохлорид (PCH) в тънки филми на халкогениди FAPbI3. Молекулярната структура на PCH има пиразолов пръстен, свързан с формамидин (FA), който помага за включването в решетката на тънкия филм и пасивирането на дефектите.
Ефектът:
Наличието на PCH доведе до FAPbI3 устройства с по-висока кристалност, по-гладки повърхности и по-ниска плътност на дефектите, което доведе до подобрено напрежение на отворена{1}} верига (Voc) и фактор на запълване. Ефективността на фотоволтаичното преобразуване достига рекордните 24,62% и има отлична стабилност при дълго-излагане на въздух и термичен стрес.
Случай 2: Съвместно изследване между Huazhong University of Science and Technology и Университета на Джорджия, САЩ
Предимства на верижните зъбни колела
фон:
Въз основа на (4-FPEA)2MA4Pb5I16 халкогенид, изследователите изследват ефекта на формамидин хидрохлорид (FACl) като добавка.
Приложение:
Добавката FACl забавя освобождаването на MACl чрез механизма за обмен на катиони MA/FA, като по този начин се избягва увреждането на филма чрез бързо освобождаване. В същото време FA+ катиони навлизат в халкогенидната решетка, стеснявайки забранената лента и разширявайки спектралния диапазон на абсорбция.
Ефект:
Добавката FACl значително подобрява ефективността на фотоелектричното преобразуване (PCE) и стабилността на LDRP халкогенидните соларни клетки. В сравнение с често използвания MACl, FACl постига по-добро подобрение и отваря нови възможности за търговско приложение на халкогенидните слънчеви клетки.
Случай 3: Стабилизиране на FAPbI3 черна фаза чрез 2D халкогениден шаблон
- Предистория: Халкогенидът FAPbI3 привлече много внимание поради отличната си фотоволтаична производителност и висока термична стабилност, но проблемът с фазовата стабилност ограничи приложението му.
- Стратегия на приложение: Изследователите са се възползвали от съвпадението на решетката между базирани на FA-2D халкогениди и FAPbI3, за да стабилизират черната фаза FAPbI3 чрез шаблониране при много по-ниски температури от конвенционалните температури на отгряване. въпреки че този случай не споменава директно формамидин хидрохлорид, той подчертава подобряването на стабилността и производителността на тънкия филм на халкогенидите чрез стратегията за съвпадение на решетката и моделиране. Тази стратегия допълва ролята на амидин хидрохлорида за подобряване на работата на халкогенидните слънчеви клетки.
Приложение на амидин хидрохлорид при получаването на материали за слънчеви клетки
Амидин хидрохлоридът може да се използва като прекурсор или междинен продукт за синтеза на специфични съединения при получаването на материали за слънчеви клетки, особено при синтеза на материали, поглъщащи близката -инфрачервена светлина. Чрез въвеждане на формамидин хидрохлорид или негови производни е възможно да се подобри качеството на филма, кристалността и дефектите на пасивация на халкогенидните слънчеви клетки, като по този начин се повишава ефективността и стабилността на фотоволтаичното преобразуване. Тези констатации подчертават ефикасността на формамидин хидрохлорид и неговите производни като нови добавки за разработването на високо-производителни халкогенидни соларни клетки.
Като имащи двойните функции на "протонен резервоар" и буферен агент
Формамидин хидрохлорид(FACl) е органично съединение, съдържащо формамидинова група (-C(NH)NH₂). Амино азотният атом (-NH₂⁺) и хлоридният йон (Cl⁻) в неговата молекулярна структура го даряват с уникални способности за протонен донор/рецептор. В областта на органичния синтез, перовскитните материали и биохимията, FACl често се използва като "протонен резервоар" и буфер. Чрез динамично регулиране на концентрацията на протони (H⁺) или pH стойността, той оптимизира реакционните пътища или свойствата на материала. Следното ще го анализира от аспектите на неговия механизъм за пренос на протони и буферния ефект.
Протонен донор/приемник функционира като „хранилище на протони“
Характеристики на протонния донор
В аминогрупата на FACl, азотният атом на аминогрупата (-NH2⁺) може да освободи протони (H⁺) поради разликата в електроотрицателността, трансформирайки се в аминния радикал (-C(NH)NH⁻). Тази характеристика го прави ефективен донор на протони при киселинни условия (като pH < 4). Например, когато FACl реагира с оловен йодид (PbI₂), за да образува оловен йодофенил флуорид (FAPbI₃), аминогрупата освобождава протони, насърчавайки разтварянето и реконструкцията на решетката на PbI₂ и образувайки равномерен перовскитен филм. Експериментите показват, че добавянето на FACl може да повиши кристалността на филмите FAPbI3 с 20%, да намали плътността на дефектите с 15% и по този начин да повиши ефективността на фотоволтаично преобразуване (PCE) на устройството до над 22%.
Характеристики на протонния приемник
При алкални условия (като pH > 8), хлоридният йон (Cl⁻) на FACl може да приема протони, генерирайки хлороводород (HCl), докато аминогрупата (-C(NH)NH₂) действа като база на Люис и образува координационни връзки с метални йони (като Pb²⁺). Тази характеристика му позволява да играе ключова роля в синтеза на хетероциклични съединения (като имидазолилглицерофосфат, IGP). Например, при синтеза на IGP, FACl действа като протонен рецептор, стабилизирайки реакционния междинен продукт и увеличавайки добива от 60% на 85%.
Динамичен механизъм за пренос на протони
Функцията на протонен донор/приемник на FACl е динамично обратима. В разтвор протонираното състояние (-NH₂⁺) и депротонираното състояние (-C(NH)NH⁻) на FACl се балансират от pH. Например, при pH=5, протонираният дял на FACl е приблизително 70%, позволявайки едновременно освобождаване и приемане на протони, постигайки динамично съхранение и освобождаване на протони. Тази характеристика го прави изключителен във фотолуминесцентните материали: чрез регулиране на концентрацията на FACl дължината на вълната на излъчване (λ_max) на перовскитните филми може да се контролира (синьо-изместено от 520 nm до 480 nm), а животът на носителя (τ) може да бъде удължен (от 10 ns до 50 ns).
Функция за регулиране на pH като буфер
Буферна система за слаба киселина-за слаба основа
Аминогрупата на FACl (pKa ≈ 6,5) и хлоридният йон (Cl⁻) образуват слаба киселинна -слаба базова буферна двойка, която може ефективно да устои на флуктуациите на рН в диапазона от 5.5 - 7.5. Например, в прекурсорния разтвор на перовскит, добавянето на 0,1 М FACl може да стабилизира рН на разтвора при 6,0 ± 0,2, избягвайки PbI₂ утаяване или фазов преход на FAPbI₃ поради локални промени на pH. Експерименталните данни показват, че разтворите, буферирани с FACl, имат 30% подобрение в еднородността на филма и намаляване на плътността на дефектите до под 10¹⁰ cm⁻³.
Устойчивост на смущения
Буфериращият ефект на FACl е устойчив на силни киселини/силни основи. В разтвор, съдържащ 0.1M HCl, добавянето на 0.2M FACl може да повиши pH от 1.0 до 5.5; в разтвор, съдържащ 0,1 М NaOH, добавянето на 0,2 М FACl може да понижи рН от 13,0 до 7,5. Тази характеристика го прави отличен при биологични каталитични реакции: например при алдоловата реакция, катализирана от алдехид дехидрогеназа, буферната система FACl (pH=7.0) може да повиши селективността на реакцията от 80% до 95%, като същевременно инхибира образуването на странични -продукти.
Синергичен ефект с неорганични буфери
FACl може да образува съставна буферна система с фосфатни соли (като Na₂HPO4/NaH₂PO₄) или ацетатни соли (като CH₃COONa/CH3COOH), разширявайки диапазона на регулиране на pH. Например, при производството на перовскитни светодиоди, композитната буферна система, съставена от FACl (0,05M) и фосфат (0,1M), може да стабилизира рН на емисионния слой при 6,5, да увеличи външната квантова ефективност (EQE) на устройството от 15% на 22% и едновременно с това да удължи експлоатационния живот (T₅₀ от 100 часа до 500 часа).
Популярни тагове: формамидин хидрохлорид cas 6313-33-3, доставчици, производители, фабрика, търговия на едро, купуване, цена, насипно състояние, за продажба