trifluorometanosulfonat de sodi,És una substància química important. L'aspecte és una pols blanca, irritant, fàcilment soluble en aigua i higroscòpica. S'ha d'emmagatzemar de manera seca i segellada per garantir la seva estabilitat i evitar l'absorció d'humitat, així com el contacte amb òxids. Pot servir com a font de substituents del fluor en la síntesi orgànica, introduint-los en molècules orgàniques i alterant-ne les propietats químiques. En els camps dels pesticides i dels productes farmacèutics, pot tenir un paper important com a intermedi clau en la síntesi de determinats medicaments i pesticides. En substituents fluorats, aquest compost s'ha convertit en un motiu estructural cada cop més comú en els productes farmacèutics, ja que la introducció d'aquest grup en molècules orgàniques té un impacte profund en la seva estabilitat, lipofilia i permeabilitat de la membrana. També es pot utilitzar per preparar fluorurs d'aril (fluoruració d'arilstanans catalitzada per plata) i líquids iònics, com ara el trifluorometanosulfonat de N, N-dialquilpirrolidina, el trifluorometanosulfonat de N, N{-dialquilmidazoli i el trifluorometanosulfonat de N{{8}{8}}dialquilpirrolidina.
Informació addicional del compost químic:
|
Fórmula química |
CF3NaO3S |
|
Missa exacta |
171.94 |
|
Pes molecular |
172.05 |
|
m/z |
171.94 (100.0%), 173.94 (4.5%), 172.95 (1.1%) |
|
Anàlisi elemental |
C, 6,98; F, 33,13; Na, 13,36; O, 27,90; S, 18,63 |
|
Punt de fusió |
253-255 graus (il·luminat) |
|
|
|
Trifluorometanosulfonat de sodiés un important reactiu de síntesi orgànica i intermedi amb una àmplia gamma d'aplicacions. A continuació es presenta una introducció detallada al seu ús:
Aquest compost es pot utilitzar com a reactiu fluorat eficient per introduir grups trifluorometanosulfonil en molècules orgàniques. Aquest grup té propietats químiques especials, com ara una forta electronegativitat, enllaços C-F estables, etc., que poden afectar significativament l'acidesa, el moment dipolar i la lipofilia de tota la molècula. Per tant, mitjançant la introducció de grups trifluorometanosulfonil, es poden alterar les propietats químiques de les molècules orgàniques, dotant-les així d'una nova activitat biològica o propietats físiques. Utilitzant les seves propietats fluoradores, es poden sintetitzar compostos orgànics amb substituents específics de fluor. Aquests compostos substituïts amb fluor tenen una àmplia gamma d'aplicacions en camps com la medicina, els pesticides i la ciència dels materials.
Reactius fluorats en síntesi orgànica
Per exemple, en el camp farmacèutic, les molècules de fàrmacs substituïts amb fluor solen mostrar una millor biodisponibilitat, bioselectivitat i estabilitat metabòlica, donant lloc a una millor eficàcia del fàrmac. També es pot utilitzar com a catalitzador o reactiu per participar en algunes reaccions orgàniques complexes. Per exemple, pot catalitzar reaccions de tipus Mannich asimètriques, reaccions de tipus Mannich en aigua i reaccions de Diels Alder. Aquestes reaccions són de gran importància en la síntesi orgànica i es poden utilitzar per sintetitzar molècules orgàniques amb estructures complexes. Al mateix temps, el compost també es pot combinar amb altres compostos per formar líquids iònics. Els líquids iònics són líquids amb propietats especials, com ara estabilitat a alta temperatura, baixa volatilitat i alta conductivitat. Per tant, tenen àmplies perspectives d'aplicació en camps com l'electroquímica, la catàlisi i la separació.
Aquest compost es pot utilitzar per sintetitzar molècules de fàrmacs amb activitat biològica específica. Aquestes molècules de fàrmacs poden tenir diversos efectes farmacològics com ara anti-tumorals, antibacterians, antivirals, anti-inflamatoris, etc. Per exemple, es pot utilitzar per sintetitzar fàrmacs antipsicòtics com la flufenazina, la trifluoperazina i el triflumenidazol, així com altres tipus de fàrmacs com el clomifenomenetanat i el clomifenetanat. Mitjançant la introducció d'aquest compost, es poden alterar les propietats químiques de les molècules de fàrmacs, millorant així la seva solubilitat, estabilitat, biodisponibilitat i altres propietats. Això ajuda a millorar els processos d'absorció, distribució, metabolisme i excreció dels fàrmacs al cos, millorant així la seva eficàcia i seguretat. Aquest compost també es pot utilitzar per sintetitzar productes plaguicides amb característiques d'alta eficiència, baixa toxicitat i protecció del medi ambient.
Per exemple, es pot utilitzar per sintetitzar herbicides com el fluazinam i el fluazinam, que tenen efectes significatius de control de les males herbes-de fulla ampla i les males herbes perennes als camps de blat i cotó. Introduir-lo pot millorar significativament l'activitat insecticida, bactericida o herbicida dels pesticides. Al mateix temps, també pot reduir la toxicitat dels pesticides i minimitzar els danys per al medi ambient i la salut humana.
Catalitzadors i tensioactius
Aquest compost pot servir com a catalitzador eficaç per a reaccions asimètriques de tipus Mannich. Aquest tipus de reaccions és de gran importància en la síntesi orgànica i es pot utilitzar per sintetitzar compostos amb estructures quirals. També pot catalitzar reaccions de tipus Mannich en aigua, proporcionant una nova via per a la síntesi orgànica en fase aquosa. També pot catalitzar les reaccions de Diels Alder, que són reaccions de cicloaddició importants que es poden utilitzar per sintetitzar compostos amb estructures cícliques. A la indústria del plàstic, aquest compost pot servir com a catalitzador de reaccions de polimerització, augmentant les velocitats de reacció i els graus de polimerització, millorant així la qualitat i el rendiment dels plàstics.
I en el procés de producció de combustible, pot servir com a catalitzador per a l'esterificació, la deshidratació i altres reaccions, millorant l'eficiència de la producció. A causa de la seva estructura química única, aquest compost presenta una excel·lent activitat superficial en certs sistemes. Es pot utilitzar com a tensioactiu per millorar la dispersibilitat, l'estabilitat i la fluïdesa del sistema. Encara que l'aplicació específica dels tensioactius pot variar segons el sistema, la introducció d'aquesta substància sol ajudar a optimitzar el rendiment del sistema.
A les bateries d'ions de liti-, aquest compost es pot utilitzar com a sal d'electròlit alternativa. A causa de la seva excel·lent conductivitat iònica i estabilitat química, ajuda a millorar el rendiment de les bateries d'ions de liti-. Concretament, l'electròlit pot proporcionar una taxa de migració d'ions més alta i una menor resistència interna, augmentant així la velocitat de càrrega i descàrrega i l'estabilitat del cicle de la bateria. A més, també pot suprimir el fenomen d'autodescàrrega de la bateria fins a cert punt, allargant la vida útil de la bateria. A més de les bateries d'ions de liti-, també es pot utilitzar com a electròlit en altres dispositius electroquímics. Mentrestant, a causa de la seva alta estabilitat química i la seva àmplia finestra electroquímica, també pot millorar la seguretat i la fiabilitat d'aquests dispositius electroquímics fins a cert punt.
A més, també es pot combinar amb altres materials electròlits per millorar-ne el rendiment mitjançant la modificació. Per exemple, es pot combinar amb materials com polímers i sals inorgàniques per formar electròlits compostos, millorant així la resistència mecànica, l'estabilitat tèrmica i la conductivitat iònica de l'electròlit. Aquest material d'electròlit modificat té perspectives d'aplicació més àmplies en dispositius electroquímics com ara bateries d'ions de liti-i supercondensadors.
Impacte ambiental
Trifluorometanosulfonat de sodi(NaOTf) és una sal d'àcid sulfònic fortament àcid amb la fórmula molecular CF ∝ SO ∝ Na i un pes molecular de 172,05. El seu grup funcional central trifluorometanosulfonat (CF ∝ SO ∝⁻) té una forta capacitat de retirada i dissociació d'electrons, i s'utilitza àmpliament en la síntesi orgànica, l'emmagatzematge d'energia electroquímica, els pesticides i els intermedis farmacèutics i altres camps. Tanmateix, la seva estabilitat química i la seva alta reactivitat també han generat preocupacions sobre els riscos ambientals.
Contaminació de l'aigua: des de la toxicitat aguda fins al dany ecològic crònic
Efectes tòxics aguts
La toxicitat del NaOTf per als organismes aquàtics prové principalment de la seva forta acidesa i de les característiques d'alliberament d'ions fluor (F ⁻). Les dades experimentals mostren que els embrions de peix zebra: en l'experiment d'exposició de 96 hores, la concentració letal mitjana (LC ₅₀) de NaOTf va ser de 12,5 mg/L, que es va manifestar com un retard de l'eclosió, una disminució de la freqüència cardíaca i anomalies axials. Daphnia: a l'experiment d'exposició de 48 hores, la concentració de mig efecte (EC ₅₀) va ser de 8,3 mg/L, principalment inhibint la capacitat motora i provocant un augment de la taxa de mortalitat.
Danys directes: CF ∝ SO ∝⁻ destrueix la membrana de les brànquies dels organismes aquàtics, provocant l'ofec; F ⁻ es combina amb ions de calci per formar fluorur de calci (CaF ₂), que interfereix amb la conducció nerviosa i la contracció muscular.
Efectes indirectes: Ambient àcid (pH<3) disrupts the water buffering system, inhibits algal photosynthesis, and triggers food chain disruption.
Efectes crònics acumulats
L'exposició a baixes concentracions a llarg termini (0,1-1 mg/L) pot causar toxicitat crònica en organismes aquàtics:
Peixos: l'acumulació de F ⁻ als ossos condueix a la fluorosi, que es manifesta com a fragilitat de l'esquelet i retard en el creixement.
Organismes bentònics: NaOTf s'adsorbeix als sediments i es transmet a través de la cadena alimentària als invertebrats (com les larves de mosquits), donant lloc a una disminució de més del 60% en les taxes de reproducció.
Ecologia del sòl: de la inhibició microbiana a la toxicitat vegetal
Desequilibri de comunitats microbianes
El llindar de toxicitat de NaOTf per als microorganismes del sòl és de 50 mg/kg, afectant principalment els bacteris nitrificants i els bacteris fixadors de nitrogen:
Inhibició de la nitrificació: a una concentració de 50 mg/kg, l'activitat dels bacteris oxidants d'amoníac va disminuir un 60%, provocant l'obstrucció del cicle del nitrogen del sòl.
Inactivació de l'azogenasa: F ⁻ s'uneix als ions magnesi al centre actiu de l'enzim, donant lloc a una disminució del 40% de l'eficiència de fixació de nitrogen dels rizobis.
Estratègia de reparació:
L'addició de calç (CaO) pot neutralitzar l'acidesa i fixar F ⁻. Els experiments han demostrat que l'aplicació del 5% de CaO al sòl contaminat amb 100 mg/kg de NaOTf pot restaurar l'activitat microbiana al 80% del nivell de control després de 60 dies.
Trastorns del creixement de les plantes
La toxicitat del NaOTf per a les plantes es manifesta com:
Obstrucció del desenvolupament de les arrels: F ⁻ inhibeix la síntesi de citoquinines, donant lloc a una reducció del 30% de la longitud de l'arrel d'Arabidopsis.
Disminució de l'eficiència fotosintètica: a una concentració de 10 mg/kg, el contingut de clorofil·la a les fulles de blat va disminuir un 25% i la taxa de fotosintètica neta va disminuir un 18%.
Difusió atmosfèrica: risc sinèrgic de volatilitat i partícules
Alliberament de compostos orgànics volàtils (COV)
NaOTf can decompose under high temperature (>100 graus) o condicions àcides per produir àcid trifluorometanosulfònic (CF ∝ SO ∝ H), amb una pressió de vapor de 0,1 mmHg (25 graus), que pot entrar fàcilment a l'atmosfera mitjançant la volatilització. Les prediccions del model mostren que en un escenari de fuites de tancs d'emmagatzematge sense protecció, 1 kg de NaOTf pot formar un núvol de contaminació amb un radi de 50 metres en 24 hores.
Adsorció de partícules i transport a llarga distància
NaOTf pot adsorbir-se sobre partícules PM2,5 i aconseguir un transport regional creuat mitjançant la circulació atmosfèrica:
Eficàcia de sedimentació en sec: amb una velocitat del vent de 3 m/s, la velocitat de sedimentació de les partícules de NaOTf és de 0,5 cm/s, amb una vida mitjana de 15 dies.
Risc de deposició humida: Precipitació àcida (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.
Comparació entre el trifluorometanosulfonat de sodi i els electròlits tradicionals (com el NaCl)
Comparació de propietats físiques i químiques
Solubilitat: NaCl: Té una solubilitat extremadament alta en aigua, uns 360 g/L a 20 graus C, i la seva solubilitat no canvia significativament amb la temperatura. Això fa que NaCl sigui un electròlit ideal en molts sistemes de solució aquosa, cosa que facilita la preparació de solucions de diferents concentracions.
NaOTf: tot i que NaOTf té una solubilitat relativament alta en aigua, el valor específic pot variar segons la temperatura i el dissolvent. En termes generals, a causa de la presència dels seus anions orgànics, el NaOTf té una millor solubilitat en certs dissolvents orgànics que el NaCl, la qual cosa ofereix la possibilitat de la seva aplicació en sistemes no-aquosos.
Conductivitat:NaCl: En solucions aquoses, NaCl té una alta conductivitat, especialment a altes concentracions, que pot formar vies efectives de conducció iònica. Tanmateix, a mesura que la concentració augmenta encara més, a causa de la interacció millorada entre ions, la conductivitat pot arribar a un valor màxim i després disminuir lleugerament.
La conductivitat de NaOTf: la solució de NaOTf també mostra dependència de la concentració, però a causa del volum més gran i la menor densitat de càrrega dels anions OTf ⁻, la seva conductivitat a la mateixa concentració pot ser lleugerament inferior a la del NaCl. Tanmateix, en determinades condicions específiques, com ara l'ús de dissolvents barrejats o l'optimització de la composició de la solució, la conductivitat de NaOTf es pot millorar significativament.
Viscositat i fluïdesa:La viscositat de NaCl: la solució aquosa de NaCl és propera a la de l'aigua pura, i la viscositat canvia poc amb l'augment de la concentració, mantenint una bona fluïdesa.
NaOTf: a causa del volum més gran d'anions OTf ⁻, la viscositat de la solució de NaOTf pot ser lleugerament superior a la de la solució de NaCl de la mateixa concentració, especialment a concentracions elevades. Això pot afectar el seu rendiment en determinades aplicacions que requereixen una gran liquiditat.
Estabilitat tèrmica i estabilitat química:NaCl: El NaCl té una estabilitat tèrmica i química extremadament alta, pot mantenir l'estabilitat en un ampli rang de temperatures i pH, i no es descompone fàcilment ni pateix reaccions químiques.
El NaOTf també presenta una bona estabilitat tèrmica, però la seva temperatura de descomposició pot ser lleugerament inferior a la del NaCl. Pel que fa a l'estabilitat química, el NaOTf pot ser més sensible a certs oxidants o agents reductors forts, i la selecció s'ha de basar en condicions específiques d'aplicació.
Comparació de camps d'aplicació
Tecnologia de bateries
NaCl: tot i que el NaCl en si no s'utilitza directament a les bateries modernes d'alt rendiment-, la seva investigació fonamental com a electròlit és crucial per entendre els mecanismes de conducció iònica. A més, de vegades, la solució de NaCl s'utilitza com a electròlit per a sistemes de bateries de baix-cost i baix rendiment, com ara certs tipus de bateries de zinc-aire.
NaOTf: a causa de la seva excel·lent solubilitat, conductivitat i estabilitat en dissolvents orgànics, NaOTf ha mostrat un gran potencial en dispositius d'emmagatzematge d'energia d'alt rendiment, com ara bateries d'ions de liti-, bateries d'ions de sodi i supercondensadors. Especialment en bateries no-aquoses, NaOTf com a electròlit de suport pot millorar significativament la densitat d'energia i l'estabilitat del cicle de la bateria.
Investigació biomèdica
NaCl: NaCl és el component principal de la solució salina fisiològica i s'utilitza àmpliament en el cultiu cel·lular, el lliurament de fàrmacs i la preparació de tampó en experiments biològics. La seva biocompatibilitat i estabilitat el converteixen en un electròlit estàndard en l'àmbit biomèdic.
NaOTf: Tot i que les seves aplicacions en l'àmbit biomèdic són relativament limitades, les seves propietats químiques úniques el fan potencialment valuós en determinats estudis específics. Per exemple, com a molècula de sonda o marcador, s'utilitza per estudiar la distribució de càrrega en canals iònics o membranes cel·lulars. Tanmateix, a causa de la comprensió incompleta de l'activitat biològica dels anions OTf ⁻, les seves aplicacions biomèdiques requereixen una avaluació acurada.
Síntesi i catàlisi electroquímica
El NaCl té un paper important com a electròlit en la síntesi electroquímica, com ara la producció de clor i hidrogen a la indústria de clor àlcali. El seu baix cost i la seva fàcil disponibilitat el converteixen en una opció ideal per a aplicacions industrials a gran-escala.
NaOTf: a causa de les seves excel·lents propietats electroquímiques, NaOTf ha cridat l'atenció en els camps de l'electrosíntesi orgànica i la catàlisi. Pot promoure la conversió electroquímica de molècules orgàniques complexes, millorar la selectivitat i l'eficiència de la reacció. A més, el NaOTf també es pot utilitzar com a component de líquids iònics o dissolvents eutèctics profunds per a la química verda i les tecnologies de desenvolupament sostenible.
El trifluorometanosulfonat de sodi és un compost químic versàtil amb una àmplia gamma d'aplicacions en síntesi orgànica, electroquímica i química analítica. Les seves propietats físiques i químiques úniques, com ara l'alta solubilitat, la forta acidesa del seu àcid conjugat i l'excel·lent estabilitat, el converteixen en un reactiu i electròlit valuós en diversos processos industrials i d'investigació. Tanmateix, és important ser conscient dels seus perills potencials i prendre les mesures de seguretat adequades en manipular i emmagatzemar el compost. En comprendre les seves propietats i aplicacions, podem aprofitar al màxim el trifluorometanosulfonat de sodi alhora que minimitzem els seus impactes negatius sobre la salut humana i el medi ambient.
Etiquetes populars: trifluorometanosulfonat de sodi cas 2926-30-9, proveïdors, fabricants, fàbrica, venda a l'engròs, compra, preu, a granel, en venda