Тетрабутиламмоний йодид

1. Обзор продукта

Тетрабутиламмоний йодид (TBAI) — это четвертичная аммониевая соль, широко известная как один из наиболее эффективных катализаторов межфазного переноса в органическом синтезе. Его химическая формула — (C₄H₉)₄N⁺ I⁻ или C₁₆H₃₆IN, номер CAS — 311-28-4, а молекулярная масса составляет приблизительно 369,37 г/моль.

Это соединение представляет собой громоздкий липофильный катион тетрабутиламмония в паре с простым анионом йодида, что создает уникальное сочетание свойств, делающих его незаменимым в различных химических дисциплинах. Оно представляет собой кристаллический порошок от белого до кремового цвета, стабильный в нормальных условиях, но чувствительный к свету и влаге.

TBAI служит мостом между водной и органической фазами, облегчая реакции, которые в противном случае протекали бы медленно или вовсе не протекали бы из-за несмешиваемости. Его способность переносить ионные частицы через границы фаз сделала его незаменимым в современной синтетической химии, от академических исследовательских лабораторий до промышленного фармацевтического производства.

2. Ключевые особенности

• Исключительная способность к фазовому переносу в катализе: TBAI превосходно переносит ионные реагенты между несмешивающимися фазами (водной/органической), значительно ускоряя скорость реакции и повышая выход продукта в двухфазных системах. Объёмный катион тетрабутиламмония эффективно растворяет анионы в органических средах.

• Двойная функциональность в катализе: действует как источник йодида и как катализатор межфазного переноса в окислительных превращениях. Обеспечивает генерацию реакционноспособных гипойодитовых частиц in situ для различных реакций функционализации.

• Широкое применение в различных отраслях:

• Органический синтез: алкилирование, ацилирование, расщепление эфирных связей и нуклеофильные замещения.

• Фармацевтические исследования: ключевой промежуточный этап в синтезе лекарственных препаратов и разработке активных фармацевтических ингредиентов.

• Материаловедение: Пассивация дефектов в перовскитных солнечных элементах

• Электрохимия: вспомогательный электролит и окислительно-восстановительный медиатор.

• Полимерная наука: соинициатор в живой катионной полимеризации

• Доступны высокочистые варианты: предлагаются различные степени чистоты от ≥98% до ≥99%, включая варианты реактивной чистоты и более высокой чистоты для чувствительных применений.

• Управление светочувствительностью: поставляется в светозащитной упаковке с рекомендациями по хранению для поддержания стабильности и предотвращения разложения.

• Хорошо охарактеризованный профиль безопасности: имеются исчерпывающие данные об опасностях, а также установленные протоколы обращения для лабораторного и промышленного использования.

3. Технические характеристики с пояснениями

4. Приложения

Органический синтез и катализ

• Фазопереносный катализатор: TBAI облегчает реакции между органической и водной фазами, перенося ионные частицы (например, нуклеофилы, окислители) в органическую среду. Это повышает скорость реакций и селективность в реакциях алкилирования, ацилирования и нуклеофильного замещения.

• Окислительная α-функционализация карбонильных соединений: катализирует окислительное α-азидирование карбонильных соединений с использованием азида натрия (NaN₃) и пероксида дибензоила (BPO). TBAI опосредует образование in situ частиц гипойодита аммония, способствуя α-йодированию с последующим нуклеофильным замещением посредством фазового переноса.

• α-Оксиацилирование кетонов: Используется с трет-бутилгидропероксидом (ТБГП) для прямого α-оксиацилирования кетонов, обеспечивая эффективный доступ к ценным синтетическим промежуточным продуктам.

• Реакции окислительного сочетания: катализируют окислительное сочетание енамидов с сульфонилгидразидами без использования металлов и оснований, что позволяет получать фармацевтически значимые β-кетосульфоновые соединения.

• Гидроксилирование нафтохинонов: служит эффективным катализатором гидроксилирования производных нафтохинона с использованием ТБГП в качестве окислителя, что позволяет синтезировать промежуточные продукты лекарственных препаратов, такие как парваквон и лапахол.

• Синтез и расщепление эфиров: Используется в качестве катализатора в синтезе эфиров и в региоселективных реакциях расщепления эфиров.

• Реакции дезащиты: облегчают дезащиту бензильных (Bn) групп с использованием фенилтриметилсилилсульфида и расщепление метоксигрупп хлоридом алюминия(III).

Материаловедение и оптоэлектроника

• Перовскитные солнечные элементы (PSCs): Выступает в качестве пассивирующего поверхностного агента для полностью неорганических перовскитных солнечных элементов CsPbI₂Br. Обработка TBAI взаимодействует с каркасом Pb-I, пассивируя дефектные состояния и продлевая время жизни носителей заряда, достигая рекордной эффективности преобразования энергии (PCE) в 12,29% и сохраняя 90% от первоначальной PCE после 300 часов на воздухе.

• Электролиты на основе полимерных смесей: Оптимизируют полимерные электролиты в солнечных элементах с сенсибилизацией красителями (DSSCs). Добавление TBAI повышает ионную проводимость и общую производительность, при этом определенные весовые соотношения обеспечивают максимальную эффективность.

Полимерная наука

• Живая катионная полимеризация: выступает в качестве соинициатора в живой катионной полимеризации изобутилвинилового эфира. Концентрация и природа TBAI существенно влияют на скорость полимеризации и свойства получаемого полимера.

Электрохимия

• Вспомогательный электролит и окислительно-восстановительный медиатор: облегчает электрохимический синтез сложных органических молекул, включая фенантридиноны, посредством электролиза при постоянном потенциале. TBAI выступает как в качестве окислительно-восстановительного катализатора, так и в качестве вспомогательного электролита.

Фармацевтическая и медицинская химия

• Синтез промежуточных продуктов для лекарственных препаратов: используется при получении биологически активных соединений и фармацевтических препаратов, включая гидроксилированные нафтохиноны (парваквон, лапахол) и производные β-кетосульфона.

• Антибактериальные средства на основе четвертичных аминов: используются при получении новых четвертичных аминов для борьбы с бактериями, устойчивыми к лекарственным препаратам.

Аналитическая химия

• Хроматографический реагент: выступает в качестве реагента в хроматографических методах, способствуя разделению и анализу сложных смесей.

Биотехнология

• Экстракция биомолекул: используется для экстракции и очистки биомолекул, повышения выхода и чистоты желаемых продуктов.

Ингибирование коррозии

• Защита низкоуглеродистой стали: предотвращает коррозию низкоуглеродистой стали в кислых средах за счет адсорбции или образования комплексов на поверхности стали; эффективность зависит от концентрации, температуры и pH.

5. Сравнение сортов продукции

6. Руководство по покупке и выбору

Выбирайте по степени чистоты.

1. Синтезированный продукт (≥98,0%):

• Подходит для общего органического синтеза, научных исследований и рутинного катализа межфазного переноса.

• Экономически выгодно для реакций, в которых следовые количества примесей не влияют на результат.

• Типичные области применения: алкилирование, ацилирование, синтез эфиров, общее лабораторное использование.

• Необходим для фармацевтических исследований, чувствительных каталитических реакций и электрохимии.

• Повышенная чистота обеспечивает воспроизводимость в критически важных процессах.

• Типичные области применения: синтез промежуточных продуктов для лекарственных препаратов, окислительная функционализация, получение прекурсоров перовскитов.

• Незаменим для оптоэлектронных материалов (перовскитных солнечных элементов), анализа следовых количеств примесей и применений, где примеси влияют на производительность.

• Требуется хранение в инертном газе со строгой защитой от влаги и света.

• Типичные области применения: пассивация дефектов в солнечных элементах, материалы электронного качества.

Выберите в соответствии с требованиями конкретного приложения.

• Катализ с переносом фазы: Стандартная чистота (≥98%) достаточна для большинства превращений; особое внимание уделяется стабильному качеству и растворимости.

• Перовскитные солнечные элементы: требуют высочайшей чистоты (≥99,5%) с минимальным содержанием металлических примесей; должны храниться в инертной газовой среде.

• Фармацевтические промежуточные продукты: реактивной чистоты (≥99%) с документально подтвержденным профилем чистоты и сертификатом анализа.

• Электрохимические применения: Высокая чистота необходима для предотвращения помех окислительно-восстановительным процессам.

Ключевые факторы отбора

• Светочувствительность: Все сорта светочувствительны; выбирайте упаковку, обеспечивающую защиту от света.

• Гигроскопические свойства: TBAI впитывает влагу; выбирайте упаковку подходящего размера, чтобы минимизировать воздействие влаги после вскрытия.

• Температура хранения: Для обеспечения максимальной стабильности более высоких степеней чистоты может потребоваться хранение при более низких температурах (0-8°C).

• Сертификат анализа: Запросите сертификат анализа для подтверждения соответствия чистоты, температуры плавления и других характеристик требованиям применения.

7. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Что такое тетрабутиламмоний йодид (TBAI) и как он работает в качестве катализатора межфазного переноса?

А: TBAI представляет собой четвертичную аммониевую соль, состоящую из крупного липофильного катиона тетрабутиламмония и йодид-аниона. В качестве катализатора межфазного переноса он облегчает реакции между несмешивающимися фазами (например, водной и органической) путем переноса ионных частиц (реагентов) в органическую фазу, где происходят реакции. Крупный катион эффективно растворяет анионы в органических средах, значительно ускоряя скорость реакции и повышая выход продукта в двухфазных системах.

В: В чем разница между TBAI и другими тетрабутиламмониевыми солями (например, TBAB, TBAF)?

А: Ключевое различие заключается в анионе. TBAI содержит йодид (I⁻), тогда как TBAB содержит бромид (Br⁻), TBAF содержит фторид (F⁻), TBAH содержит гидроксид (OH⁻) и т. д. TBAI предпочтительнее для окислительных превращений, поскольку йодид может генерировать реакционноспособные гипойодитовые частицы in situ. Он также служит источником йодида для реакций нуклеофильного замещения. Выбор зависит от конкретных требований реакции.

В: Безопасно ли обращаться с TBAI? Каковы основные опасности?

А: TBAI относится к следующим группам опасностей:

• Опасно при проглатывании (H302) — ЛД₅₀ при пероральном приеме у крыс: 1990 мг/кг

• Вызывает раздражение кожи (H315)

• Вызывает серьезное раздражение глаз (H319)

• Может вызывать раздражение дыхательных путей (H335)

• Сигнальное слово: Предупреждение
  Всегда используйте соответствующие средства индивидуальной защиты (перчатки, защитные очки), избегайте образования пыли и работайте в хорошо проветриваемых помещениях.

В: Как следует хранить TBAI для обеспечения его стабильности?

A: TBAI является светочувствительным и гигроскопичным веществом. Хранить в плотно закрытых, защищенных от света контейнерах в прохладном, сухом месте. Рекомендации различаются в зависимости от сорта:

• Стандартные температурные режимы: 2-30°C, защищено от света.

• Рекомендуемая рабочая температура: 0-8°C.

• Высокочистые сорта: хранить в атмосфере инертного газа.
  Избегайте хранения вблизи сильных окислителей.

В: Что произойдет, если TBAI подвергнется воздействию света или влаги?

А: Воздействие света может вызвать разложение, потенциально приводящее к изменению цвета (пожелтению/потемнению) и снижению каталитической активности. Поглощение влаги может привести к слеживанию и гидролизу. Оба эффекта ухудшают характеристики и чистоту. В случае изменения цвета необходимо проверить пригодность продукта перед его применением в ответственных областях.

В: Каковы характеристики растворимости TBAI?

А: TBAI растворим в воде и многих полярных органических растворителях, включая ацетонитрил (0,1 г/мл, прозрачный, бесцветный), спирты и эфиры. Он нерастворим в неполярных растворителях, таких как бензол. Этот уникальный профиль растворимости позволяет использовать его в качестве катализатора межфазного переноса, связывающего водную и органическую фазы.

В: Почему для TBAI указано несколько диапазонов температуры плавления?

A: Указанные температуры плавления варьируются от 141 до 149 °C в зависимости от чистоты, метода измерения и кристаллической формы. Узкие диапазоны (например, 144–149 °C) указывают на более высокую чистоту. Все значения находятся в пределах допустимых диапазонов для данного соединения.

В: Можно ли использовать TBAI в фармацевтической промышленности?

А: Да, TBAI широко используется в фармацевтических исследованиях и синтезе промежуточных продуктов для лекарственных препаратов. Однако для применения у человека или в терапевтических целях крайне важен выбор соответствующей марки (реактивной или выше) с полным комплектом документации о качестве. Стандартный TBAI имеет маркировку «Только для научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Не для медицинского, бытового или иного применения».

В: Как синтезируется TBAI?

А: TBAI обычно синтезируют путем реакции гидроксида тетрабутиламмония с йодоводородной кислотой. В качестве альтернативы его можно получить путем анионного обмена из бромида тетрабутиламмония с йодидом калия. Современные методы также включают электрохимический синтез и стратегии обмена противоионов.

В: Какова роль TBAI в перовскитных солнечных элементах?

A: TBAI действует как агент пассивации поверхности для перовскитных солнечных элементов. При нанесении на перовскитные пленки CsPbI₂Br TBAI взаимодействует с каркасом Pb-I, пассивируя дефектные состояния и продлевая время жизни носителей заряда. Это повышает эффективность преобразования энергии и значительно улучшает стабильность устройства (сохранение 90% емкости после 300 часов на воздухе).

8. Доставка, сертификация и обслуживание

Возможности доставки

• Наличие на складе: В наличии несколько сортов на региональных складах.

• Пример программы: Небольшие количества доступны для научно-исследовательских учреждений и производителей для проведения испытаний.

• Варианты упаковки:

• Объемы для исследований: полиэтиленовые бутылки 25 г, 100 г, 500 г.

• Большие объемы: по запросу.

• Стандарт светозащитной упаковки

• Рекомендации по хранению: Транспортируйте и храните при рекомендуемых температурах; беречь от света и влаги

• Транспортировка: Неопасен в соответствии с большинством транспортных правил; проконсультируйтесь с паспортом безопасности для конкретных требований

Сертификаты качества

• Сертификат анализа (COA) предоставляется с каждой партией продукции соответствующих сортов и содержит следующую информацию:

• Появление

• Чистота (титрование/аргентометрический анализ)

• Температура плавления

• Характеристики растворимости

• Паспорт безопасности (SDS) доступен на нескольких языках.

• Спецификация продукта (СП), документирующая химический состав и физические свойства.

• Сертификаты происхождения (COO) предоставляются по запросу.

• Доступны дополнительные сертификаты:

• Сертификация реактивного класса

• Документация высокой чистоты для специализированных применений

Соблюдение нормативных требований

• Номер ЕС: 206-220-5

• Номер RTECS: BS5450000

• Код ТН ВЭД: 2923900090

• TSCA: Внесено в список

• WGK Германия: 2-3 (зависит от источника)

Техническая поддержка и услуги

• Технические консультации: Специалисты по применению доступны для:

• Оптимизация катализа фазового переноса

• Рекомендации по выбору реагентов для конкретных реакций

• Рекомендации по хранению и обращению

• Услуги по индивидуальному заказу: разработка индивидуальных спецификаций упаковки и чистоты продукции для крупных клиентов.

• Регуляторная поддержка: документация для заявок на проведение исследований и разработок.

Доступна документация

• Сертификат анализа (COA) с данными по конкретной партии.

• Паспорт безопасности (SDS/MSDS)

• Технический паспорт (TDS)

• Спецификация продукта (PS)

• Сертификат происхождения (COO)