Натриев трифлуорометансулфонат,Това е важно химично вещество. Външният вид е бял прах, който е дразнещ, лесно разтворим във вода и хигроскопичен. Трябва да се съхранява на сухо и запечатано, за да се гарантира неговата стабилност и да се избегне абсорбиране на влага, както и контакт с оксиди. Може да служи като източник на флуорни заместители в органичния синтез, като ги въвежда в органични молекули и променя техните химични свойства. В областта на пестицидите и фармацевтичните продукти, той може да играе важна роля като ключов междинен продукт в синтеза на определени лекарства и пестициди. Във флуорираните заместители това съединение става все по-разпространен структурен мотив във фармацевтичните продукти, тъй като въвеждането на тази група в органичните молекули има дълбоко въздействие върху неговата стабилност, липофилност и пропускливост на мембраната. Може също да се използва за получаване на арил флуориди (катализирано от сребро флуориране на арилстанани) и йонни течности, като N, N-диалкилпиролидин трифлуорометансулфонат, N,N-диалкилимидазолиум трифлуорометансулфонат и N-алкилпиридин трифлуорометансулфонат.
Допълнителна информация за химическото съединение:
|
Химическа формула |
CF3NaO3S |
|
Точна маса |
171.94 |
|
Молекулно тегло |
172.05 |
|
m/z |
171.94 (100.0%), 173.94 (4.5%), 172.95 (1.1%) |
|
Елементен анализ |
С,6,98; F, 33,13; Na, 13,36; О, 27,90; S 18,63 |
|
Точка на топене |
253-255 градуса (осветено) |
|
|
|
Натриев трифлуорометансулфонате важен реагент за органичен синтез и междинен продукт с широк спектър от приложения. Следва подробно въведение в използването му:
Това съединение може да се използва като ефективен флуориращ реагент за въвеждане на трифлуорометансулфонилни групи в органични молекули. Тази група има специални химични свойства, като силна електроотрицателност, стабилни C-F връзки и т.н., които могат значително да повлияят на киселинността, диполния момент и липофилността на цялата молекула. Следователно, чрез въвеждане на трифлуорометансулфонилови групи, химичните свойства на органичните молекули могат да бъдат променени, като по този начин им се придаде нова биологична активност или физични свойства. Чрез използване на неговите флуориращи свойства могат да се синтезират органични съединения със специфични флуорни заместители. Тези заместени с флуор съединения имат широк спектър от приложения в области като медицина, пестициди и наука за материалите.
Флуориращи реагенти в органичния синтез
Например във фармацевтичната област заместените с флуор лекарствени молекули обикновено показват по-добра бионаличност, биоселективност и метаболитна стабилност, което води до по-добра ефикасност на лекарството. Може да се използва и като катализатор или реагент за участие в някои сложни органични реакции. Например, той може да катализира асиметрични реакции от типа на Mannich, реакции от тип Mannich във вода и реакции на Diels Alder. Тези реакции са от голямо значение в органичния синтез и могат да се използват за синтезиране на органични молекули със сложни структури. В същото време съединението може също да се комбинира с други съединения, за да образува йонни течности. Йонните течности са течности със специални свойства, като стабилност при висока температура, ниска летливост и висока проводимост. Поради това те имат широки перспективи за приложение в области като електрохимия, катализа и разделяне.
Това съединение може да се използва за синтезиране на лекарствени молекули със специфична биологична активност. Тези лекарствени молекули могат да имат различни фармакологични ефекти като противо-туморни, антибактериални, антивирусни, противов-възпалителни и др. Например, те могат да се използват за синтезиране на антипсихотични лекарства като флуфеназин, трифлуоперазин и трифлуменидазол, както и други видове лекарства като бутил флуорометан и кломифен цитрат. Чрез въвеждане на това съединение химичните свойства на лекарствените молекули могат да бъдат променени, като по този начин се подобрява тяхната разтворимост, стабилност, бионаличност и други свойства. Това спомага за подобряване на процесите на усвояване, разпределение, метаболизъм и екскреция на лекарствата в тялото, като по този начин повишава тяхната ефикасност и безопасност. Това съединение може да се използва и за синтезиране на пестицидни продукти с висока ефективност, ниска токсичност и характеристики за защита на околната среда.
Например, той може да се използва за синтезиране на хербициди като флуазинам и флуазинам, които имат значителни контролни ефекти върху широколистни плевели и многогодишни плевели в полета с пшеница и памук. Въвеждането му може значително да подобри инсектицидната, бактерицидната или хербицидната активност на пестицидите. В същото време може също така да намали токсичността на пестицидите и да сведе до минимум вредата им за околната среда и човешкото здраве.
Катализатори и повърхностноактивни вещества
Това съединение може да служи като ефективен катализатор за асиметрични реакции от типа на Маних. Този тип реакция е от голямо значение в органичния синтез и може да се използва за синтезиране на съединения с хирални структури. Той може също така да катализира реакции от типа на Mannich във вода, осигурявайки нов път за органичен синтез във водна фаза. Той може също да катализира реакциите на Diels Alder, които са важни циклоприсъединителни реакции, които могат да се използват за синтезиране на съединения с циклични структури. В пластмасовата промишленост това съединение може да служи като катализатор за реакции на полимеризация, увеличавайки скоростта на реакцията и степента на полимеризация, като по този начин подобрява качеството и добива на пластмаси.
И в процеса на производство на гориво, той може да служи като катализатор за естерификация, дехидратация и други реакции, подобрявайки ефективността на производството. Благодарение на уникалната си химична структура, това съединение проявява отлична повърхностна активност в определени системи. Може да се използва като повърхностно активно вещество за подобряване на диспергируемостта, стабилността и течливостта на системата. Въпреки че специфичното приложение на повърхностноактивните вещества може да варира в зависимост от системата, въвеждането на това вещество обикновено помага за оптимизиране на работата на системата.
В литиево-йонни батерии това съединение може да се използва като алтернативна електролитна сол. Благодарение на отличната йонна проводимост и химическа стабилност, той помага за подобряване на производителността на литиево-йонните батерии. По-конкретно, електролитът може да осигури по-висока скорост на миграция на йони и по-ниско вътрешно съпротивление, като по този начин увеличава скоростта на зареждане и разреждане и стабилността на батерията при циклично действие. В допълнение, той може също така да потисне феномена на саморазреждане на батерията до известна степен, удължавайки живота на батерията. В допълнение към литиево-йонните батерии, той може да се използва и като електролит в други електрохимични устройства. Междувременно, поради високата си химическа стабилност и широк електрохимичен прозорец, той може също да подобри безопасността и надеждността на тези електрохимични устройства до известна степен.
В допълнение, той може да се комбинира с други електролитни материали, за да се подобри тяхното представяне чрез модификация. Например, той може да се комбинира с материали като полимери и неорганични соли, за да се образуват композитни електролити, като по този начин се подобрява механичната якост, термичната стабилност и йонната проводимост на електролита. Този модифициран електролитен материал има по-широки перспективи за приложение в електрохимични устройства като литиево-йонни батерии и суперкондензатори.
Въздействие върху околната среда
Натриев трифлуорометансулфонат(NaOTf) е силно кисела сол на сулфонова киселина с молекулна формула CF ∝ SO ∝ Na и молекулно тегло 172,05. Неговата основна функционална група трифлуорометансулфонат (CF ∝ SO ∝⁻) има силни способности за изтегляне и дисоциация на електрони и се използва широко в органичния синтез, електрохимично съхранение на енергия, пестициди и фармацевтични междинни продукти и други области. Въпреки това, неговата химическа стабилност и висока реактивност също породиха опасения относно рисковете за околната среда.
Замърсяване на водите: от остра токсичност до хронични екологични щети
Остри токсични ефекти
Токсичността на NaOTf за водните организми произтича главно от неговата силна киселинност и характеристики на освобождаване на флуоридни йони (F⁻). Експерименталните данни показват, че ембриони на риба зебра: В 96-часовия експеримент с експозиция средната летална концентрация (LC 50) на NaOTf е 12,5 mg/L, проявяваща се като забавено излюпване, намалена сърдечна честота и аксиални аномалии. Daphnia: В експеримента с 48-часова експозиция, концентрацията с половин ефект (EC 50) е 8,3 mg/L, като основно инхибира двигателната способност и води до повишаване на смъртността.
Пряко увреждане: CF ∝ SO ∝⁻ разрушава мембраната на хрилните клетки на водните организми, което води до задушаване; F ⁻ се комбинира с калциевите йони, за да образува калциев флуорид (CaF ₂), който пречи на нервната проводимост и мускулната контракция.
Непреки ефекти: Киселинна среда (pH<3) disrupts the water buffering system, inhibits algal photosynthesis, and triggers food chain disruption.
Хронични кумулативни ефекти
Дългосрочната експозиция на ниска концентрация (0,1-1 mg/L) може да причини хронична токсичност във водните организми:
Риби: Натрупването на F⁻ в костите води до флуороза, проявяваща се като крехкост на скелета и забавен растеж.
Бентосни организми: NaOTf се адсорбира върху седименти и се предава по хранителната верига на безгръбначни (като ларви на комари), което води до намаляване с над 60% на репродуктивните нива.
Екология на почвата: от микробно инхибиране до токсичност за растенията
Дисбаланс на микробните общности
Прагът на токсичност на NaOTf за почвени микроорганизми е 50 mg/kg, като засяга главно нитрифициращи бактерии и азотфиксиращи бактерии:
Инхибиране на нитрификацията: При концентрация от 50 mg/kg активността на бактериите, окисляващи амоняка, намалява с 60%, което води до възпрепятстване на цикъла на почвения азот.
Инактивиране на азогеназа: F ⁻ се свързва с магнезиевите йони в ензимния активен център, което води до 40% намаление на ефективността на азотна фиксация на ризобията.
Стратегия за ремонт:
Добавянето на вар (CaO) може да неутрализира киселинността и да фиксира F ⁻. Експериментите показват, че прилагането на 5% CaO върху почва, замърсена със 100 mg/kg NaOTf, може да възстанови микробната активност до 80% от контролното ниво след 60 дни.
Нарушения на растежа на растенията
Токсичността на NaOTf към растенията се проявява като:
Запушване на развитието на корена: F ⁻ инхибира синтеза на цитокинини, което води до 30% намаление на дължината на корена на Arabidopsis.
Намалена фотосинтетична ефективност: При концентрация от 10 mg/kg съдържанието на хлорофил в листата на пшеницата намалява с 25%, а нетната скорост на фотосинтеза намалява с 18%.
Атмосферна дифузия: синергичен риск от летливост и прахови частици
Освобождаване на летливи органични съединения (ЛОС)
NaOTf can decompose under high temperature (>100 градуса ) или киселинни условия за получаване на трифлуорометансулфонова киселина (CF ∝ SO ∝ H), с налягане на парите от 0,1 mmHg (25 градуса ), която може лесно да навлезе в атмосферата чрез изпаряване. Прогнозите на модела показват, че при сценарий на изтичане на незащитен резервоар за съхранение, 1 kg NaOTf може да образува облак от замърсяване с радиус от 50 метра в рамките на 24 часа.
Адсорбция на частици и транспорт на дълги разстояния
NaOTf може да адсорбира върху частици PM2.5 и да постигне междурегионален транспорт чрез атмосферна циркулация:
Ефективност на сухо утаяване: При скорост на вятъра от 3 m/s, скоростта на утаяване на NaOTf частиците е 0,5 cm/s, с полу-живот от 15 дни.
Риск от мокро отлагане: кисели валежи (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.
Сравнение между натриев трифлуорометансулфонат и традиционните електролити (като NaCl)
Сравнение на физични и химични свойства
Разтворимост: NaCl: Има изключително висока разтворимост във вода, около 360 g/L при 20 градуса C, и неговата разтворимост не се променя значително с температурата. Това прави NaCl идеален електролит в много системи с водни разтвори, което улеснява приготвянето на разтвори с различни концентрации.
NaOTf: Въпреки че NaOTf има относително висока разтворимост във вода, специфичната стойност може да варира в зависимост от температурата и разтворителя. Най-общо казано, поради наличието на своите органични аниони, NaOTf има по-добра разтворимост в определени органични разтворители от NaCl, което дава възможност за приложението му в не-водни системи.
Проводимост:NaCl: Във водни разтвори NaCl има висока проводимост, особено при високи концентрации, което може да образува ефективни пътища за йонна проводимост. Въпреки това, тъй като концентрацията се увеличава допълнително, поради засиленото взаимодействие между йони, проводимостта може да достигне максимална стойност и след това леко да намалее.
Проводимостта на NaOTf: разтвор на NaOTf също показва зависимост от концентрацията, но поради по-големия обем и по-ниската плътност на заряда на OTf ⁻ аниони, тяхната проводимост при същата концентрация може да бъде малко по-ниска от тази на NaCl. Въпреки това, при определени специфични условия, като използване на смесени разтворители или оптимизиране на състава на разтвора, проводимостта на NaOTf може да бъде значително подобрена.
Вискозитет и течливост:Вискозитетът на NaCl: воден разтвор на NaCl е близък до този на чиста вода и вискозитетът се променя малко с увеличаване на концентрацията, поддържайки добра течливост.
NaOTf: Поради по-големия обем на OTf ⁻ аниони, вискозитетът на разтвора NaOTf може да бъде малко по-висок от този на разтвор на NaCl със същата концентрация, особено при високи концентрации. Това може да повлияе на неговата производителност в определени приложения, които изискват висока ликвидност.
Термична стабилност и химическа стабилност:NaCl: NaCl има изключително висока термична и химическа стабилност, може да поддържа стабилност в широк диапазон от температури и pH и не се разлага лесно или се подлага на химични реакции.
NaOTf също показва добра термична стабилност, но температурата му на разлагане може да бъде малко по-ниска от NaCl. По отношение на химическата стабилност, NaOTf може да бъде по-чувствителен към определени силни окислители или редуциращи агенти и изборът трябва да се основава на специфични условия на приложение.
Сравнение на областите на приложение
Технология на батерията
NaCl: Въпреки че самият NaCl не се използва директно в съвременните батерии с висока-производителност, фундаменталните му изследвания като електролит са от решаващо значение за разбирането на механизмите за йонна проводимост. В допълнение, разтворът на NaCl понякога се използва като електролит за евтини батерийни системи с ниска производителност, като някои видове цинково-въздушни батерии.
NaOTf: Благодарение на отличната си разтворимост, проводимост и стабилност в органични разтворители, NaOTf показа голям потенциал във високо-устройства за съхранение на енергия като литиево-йонни батерии, натриево-йонни батерии и суперкондензатори. Особено при не-водни батерии, NaOTf като поддържащ електролит може значително да подобри енергийната плътност и цикличната стабилност на батерията.
Биомедицински изследвания
NaCl: NaCl е основният компонент на физиологичния разтвор и се използва широко в клетъчни култури, доставяне на лекарства и подготовка на буфер в биологични експерименти. Неговата биосъвместимост и стабилност го правят стандартен електролит в областта на биомедицината.
NaOTf: Въпреки че приложенията му в областта на биомедицината са сравнително ограничени, уникалните му химични свойства го правят потенциално ценен в определени специфични изследвания. Например, като молекула на сонда или маркер, той се използва за изследване на разпределението на заряда върху йонните канали или клетъчните мембрани. Въпреки това, поради непълното разбиране на биологичната активност на OTf ⁻ аниони, техните биомедицински приложения изискват внимателна оценка.
Електрохимичен синтез и катализа
NaCl играе важна роля като електролит в електрохимичния синтез, като например производството на хлор и водород в хлоралкалната промишленост. Неговата ниска цена и лесна наличност го правят идеален избор за-промишлени приложения в голям мащаб.
NaOTf: Благодарение на отличните си електрохимични свойства, NaOTf привлече вниманието в областта на органичната електросинтеза и катализа. Може да насърчи електрохимичното преобразуване на сложни органични молекули, да подобри селективността и ефективността на реакцията. В допълнение, NaOTf може да се използва и като компонент на йонни течности или дълбоки евтектични разтворители за зелена химия и технологии за устойчиво развитие.
Натриевият трифлуорометансулфонат е универсално химично съединение с широк спектър от приложения в органичния синтез, електрохимията и аналитичната химия. Неговите уникални физични и химични свойства, като висока разтворимост, силна киселинност на неговата спрегната киселина и отлична стабилност, го правят ценен реагент и електролит в различни индустриални и изследователски процеси. Въпреки това е важно да сте наясно с неговите потенциални опасности и да вземете подходящи мерки за безопасност при работа и съхранение на съединението. Като разберем свойствата и приложенията му, можем да се възползваме максимално от натриевия трифлуорометансулфонат, като същевременно минимизираме отрицателното му въздействие върху човешкото здраве и околната среда.
Популярни тагове: натриев трифлуорометансулфонат cas 2926-30-9, доставчици, производители, фабрика, търговия на едро, купуване, цена, насипно състояние, за продажба