נתרן טריפלואורומתאן סולפונט,זהו חומר כימי חשוב. המראה הוא אבקה לבנה, שהיא מגרה, נמסה בקלות במים והיגרוסקופית. יש לאחסן אותו בצורה יבשה ואטומה כדי להבטיח את יציבותו ולהימנע מספיגת לחות וכן ממגע עם תחמוצות. זה יכול לשמש מקור לתחליפי פלואור בסינתזה אורגנית, להחדיר אותם למולקולות אורגניות ולשנות את התכונות הכימיות שלהן. בתחומי ההדברה והתרופות, הוא יכול למלא תפקיד חשוב כתוצר ביניים מרכזי בסינתזה של תרופות וחומרי הדברה מסוימים. בתחליפים מופלרים, תרכובת זו הפכה למוטיב מבני נפוץ יותר ויותר בתרופות, שכן להחדרה של קבוצה זו למולקולות אורגניות יש השפעה עמוקה על יציבותה, הליפופיליות וחדירותה של הממברנה. זה יכול לשמש גם להכנת אריל פלואורידים (הפלרה מזורזת כסף של arylstananes) ונוזלים יוניים, כגון N,N-dialkylpyrrolidine trifluoromethanesulfonate, N,N-dialkylimidazolium trifluoromethanesulfonate ו-N-.
מידע נוסף על תרכובת כימית:
|
נוסחה כימית |
CF3NaO3S |
|
מסה מדויקת |
171.94 |
|
משקל מולקולרי |
172.05 |
|
m/z |
171.94 (100.0%), 173.94 (4.5%), 172.95 (1.1%) |
|
ניתוח אלמנטים |
C,6.98; ו, 33.13; נא, 13.36; O, 27.90; S, 18.63 |
|
נקודת התכה |
253-255 מעלות (מואר) |
|
|
|
נתרן טריפלואורומתאן סולפונטהוא מגיב סינתזה אורגני חשוב ותוצר ביניים עם מגוון רחב של יישומים. להלן מבוא מפורט לשימוש בו:
תרכובת זו יכולה לשמש כמגיב הפלרה יעיל להחדרת קבוצות טריפלואורומתאן-סולפוניל למולקולות אורגניות. לקבוצה זו תכונות כימיות מיוחדות, כמו אלקטרושליליות חזקה, קשרי C-F יציבים וכו', שיכולות להשפיע באופן משמעותי על החומציות, מומנט הדיפול והליפופיליות של המולקולה כולה. לכן, על ידי הכנסת קבוצות טריפלואור-מתאן-סולפוניל, ניתן לשנות את התכונות הכימיות של מולקולות אורגניות, ובכך להעניק להן פעילות ביולוגית או תכונות פיזיקליות חדשות. על ידי ניצול תכונות ההפלרה שלו, ניתן לסנתז תרכובות אורגניות עם תחליפי פלואור ספציפיים. לתרכובות המוחלפות בפלואור יש מגוון רחב של יישומים בתחומים כמו רפואה, חומרי הדברה ומדעי החומרים.
ריאגנטים פלואורינים בסינתזה אורגנית
לדוגמה, בתחום התרופות, מולקולות תרופות מוחלפות בפלואור מפגינות בדרך כלל זמינות ביולוגית טובה יותר, ביוסלקטיביות ויציבות מטבולית, וכתוצאה מכך יעילות תרופה טובה יותר. זה יכול לשמש גם כזרז או כמגיב כדי להשתתף בכמה תגובות אורגניות מורכבות. לדוגמה, הוא יכול לזרז תגובות א-סימטריות מסוג Mannich, תגובות מסוג Mannich במים ותגובות Diels Alder. לתגובות אלו יש משמעות רבה בסינתזה אורגנית וניתן להשתמש בהן כדי לסנתז מולקולות אורגניות בעלות מבנים מורכבים. במקביל, התרכובת יכולה לשלב גם עם תרכובות אחרות ליצירת נוזלים יוניים. נוזלים יוניים הם נוזלים בעלי תכונות מיוחדות, כגון יציבות בטמפרטורה גבוהה, תנודתיות נמוכה ומוליכות גבוהה. לכן, יש להם סיכויי יישום רחבים בתחומים כמו אלקטרוכימיה, קטליזה והפרדה.
ניתן להשתמש בתרכובת זו כדי לסנתז מולקולות תרופות בעלות פעילות ביולוגית ספציפית. למולקולות תרופות אלו עשויות להיות השפעות פרמקולוגיות שונות כגון אנטי--גידול, אנטיבקטריאלי, אנטי-ויראלי, אנטי--דלקתי וכו'. לדוגמה, ניתן להשתמש בה כדי לסנתז תרופות אנטי-פסיכוטיות כגון פלופנזין, טריפלוופראזין וטריפלומנידזול, כמו גם סוגים אחרים של תרופות כגון בוטניל-ציט-פלוראט. על ידי החדרת תרכובת זו, ניתן לשנות את התכונות הכימיות של מולקולות התרופה, ובכך לשפר את המסיסות, היציבות, הזמינות הביולוגית ותכונות אחרות שלהן. זה עוזר לשפר את תהליכי הספיגה, ההפצה, חילוף החומרים וההפרשה של תרופות בגוף, ובכך משפר את יעילותן ובטיחותן. ניתן להשתמש בתרכובת זו גם לסינתזה של מוצרי הדברה בעלי יעילות גבוהה, רעילות נמוכה ומאפיינים של הגנה על הסביבה.
לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי לסנתז קוטלי עשבים כגון פלואזינם ופלואזין, שיש להם השפעות בקרה משמעותיות על עשבים רחבים-ועשבים רב-שנתיים בשדות חיטה וכותנה. הצגתו יכולה לשפר משמעותית את הפעילות קוטל חרקים, קוטל חיידקים או קוטל עשבים של חומרי הדברה. יחד עם זאת, הוא יכול גם להפחית את הרעילות של חומרי הדברה ולמזער את הפגיעה שלהם בסביבה ובבריאות האדם.
זרזים וחומרי שטח
תרכובת זו יכולה לשמש כזרז יעיל לתגובות אסימטריות מסוג Mannich. לסוג זה של תגובה יש משמעות רבה בסינתזה אורגנית וניתן להשתמש בה כדי לסנתז תרכובות עם מבנים כיראליים. זה יכול גם לזרז תגובות מסוג Mannich במים, לספק מסלול חדש לסינתזה אורגנית בשלב מימי. זה יכול גם לזרז תגובות Diels Alder, שהן תגובות cycloaddition חשובות שניתן להשתמש בהן כדי לסנתז תרכובות עם מבנים מחזוריים. בתעשיית הפלסטיק, תרכובת זו יכולה לשמש כזרז לתגובות פילמור, הגדלת קצבי התגובה ודרגות הפילמור, ובכך לשפר את איכות ותפוקת הפלסטיק.
ובתהליך הייצור של דלק, הוא יכול לשמש כזרז לאסטריפיקציה, התייבשות ותגובות אחרות, לשיפור יעילות הייצור. בשל המבנה הכימי הייחודי שלה, תרכובת זו מציגה פעילות פני השטח מעולה במערכות מסוימות. זה יכול לשמש כחומר פעיל שטח כדי לשפר את הפיזור, היציבות ויכולת הזרימה של המערכת. למרות שהיישום הספציפי של חומרים פעילי שטח עשוי להשתנות בהתאם למערכת, החדרת חומר זה בדרך כלל עוזרת לייעל את ביצועי המערכת.
בסוללות ליתיום-יון, תרכובת זו יכולה לשמש כמלח אלקטרוליט חלופי. בשל מוליכות היונים המצוינת והיציבות הכימית שלו, הוא עוזר לשפר את הביצועים של סוללות ליתיום-יון. באופן ספציפי, האלקטרוליט יכול לספק קצב נדידת יונים גבוה יותר והתנגדות פנימית נמוכה יותר, ובכך להגדיל את קצב הטעינה והפריקה ואת יציבות הרכיבה של הסוללה. בנוסף, זה יכול גם לדכא את תופעת הפריקה העצמית של הסוללה במידה מסוימת, ולהאריך את חיי השירות של הסוללה. בנוסף לסוללות ליתיום-, ניתן להשתמש בה גם כאלקטרוליט במכשירים אלקטרוכימיים אחרים. בינתיים, בשל היציבות הכימית הגבוהה והחלון האלקטרוכימי הרחב שלו, הוא יכול גם לשפר את הבטיחות והאמינות של מכשירים אלקטרוכימיים אלה במידה מסוימת.
בנוסף, ניתן לשלב אותו עם חומרים אלקטרוליטים אחרים כדי לשפר את הביצועים שלהם באמצעות שינוי. לדוגמה, ניתן לשלב אותו עם חומרים כגון פולימרים ומלחים אנאורגניים ליצירת אלקטרוליטים מרוכבים, ובכך לשפר את החוזק המכני, היציבות התרמית ומוליכות היונים של האלקטרוליט. לחומר אלקטרוליט שונה זה יש סיכויי יישום רחבים יותר בהתקנים אלקטרוכימיים כגון סוללות ליתיום-יון וקבלי-על.
השפעה סביבתית
נתרן טריפלואורומתאן סולפונט(NaOTf) הוא מלח חומצה סולפונית בחומצה חזקה עם הנוסחה המולקולרית CF ∝ SO ∝ Na ומשקל מולקולרי של 172.05. לקבוצה הפונקציונלית המרכזית שלו טריפלואורומתאן-סולפונט (CF ∝ SO ∝⁻) יש יכולות נסיגת אלקטרונים ופירוק חזקות, והיא נמצאת בשימוש נרחב בסינתזה אורגנית, אגירת אנרגיה אלקטרוכימית, חומרי הדברה ותרופות ביניים ותחומים אחרים. עם זאת, היציבות הכימית והתגובתיות הגבוהה שלו עוררו גם חששות לגבי סיכונים סביבתיים.
זיהום מים: מרעלות חריפה ועד נזק אקולוגי כרוני
השפעות רעילות חריפות
הרעילות של NaOTf לאורגניזמים מימיים נובעת בעיקר מהחומציות החזקה שלו ומאפייני שחרור יוני פלואוריד (F ⁻). נתונים ניסויים מראים שעוברי דג זברה: בניסוי החשיפה של 96 שעות, הריכוז הקטלני החציוני (LC ₅₀) של NaOTf היה 12.5 מ"ג/ליטר, שהתבטא בבקיעה מאוחרת, ירידה בקצב הלב והפרעות בציר. דפניה: בניסוי החשיפה של 48 שעות, ריכוז חצי ההשפעה (EC ₅₀) היה 8.3 מ"ג/ליטר, בעיקר מעכב את היכולת המוטורית והוביל לעלייה בשיעור התמותה.
נזק ישיר: CF ∝ SO ∝⁻ הורס את קרום תאי הזימים של אורגניזמים מימיים, מה שמוביל לחנק; F ⁻ מתחבר עם יוני סידן ליצירת סידן פלואוריד (CaF ₂), המפריע להולכה העצבית ולהתכווצות השרירים.
השפעות עקיפות: סביבה חומצית (pH<3) disrupts the water buffering system, inhibits algal photosynthesis, and triggers food chain disruption.
השפעות מצטברות כרוניות
חשיפה לטווח ארוך בריכוז נמוך (0.1-1 מ"ג/ליטר) עלולה לגרום לרעילות כרונית באורגניזמים מימיים:
דגים: הצטברות של F ⁻ בעצמות מובילה לפלואורוזיס, המתבטאת בשבריריות שלד ובצמיחה מאוחרת.
אורגניזמים בנתיים: NaOTf נספג על משקעים ומועבר דרך שרשרת המזון לחסרי חוליות (כגון זחלי יתושים), וכתוצאה מכך ירידה של למעלה מ-60% בשיעורי הרבייה.
אקולוגיה של קרקע: מעיכוב חיידקים לרעילות צמחים
חוסר איזון של קהילות מיקרוביאליות
סף הרעילות של NaOTf למיקרואורגניזמים בקרקע הוא 50 מ"ג/ק"ג, המשפיע בעיקר על חיידקים מחנקים וחיידקים מקבעים חנקן:
עיכוב ניטריפיקציה: בריכוז של 50 מ"ג/ק"ג, פעילות החיידקים המחמצנים באמוניה ירדה ב-60%, מה שהוביל לחסימת מחזור החנקן בקרקע.
השבתת אזוגנאז: F ⁻ נקשר ליוני מגנזיום במרכז הפעיל של האנזים, וכתוצאה מכך ירידה של 40% ביעילות קיבוע החנקן של rhizobia.
אסטרטגיית תיקון:
הוספת ליים (CaO) יכולה לנטרל חומציות ולתקן F ⁻. ניסויים הראו כי מריחת 5% CaO על אדמה מזוהמת ב-100 מ"ג/ק"ג NaOTf יכולה להחזיר את הפעילות המיקרוביאלית ל-80% מרמת הבקרה לאחר 60 יום.
הפרעות בצמיחה של צמחים
הרעילות של NaOTf לצמחים מתבטאת כך:
חסימת התפתחות שורש: F ⁻ מעכב סינתזת ציטוקינין, וכתוצאה מכך ירידה של 30% באורך שורש ארבידופסיס.
ירידה ביעילות הפוטוסינתזה: בריכוז של 10 מ"ג/ק"ג, תכולת הכלורופיל בעלי החיטה ירדה ב-25%, וקצב הפוטוסינתזה נטו ירד ב-18%.
דיפוזיה אטמוספרית: סיכון סינרגטי לתנודתיות וחלקיקים
שחרור של תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs)
NaOTf can decompose under high temperature (>100 מעלות ) או תנאים חומציים לייצור חומצה טריפלואורית-סולפונית (CF ∝ SO ∝ H), עם לחץ אדים של 0.1 מ"מ כספית (25 מעלות), שיכולה להיכנס בקלות לאטמוספירה באמצעות הנידוף. תחזיות המודל מראות כי בתרחיש של דליפת מיכל אחסון לא מוגנת, 1 ק"ג של NaOTf יכול ליצור ענן זיהום ברדיוס של 50 מטר תוך 24 שעות.
ספיחת חלקיקים והובלה למרחקים ארוכים
NaOTf יכול לספוג על גבי חלקיקי PM2.5 ולהשיג הובלה אזורית דרך זרימה אטמוספרית:
יעילות שקיעה יבשה: תחת מהירות רוח של 3 מטר לשנייה, קצב השקיעה של חלקיקי NaOTf הוא 0.5 ס"מ לשנייה, עם מחצית חיים של 15 ימים.
סיכון לשקע רטוב: משקעים חומציים (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.
השוואה בין נתרן טריפלואורומתאן-סולפונט לאלקטרוליטים מסורתיים (כגון NaCl)
השוואה בין מאפיינים פיסיים וכימיים
מְסִיסוּת: NaCl: יש לו מסיסות גבוהה במיוחד במים, כ-360 גרם/ליטר ב-20 מעלות צלזיוס, והמסיסות שלו אינה משתנה משמעותית עם הטמפרטורה. זה הופך את NaCl לאלקטרוליט אידיאלי במערכות תמיסות מימיות רבות, מה שמקל על הכנת תמיסות בריכוזים שונים.
NaOTf: למרות שלNaOTf יש מסיסות גבוהה יחסית במים, הערך הספציפי עשוי להשתנות בהתאם לטמפרטורה ולממס. באופן כללי, בשל נוכחות האניונים האורגניים שלו, ל-NaOTf מסיסות טובה יותר בממיסים אורגניים מסוימים מאשר ל-NaCl, מה שמספק את האפשרות ליישום שלו במערכות לא-מימיות.
מוֹלִיכוּת:NaCl: בתמיסות מימיות, ל-NaCl מוליכות גבוהה, במיוחד בריכוזים גבוהים, שיכולה ליצור מסלולי הולכת יונים יעילים. עם זאת, ככל שהריכוז עולה עוד יותר, עקב האינטראקציה המשופרת בין יונים, המוליכות עשויה להגיע לערך מרבי ולאחר מכן לרדת מעט.
המוליכות של NaOTf: תמיסת NaOTf מציגה גם תלות בריכוז, אך בשל הנפח הגדול יותר וצפיפות המטען הנמוכה יותר של אניונים OTf ⁻, המוליכות שלהם באותו ריכוז עשויה להיות מעט נמוכה מזו של NaCl. עם זאת, בתנאים ספציפיים מסוימים, כגון שימוש בממיסים מעורבים או אופטימיזציה של הרכב התמיסה, ניתן לשפר משמעותית את המוליכות של NaOTf.
צמיגות ונזילות:הצמיגות של NaCl: תמיסה מימית של NaCl קרובה לזו של מים טהורים, והצמיגות משתנה מעט עם הגברת הריכוז, תוך שמירה על נזילות טובה.
NaOTf: בשל הנפח הגדול יותר של אניונים OTf ⁻, הצמיגות של תמיסת NaOTf עשויה להיות מעט גבוהה מזו של תמיסת NaCl באותו ריכוז, במיוחד בריכוזים גבוהים. זה עשוי להשפיע על הביצועים שלה ביישומים מסוימים הדורשים נזילות גבוהה.
יציבות תרמית ויציבות כימית:NaCl: ל-NaCl יציבות תרמית וכימית גבוהה במיוחד, יכול לשמור על יציבות בטווח רחב של טמפרטורות ו-pH, ואינו מתפרק בקלות או עובר תגובות כימיות.
NaOTf גם מפגין יציבות תרמית טובה, אך טמפרטורת הפירוק שלו עשויה להיות מעט נמוכה מ-NaCl. במונחים של יציבות כימית, NaOTf עשוי להיות רגיש יותר לחומרי חמצון חזקים או חומרים מפחיתים מסוימים, והבחירה צריכה להתבסס על תנאי יישום ספציפיים.
השוואה בין שדות יישום
טכנולוגיית סוללה
NaCl: למרות ש-NaCl עצמו אינו בשימוש ישיר בסוללות מודרניות-בעלי ביצועים גבוהים, המחקר הבסיסי שלו כאלקטרוליט הוא חיוני להבנת מנגנוני הולכת יונים. בנוסף, תמיסת NaCl משמשת לעתים כאלקטרוליט למערכות סוללות-נמוכות ובעלות ביצועים נמוכים, כגון סוגים מסוימים של סוללות אוויר אבץ.
NaOTf: בשל המסיסות, המוליכות והיציבות המצוינת שלו בממיסים אורגניים, NaOTf הראתה פוטנציאל גדול בהתקני אחסון אנרגיה-בעלי ביצועים גבוהים כגון סוללות ליתיום-יון, סוללות יון נתרן וקבלי-על. במיוחד בסוללות שאינן-מימיות, NaOTf כאלקטרוליט תומך יכול לשפר משמעותית את צפיפות האנרגיה ויציבות האופניים של הסוללה.
מחקר ביו-רפואי
NaCl: NaCl הוא המרכיב העיקרי של מי מלח פיזיולוגי והוא נמצא בשימוש נרחב בתרבית תאים, מתן תרופות והכנת חיץ בניסויים ביולוגיים. התאימות הביולוגית והיציבות שלו הופכות אותו לאלקטרוליט סטנדרטי בתחום הביו-רפואי.
NaOTf: למרות שיישומיו בתחום הביו-רפואי מוגבלים יחסית, התכונות הכימיות הייחודיות שלו הופכות אותו לבעל ערך במחקרים ספציפיים מסוימים. לדוגמה, כמולקולת בדיקה או סמן, היא משמשת לחקר התפלגות המטען על תעלות יונים או קרומי תאים. עם זאת, בשל ההבנה הלא מלאה של הפעילות הביולוגית של אניונים OTf ⁻, היישומים הביו-רפואיים שלהם דורשים הערכה קפדנית.
סינתזה וקטליזה אלקטרוכימית
NaCl ממלא תפקיד חשוב כאלקטרוליט בסינתזה אלקטרוכימית, כגון ייצור כלור ומימן בתעשיית אלקלי הכלור. העלות הנמוכה והזמינות הקלה שלו הופכות אותו לבחירה אידיאלית עבור יישומים תעשייתיים-בקנה מידה גדול.
NaOTf: בשל תכונותיו האלקטרוכימיות המצוינות, NaOTf משכה תשומת לב בתחומי האלקטרו-סינתזה אורגנית וקטליזה. זה יכול לקדם את ההמרה האלקטרוכימית של מולקולות אורגניות מורכבות, לשפר את הסלקטיביות והיעילות של התגובה. בנוסף, ניתן להשתמש ב-NaOTf גם כמרכיב של נוזלים יוניים או ממסים אוקטיים עמוקים לכימיה ירוקה וטכנולוגיות פיתוח בר קיימא.
נתרן טריפלואורומתאן-סולפונט הוא תרכובת כימית רב-תכליתית עם מגוון רחב של יישומים בסינתזה אורגנית, אלקטרוכימיה וכימיה אנליטית. תכונותיו הפיזיקליות והכימיות הייחודיות, כגון מסיסות גבוהה, חומציות חזקה של החומצה המצומדת ויציבות מעולה, הופכות אותו למגיב ואלקטרוליט יקרי ערך בתהליכים תעשייתיים ומחקריים שונים. עם זאת, חשוב להיות מודעים לסכנות הפוטנציאליות שלו ולנקוט באמצעי בטיחות מתאימים בעת הטיפול והאחסון במתחם. על ידי הבנת תכונותיו ויישומיו, אנו יכולים להפיק את המרב מנתרן טריפלואורומתאן-סולפונט תוך מזעור השפעותיו השליליות על בריאות האדם והסביבה.
תגיות פופולריות: סודיום trifluoromethanesulfonate cas 2926-30-9, ספקים, יצרנים, מפעל, סיטונאי, קניה, מחיר, בתפזורת, למכירה