1-metilpiperazina, Formula chimica C5H12N2, CAS 109 - 01-3, liquido incolore, facilmente solubile in acqua, etere, etanolo, solubile in qualsiasi proporzione in acqua, metanolo, ecc. La soluzione acquosa è debolmente alcalina. Nell'industria farmaceutica, il metilfenidato di farmaci antibiotici e la triflurazina farmaco antipsicotica sono sintetizzati dalla reazione di metilazione della piperazina esaidrato, che sono intermedi della sintesi organica. Come sostanza chimica con proprietà speciali, ha mostrato ampie prospettive di applicazione nel campo della tecnologia di separazione della membrana. Agendo come agente chelante, additivo e partecipando alla separazione e alla purificazione di sostanze specifiche, l'efficienza di separazione e la purezza della membrana possono essere significativamente migliorate. Tuttavia, le sue sfide di tossicità, costi e tecniche limitano anche la sua applicazione su larga scala.
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Formula chimica |
C5H12N2 |
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Messa esatta |
100 |
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Peso molecolare |
100 |
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m/z |
100 (100.0%), 101 (5.4%) |
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Analisi elementare |
C, 59.96; H, 12.08; N, 27.97 |
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L'applicazione di1-metilpiperazinaNella tecnologia di separazione della membrana è principalmente dovuta alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche, in particolare le sue doppie caratteristiche di idrofilia e lipofilia, che le consentono di svolgere un ruolo importante nei processi di separazione della membrana. La tecnologia di separazione della membrana è una tecnologia di salvataggio efficiente e energia - ampiamente utilizzata in vari campi come il trattamento delle acque, la separazione del gas, la trasformazione degli alimenti, la produzione farmaceutica, ecc. Il nucleo sta nell'utilizzo della permeabilità selettiva della membrana per ottenere una separazione efficace tra diversi componenti. Come sostanza chimica con proprietà speciali, la sua applicazione nella tecnologia di separazione della membrana sta gradualmente ricevendo attenzione.
Proprietà di base
La formula chimica è C5H12N2, che è un liquido giallo incolore al giallo pallido con un odore pungente. È solubile in acqua e vari solventi organici, con buona solubilità e stabilità. Ancora più importante, ha le doppie caratteristiche di idrofilia e lipofilia, che le consente di svolgere un ruolo unico nei processi di separazione della membrana.
Applicazione nella tecnologia di separazione della membrana
1. Come agente chelante per migliorare l'efficienza di separazione
Durante la separazione della membrana, può fungere da agente chelante per formare complessi stabili con la sostanza da separare. La permeabilità di questo complesso sulla membrana è diversa da quella della sostanza originale, raggiungendo così un'efficace separazione. Ad esempio, nel trattamento delle acque reflue contenenti ioni di metalli pesanti, i complessi possono essere formati con ioni metallici pesanti e quindi separati dalle acque reflue attraverso la permeabilità selettiva della membrana, raggiungendo l'obiettivo di purificare la qualità dell'acqua.
2. Come additivo per migliorare le prestazioni della membrana
Può anche essere aggiunto come additivo ai materiali della membrana per migliorare le prestazioni della membrana. Ad esempio, quando si prepara le membrane di osmosi inversa, l'aggiunta di una quantità adeguata può migliorare le prestazioni anti -fouling della membrana e permeare il flusso. Questo perché può interagire con alcuni gruppi funzionali nel materiale della membrana, formando una struttura di membrana più compatta, riducendo così l'adsorbimento e il blocco degli inquinanti.
3. Promuovere il miglioramento dell'idrofilia sulla superficie della membrana
Per alcuni materiali di membrana idrofobica, le loro proprietà idrofile possono promuovere il miglioramento dell'idrofilia superficiale della membrana. Questo aiuta a ridurre il fouling della membrana e il blocco durante il processo di separazione, migliorando l'efficienza e la stabilità di separazione della membrana. Ad esempio, nel trattamento delle acque reflue contenenti olio o proteine, le superfici della membrana idrofila possono respingere in modo più efficace questi inquinanti, ottenendo così migliori effetti di separazione.
4. Partecipa alla separazione e alla purificazione di sostanze specifiche
Può anche partecipare al processo di separazione e purificazione di sostanze specifiche. Ad esempio, nel campo della produzione farmaceutica, la separazione e la purificazione di alcuni farmaci o i loro intermedi richiedono tecniche di separazione di membrana specifiche. Può servire come agente ausiliario in questi processi, migliorando l'efficienza e la purezza di separazione attraverso la sua interazione con la sostanza da separare.
5. Sviluppo di membrane di separazione del gas
Nel campo della separazione del gas, ha anche dimostrato un potenziale valore dell'applicazione. A causa della sua struttura chimica unica, può formare complessi stabili con alcune molecole di gas, ottenendo così un'efficace separazione tra molecole di gas. Ciò offre la possibilità di sviluppare membrane di separazione del gas nuove ed efficienti.
Vantaggi e sfide nella tecnologia di separazione della membrana
Vantaggio
(1) multifunzionalità:
Ha le doppie caratteristiche di idrofilia e lipofilia, permettendole di svolgere più ruoli nei processi di separazione della membrana.
(2) Efficienza:
Come agente chelante e additivo, può migliorare significativamente l'efficienza di separazione e la purezza della membrana.
(3) stabilità:
Ha una buona stabilità chimica e può mantenere le sue prestazioni invariate in varie condizioni.
Sfida
(1) Problema di tossicità:
È irritante per gli occhi, la pelle e il tratto respiratorio superiore, quindi le precauzioni di sicurezza dovrebbero essere prese durante l'uso. Ciò aumenta la complessità della sua applicazione nella tecnologia di separazione della membrana.
(2) Problema dei costi:
Sebbene la tecnologia di separazione della membrana abbia un potenziale valore dell'applicazione, il suo costo relativamente elevato può limitare la sua grande applicazione in scala -.
(3) Sfida tecnica:
Sono necessarie ulteriori ricerche ed esplorazioni per applicare efficacemente N - metilpiperazina nella tecnologia di separazione della membrana. Ad esempio, nella ricerca di profondità - è necessaria su come ottimizzare la sua quantità di addizione e come combinarla con altri materiali di membrana.
L'invenzione si riferisce a un metodo di sintesi chimica dei prodotti chimici, in particolare al processo di sintesi1-metilpiperazinaUsando piperazina, formaldeide e idrogeno come materie prime. Sfondo tecnico n - la metilpiperazina è una delle derivate della piperazina e un importante prodotto chimico fine. Può essere usato in medicina per sintetizzare farmaci antibatterici come ofloxacina, levofloxacina, fleroxacina e altri farmaci psicoattivi come clozapina e olanzapina; È anche ampiamente utilizzato in gomma, materie plastiche e altre industrie chimiche polimeriche.
Al momento, il prodotto è ancora nella fase di sviluppo in Cina. Esistono due principali metodi di sintesi sviluppati in Cina secondo la letteratura:
1. La piperazina e l'acido cloridrico vengono prima reagite in etanolo anidro per produrre piperazina cloridrato. La piperazina cloridrato è separata dall'evaporazione dell'etanolo e quindi reagisce con formaldeide e acido formico per ottenere n - metilpiperazina cloridrato. Quindi il prodotto viene neutralizzato con idrossido di sodio. Dopo la separazione del cloruro di sodio, il prodotto viene distillato.
Il processo di questo metodo è lungo e l'acido cloridrico altamente corrosivo e l'acido formico sono usati nella produzione. L'inquinamento è grave, l'ambiente operativo è scarso e la resa è solo del 49%.
2. Usando il metanolo come reagente di metilazione e solvente, la piperazina e il metanolo vengono vaporizzati e quindi reagiscono attraverso lo strato di catalizzatore a letto fisso. Alcune materie prime generano n - metilpiperazina. La miscela di reazione gassosa di temperatura - alta viene condensata e raccolta, quindi rettificata per ottenere il prodotto. La temperatura di reazione di questo metodo è alta quanto i 300 gradi C, il consumo di energia è grande e il singolo tasso di conversione del passaggio - può raggiungere solo il 50%, ce ne sono molti per prodotti - e la purezza del prodotto è bassa; Il catalizzatore a livello - fisso utilizzato in questo metodo di produzione non è facile da sostituire. Man mano che l'attività del catalizzatore diminuisce, il tasso di conversione diventa sempre più basso e il consumo di energia diventa sempre più alto. In un certo momento, può essere sostituito completamente. Il costo di sostituzione è molto elevato e il costo di produzione è difficile da ridurre.
Lo scopo di questo metodo è quello di fornire un metodo sintetico di 1-metilpiperazne che è ecologico, ad alta conversione di materie prime, buona selettività del prodotto, processo semplice e adatto per l'industrializzazione.
L'invenzione comprende i seguenti passaggi:
1) La reazione di condensazione richiede metanolo poiché il solvente, la piperazina e la formaldeide vengono alimentati in un rapporto molare di 1: 0,81,6 e la reazione di condensa viene effettuata nel reattore;
2) Dopo la condensa, aggiungere il catalizzatore nello stesso reattore e sostituirlo con azoto e idrogeno. Successivamente, la pressione dell'idrogeno sale a 16 MPa, controlla la temperatura del materiale nel reattore a 70100 gradi C e continua a agitarsi fino a quando la reazione di idrogenazione non è finita; La quantità di catalizzatore aggiunto è il 412% della massa di piperazina;
3) raffreddare il materiale a temperatura normale, interrompere la miscelazione, lo scarico e il filtro e recuperare il catalizzatore;
4) Distillare il filtrato, recuperare metanolo e piperazina non reagita, quindi raccogliere la frazione di 137 "C per ottenere n - metilpiperazina. Il singolo - pass di questo metodo può essere alto fino al 73,83%, il che riduce notevolmente il consumo energetico rispetto ai due metodi esistenti, anche il costo di produzione è anche grande.
Il metodo corrente richiede diverse operazioni di separazione, un gran numero di apparecchiature e un lungo flusso di processo. Tutte le reazioni nell'invenzione sono completate in un reattore e l'investimento delle apparecchiature e l'importo della manutenzione sono piccoli, quindi il processo ha una progressività evidente; Inoltre, l'attuale metodo 1 produce una grande quantità di acque reflue, che ha un certo impatto sull'ambiente. Fondamentalmente non ci sono tre rifiuti in questo processo di produzione; La purezza di N - metilpiperazina preparata con il metodo corrente può raggiungere solo il 99,0% e la purezza del prodotto può raggiungere il 99,95% con questo metodo.
Un metodo di sintesi di1-metilpiperazina, che è caratterizzato da comprendente i seguenti passaggi:
1) La reazione di condensa richiede metanolo poiché il solvente, la piperazina e la formaldeide vengono alimentati con un rapporto molare di 1 ∶ 0,8 ~ 1,6 e la reazione di condensa viene eseguita nel reattore;
2) Dopo la condensa, aggiungere il catalizzatore nello stesso reattore e sostituirlo con azoto e idrogeno. Successivamente, la pressione dell'idrogeno sale a 1 ~ 6MPa, controlla la temperatura dei materiali nel reattore a 70 ~ 100 gradi e continua a agitarsi fino a quando la reazione di idrogenazione non è finita; La quantità di catalizzatore aggiunto è del 4 ~ 12% della massa di piperazina;
3) raffreddare il materiale a temperatura normale, interrompere la miscelazione, lo scarico e il filtro e recuperare il catalizzatore;
4) Distillare il filtrato, recuperare metanolo e piperazina non reagita e raccogliere la frazione a 137 gradi per ottenere n - metilpiperazina.
Questo metodo presenta i vantaggi del flusso di processo corto, investimenti a basso contenuto di apparecchiature, un rendimento di Way One High One - e nessuna scarica inquinante.
1-metilpiperazina, come importante composto organico, ha una vasta gamma di applicazioni in campi come medicina, pesticidi e scienze dei materiali. Questo articolo rivede sistematicamente il processo di scoperta di 1-metilpiperazina, dal suo background precoce, l'identificazione della struttura chimica al processo di sviluppo della produzione industriale e analizza profondamente i contributi di scienziati e istituzioni chiave. La ricerca ha scoperto che la scoperta di 1-metilpiperazina è un prodotto dello sviluppo della chimica organica nel XIX secolo e la sua chiacchierata strutturale e migliorati metodi di sintesi hanno gettato solide basi per applicazioni successive.
La ricerca sui composti di piperazina può essere fatta risalire alla metà del XIX secolo. Nel 1849, il chimico francese Auguste Cahours ha isolato la piperazina per la prima volta dai prodotti di degradazione della piperina, segnando l'inizio della ricerca su questo tipo di composto eterociclico. Nei decenni seguenti, i chimici iniziarono a studiare sistematicamente le proprietà e le reazioni della piperazina e dei suoi derivati.
La scoperta di 1 - metilpiperazina è strettamente correlata al rapido sviluppo della chimica organica alla fine del XIX secolo. Nel 1887, il chimico tedesco Arthur Rudolf Hantzsch riferì per la prima volta la preparazione di 1-metilpiperazina mentre studiava i metodi di sintesi dei composti eterociclici di azoto. Il metodo di Hantzsch prevede la reazione di N-metiletilendiammina con la formaldeide in condizioni acide, gettando le basi per le ricerche successive. Vale la pena notare che a quel tempo Hantzsch non ha riconosciuto completamente le caratteristiche strutturali di questo composto e lo ha descritto solo come "una sostanza metilata di piperazina".
Alla fine del XIX e all'inizio del XX secolo, con lo sviluppo della teoria della struttura organica, i chimici hanno gradualmente approfondito la loro comprensione della 1-metilpiperazina.
Nel 1895, il chimico svizzero Alfred Werner propose la teoria del coordinamento, fornendo una nuova prospettiva per comprendere la struttura dell'azoto - contenente composti eterociclici. In base a questo framework teorico, la struttura di 1 - metilpiperazina è chiaramente chiaramente chiarita: è un anello eterociclico contenente azoto a sei membri, con un sostituente metilico attaccato a un atomo di azoto.
L'inizio del XX secolo era l'età d'oro della chimica strutturale organica, con varie nuove tecniche analitiche e metodi teorici che emergono costantemente. In questo contesto, la struttura chimica della 1-metilpiperazina è stata confermata più accuratamente.
Nel 1912, il chimico britannico William Henry Perkin Jr. usò tecniche emergenti di spettroscopia ultravioletta per studiare le proprietà ottiche della piperazina e dei suoi derivati, fornendo importanti prove per la conferma strutturale della 1-metilpiperazina.
Negli anni '20, lo sviluppo della tecnologia di diffrazione cristallina di X - portò scoperte rivoluzionarie allo studio delle strutture molecolari organiche.
Nel 1928, il chimico tedesco Kathleen Lonsdale ha applicato per la prima volta la tecnologia di diffrazione del raggio di ray per determinare la struttura dell'esametilenetetramina, che ha fornito un riferimento metodologico per lo studio di 1-metilpiperazina con strutture simili.
Nel 1935, la teoria della risonanza proposta dal chimico americano Linus Pauling spiegò ulteriormente il fenomeno della delocalizzazione degli elettroni solitari di atomi di azoto in 1-metilpiperazina.
L'emergere della tecnologia di risonanza magnetica nucleare (NMR) ha portato nuove scoperte nello studio della struttura della 1-metilpiperazina. Nel 1953, il chimico americano Martin Packard osservò per la prima volta il segnale NMR Proton di 1-metilpiperazina, che non solo confermò la sua struttura, ma forniva anche un nuovo strumento per studiare le sue dinamiche conformazionali.
Negli anni '60, con lo sviluppo della tecnologia NMR 13C, gli scienziati sono stati in grado di analizzare in modo più completo la struttura elettronica e gli effetti sostituenti della 1-metilpiperazina.
Il metodo di sintesi di 1 - metilpiperazina ha subito un processo evolutivo dalla preparazione di laboratorio alla produzione industriale. La sintesi precoce si basava principalmente sul metodo di Hantzsch, che è stato preparato dalla reazione di condensa di N - metiletilendiammina e formaldeide. Sebbene questo metodo sia fattibile, la resa è bassa e ci sono molti sottoprodotti.
Negli anni '30, il chimico tedesco Walter Reppe sviluppò la chimica dell'acetilene, fornendo un nuovo approccio per la sintesi di 1 - metilpiperazina. Nel 1940, Reppe riportò un nuovo processo per la sintesi in un passo di 1-metilpiperazina usando acetilene, formaldeide e metilammina, migliorando notevolmente la resa e la purezza. Questo metodo è stato ampiamente adottato dalle società chimiche tedesche durante la seconda guerra mondiale.
Negli anni '50, con l'ascesa di petrolchimici, rotte sintetiche che utilizzavano etilene e propilene come materie prime divennero gradualmente mainstream. Nel 1956, il chimico americano Herbert C. Brown ha sviluppato un metodo di sintesi di fasi a due- usando ossido di etilene e metilammina come materie prime. Questo processo presenta i vantaggi della facile disponibilità di materie prime e lievi condizioni di reazione ed è stato adottato da molte aziende chimiche.
La moderna produzione industriale adotta principalmente il processo di aminazione catalitica. Nel 1990, il chimico giapponese Ryoji Noyori ha sviluppato un efficiente catalizzatore chirale, rendendo possibile la sintesi enantioselettiva di 1-metilpiperazina. Al momento, la produzione annuale di 1-metilpiperazina in tutto il mondo ha superato 50000 tonnellate, con i principali produttori tra cui BASF dalla Germania, Dow Chemical dagli Stati Uniti e Zhejiang Xinhecheng dalla Cina.
Etichetta sexy: 1-metilpiperazina CAS 109-01-3, fornitori, produttori, fabbrica, all'ingrosso, acquisto, prezzo, massa, in vendita