1-מתיל-פיפרזין, פורמולה כימית C5H12N2, CAS 109 - 01-3, נוזל חסר צבע, מסיס בקלות במים, אתר, אתנול, מסיס בכל שיעור במים, מתנול וכו '. בתעשיית התרופות, התרופה האנטיביוטית מתילפנידאט והתרופה האנטי -פסיכוטית טריפלוראזין מסונתזות על ידי תגובת מתילציה של הקסאהידרט פייפרזין, שהם ביניים לסינתזה אורגנית. ככימיקלים עם תכונות מיוחדות, היא הראתה סיכויי יישום רחבים בתחום טכנולוגיית הפרדת הממברנה. על ידי משחק כחומר צ'לציה, תוסף והשתתפות בהפרדה וטיהור של חומרים ספציפיים, ניתן לשפר משמעותית את יעילות ההפרדה והטוהר של הממברנה. עם זאת, הרעילות, עלותו ואתגריו הטכניים מגבילים גם את היישום הגדול שלה.
|
פורמולה כימית |
C5H12N2 |
|
מסה מדויקת |
100 |
|
משקל מולקולרי |
100 |
|
m/z |
100 (100.0%), 101 (5.4%) |
|
ניתוח אלמנטרי |
C, 59.96; H, 12.08; N, 27.97 |
|
|
|
היישום של1-מתיל-פיפרזיןבהפרדת קרום טכנולוגיה נובעת בעיקר מהתכונות הפיזיקליות והכימיות הייחודיות שלה, במיוחד המאפיינים הכפולים שלה של הידרופיליות וליפופיליות, המאפשרים לו למלא תפקיד חשוב בתהליכי הפרדת קרום. טכנולוגיית הפרדת הממברנה היא יעילה ואנרגיה {}}} חיסכון בטכנולוגיית ההפרדה הנמצאת בשימוש נרחב בתחומים שונים כמו טיפול במים, הפרדת גז, עיבוד מזון, ייצור תרופות וכו '. הליבה טמונה בשימוש בחדירות הסלקטיבית של הממברנה להשגת הפרדה יעילה בין קומפונים שונים. ככימיקל עם תכונות מיוחדות, היישום שלה בטכנולוגיית הפרדת קרום זוכה בהדרגה לתשומת לב.
מאפיינים בסיסיים
הנוסחה הכימית היא C5H12N2, שהיא נוזל צהוב חסר צבע עד בהיר עם ריח חריף. זה מסיס במים וממסים אורגניים שונים, עם מסיסות ויציבות טובים. חשוב מכך, יש לו את המאפיינים הכפולים של הידרופיליות וליפופיליות, המאפשרת לו למלא תפקיד ייחודי בתהליכי הפרדת קרום.
יישום בטכנולוגיית הפרדת קרום
1. כסוכן צ'לציה לשיפור יעילות ההפרדה
במהלך הפרדת הממברנה היא יכולה לשמש כחומר צ'לציה ליצירת מתחמים יציבים עם החומר שיפרד. החדירות של קומפלקס זה על הממברנה שונה מזו של החומר המקורי, ובכך משיגה הפרדה אפקטיבית. לדוגמה, בעת טיפול בשפכים המכילים יוני מתכת כבדה, ניתן ליצור קומפלקסים עם יוני מתכת כבדה, ואז להפריד מהשפכים דרך החדירות הסלקטיבית של הממברנה, והשגת את המטרה של טיהור איכות המים.
2. כתוסף לשיפור ביצועי הממברנה
ניתן להוסיף אותו גם כתוסף לחומרי הממברנה כדי לשפר את ביצועי הממברנה. לדוגמה, בעת הכנת ממברנות אוסמוזה הפוכות, הוספת כמות מתאימה יכולה לשפר את ביצועי ההעלאה נגד הממברנה ולחלחל לשטף. הסיבה לכך היא שהיא יכולה לקיים אינטראקציה עם קבוצות פונקציונליות מסוימות בחומר הממברנה, ליצירת מבנה ממברנה קומפקטית יותר, ובכך להפחית את הספיחה והסתימה של המזהמים.
3. לקדם את שיפור ההידרופיליות על פני הממברנה
עבור חומרי קרום הידרופוביים מסוימים, תכונותיהם ההידרופיליות יכולות לקדם את השיפור של הידרופיליות פני השטח של הממברנה. זה עוזר להפחתת עבירת קרום וחסימה במהלך תהליך ההפרדה, ולשפר את יעילות ההפרדה והיציבות של הממברנה. לדוגמה, בעת טיפול בשפכים המכילים שמן או חלבון, משטחי הממברנה ההידרופילית יכולים להדוף בצורה יעילה יותר את המזהמים הללו, ובכך להשיג השפעות הפרדה טובות יותר.
4. השתתף בהפרדה וטיהור של חומרים ספציפיים
זה יכול גם להשתתף בתהליך ההפרדה והטיהור של חומרים ספציפיים. לדוגמה, בתחום ייצור התרופות, ההפרדה והטיהור של תרופות מסוימות או ביניים שלהם דורשים טכניקות הפרדה ספציפיות לממברנה. זה יכול לשמש כחומר עזר בתהליכים אלה, ולשפר את יעילות ההפרדה והטהרה באמצעות האינטראקציה שלו עם החומר שיש להפריד.
5. פיתוח ממברנות הפרדת גז
בתחום הפרדת הגז, הוא הוכיח גם ערך יישום פוטנציאלי. בשל המבנה הכימי הייחודי שלו, הוא יכול ליצור קומפלקסים יציבים עם מולקולות גז מסוימות, ובכך להשיג הפרדה יעילה בין מולקולות גז. זה מספק אפשרות לפיתוח ממברנות הפרדת גז חדשות ויעילות.
יתרונות ואתגרים בטכנולוגיית הפרדת קרום
יִתרוֹן
(1) רב -פונקציונליות:
יש לו את המאפיינים הכפולים של הידרופיליות וליפופיליות, מה שמאפשר לו למלא תפקידים מרובים בתהליכי הפרדת קרום.
(2) יעילות:
כחומר צ'לציה ותוסף, הוא יכול לשפר משמעותית את יעילות ההפרדה ואת טוהר הממברנה.
(3) יציבות:
יש לו יציבות כימית טובה ויכולה לשמור על ביצועיו ללא שינוי בתנאים שונים.
אֶתגָר
(1) סוגיית רעילות:
זה מעצבן את העיניים, העור והדרכי הנשימה העליונות, ולכן יש לנקוט באמצעי זהירות בטיחותיים במהלך השימוש. זה מגדיל את המורכבות של היישום שלו בטכנולוגיית הפרדת קרום.
(2) סוגיית עלות:
למרות שלטכנולוגיית ההפרדה בממברנה יש ערך יישום פוטנציאלי, העלות הגבוהה יחסית שלה עשויה להגביל את היישום הגדול שלה -.
(3) אתגר טכני:
יש צורך במחקר וחקירה נוספים כדי ליישם ביעילות n - מתיל -פיפרזין בטכנולוגיית הפרדת קרום. לדוגמה, יש צורך במחקר עומק - כיצד לבצע אופטימיזציה של כמות התוספת שלו וכיצד לשלב אותו עם חומרי קרום אחרים.
ההמצאה מתייחסת לשיטת סינתזה כימית של מוצרים כימיים, בפרט לתהליך הסינתזה של1-מתיל-פיפרזיןבאמצעות piperazine, פורמלדהיד ומימן כחומרי גלם. רקע טכני n - Methylpiperazine הוא אחד הנגזרות של פייפרזין ומוצר כימי חשוב וחשוב. ניתן להשתמש בו ברפואה כדי לסנתז תרופות אנטיבקטריאליות כמו Ofloxacin, Levofloxacin, Fleroxacin ותרופות פסיכואקטיביות אחרות כמו קלוזפין ואולנזפין; הוא נמצא בשימוש נרחב גם בגומי, פלסטיקה ותעשיות כימיות פולימריות אחרות.
נכון לעכשיו, המוצר עדיין נמצא בשלב ההתפתחות בסין. ישנן שתי שיטות עיקריות לסינתזה שפותחו בסין על פי הספרות:
1. הפייפרזין והחומצה ההידרוכלורית מגיבים לראשונה באתנול נטול מים כדי לייצר הידרוכלוריד פייפרזין. הידרוכלוריד הפייפרזין מופרד על ידי אידוי אתנול, ואז מגיב עם פורמלדהיד וחומצה פורמית כדי להשיג n - מתיל -פיפרזין הידרוכלוריד. ואז המוצר מנוטרל עם נתרן הידרוקסיד. לאחר הפרדת נתרן כלוריד, המוצר מזוקק.
התהליך של שיטה זו הוא ארוך, ומשמשים בייצור החומצה ההידרוכלורית המאכלת והחומצה הפורמית. הזיהום חמור, סביבת ההפעלה גרועה והתשואה היא 49%בלבד.
2. שימוש במתנול כגיב מתילציה וממיס, פייפרזין ומתנול מאדים ואז מגיבים דרך שכבת הזרז המיטה הקבועה. חומרי גלם מסוימים מייצרים n - methylpiperazine. תערובת התגובה הגזית של הטמפרטורה הגבוהה - מתעבה ונאסף ואז מתוקנת כדי להשיג את המוצר. טמפרטורת התגובה של שיטה זו גבוהה כמו 300 מעלות ג ', צריכת האנרגיה גדולה, ויחיד - מעבר המרה יכול להגיע רק ל 50%, ישנם רבים על ידי מוצרים -, וטוהר המוצר נמוך; לא קל להחליף את זרז השכבה הקבוע - המשמש בשיטת ייצור זו. ככל שפעילות הזרז יורדת, קצב ההמרה הופך להיות נמוך ונמוך יותר, וצריכת האנרגיה הופכת גבוהה יותר וגובהה. בזמן מסוים ניתן להחליף אותו רק לחלוטין. עלות ההחלפה גבוהה מאוד, ועלות הייצור קשה להפחית.
מטרת שיטה זו היא לספק שיטה סינתטית של 1-מתיל-פיפראזנה שהיא ידידותית לסביבה, המרה גבוהה של חומרי גלם, סלקטיביות טובה של מוצרים, תהליך פשוט ומתאים לתיעוש.
ההמצאה כוללת את הצעדים הבאים:
1) תגובת העיבוי לוקחת מתנול כממיס, פייפרזין ופורמלדהיד מוזנים ביחס טוחן של 1: 0.81.6, ותגובת העיבוי מתבצעת בכור;
2) לאחר עיבוי, הוסף זרז לאותו כור, והחליף אותו בחנקן ובמימן. לאחר מכן, לחץ המימן עולה ל 16MPA, שלוט בטמפרטורת החומר בכור ל- 70100 מעלות C, וממשיך לערבב עד שתגוים תגובת ההידרוגציה; כמות הזרז שנוסף היא 412% ממסת פייפרזין;
3) לקרר את החומר לטמפרטורה רגילה, הפסק לערבב, פריקה ומסנן ושחזר את הזרז;
4) לזקק את הפילטרט, לשחזר מתנול ופייפרזין לא הגיב, ואז אסוף שבר 137 אינץ 'C כדי להשיג N - מתיל -פיפרזין. התשואה היחידה {}}} תשואה של שיטה זו יכולה להיות גבוהה כמו 73.83%, אשר מצמצמת את צריכת האנרגיה בהשוואה לשני השיטות הקיימות, גם היא צמצמה את הייצור.
השיטה הנוכחית דורשת מספר פעולות הפרדה, מספר גדול של ציוד וזרימת תהליכים ארוכה. כל התגובות בהמצאה מסתיימות בכור אחד, וסכום ההשקעה והתחזוקה של הציוד הוא קטן, ולכן לתהליך יש התקדמות ברורה; בנוסף, השיטה הנוכחית 1 מייצרת כמות גדולה של מי פסולת, שיש לה השפעה מסוימת על הסביבה. בעיקרון אין שלוש פסולת בתהליך הייצור הזה; טוהר N - מתיל -פיפראזין שהוכן בשיטה הנוכחית יכול להגיע רק ל 99.0%, וטהרת המוצר יכולה להגיע ל 99.95% בשיטה זו.
שיטת סינתזה של1-מתיל-פיפרזין, המאופיין בכך שהוא מורכב מהצעדים הבאים:
1) תגובת העיבוי לוקחת מתנול כממיס, פייפרזין ופורמלדהיד מוזנים ביחס טוחן של 1 ∶ 0.8 ~ 1.6, ותגובת העיבוי מתבצעת בכור;
2) לאחר עיבוי, הוסף זרז לאותו כור, והחליף אותו בחנקן ובמימן. לאחר מכן, לחץ המימן עולה ל 1 ~ 6MPA, שולט בטמפרטורת החומרים בכור ל -70 ~ 100 מעלות, וממשיך לערבב עד שתגמול תגובת ההידרוגנציה; כמות הזרז שנוסף היא 4 ~ 12% ממסת הפייפרזין;
3) לקרר את החומר לטמפרטורה רגילה, הפסק לערבב, פריקה ומסנן ושחזר את הזרז;
4) לזקק את הפילטרט, לשחזר מתנול ופייפרזין לא התגייס, ואסוף את השבר ב -137 מעלות כדי להשיג n - מתיל -פיפרזין.
לשיטה זו היתרונות של זרימת תהליכים קצרה, השקעה בציוד נמוך, גבוהה אחת - תשואה בדרך וללא פריקה מזהמים.
1-מתיל-פיפרזין, כתרכובת אורגנית חשובה, יש מגוון רחב של יישומים בתחומים כמו רפואה, חומרי הדברה ומדע חומרים. מאמר זה סוקר באופן שיטתי את תהליך הגילוי של 1-מתיל-פיפראזין, מהרקע המוקדם שלו, זיהוי מבנה כימי לתהליך הפיתוח של הייצור התעשייתי, ומנתח עמוק את התרומות של מדענים ומוסדות מרכזיים. מחקרים מצאו כי גילויו של 1-מתיל-פיפראזין הוא תוצר של פיתוח כימיה אורגנית במאה ה -19, ושיטותיו המבניות ושיפור שיטות הסינתזה הניחו בסיס מוצק ליישומים הבאים.
ניתן לאתר את המחקר על תרכובות פייפרזין עד אמצע המאה ה -19. בשנת 1849, הכימאי הצרפתי אוגוסט קאהורס בידד לראשונה את פייפרזין ממוצרי השפלה של פיפרין, ומסמן את תחילת המחקר על סוג זה של תרכובת הטרוציקלית. בעשורים שלאחר מכן החלו הכימאים לחקור באופן שיטתי את התכונות והתגובות של פייפרזין ונגזרותיו.
הגילוי של 1 - Methylpiperazine קשור קשר הדוק להתפתחות מהירה של כימיה אורגנית בסוף המאה ה -19. בשנת 1887 דיווח לראשונה הכימאי הגרמני ארתור רודולף הנץ על הכנת 1-מתיל-פיפרזין תוך כדי לימוד שיטות הסינתזה של תרכובות הטרוציקליות חנקן. השיטה של הנץש כוללת תגובה N-methylethylenediamine עם פורמלדהיד בתנאים חומציים, ומניחה את הבסיס למחקר שלאחר מכן. ראוי לציין שבאותה עת, הנצש לא הכיר במלואם את המאפיינים המבניים של תרכובת זו ורק תיאר אותו כ"חומר פייפרזין מתילתי ".
בסוף המאה ה -19 ותחילת המאה העשרים, עם התפתחות תיאוריית המבנה האורגני, העמיקו כימאים בהדרגה את הבנתם של 1-מתיל-פיפראזין.
בשנת 1895 הציע הכימאי השוויצרי אלפרד ורנר את תיאוריית התיאום, ומספק נקודת מבט חדשה להבנת מבנה החנקן - המכיל תרכובות הטרוציקליות. במסגרת תיאורטית זו, המבנה של 1 - מתיל-פיפרזין מוברר בצורה ברורה יותר: זהו טבעת הטרוציקלית המכילה חנקן עם שישה חברים, עם תחליף מתיל המחובר לאטום חנקן אחד.
ראשית המאה העשרים הייתה תור הזהב של כימיה מבנית אורגנית, עם טכניקות אנליטיות חדשות ושיטות תיאורטיות מתפתחות ללא הרף. בהקשר זה, המבנה הכימי של 1-מתיל-פיפרזין אושר בצורה מדויקת יותר.
בשנת 1912 השתמש הכימאי הבריטי וויליאם הנרי פרקין ג'וניור.
בשנות העשרים של המאה העשרים, פיתוח X - טכנולוגיית דיפרקציה של ריי קריסטל הביאה פריצות דרך מהפכניות לחקר מבנים מולקולריים אורגניים.
בשנת 1928, הכימאי הגרמני קתלין לונסדייל יישמה לראשונה את X - טכנולוגיית דיפרקציה של Ray כדי לקבוע את המבנה של הקסמתילנטטרמין, שסיפק התייחסות מתודולוגית ללימוד 1-מתיל-פיפרזין עם מבנים דומים.
בשנת 1935, תיאוריית התהודה שהציעה הכימאי האמריקני לינוס פאולינג הסבירה עוד יותר את תופעת המיקולציה של אלקטרונים זוגיים בודדים של אטומי חנקן במתיל-פיפרזין.
הופעת טכנולוגיית התהודה המגנטית הגרעינית (NMR) הביאה פריצות דרך חדשות למחקר המבנה של 1-מתיל-פיפרזין. בשנת 1953, הכימאי האמריקני מרטין פקרד צפה לראשונה על האות NMR של פרוטון של 1-מתיל-פיפרזין, אשר לא רק אישר את המבנה שלו, אלא גם סיפק כלי חדש לחקר הדינמיקה הקונפורמציה שלה.
בשנות השישים, עם פיתוח טכנולוגיית NMR 13C, המדענים הצליחו לנתח באופן מקיף יותר את המבנה האלקטרוני ואת ההשפעות החלפתיות של 1-מתיל-פיפרזין.
שיטת הסינתזה של 1 - Methylpiperazine עברה תהליך אבולוציוני מהכנת מעבדה לייצור תעשייתי. הסינתזה המוקדמת הסתמכה בעיקר על השיטה של הנץש, שהוכנה על ידי תגובת העיבוי של N - Methylethylenediamine ופורמלדהיד. למרות ששיטה זו אפשרית, התשואה נמוכה וישנם תוצרי לוואי רבים.
בשנות השלושים של המאה העשרים, הכימאי הגרמני וולטר רפה פיתח כימיה אצטילן, ומספק גישה חדשה לסינתזה של 1 - מתילפיפרזין. בשנת 1940 דיווח Reppe על תהליך חדש לסינתזה של שלב אחד של 1-מתיל-פיפרזין באמצעות אצטילן, פורמלדהיד ומתילמין, ושיפר מאוד את התשואה והטהרה. שיטה זו אומצה באופן נרחב על ידי חברות כימיות גרמניות במהלך מלחמת העולם השנייה.
בשנות החמישים, עם עלייתם של פטרוכימיקלים, נתיבים סינתטיים באמצעות אתילן ופרופילן ככל שחומרי גלם הפכו בהדרגה למיינסטרים. בשנת 1956, הכימאי האמריקני הרברט סי בראון פיתח שיטת סינתזת צעד של שני- באמצעות תחמוצת אתילן ומתילמין כחומרי גלם. לתהליך זה היתרונות של זמינות קלה של חומרי גלם ותנאי תגובה קלים, ואומץ על ידי חברות כימיות רבות.
הייצור התעשייתי המודרני מאמץ בעיקר תהליך אמינות קטליטי. בשנת 1990 פיתח הכימאי היפני Ryoji Noyori זרז כיראלי יעיל, מה שהופך את הסינתזה האנטו-סלקטיבית של 1-מתיל-פיפרזין אפשרי. נכון לעכשיו, הייצור השנתי של 1-מתיל-פיפרזין ברחבי העולם חרג מ -50000 טון, כאשר מפיקים גדולים כולל BASF מגרמניה, דאו כימיקל מארצות הברית, וז'ג'יאנג שינצ'נג מסין.
תגיות פופולריות: 1-מתיל-פיפרזין CAS 109-01-3, ספקים, יצרנים, מפעל, סיטונאות, קנייה, מחיר, בתפזורת, למכירה