Natri triflomethanesulfonat,Nó là một chất hóa học quan trọng. Bề ngoài là bột màu trắng, gây kích ứng, dễ hòa tan trong nước và hút ẩm. Nó phải được bảo quản ở nơi khô ráo và kín để đảm bảo độ ổn định và tránh hấp thụ độ ẩm, cũng như tiếp xúc với oxit. Nó có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp các nhóm thế flo trong tổng hợp hữu cơ, đưa chúng vào các phân tử hữu cơ và làm thay đổi tính chất hóa học của chúng. Trong lĩnh vực thuốc trừ sâu và dược phẩm, nó có thể đóng vai trò quan trọng như một chất trung gian quan trọng trong quá trình tổng hợp một số loại thuốc và thuốc trừ sâu. Trong các nhóm thế fluoride, hợp chất này đã trở thành một mô típ cấu trúc ngày càng phổ biến trong dược phẩm, vì việc đưa nhóm này vào các phân tử hữu cơ có tác động sâu sắc đến tính ổn định, tính ưa mỡ và tính thấm của màng. Nó cũng có thể được sử dụng để điều chế aryl florua (sự fluor hóa xúc tác bạc của arylstanan) và chất lỏng ion, chẳng hạn như N, N-dialkylpyrrolidine trifluoromethanesulfonate, N, N-dialkylimidazolium trifluoromethanesulfonate và N-alkylpyridine trifluoromethanesulfonate.
Thông tin bổ sung về hợp chất hóa học:
|
Công thức hóa học |
CF3NaO3S |
|
Khối lượng chính xác |
171.94 |
|
Trọng lượng phân tử |
172.05 |
|
m/z |
171.94 (100.0%), 173.94 (4.5%), 172.95 (1.1%) |
|
Phân tích nguyên tố |
C,6,98; F, 33,13; Na, 13,36; Ô, 27,90; Thứ 2, 18,63 |
|
điểm nóng chảy |
253-255 độ (sáng) |
|
|
|
Natri triflomethanesulfonatlà thuốc thử và chất trung gian tổng hợp hữu cơ quan trọng với nhiều ứng dụng. Sau đây là phần giới thiệu chi tiết về cách sử dụng nó:
Hợp chất này có thể được sử dụng làm thuốc thử fluor hóa hiệu quả để đưa các nhóm trifluoromethanesulfonyl vào các phân tử hữu cơ. Nhóm này có các đặc tính hóa học đặc biệt, chẳng hạn như độ âm điện mạnh, liên kết C{1}}F ổn định, v.v., có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính axit, mô men lưỡng cực và tính ưa ẩm của toàn bộ phân tử. Do đó, bằng cách đưa vào các nhóm trifluoromethanesulfonyl, tính chất hóa học của các phân tử hữu cơ có thể được thay đổi, từ đó mang lại cho chúng những hoạt tính sinh học hoặc tính chất vật lý mới. Bằng cách sử dụng các đặc tính flo hóa của nó, các hợp chất hữu cơ với các nhóm thế flo cụ thể có thể được tổng hợp. Các hợp chất thay thế flo này có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như y học, thuốc trừ sâu và khoa học vật liệu.
Thuốc thử fluoride trong tổng hợp hữu cơ
Ví dụ, trong lĩnh vực dược phẩm, các phân tử thuốc thay thế flo thường có khả dụng sinh học, tính chọn lọc sinh học và độ ổn định trao đổi chất tốt hơn, dẫn đến hiệu quả của thuốc tốt hơn. Nó cũng có thể được sử dụng làm chất xúc tác hoặc thuốc thử để tham gia vào một số phản ứng hữu cơ phức tạp. Ví dụ, nó có thể xúc tác cho các phản ứng kiểu Mannich không đối xứng, phản ứng kiểu Mannich trong nước và phản ứng Diels Alder. Những phản ứng này có ý nghĩa rất lớn trong tổng hợp hữu cơ và có thể được sử dụng để tổng hợp các phân tử hữu cơ có cấu trúc phức tạp. Đồng thời, hợp chất này còn có thể kết hợp với các hợp chất khác để tạo thành chất lỏng ion. Chất lỏng ion là chất lỏng có các đặc tính đặc biệt, như độ ổn định nhiệt độ cao, độ bay hơi thấp và độ dẫn điện cao. Do đó, chúng có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như điện hóa, xúc tác và phân tách.
Hợp chất này có thể được sử dụng để tổng hợp các phân tử thuốc có hoạt tính sinh học cụ thể. Các phân tử thuốc này có thể có nhiều tác dụng dược lý khác nhau như chống-khối u, kháng khuẩn, kháng vi-rút, chống-viêm, v.v. Ví dụ: nó có thể được sử dụng để tổng hợp các loại thuốc chống loạn thần như fluphenazine, trifluoperazine và triflumenidazole, cũng như các loại thuốc khác như butyl fluoromethane và clomiphene citrate. Bằng cách đưa hợp chất này vào, các đặc tính hóa học của phân tử thuốc có thể được thay đổi, từ đó cải thiện độ hòa tan, độ ổn định, khả dụng sinh học và các đặc tính khác của chúng. Điều này giúp cải thiện quá trình hấp thu, phân phối, chuyển hóa và bài tiết của thuốc trong cơ thể, từ đó nâng cao hiệu quả và độ an toàn của thuốc. Hợp chất này còn có thể được sử dụng để tổng hợp các sản phẩm thuốc trừ sâu có hiệu suất cao, độc tính thấp và có đặc tính bảo vệ môi trường.
Ví dụ: nó có thể được sử dụng để tổng hợp thuốc diệt cỏ như fluazinam và fluazinam, có tác dụng kiểm soát đáng kể đối với-cỏ dại lá rộng và cỏ dại lâu năm trên cánh đồng lúa mì và bông. Việc giới thiệu nó có thể tăng cường đáng kể hoạt động diệt côn trùng, diệt khuẩn hoặc diệt cỏ của thuốc trừ sâu. Đồng thời, nó cũng có thể làm giảm độc tính của thuốc trừ sâu và giảm thiểu tác hại của chúng đối với môi trường và sức khỏe con người.
Chất xúc tác và chất hoạt động bề mặt
Hợp chất này có thể dùng làm chất xúc tác hiệu quả cho các phản ứng kiểu Mannich không đối xứng. Loại phản ứng này có ý nghĩa lớn trong tổng hợp hữu cơ và có thể được sử dụng để tổng hợp các hợp chất có cấu trúc bất đối. Nó cũng có thể xúc tác cho các phản ứng kiểu Mannich trong nước, tạo ra một con đường mới cho quá trình tổng hợp hữu cơ trong pha nước. Nó cũng có thể xúc tác cho các phản ứng Diels Alder, đây là những phản ứng cộng vòng quan trọng có thể được sử dụng để tổng hợp các hợp chất có cấu trúc tuần hoàn. Trong ngành nhựa, hợp chất này có thể đóng vai trò là chất xúc tác cho các phản ứng trùng hợp, làm tăng tốc độ phản ứng và mức độ trùng hợp, từ đó nâng cao chất lượng và hiệu suất của nhựa.
Và trong quá trình sản xuất nhiên liệu, nó có thể đóng vai trò là chất xúc tác cho quá trình este hóa, khử nước và các phản ứng khác, nâng cao hiệu quả sản xuất. Do cấu trúc hóa học độc đáo của nó, hợp chất này thể hiện hoạt động bề mặt tuyệt vời trong một số hệ thống nhất định. Nó có thể được sử dụng làm chất hoạt động bề mặt để cải thiện khả năng phân tán, ổn định và khả năng chảy của hệ thống. Mặc dù ứng dụng cụ thể của chất hoạt động bề mặt có thể khác nhau tùy theo hệ thống, nhưng việc đưa chất này vào thường giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
Trong pin lithium{0}}ion, hợp chất này có thể được sử dụng làm muối điện phân thay thế. Do tính dẫn ion tuyệt vời và tính ổn định hóa học, nó giúp cải thiện hiệu suất của pin lithium{2}}ion. Cụ thể, chất điện phân có thể cung cấp tốc độ di chuyển ion cao hơn và điện trở trong thấp hơn, do đó làm tăng tốc độ sạc và xả cũng như độ ổn định chu kỳ của pin. Ngoài ra, nó còn có thể ngăn chặn hiện tượng tự xả của pin ở một mức độ nhất định, kéo dài tuổi thọ của pin. Ngoài pin lithium{6}}ion, nó còn có thể được sử dụng làm chất điện phân trong các thiết bị điện hóa khác. Trong khi đó, do tính ổn định hóa học cao và cửa sổ điện hóa rộng, nó cũng có thể cải thiện độ an toàn và độ tin cậy của các thiết bị điện hóa này ở một mức độ nhất định.
Ngoài ra, nó cũng có thể được kết hợp với các vật liệu điện phân khác để cải thiện hiệu suất của chúng thông qua sửa đổi. Ví dụ, nó có thể được kết hợp với các vật liệu như polyme và muối vô cơ để tạo thành chất điện phân tổng hợp, từ đó cải thiện độ bền cơ học, độ ổn định nhiệt và độ dẫn ion của chất điện phân. Vật liệu điện phân biến tính này có triển vọng ứng dụng rộng rãi hơn trong các thiết bị điện hóa như pin lithium{2}}ion và siêu tụ điện.
Tác động môi trường
Natri triflomethanesulfonat(NaOTf) là muối của axit sunfonic có tính axit mạnh với công thức phân tử CF ∝ SO ∝ Na và trọng lượng phân tử là 172,05. Nhóm chức năng cốt lõi của nó là trifluoromethanesulfonate (CF ∝ SO ∝⁻) có khả năng hút và phân ly electron mạnh, được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ, lưu trữ năng lượng điện hóa, trung gian thuốc trừ sâu và dược phẩm cũng như các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, tính ổn định hóa học và khả năng phản ứng cao của nó cũng làm dấy lên mối lo ngại về rủi ro môi trường.
Ô nhiễm nước: từ độc tính cấp tính đến thiệt hại sinh thái mãn tính
Tác dụng độc cấp tính
Độc tính của NaOTf đối với sinh vật dưới nước chủ yếu xuất phát từ tính axit mạnh và đặc tính giải phóng ion florua (F ⁻). Dữ liệu thực nghiệm cho thấy phôi cá ngựa vằn: Trong thí nghiệm phơi nhiễm trong 96 giờ, nồng độ gây chết trung bình (LC ₅₀) của NaOTf là 12,5 mg/L, biểu hiện là chậm nở, giảm nhịp tim và các bất thường ở trục. Daphnia: Trong thí nghiệm phơi nhiễm trong 48 giờ, nồng độ một nửa tác dụng (EC ₅₀) là 8,3 mg/L, chủ yếu ức chế khả năng vận động và dẫn đến tăng tỷ lệ tử vong.
Thiệt hại trực tiếp: CF ∝ SO ∝⁻ phá hủy màng tế bào mang của sinh vật dưới nước, dẫn đến ngạt thở; F⁻ kết hợp với các ion canxi tạo thành canxi florua (CaF₂), chất này cản trở sự dẫn truyền thần kinh và co cơ.
Tác dụng gián tiếp: Môi trường axit (pH<3) disrupts the water buffering system, inhibits algal photosynthesis, and triggers food chain disruption.
Tác dụng tích lũy mãn tính
Tiếp xúc lâu dài ở nồng độ thấp (0,1-1 mg/L) có thể gây độc mãn tính ở sinh vật dưới nước:
Cá: Sự tích tụ F⁻ trong xương dẫn đến nhiễm fluor, biểu hiện là xương dễ gãy và chậm phát triển.
Sinh vật đáy: NaOTf hấp thụ vào trầm tích và truyền qua chuỗi thức ăn đến động vật không xương sống (chẳng hạn như ấu trùng muỗi), dẫn đến tỷ lệ sinh sản giảm hơn 60%.
Sinh thái đất: Từ ức chế vi sinh vật đến độc tính thực vật
Sự mất cân bằng của cộng đồng vi sinh vật
Ngưỡng độc tính của NaOTf đối với vi sinh vật đất là 50 mg/kg, chủ yếu ảnh hưởng đến vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn cố định đạm:
Ức chế quá trình nitrat hóa: Ở nồng độ 50 mg/kg, hoạt động của vi khuẩn oxy hóa amoniac giảm 60% dẫn đến cản trở chu trình nitơ trong đất.
Bất hoạt Azogenase: F ⁻ liên kết với các ion magiê trong trung tâm hoạt động của enzyme, dẫn đến hiệu quả cố định nitơ của rhizobia giảm 40%.
Chiến lược sửa chữa:
Thêm vôi (CaO) có thể trung hòa axit và cố định F⁻. Các thí nghiệm cho thấy bón 5% CaO cho đất bị ô nhiễm NaOTf 100 mg/kg có thể khôi phục hoạt động của vi sinh vật lên 80% mức kiểm soát sau 60 ngày.
Rối loạn tăng trưởng thực vật
Độc tính của NaOTf đối với cây trồng được biểu hiện như sau:
Sự cản trở sự phát triển của rễ: F ⁻ ức chế sự tổng hợp cytokinin, khiến chiều dài rễ của cây Arabidopsis giảm 30%.
Hiệu suất quang hợp giảm: Ở nồng độ 10 mg/kg, hàm lượng chất diệp lục trong lá lúa mì giảm 25% và tốc độ quang hợp thực giảm 18%.
Khuếch tán khí quyển: rủi ro tổng hợp của sự biến động và vật chất hạt
Giải phóng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC)
NaOTf can decompose under high temperature (>100 độ ) hoặc điều kiện axit để tạo ra axit trifluoromethanesulfonic (CF ∝ SO ∝ H), với áp suất hơi 0,1 mmHg (25 độ ), có thể dễ dàng xâm nhập vào khí quyển thông qua sự bay hơi. Dự đoán mô hình cho thấy trong kịch bản rò rỉ bể chứa không được bảo vệ, 1 kg NaOTf có thể tạo thành đám mây ô nhiễm với bán kính 50 mét trong vòng 24 giờ.
Hấp phụ hạt và vận chuyển đường dài
NaOTf có thể hấp phụ lên các hạt PM2.5 và đạt được sự vận chuyển xuyên khu vực thông qua hoàn lưu khí quyển:
Hiệu suất lắng khô: Dưới tốc độ gió 3 m/s, tốc độ lắng của các hạt NaOTf là 0,5 cm/s, có chu kỳ bán rã là 15 ngày.
Nguy cơ lắng đọng ướt: Lượng mưa axit (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.
So sánh giữa Natri Trifluoromethanesulfonate và các chất điện giải truyền thống (như NaCl)
So sánh tính chất vật lý và hóa học
độ hòa tan: NaCl: Nó có độ hòa tan cực cao trong nước, khoảng 360g/L ở 20 độ C và độ hòa tan của nó không thay đổi đáng kể theo nhiệt độ. Điều này làm cho NaCl trở thành chất điện phân lý tưởng trong nhiều hệ dung dịch nước, giúp dễ dàng chuẩn bị các dung dịch có nồng độ khác nhau.
NaOTf: Mặc dù NaOTf có độ hòa tan tương đối cao trong nước nhưng giá trị riêng có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ và dung môi. Nói chung, nhờ có các anion hữu cơ, NaOTf có khả năng hòa tan trong một số dung môi hữu cơ tốt hơn NaCl, điều này mang lại khả năng ứng dụng trong các hệ thống không chứa nước.
Độ dẫn điện:NaCl: Trong dung dịch nước, NaCl có độ dẫn điện cao, đặc biệt ở nồng độ cao, có thể hình thành các đường dẫn ion hiệu quả. Tuy nhiên, khi nồng độ tăng thêm, do sự tương tác giữa các ion tăng lên, độ dẫn điện có thể đạt giá trị tối đa và sau đó giảm nhẹ.
Độ dẫn điện của NaOTf: Dung dịch NaOTf cũng thể hiện sự phụ thuộc vào nồng độ, nhưng do thể tích lớn hơn và mật độ điện tích của anion OTf ⁻ thấp hơn nên độ dẫn điện của chúng ở cùng nồng độ có thể thấp hơn một chút so với NaCl. Tuy nhiên, trong những điều kiện cụ thể nhất định, chẳng hạn như sử dụng dung môi hỗn hợp hoặc tối ưu hóa thành phần dung dịch, độ dẫn điện của NaOTf có thể được cải thiện đáng kể.
Độ nhớt và tính lưu động:Độ nhớt của NaCl: Dung dịch nước NaCl gần giống với nước tinh khiết và độ nhớt thay đổi ít khi tăng nồng độ, duy trì tính lưu động tốt.
NaOTf: Do thể tích anion OTf⁻ lớn hơn nên độ nhớt của dung dịch NaOTf có thể cao hơn một chút so với dung dịch NaCl có cùng nồng độ, đặc biệt ở nồng độ cao. Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của nó trong một số ứng dụng yêu cầu tính thanh khoản cao.
Ổn định nhiệt và ổn định hóa học:NaCl: NaCl có độ ổn định nhiệt và hóa học cực cao, có thể duy trì sự ổn định trong phạm vi nhiệt độ và độ pH rộng, đồng thời không dễ bị phân hủy hoặc trải qua các phản ứng hóa học.
NaOTf cũng thể hiện tính ổn định nhiệt tốt, nhưng nhiệt độ phân hủy của nó có thể thấp hơn NaCl một chút. Về độ ổn định hóa học, NaOTf có thể nhạy hơn với một số chất oxy hóa hoặc chất khử mạnh nhất định và việc lựa chọn phải dựa trên các điều kiện ứng dụng cụ thể.
So sánh các lĩnh vực ứng dụng
Công nghệ pin
NaCl: Mặc dù bản thân NaCl không được sử dụng trực tiếp trong pin hiệu suất cao-hiện đại, nhưng nghiên cứu cơ bản về nó như một chất điện phân là rất quan trọng để hiểu được cơ chế dẫn truyền ion. Ngoài ra, dung dịch NaCl đôi khi được sử dụng làm chất điện phân cho các hệ thống pin có hiệu suất thấp,-chi phí thấp, chẳng hạn như một số loại pin kẽm không khí.
NaOTf: Do khả năng hòa tan, độ dẫn điện và tính ổn định tuyệt vời trong dung môi hữu cơ, NaOTf đã cho thấy tiềm năng lớn trong-các thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu suất cao như pin lithium-ion, pin natri ion và siêu tụ điện. Đặc biệt là trong pin không chứa nước, NaOTf với vai trò là chất điện phân hỗ trợ có thể cải thiện đáng kể mật độ năng lượng và độ ổn định chu kỳ của pin.
Nghiên cứu y sinh
NaCl: NaCl là thành phần chính của nước muối sinh lý và được sử dụng rộng rãi trong nuôi cấy tế bào, phân phối thuốc và chuẩn bị đệm trong các thí nghiệm sinh học. Tính tương thích sinh học và tính ổn định của nó làm cho nó trở thành chất điện phân tiêu chuẩn trong lĩnh vực y sinh.
NaOTf: Mặc dù ứng dụng của nó trong lĩnh vực y sinh tương đối hạn chế, nhưng đặc tính hóa học độc đáo của nó khiến nó có giá trị tiềm năng trong một số nghiên cứu cụ thể. Ví dụ, như một phân tử thăm dò hoặc chất đánh dấu, nó được sử dụng để nghiên cứu sự phân bố điện tích trên các kênh ion hoặc màng tế bào. Tuy nhiên, do sự hiểu biết chưa đầy đủ về hoạt động sinh học của các anion OTf⁻ nên các ứng dụng y sinh của chúng cần được đánh giá cẩn thận.
Tổng hợp và xúc tác điện hóa
NaCl đóng vai trò quan trọng như chất điện phân trong tổng hợp điện hóa, chẳng hạn như sản xuất clo và hydro trong ngành công nghiệp kiềm clo. Chi phí thấp và tính sẵn có dễ dàng khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn-.
NaOTf: Do đặc tính điện hóa tuyệt vời, NaOTf đã thu hút sự chú ý trong lĩnh vực điện tổng hợp hữu cơ và xúc tác. Nó có thể thúc đẩy quá trình chuyển đổi điện hóa của các phân tử hữu cơ phức tạp, cải thiện tính chọn lọc và hiệu quả của phản ứng. Ngoài ra, NaOTf còn có thể được sử dụng làm thành phần của chất lỏng ion hoặc dung môi eutectic sâu cho hóa học xanh và công nghệ phát triển bền vững.
Natri trifluoromethanesulfonate là một hợp chất hóa học đa năng có nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ, điện hóa và hóa phân tích. Các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo của nó, như độ hòa tan cao, độ axit mạnh của axit liên hợp và độ ổn định tuyệt vời, làm cho nó trở thành thuốc thử và chất điện phân có giá trị trong các quy trình nghiên cứu và công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải nhận thức được các mối nguy hiểm tiềm ẩn của nó và thực hiện các biện pháp an toàn thích hợp khi xử lý và bảo quản hợp chất. Bằng cách hiểu các đặc tính và ứng dụng của nó, chúng ta có thể tận dụng tối đa natri trifluoromethanesulfonate đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực của nó đối với sức khỏe con người và môi trường.
Chú phổ biến: natri trifluoromethanesulfonate cas 2926-30-9, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, bán buôn, mua, giá, số lượng lớn, để bán