טרימתיל פוספט, הידוע גם כטריאתיל פוספט, הוא תרכובת זרחן אורגנית חשובה עם הנוסחה הכימית C₃H₉O₄P או (CH₃O)₃P=O. בטמפרטורת החדר, הוא מופיע בדרך כלל כנוזל שקוף חסר צבע עם ריח קלוש ומסיסות טובה במים ומסיסות הדדית עם ממיסים אורגניים. הפונקציות הכימיות העיקריות שלו הן כמגיב מתילציה, מעכב בעירה וממס לא -קוטבי קוטבי בתגובות כימיות. בתחום הסינתזה האורגנית, הוא יכול לספק קבוצות מתיל למולקולות מטרה ומשמש לעתים קרובות להכנת תוצרי ביניים של תרופות וחומרי הדברה; כמעכב בעירה, הוא פועל על חומרי פלסטיק ושרף באמצעות מנגנון עיכוב בעירה-שלב הגז; ובאלקטרוליטים של סוללת ליתיום-, הוא נחקר כתוסף מעכב בעירה יעיל לשיפור בטיחות הסוללה. למרות מגוון היישומים הרחב שלו, יש לציין שיש לו רעילות מסוימת ועשויה להשפיע על מערכת העצבים. לכן, נדרשים אמצעי אוורור והגנה קפדניים במהלך הייצור התעשייתי ופעולות המעבדה.
|
נוסחה כימית |
C3H9O4P |
|
מסה מדויקת |
140 |
|
משקל מולקולרי |
140 |
|
m/z |
140 (100.0%), 141 (3.2%) |
|
ניתוח אלמנטים |
C, 25.72; H, 6.48; O, 45.69; P, 22.11 |
טרימתיל פוספט,שהיא תרכובת אורגנית חשובה. יש לו תכונות כימיות ופיזיקליות ייחודיות, אשר הופכות אותו בשימוש נרחב במספר תחומים. להלן תיאור מפורט של מטרתו:
יישום בתחומי הרפואה והדברה
טריאתיל פוספט משמש בדרך כלל כממס בייצור תרופות וחומרי הדברה. בתהליך של סינתזת תרופות, יש לבצע תגובות רבות בממסים ספציפיים כדי להבטיח התקדמות חלקה של התגובה ואת טוהר המוצר. לטריאתיל פוספט יש מסיסות טובה והוא יכול להמיס תרכובות אורגניות שונות, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בתגובות סינתזת תרופות. לדוגמה, בתהליך סינתזה ביניים של תרופות מסוימות, טרימתיל פוספט יכול לשמש כממס כדי לקדם מגע ותגובה בין מגיבים, ובכך לשפר את יעילות התגובה. בייצור חומרי הדברה, טרימתיל פוספט יכול לשמש גם כממס להמסת החומרים הפעילים ותוספים אחרים של חומרי הדברה. זה יכול לעזור לחומרי הדברה להתפזר ולהתמוסס טוב יותר, לשפר את היציבות והיעילות של השימוש בחומרי הדברה. לדוגמה, בייצור של כמה קוטלי חרקים וחומרי עשבים, טרימתיל פוספט יכול לשמש כממס לפיזור אחיד של רכיבי הדברה בתכשיר, ובכך לשפר את השפעת הבקרה של חומרי הדברה.
בתור חומר מיצוי
בנוסף לשמש כממס, טרימתיל פוספט יכול לשמש גם כחומר מיצוי להפרדה וטיהור תרכובות מטרה מתערובות. בתחומי הרפואה וההדברה יש צורך פעמים רבות להפיק חומרים פעילים ספציפיים מתערובות מורכבות. לטריאתיל פוספט יש סלקטיביות ויכולת מיצוי טובים, שיכולים לחלץ באופן סלקטיבי תרכובות מטרה תוך הפחתת תכולת הזיהומים. לדוגמה, בתהליך מיצוי התרופות ניתן להשתמש בטרימתיל פוספט למיצוי רכיבים בעלי ערך רפואי מתמציות צמחים. זה יכול ליצור קומפלקס עם תרכובת המטרה, ובכך להשיג את ההפרדה של תרכובת המטרה ממרכיבים אחרים. בייצור חומרי הדברה, טרימתיל פוספט יכול לשמש גם להפקת החומרים הפעילים של חומרי הדברה ממוצרי תגובה, לשיפור טוהר ואיכות המוצר.
יישום בתחום הסינתזה האורגנית
בתגובות סינתזה אורגנית, לבחירת הממס יש השפעה משמעותית על התקדמות התגובה ויצירת מוצרים. כממס אורגני, ל-trimethyl phosphate מסיסות ויציבות טובה, והוא יכול להמיס תרכובות אורגניות שונות, מה שמספק סביבת תגובה מתאימה לתגובות סינתזה אורגניות. לדוגמה, בחלק מתגובות סינתזה אורגניות כגון אסטריפיקציה ועיבוי, טרימתיל פוספט יכול לשמש כממס כדי לקדם מגע ותגובה בין מגיבים. זה יכול להפחית את הצמיגות של מגיבים, להגביר את קצב הדיפוזיה שלהם, ובכך להאיץ את קצב התגובה. בינתיים, טרימתיל פוספט יכול גם לייצב את מערכת התגובה, להפחית את התרחשותן של תגובות לוואי ולשפר את הטוהר והתפוקה של המוצר.
כזרז
טריאתיל פוספט יכול לשמש גם כזרז בתגובות סינתזה אורגניות מסוימות. זה יכול לקדם את התקדמות התגובה, להפחית את אנרגיית ההפעלה של התגובה ולהגביר את קצב התגובה. לדוגמה, בתגובות פילמור מסוימות, טרימתיל פוספט יכול לשמש כזרז לקידום פילמור מונומר ויצירת פולימרים בעלי משקל מולקולרי גבוה. בנוסף, טרימתיל פוספט יכול לשמש גם בשילוב עם זרזים אחרים כדי לשפר את הביצועים הקטליטיים. לדוגמה, בתגובות חמצון מסוימות, ניתן להשתמש בטרימתיל פוספט בשילוב עם זרזי מתכת מעבר כדי לקדם את תגובת החמצון של תרכובות אורגניות וליצור תוצרי חמצון מתאימים.
טריאתיל פוספט עצמו מכיל קבוצות אסטר, כך שהוא יכול לשמש כחומר אסטריפיקציה בחלק מתגובות האסטריפיקציה. זה יכול לעבור תגובת אסטריפיקציה עם תרכובות אלכוהול כדי ליצור תרכובות אסטר מתאימות. לדוגמה, טרימתיל פוספט יכול להגיב עם תרכובות אלכוהול כגון מתנול ואתנול כדי לייצר תרכובות אסטר כגון דימתיל פוספט ודיאתיל פוספט. לתרכובות אסטר אלו יש מגוון רחב של יישומים בסינתזה אורגנית, תרופות, חומרי הדברה ותחומים אחרים. לדוגמה, דימתיל פוספט יכול לשמש כממס, פלסטיקאי וכו'; דיאתיל פוספט יכול לשמש כתוסף דלק, תוסף חומר סיכה וכו'.
יישום בתחום הכימיה האנליטית
טריאתיל פוספט יכול לשמש כמגיב לקביעת זירקוניום. קביעה מדויקת של התוכן של יסודות מתכת בכימיה אנליטית היא בעלת משמעות רבה עבור תחומים כמו מדעי החומרים וניטור סביבתי. טריאתיל פוספט יכול ליצור קומפלקסים יציבים עם יוני זירקוניום, וניתן לקבוע את תכולת הזירקוניום בעקיפין על ידי מדידת תכונות הקומפלקסים. לדוגמה, בניתוח עפרות מסויים, ניתן להשתמש בתגובת הקומפלקס בין טרימתיל פוספט ויוני זירקוניום כדי לקבוע את תכולת הזירקוניום בעפר באמצעות שיטות כגון ספיגה ספקטרופוטומטית וספיגה פוטוסקופית. לשיטה זו יש את היתרונות של רגישות גבוהה וסלקטיביות טובה, והיא יכולה לקבוע במדויק את תכולת הזירקוניום.
כממס וכחומר מיצוי
בכימיה אנליטית, טרימתיל פוספט יכול לשמש גם כממס ומחלץ לטיפול מקדים והפרדה של דגימות. לדוגמה, בניתוח של כמה דגימות סביבתיות, הדגימות עשויות להכיל מספר יוני מתכת ותרכובות אורגניות שיש להפריד ולהעשיר. טריאתיל פוספט יכול לשמש כחומר מיצוי לחילוץ סלקטיבי של יוני מתכת או תרכובות אורגניות, ובכך להשיג הפרדה והעשרה של דגימות. לדוגמה, בניתוח של כמה מזהמים אורגניים, טרימתיל פוספט יכול לשמש כממס להמסת המזהמים האורגניים, ולאחר מכן לנתח ולקבוע באמצעות שיטות כמו כרומטוגרפיה גז וכרומטוגרפיה נוזלית.
טריאתיל פוספט יכול לשמש גם כפאזה נייחת בכרומטוגרפיית גז. כרומטוגרפיה גז היא טכניקת הפרדה אנליטית נפוצה, בשימוש נרחב בתחומים כמו כימיה, ביולוגיה וסביבה. נוזל קבוע הוא אחד ממרכיבי הליבה של כרומטוגרפיית גז, אשר יכול לספוח ולספוג באופן סלקטיבי רכיבים בדגימה, ובכך להשיג הפרדת רכיבים. לטריאתיל פוספט, כשלב נייח בכרומטוגרפיית גז, יש ביצועי הפרדה טובים ויציבות. זה יכול להפריד בין תרכובות אורגניות שונות, כגון אלכוהול, אלדהידים, קטונים וכו'. לדוגמה, בניתוח של כמה תרכובות אורגניות נדיפות, טרימתיל פוספט יכול לשמש כשלב נייח בכרומטוגרפיה של גז כדי להשיג הפרדה מדויקת וניתוח כמותי של תרכובות אורגניות נדיפות.
יישומים בתחומים אחרים
עם היישום הגובר של סוללות ליתיום-יון בתחומים כגון רכבים חשמליים ואחסון אנרגיה, בטיחות הסוללות הפכה למוקד תשומת לב. טריאתיל פוספט יכול לשמש כתוסף מעכב בעירה לסוללות ליתיום- כדי לשפר את בטיחותן. כאשר הסוללה חווה תנאים חריגים כגון התחממות יתר או קצר חשמלי, טרימתיל פוספט יכול להתפרק כדי לייצר גזים בלתי דליקים, לדכא את התפשטות הלהבות, ובכך להפחית את הסיכון לשריפה ופיצוץ של הסוללה. בינתיים, טרימתיל פוספט יכול גם לשפר את הביצועים האלקטרוכימיים של סוללות, להגדיל את חיי המחזור שלהן ויעילות פריקת טעינה.
כממס לצבעים, ציפויים ופלסטיק וכתוסף לשמן סיכה ומעכבי אש
טריאתיל פוספט יכול לשמש כממס לצבעים, ציפויים ופלסטיק כדי לשפר את יכולת הזרימה והעיבוד שלהם. בייצור של צבעים וציפויים, טרימתיל פוספט יכול לפזר ולהמיס פיגמנטים ושרף טוב יותר, ולשפר את האיכות והביצועים של צבעים וציפויים. בייצור פלסטיק, טרימתיל פוספט יכול לשמש כממס כדי לקדם את הדפוס והעיבוד של פלסטיק. לדוגמה, בייצור של חלק מפלסטיק פוליוויניל כלוריד (PVC), טרימתיל פוספט יכול לשמש כממס לפלסטיקאים כדי לערבב טוב יותר עם שרף PVC, לשפר את הגמישות ויכולת העיבוד של הפלסטיק.
טריאתיל פוספט יכול לשמש גם כתוסף בחומרי סיכה ומעכבי אש. בשמן סיכה, טרימתיל פוספט יכול לשפר את תכונות האנטי-חמצון ואנטי-בלאיות של שמן סיכה, ולהאריך את חיי השירות של שמן סיכה. זה יכול לעבוד בצורה סינרגטית עם תוספים אחרים בשמן סיכה כדי ליצור סרט מגן, להפחית בלאי וחיכוך של חלקים מכניים. בחומרים מעכבי אש, טרימתיל פוספט יכול למלא תפקיד מעכב בעירה. זה יכול להתפרק כדי לייצר חומרים כמו חומצה זרחתית, לקדם היווצרות של שכבת פחמן ולמנוע את התפשטות הלהבות. בינתיים, טרימתיל פוספט יכול גם להפחית את הצמיגות של הסוכן חסין האש, לשפר את ביצועי הריסוס והאפקט חסין האש של הסוכן חסין האש.
השיטה הסינתטית שלטרימתיל פוספט:
1. זרחן אוקסיכלוריד מגיב עם מתנול בנוכחות אשלגן פחמתי כדי ליצור אותו. הגיבו בו זמנית ליצירת מלח אשלגן דימתיל פוספט, ולאחר מכן הגיבו עם דימתיל סולפט כדי ליצור אותו. התוצר הגולמי שלו נשטף במים, מסיר צבע, מיובש ומזקק בלחץ מופחת כדי להשיג את המוצר המוגמר. מכסת צריכת חומרי גלם: זרחן אוקסיכלוריד 1094 ק"ג/ט, מתנול 686 ק"ג/ט.
2. הוסף מתנול ואשלגן פחמתי לסיר התגובה, מצנן ל-5 מעלות, התחל להוסיף זרחן אוקסיכלוריד טיפה, שמור על הטמפרטורה מתחת ל-30 מעלות, לאחר 2 שעות טיפה, מערבבים במשך 0.5 שעות, ושלוט על ערך ה-pH ב-7-8; לאחר מכן הוסיפו דימתיל סולפט, ממחזרים מתנול למשך 3 שעות, ואז מקררים את החומר בסיר עד מתחת ל-20 מעלות, הוסיפו פחמן טטרכלוריד לסינון, שטפו את עוגת הפילטר עם כמות קטנה של פחמן טטרכלוריד, שלבו את התחליב והתסנן, ושחזרו טטטראכלוריד מוגז ומזוקק בלחץ מופחת כדי להשיג את המוצר הגולמי. מוסיפים מים מזוקקים ופחם פעיל למוצר הגולמי, מוסיפים אשלגן קרבונט נטול מים להתייבשות לאחר הסינון, ולבסוף מקבלים את המוצר בזיקוק בלחץ מופחת.
הייצור שלו מתחלק בעיקר לשני סוגים: האחד הוא התגובה שלטרימתיל פוספטהמתקבל מפורמלדהיד דרך כלורופורם, והשנייה היא התגובה שלו המתקבלת מכלורל דרך כלורופורם, שבה פורמלדהיד הטמפרטורה של התגובה עם כלורל נדרשת להיות מעל 100 מעלות צלזיוס, בעוד שהתגובה המכילה אוסטרלית צריכה להתחמם ל-150 מעלות צלזיוס. בנוסף, מכיוון שיש תגובה של פירוק בתגובה, יש צורך להוסיף מייצב כדי למנוע את פירוק המגיב
כיום, המחקר על תהליך הייצור שלו מתמקד בעיקר במחקר על טמפרטורת התגובה וייצור יציב. תהליך משופר הוא שימוש בתגובה בטמפרטורה-נמוכה כדי להפחית את טמפרטורת התגובה ל-50-60 מעלות צלזיוס, מה שיכול להפחית מאוד את צריכת האנרגיה ולהגדיל את התפוקה שלה. תהליך משופר נוסף הוא שימוש בפוטו-קטליזטור, שיכול לעכב ביעילות את תגובת הפירוק בתגובה, ובכך להגדיל מאוד את התשואה שלו. בנוסף, ניתן להשתמש בטכנולוגיית מיקרוגל או בטכנולוגיית קרינה מייננת גם כדי להעלות את טמפרטורת התגובה, ובכך להגדיל למעשה את התפוקה שלה. במילה אחת, תהליך הייצור של המוצר תמיד היה מוקד המחקר. גם טכנולוגיית השיפור המקבילה מתפתחת ללא הרף. שילוב של טכנולוגיית תגובה מסורתית עם טכנולוגיה חדשה יכול לשפר ביעילות את יעילות הייצור של טרימתיל פוספט, ובכך להבטיח את הביקוש בשוק.
טרימתיל פוספט(נוסחה כימית: (CH3O) 3PO), בתור הטריאלקילפוספט הפשוט ביותר, ממלא תפקיד חשוב בכימיה אורגנית ויישומים תעשייתיים. מאז גילויה במאה ה-19, תרכובת נוזלית חסרת צבע ושקופה זו זכתה לתשומת לב מתמשכת הודות לתכונות הכימיות הייחודיות שלה וערך היישום הנרחב שלה. טריאתיל פוספט הוא לא רק מולקולת מודל לחקר המבנה והמאפיינים של תרכובות זרחן אורגניות, אלא גם ממלא תפקיד שאין לו תחליף בחומרים מעכבי בעירה, ממסים, מיצויים ותוצרי ביניים לסינתזה אורגנית.
בשנת 1811, הכימאי הצרפתי ת'נרד דיווח לראשונה על היווצרות אסטרים באמצעות תגובה של חומצה זרחתית עם אתנול, הנחשבת לתחילתה של כימיה אורגנו-זרחנים. בעשורים הבאים, מדענים גילו אסטרים שונים של אלקיל פוספט, אך תיעוד ברור של טרימתיל פוספט לא הופיעו עד אמצע המאה ה-19.
בשנת 1847, הכימאי הגרמני אוגוסט וילהלם פון הופמן בודד ותיאר לראשונה טרימתיל פוספט תוך כדי מחקר התגובה בין מתנול וזרחן פנטאוקסיד. במאמרו שפורסם בכתב העת של האגודה הגרמנית לכימיה, הופמן פירט את התכונות הפיזיקליות של תרכובת חדשה זו, לרבות מסיסות ותנודתיות הייחודיים שלה.
במחצית השנייה של המאה ה-19, עם התפתחות תורת המבנה האורגני, התמסרו כימאים רבים להבהרת מבנה הטרימתיל פוספט. בשנת 1873, הכימאי הרוסי אלכסנדר מיכאילוביץ' זייצב אישר באמצעות ניסויי פירוק כימי שיטתיים שהתרכובת שהתגלתה על ידי הופמן היא אכן מוצר אסטרי לחלוטין שנוצר על ידי שלוש קבוצות מתיל וחומצה זרחתית. שיטות הסינתזה בתקופה זו הסתמכו בעיקר על תגובה ישירה של מתנול עם זרחן פנטאוקסיד או פוספוריל כלוריד, עם תפוקות נמוכות והרבה תוצרי לוואי.
בתחילת המאה ה-20, עם התקדמות שיטות הניתוח הפיזיקלי והכימי, המחקר המבני של טרימתיל פוספט נכנס לשלב חדש. בשנת 1905, הכימאי הבריטי תומס מרטין לורי קבע לראשונה את המשקל המולקולרי של טרימתיל פוספט בשיטת נקודת הקפאה, והתוצאות היו עקביות מאוד עם ערכים תיאורטיים, מה שסיפק עדות מפתח לאישוש הנוסחה המולקולרית שלו. בשנות ה-20, היישום של טכנולוגיית עקיפה של קרני רנטגן אפשרה למדענים לחקור את התצורה המולקולרית של טרימתיל פוספט בצורה אינטואיטיבית יותר.
בשנת 1935, הכימאי האמריקני לינוס פאולינג גילה במחקרו שלקשר החמצן הזרחן במולקולות הטרימתיל פוספט היו תכונות של קשר כפול חלקי, שהיה בעל משמעות רבה להבנת המבנה האלקטרוני של תרכובות פוספט. המחקר של פאולינג מראה שאטום הזרחן ב-trimethyl phosphate מאמץ הכלאה sp3, ויוצר קשרי סיגמה עם שלוש קבוצות מתוקסי וקשרי d π - p π עם אטומי חמצן. מבנה אלקטרוני זה מסביר את היציבות היחסית של טרימתיל פוספט.
במהלך מלחמת העולם השנייה, היישום הצבאי של ספקטרוסקופיה אינפרא אדום וטכנולוגיית ספקטרוסקופיה של ראמאן קידם את חקר הספקטרום הרטט של טרימתיל פוספט. בשנת 1943, הכימאי האמריקני ריצ'רד סי לורד דיווח לראשונה על ספקטרום האינפרא אדום המלא של טרימתיל פוספט, וסיפק התייחסות חשובה לניתוח מבני שלאחר מכן. הופעתה של טכנולוגיית תהודה מגנטית גרעינית בשנות ה-50 אפשרה למדענים לחקור את המבנה המולקולרי ואת השינויים הקונפורמטיביים של טרימתיל פוספט בצורה מדויקת יותר.
שיטת הייצור התעשייתית של טרימתיל פוספט עברה חידושים טכנולוגיים רבים. הייצור התעשייתי הקדום (1920-1940) השתמש בעיקר בנתיב התגובה של מתנול וזרחן אוקסיכלוריד (POCl3), אשר עבר אופטימיזציה על ידי הכימאי הגרמני גרהרד שרדר בשנת 1927. תנאי התגובה היו הוספת טיפה איטית של מתנול בטמפרטורה נמוכה (0-5 מעלות), והתשואה יכלה להגיע ל-75%. עם זאת, שיטה זו מייצרת כמות גדולה של תוצרי לוואי מאכלים מימן כלורי ודורשת דרישות ציוד גבוהות.
בשנות ה-50 פיתחה חברת מונסנטו, חברה אמריקאית, תהליך אסטריפיקציה ישיר בין מתנול וזרחן פנטאוקסיד. התגובה בוצעה בתנאים מתונים (60-80 מעלות), תוך שימוש בממיסים אינרטיים להפחתת תגובות לוואי, והתשואה עלתה ליותר מ-85%. הגרסה המשופרת של תהליך זה היא עדיין אחת השיטות העיקריות לייצור תעשייתי כיום. בשנות ה-60, מדענים יפנים פיתחו שיטת אסטריפיקציה קטליטית בשלב גז, שהגיבה מתנול עם חומצה זרחתית בשלב הגז בנוכחות זרז אלומינה, והשיגה ייצור מתמשך.
במאה ה-21, הרעיון של כימיה ירוקה קידם את החידוש של שיטת הסינתזה של טרימתיל פוספט. בשנת 2008, האקדמיה הסינית למדעים פיתחה מערכת קטליטית נוזלית יונית כדי להפוך את תנאי התגובה למתונים יותר (בטמפרטורת החדר), וניתן למחזר את הזרז. בשנת 2015, BASF, חברה גרמנית, דיווחה על תהליך סינתזה חדש המבוסס על מתנול סופר קריטי, ששיפר משמעותית את יעילות התגובה תוך הפחתת צריכת האנרגיה ויצירת פסולת.
שאלות נפוצות
1. מהם היישומים העיקריים של טריאתיל פוספט?
היישומים העיקריים שלו כוללים: משמש מגיב מתילציה וממס ריאקציה בסינתזה אורגנית; מתפקד כמעכב בעירה יעיל, המשמש בפלסטיק, שרפים ואלקטרוליטים של סוללת ליתיום-יון; ומשמש כמחלץ או מייצב בתחומים מסוימים.
2. מהם המאפיינים הפיזיים שלו?
בטמפרטורת החדר מדובר בנוזל חסר צבע ושקוף בעל ריח קלוש. זה יכול להיות לערבב עם מים ועם הממיסים האורגניים הנפוצים ביותר. נקודת הרתיחה שלו גבוהה יחסית (כ-197 מעלות) והתכונות הכימיות שלו יציבות יחסית.
3. מה יש לשים לב כשמשתמשים בטריאתיל פוספט?
בשל הרעילות הפוטנציאלית שלו למערכת העצבים, יש לנקוט באמצעי הגנה קפדניים במהלך הפעולה (כגון קולטי אדים, כפפות ומשקפי מגן), ולהימנע משאיפת אדים או מגע עם העור. בעת האחסון, יש לאטום אותו ולהרחיק אותו ממקורות חום וחומרי חמצון.
תגיות פופולריות: trimethyl phosphate cas 512-56-1, ספקים, יצרנים, מפעל, סיטונאי, קנייה, מחיר, בתפזורת, למכירה