1-methylpiperazine, formula kimia C5H12N2, CAS 109 - 01-3, cecair tanpa warna, mudah larut dalam air, eter, etanol, larut dalam apa-apa perkadaran dalam air, metanol, dan lain-lain. Larutan berair adalah alkali yang lemah. Dalam industri farmaseutikal, methylphenidate ubat antibiotik dan triflurazine ubat antipsikotik disintesis oleh reaksi metilasi piperazine hexahydrate, yang merupakan perantaraan sintesis organik. Sebagai bahan kimia dengan sifat khas, ia telah menunjukkan prospek aplikasi yang luas dalam bidang teknologi pemisahan membran. Dengan bertindak sebagai ejen chelating, aditif, dan mengambil bahagian dalam pemisahan dan pemurnian bahan -bahan tertentu, kecekapan pemisahan dan kesucian membran dapat ditingkatkan dengan ketara. Walau bagaimanapun, ketoksikan, kos, dan cabaran teknikalnya juga mengehadkan aplikasi berskala besarnya.
|
Formula kimia |
C5H12N2 |
|
Jisim tepat |
100 |
|
Berat molekul |
100 |
|
m/z |
100 (100.0%), 101 (5.4%) |
|
Analisis Elemental |
C, 59.96; H, 12.08; N, 27.97 |
|
|
|
Permohonan1-methylpiperazineDalam teknologi pemisahan membran terutamanya disebabkan oleh sifat fizikal dan kimia yang unik, terutamanya ciri -ciri dua hidrofilik dan lipophilicity, yang membolehkannya memainkan peranan penting dalam proses pemisahan membran. Teknologi pemisahan membran adalah teknologi pemisahan yang cekap dan tenaga - yang digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti rawatan air, pemisahan gas, pemprosesan makanan, pembuatan farmaseutikal, dan lain -lain. Sebagai bahan kimia dengan sifat khas, aplikasinya dalam teknologi pemisahan membran secara beransur -ansur mendapat perhatian.
Sifat asas
Formula kimia adalah C5H12N2, yang merupakan cecair kuning yang tidak berwarna dengan bau pedas. Ia larut dalam air dan pelbagai pelarut organik, dengan kelarutan dan kestabilan yang baik. Lebih penting lagi, ia mempunyai ciri -ciri dua hidrofilik dan lipophilicity, yang membolehkannya memainkan peranan yang unik dalam proses pemisahan membran.
Permohonan dalam teknologi pemisahan membran
1. Sebagai ejen chelating untuk meningkatkan kecekapan pemisahan
Semasa pemisahan membran, ia boleh bertindak sebagai agen chelating untuk membentuk kompleks yang stabil dengan bahan yang akan dipisahkan. Kebolehtelapan kompleks ini pada membran adalah berbeza daripada bahan asal, dengan itu mencapai pemisahan yang berkesan. Sebagai contoh, apabila merawat air kumbahan yang mengandungi ion logam berat, kompleks boleh dibentuk dengan ion logam berat, dan kemudian dipisahkan dari air sisa melalui kebolehtelapan selektif membran, mencapai matlamat kualiti air pembersihan.
2. Sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan prestasi membran
Ia juga boleh ditambah sebagai bahan tambahan kepada bahan membran untuk meningkatkan prestasi membran. Sebagai contoh, apabila menyediakan membran osmosis terbalik, menambah jumlah yang sesuai dapat meningkatkan prestasi anti fouling membran dan fluks permeat. Ini kerana ia boleh berinteraksi dengan kumpulan berfungsi tertentu dalam bahan membran, membentuk struktur membran yang lebih padat, dengan itu mengurangkan penjerapan dan penyumbatan bahan pencemar.
3. Menggalakkan peningkatan hidrofilik pada permukaan membran
Untuk bahan membran hidrofobik tertentu, sifat hidrofilik mereka dapat menggalakkan peningkatan hidrofilik permukaan membran. Ini membantu mengurangkan fouling dan penyumbatan membran semasa proses pemisahan, meningkatkan kecekapan dan kestabilan pemisahan membran. Sebagai contoh, apabila merawat air kumbahan yang mengandungi minyak atau protein, permukaan membran hidrofilik dapat lebih berkesan menangkis bahan pencemar ini, dengan itu mencapai kesan pemisahan yang lebih baik.
4. Mengambil bahagian dalam pemisahan dan pemurnian bahan tertentu
Ia juga boleh mengambil bahagian dalam proses pemisahan dan pemurnian bahan -bahan tertentu. Sebagai contoh, dalam bidang pembuatan farmaseutikal, pemisahan dan pemurnian ubat -ubatan tertentu atau perantaraan mereka memerlukan teknik pemisahan membran tertentu. Ia boleh berfungsi sebagai agen tambahan dalam proses ini, meningkatkan kecekapan dan kesucian pemisahan melalui interaksi dengan bahan yang akan dipisahkan.
5. Pembangunan membran pemisahan gas
Dalam bidang pemisahan gas, ia juga menunjukkan nilai aplikasi yang berpotensi. Oleh kerana struktur kimia yang unik, ia boleh membentuk kompleks yang stabil dengan molekul gas tertentu, dengan itu mencapai pemisahan yang berkesan antara molekul gas. Ini memberikan kemungkinan untuk membangunkan membran pemisahan gas baru dan cekap.
Kelebihan dan Cabaran dalam Teknologi Pemisahan Membran
Kelebihan
(1) pelbagai fungsi:
Ia mempunyai ciri -ciri dua hidrofilik dan lipophilicity, yang membolehkannya memainkan pelbagai peranan dalam proses pemisahan membran.
(2) kecekapan:
Sebagai agen chelating dan aditif, ia dapat meningkatkan kecekapan pemisahan dan kesucian membran.
(3) Kestabilan:
Ia mempunyai kestabilan kimia yang baik dan dapat mengekalkan prestasinya tidak berubah di bawah pelbagai keadaan.
Cabaran
(1) Isu ketoksikan:
Ia menjengkelkan ke mata, kulit, dan saluran pernafasan atas, jadi langkah berjaga -jaga keselamatan harus diambil semasa digunakan. Ini meningkatkan kerumitan aplikasinya dalam teknologi pemisahan membran.
(2) isu kos:
Walaupun teknologi pemisahan membran mempunyai nilai aplikasi yang berpotensi, kosnya yang agak tinggi mungkin mengehadkan aplikasi skala besar -.
(3) Cabaran Teknikal:
Penyelidikan dan penerokaan lanjut diperlukan untuk memohon N - methylpiperazine dengan berkesan dalam teknologi pemisahan membran. Sebagai contoh, dalam - penyelidikan kedalaman diperlukan untuk mengoptimumkan jumlah penambahannya dan bagaimana untuk menggabungkannya dengan bahan membran lain.
Ciptaan ini berkaitan dengan kaedah sintesis kimia produk kimia, khususnya kepada proses sintesis1-methylpiperazineMenggunakan piperazine, formaldehid dan hidrogen sebagai bahan mentah. Latar Belakang Teknikal N - Methylpiperazine adalah salah satu derivatif piperazine dan produk kimia halus yang penting. Ia boleh digunakan dalam bidang perubatan untuk mensintesis ubat antibakteria seperti ofloxacin, levofloxacin, fleroxacin dan ubat psikoaktif lain seperti clozapine dan olanzapine; Ia juga digunakan secara meluas dalam getah, plastik dan industri kimia polimer yang lain.
Pada masa ini, produk ini masih dalam peringkat pembangunan di China. Terdapat dua kaedah utama sintesis yang dibangunkan di China mengikut kesusasteraan:
1. Piperazine dan asid hidroklorik mula -mula bertindak balas dalam etanol anhydrous untuk menghasilkan piperazine hydrochloride. Piperazine hydrochloride dipisahkan oleh penyejatan etanol, dan kemudian bertindak balas dengan formaldehid dan asid formik untuk mendapatkan n - methylpiperazine hydrochloride. Maka produk tersebut dinetralkan dengan natrium hidroksida. Selepas pemisahan natrium klorida, produk disuling.
Proses kaedah ini adalah panjang, dan asid hidroklorik yang sangat menghakis dan asid formik digunakan dalam pengeluaran. Pencemaran adalah serius, persekitaran operasi adalah miskin, dan hasilnya hanya 49%.
2. Menggunakan metanol sebagai reagen metilasi dan pelarut, piperazine dan metanol dikurangkan dan kemudian bertindak balas melalui lapisan pemangkin katil tetap. Sesetengah bahan mentah menjana n - methylpiperazine. Campuran reaksi gas - yang tinggi dipamerkan dan dikumpulkan, dan kemudian diperbetulkan untuk mendapatkan produk. Suhu tindak balas kaedah ini adalah setinggi 300 darjah C, penggunaan tenaga adalah besar, dan kadar penukaran lulus tunggal - hanya boleh mencapai 50%, terdapat banyak produk -, dan kesucian produk adalah rendah; Pemangkin lapisan tetap - yang digunakan dalam kaedah pengeluaran ini tidak mudah diganti. Apabila aktiviti pemangkin berkurangan, kadar penukaran menjadi lebih rendah dan lebih rendah, dan penggunaan tenaga menjadi lebih tinggi dan lebih tinggi. Pada masa tertentu, ia hanya boleh diganti sepenuhnya. Kos penggantian sangat tinggi, dan kos pengeluaran sukar dikurangkan.
Tujuan kaedah ini adalah untuk menyediakan kaedah sintetik 1-methylpiperazne yang mesra alam, penukaran bahan mentah yang tinggi, selektiviti produk yang baik, proses mudah dan sesuai untuk perindustrian.
Ciptaan ini terdiri daripada langkah -langkah berikut:
1) tindak balas pemeluwapan mengambil metanol sebagai pelarut, piperazine dan formaldehid diberi makan dalam nisbah molar 1: 0.81.6, dan tindak balas pemeluwapan dilakukan dalam reaktor;
2) Selepas pemeluwapan, tambah pemangkin ke dalam reaktor yang sama, dan gantikannya dengan nitrogen dan hidrogen. Selepas itu, tekanan hidrogen meningkat kepada 16MPa, mengawal suhu bahan dalam reaktor hingga 70100 darjah C, dan terus kacau sehingga tindak balas hidrogenasi berakhir; Jumlah pemangkin yang ditambah ialah 412% daripada jisim piperazine;
3) menyejukkan bahan ke suhu normal, berhenti mencampurkan, melepaskan dan menapis, dan pulihkan pemangkin;
4) Sulakan filtrat, pulihkan metanol dan piperazine yang tidak bereaksi, dan kemudian mengumpul 137 "c pecahan untuk mendapatkan n - methylpiperazine.
Kaedah semasa memerlukan beberapa operasi pemisahan, sejumlah besar peralatan dan aliran proses yang panjang. Semua tindak balas dalam ciptaan itu selesai dalam satu reaktor, dan jumlah pelaburan peralatan dan penyelenggaraan adalah kecil, jadi prosesnya mempunyai kemajuan yang jelas; Di samping itu, kaedah semasa 1 menghasilkan sejumlah besar air sisa, yang mempunyai kesan tertentu terhadap alam sekitar. Pada dasarnya tidak ada tiga sisa dalam proses pengeluaran ini; Kesucian n - methylpiperazine yang disediakan oleh kaedah semasa hanya boleh mencapai 99.0%, dan kesucian produk dapat mencapai 99.95% dengan kaedah ini.
Kaedah sintesis1-methylpiperazine, yang dicirikan dengan terdiri daripada langkah -langkah berikut:
1) tindak balas pemeluwapan mengambil metanol sebagai pelarut, piperazine dan formaldehid diberi makan pada nisbah molar 1 ∶ 0.8 ~ 1.6, dan tindak balas pemeluwapan dilakukan dalam reaktor;
2) Selepas pemeluwapan, tambah pemangkin ke dalam reaktor yang sama, dan gantikannya dengan nitrogen dan hidrogen. Selepas itu, tekanan hidrogen meningkat kepada 1 ~ 6MPa, mengawal suhu bahan dalam reaktor hingga 70 ~ 100 darjah, dan terus kacau sehingga tindak balas hidrogenasi berakhir; Jumlah pemangkin ditambah ialah 4 ~ 12% daripada jisim piperazine;
3) menyejukkan bahan ke suhu normal, berhenti mencampurkan, melepaskan dan menapis, dan pulihkan pemangkin;
4) Sulakan filtrat, pulangkan metanol dan piperazine yang tidak bereaksi, dan kumpulkan pecahan pada 137 darjah untuk mendapatkan n - methylpiperazine.
Kaedah ini mempunyai kelebihan aliran proses pendek, pelaburan peralatan yang rendah, satu hasil yang tinggi - dan tiada pelepasan pencemar.
1-methylpiperazine, sebagai sebatian organik yang penting, mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang seperti perubatan, racun perosak, dan sains bahan. Artikel ini secara sistematik mengkaji proses penemuan 1-methylpiperazine, dari latar belakang awalnya, pengenalan struktur kimia kepada proses pembangunan pengeluaran perindustrian, dan sangat menganalisis sumbangan saintis dan institusi utama. Penyelidikan telah mendapati bahawa penemuan 1-methylpiperazine adalah produk pembangunan kimia organik pada abad ke-19, dan penjelasan strukturnya dan kaedah sintesis yang lebih baik telah meletakkan asas yang kukuh untuk aplikasi berikutnya.
Penyelidikan mengenai sebatian piperazine dapat dikesan kembali ke pertengahan abad ke-19. Pada tahun 1849, ahli kimia Perancis Auguste Cahours mula -mula terpencil piperazine dari produk degradasi piperine, menandakan permulaan penyelidikan mengenai jenis kompaun heterosiklik ini. Dalam dekad -dekad yang berikutnya, ahli kimia mula mengkaji secara sistematik sifat -sifat dan tindak balas piperazine dan derivatifnya.
Penemuan 1 - methylpiperazine berkait rapat dengan perkembangan pesat kimia organik pada akhir abad ke -19. Pada tahun 1887, ahli kimia Jerman Arthur Rudolf Hantzsch mula-mula melaporkan penyediaan 1-methylpiperazine sambil mengkaji kaedah sintesis sebatian heterosiklik nitrogen. Kaedah Hantzsch melibatkan reaksi N-methylethylenediamine dengan formaldehid di bawah keadaan berasid, meletakkan asas untuk penyelidikan berikutnya. Perlu diingat bahawa pada masa itu, Hantzsch tidak sepenuhnya mengenali ciri -ciri struktur kompaun ini dan hanya menggambarkannya sebagai "piperazine methylated seperti bahan".
Pada abad ke-19 dan awal abad ke-20, dengan perkembangan teori struktur organik, ahli kimia secara beransur-ansur memperdalam pemahaman mereka tentang 1-methylpiperazine.
Pada tahun 1895, ahli kimia Switzerland Alfred Werner mencadangkan teori koordinasi, memberikan perspektif baru untuk memahami struktur nitrogen - yang mengandungi sebatian heterosiklik. Di bawah rangka kerja teori ini, struktur 1 - methylpiperazine lebih jelas dijelaskan: ia adalah enam cincin heterosiklik yang mengandungi nitrogen, dengan substituen metil yang dilampirkan pada satu atom nitrogen.
Abad ke -20 awal adalah zaman keemasan kimia struktur organik, dengan pelbagai teknik analisis baru dan kaedah teoritis yang sentiasa muncul. Dalam konteks ini, struktur kimia 1-methylpiperazine telah disahkan dengan lebih tepat.
Pada tahun 1912, ahli kimia British William Henry Perkin Jr. menggunakan teknik spektroskopi ultraviolet yang baru muncul untuk mengkaji sifat optik piperazine dan derivatifnya, memberikan bukti penting untuk pengesahan struktur 1-methylpiperazine.
Pada tahun 1920 -an, perkembangan teknologi difraksi kristal X - membawa kejayaan revolusioner kepada kajian struktur molekul organik.
Pada tahun 1928, ahli kimia Jerman Kathleen Lonsdale pertama kali digunakan x - teknologi difraksi sinar untuk menentukan struktur hexamethylenetetramine, yang menyediakan rujukan metodologi untuk mengkaji 1-methylpiperazine dengan struktur yang serupa.
Pada tahun 1935, teori resonans yang dicadangkan oleh ahli kimia Amerika Linus Pauling selanjutnya menjelaskan fenomena delocalization elektron pasangan tunggal atom nitrogen dalam 1-methylpiperazine.
Kemunculan teknologi resonans magnetik nuklear (NMR) telah membawa kejayaan baru kepada kajian struktur 1-methylpiperazine. Pada tahun 1953, ahli kimia Amerika Martin Packard mula-mula mengamati isyarat NMR proton 1-methylpiperazine, yang bukan sahaja mengesahkan strukturnya tetapi juga menyediakan alat baru untuk mengkaji dinamik konformasinya.
Pada tahun 1960-an, dengan perkembangan teknologi 13C NMR, saintis dapat menganalisis struktur elektronik dan kesan substituen 1-methylpiperazine.
Kaedah sintesis 1 - methylpiperazine telah menjalani proses evolusi dari penyediaan makmal kepada pengeluaran perindustrian. Sintesis awal terutamanya bergantung pada kaedah Hantzsch, yang disediakan oleh reaksi pemeluwapan N - methylethylenediamine dan formaldehid. Walaupun kaedah ini boleh dilaksanakan, hasilnya rendah dan terdapat banyak produk sampingan.
Pada tahun 1930 -an, ahli kimia Jerman Walter Reppe mengembangkan kimia asetilena, memberikan pendekatan baru untuk sintesis 1 - methylpiperazine. Pada tahun 1940, Reppe melaporkan proses baru untuk sintesis satu langkah 1-methylpiperazine menggunakan asetilena, formaldehid, dan metilamin, meningkatkan hasil dan kesucian. Kaedah ini diterima secara meluas oleh syarikat kimia Jerman semasa Perang Dunia II.
Pada tahun 1950 -an, dengan kebangkitan petrokimia, laluan sintetik menggunakan etilena dan propilena sebagai bahan mentah secara beransur -ansur menjadi arus perdana. Pada tahun 1956, ahli kimia Amerika Herbert C. Brown mengembangkan kaedah sintesis dua- menggunakan etilena oksida dan metilamin sebagai bahan mentah. Proses ini mempunyai kelebihan ketersediaan bahan mentah yang mudah dan keadaan reaksi ringan, dan telah diterima pakai oleh banyak syarikat kimia.
Pengeluaran perindustrian moden terutamanya mengamalkan proses aminasi pemangkin. Pada tahun 1990, ahli kimia Jepun Ryoji Noyori membangunkan pemangkin kiral yang cekap, menjadikan sintesis enantioselektif 1-methylpiperazine mungkin. Pada masa ini, pengeluaran tahunan 1-methylpiperazine di seluruh dunia telah melebihi 50000 tan, dengan pengeluar utama termasuk BASF dari Jerman, Dow Chemical dari Amerika Syarikat, dan Zhejiang Xinhecheng dari China.
Cool tags: 1-methylpiperazine CAS 109-01-3, pembekal, pengeluar, kilang, borong, membeli, harga, pukal, untuk dijual