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Tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio(BMImBF4), um líquido viscoso transparente amarelo, fórmula molecular C8H15BF4N2, CAS 174501-65-6, pode ser usado em líquidos iônicos, pode ser usado em muitas reações, como hidrogenação ou hidrogenação assimétrica, e tem maior enantiosseletividade em comparação com a fase homogênea; Reação de acoplamento cruzado de Suzuki à temperatura ambiente. BMImBF4 é uma substância oleosa transparente amarelo claro laranja à temperatura e pressão ambientes, com certa higroscopicidade. BMIMBF4 é um líquido iônico do tipo imidazol que é miscível com acetona, acetonitrila, acetato de etila, isopropanol e diclorometano, mas não com n-hexano, tolueno e água. Este composto é comumente usado como fase solvente em reações químicas orgânicas e é frequentemente usado para reações químicas orgânicas catalíticas homogêneas.
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Fórmula Química |
C8H15BF4N2 |
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Massa Exata |
368 |
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Peso molecular |
368 |
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m/z |
226 (100.0%), 225 (24.8%), 227 (8.7%), 226 (2.1%) |
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Análise Elementar |
C, 42.51; H, 6.69; B, 4.78; F, 33.62; N, 12.39 |
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Ponto de fusão - 71 grau C, Densidade 1,21 g / ml a 20 graus C (lit.), Índice de refração N20 / D 1,52, Ponto de inflamação 288 graus C, Condição de armazenamento: armazenar abaixo de + 30 grau C, Forma: líquido viscoso, Cor amarelo claro -laranja, valor de PH 5 (H2O, 20 graus), Miscível com acetona, acetonitrila, acetato de etila, álcool isopropílico e cloreto de metila Imiscível com hexano, tolueno e água., Estabilidade higroscópica, InChIKeyYKVHBSVCYVBXQM-UHFFFAOYSA-M.
Tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio(Número CAS: 174501-65-6) é um líquido iônico composto de cátion 1-butil-3-metilimidazólio ([BMIM] ⁺) e ânion tetrafluoroborato ([BF ₄] ⁻), que aparece como um líquido oleoso amarelo claro transparente a laranja à temperatura ambiente. Suas propriedades físicas e químicas únicas, como baixa pressão de vapor, alta estabilidade térmica, ampla faixa de líquidos e excelente solubilidade, tornam-no amplamente aplicável em áreas como química verde, reações catalíticas, eletroquímica e tecnologia de separação.
1. Síntese assimétrica e catálise quiral
Mecanismo de aplicação: Como solvente ou transportador de catalisador, pode aumentar a enantiosseletividade regulando o microambiente de reação (como polaridade, rede de ligações de hidrogênio). Por exemplo, em reações de hidrogenação assimétricas, seus cátions formam pares de íons com catalisadores de metais de transição (como complexos de rutênio e ródio), estabilizando intermediários quirais e aumentando o excesso de enantiômero (ee%) em 15% -20% em comparação com solventes orgânicos tradicionais.
Caso: Ao sintetizar éter aril isopropílico multisubstituído a partir de bromoisopropanol e fenol substituído como matéria-prima, o líquido iônico usado como solvente pode atingir uma taxa de conversão de 98% das matérias-primas, e o produto é fácil de separar por extração. A taxa de recuperação do líquido iônico excede 95%, reduzindo significativamente a poluição por solventes orgânicos.
2. Reação de acoplamento cruzado Suzuki
Vantagem catalítica à temperatura ambiente: Na presença de catalisador de paládio, a energia de ativação da reação pode ser reduzida, permitindo que a reação de acoplamento entre ácido arilborônico e hidrocarbonetos aromáticos halogenados seja concluída a 25 graus com um rendimento de 92% (os métodos tradicionais requerem 80 graus). Sua alta polaridade promove a estabilidade dos intermediários iônicos e reduz as reações colaterais.
Valor industrial: Esta reação é uma etapa fundamental na síntese de compostos bifenílicos (como intermediários farmacêuticos e materiais de cristal líquido), e o uso de líquidos iônicos pode simplificar o fluxo do processo e reduzir o consumo de energia.
3. Biocatálise e reações enzimáticas
Carreador de imobilização enzimática: Lipases, oxidoredutases, etc. são imobilizadas na superfície de líquidos iônicos por meio de adsorção física ou ligação covalente, formando biocatalisadores recicláveis. Por exemplo, num sistema bifásico de dióxido de carbono supercrítico (ScCO₂), o líquido iónico pode manter a actividade enzimática como um revestimento enzimático durante mais de 100 horas, o que é três vezes mais longo do que num sistema aquoso.
Otimização da separação do produto: Nas reações de síntese de ésteres, os líquidos iônicos e ScCO ₂ formam um sistema bifásico, e os produtos são automaticamente extraídos para a fase CO ₂ após a reação, enquanto as enzimas são retidas na fase líquida iônica, alcançando a produção contínua.
Campo eletroquímico: eletrólitos-de alto desempenho e materiais de armazenamento de energia
1. Eletrólito para baterias de íon-de lítio
Ampla janela eletroquímica: A janela de estabilidade eletroquímica do tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio atinge 4,5V (vs. Li ⁺/Li), que pode ser adaptada a materiais de eletrodo positivo de alta tensão (como materiais ternários de níquel manganês cobalto). Sua condutividade iônica (cerca de 8mS/cm a 25 graus) é próxima da do sistema solvente de carbonato orgânico, mas sua volatilidade é reduzida em 90%.
Modificação do eletrólito sólido: o eletrólito em gel preparado pela combinação com fluoreto de polivinilideno (PVDF) pode aumentar o número de migração de íons de lítio para 0,6 (cerca de 0,4 para o eletrólito líquido tradicional), reduzir a polarização da concentração e prolongar a vida útil da bateria.
2. Supercapacitores
Aprimoramento da capacitância de camada dupla: como um eletrólito, sua alta constante dielétrica (ε ≈ 11) aumenta o armazenamento de carga na interface eletrodo/eletrólito, resultando em uma capacitância específica de 120F/g para o eletrodo de carvão ativado (40% maior que a dos eletrólitos aquosos).
Aplicação em ampla faixa de temperatura: mantenha o estado líquido na faixa de -40 graus a 100 graus, adequado para dispositivos de armazenamento de energia em ambientes extremos. Por exemplo, no sistema de energia de uma estação de pesquisa no Ártico, o desempenho em baixa temperatura dos supercapacitores baseados neste líquido iônico é três vezes maior do que o dos equipamentos tradicionais.
Tecnologia de Separação e Extração: Meios de Separação Eficientes e Ecologicamente Corretos
1. Dessulfurização de óleo combustível
Mecanismo de extração: Utilizando a interação π - π entre [BF ₄] ⁻ e compostos contendo enxofre- (como dibenzotiofeno) e a hidrofobicidade de cátions, a extração seletiva de componentes de enxofre é alcançada. A taxa de dessulfuração da extração de-estágio único a 60 graus atingiu 54,39%, e a taxa de remoção após a extração contínua de três-estágios excedeu 80%.
Economia: Em comparação com os processos tradicionais de dessulfurização por hidrogenação, a temperatura operacional é reduzida em 150 graus, o investimento em equipamentos é reduzido em 30% e não há consumo de hidrogênio, tornando-o adequado para refinarias de pequeno e médio- porte.
2. Separação de íons metálicos
Extração complexa: Após a composição com compostos macrocíclicos, como éteres de coroa e calixarenos, pode extrair seletivamente metais de terras raras, como urânio e tório. Por exemplo, no tratamento de líquidos de resíduos nucleares, a proporção de distribuição de UO ₂ ² ⁺ chega a 120, o que é 5 vezes maior do que o sistema tradicional de tributil fosfato.
Ciclo de regeneração: A regeneração do líquido iônico pode ser alcançada através de extratores reversos (como ácido nítrico diluído), e a eficiência de extração diminui apenas 8% após 10 ciclos de uso.
Ciência dos Materiais: Modificação Funcional e Síntese de Novos Materiais
1. Membrana eletrolítica de polímero
Melhoria da condutividade iônica:Tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólioé dopado em uma matriz de poliéter sulfona (PES) ou polibenzimidazol (PBI) para preparar um eletrólito polimérico totalmente em estado sólido. Sua condutividade iônica atinge 1,2 × 10 ⁻ S/cm a 80 graus, atendendo aos requisitos das células a combustível.
Otimização do desempenho mecânico: Ao ajustar o conteúdo de líquido iônico (5% -15%), a flexibilidade e a resistência mecânica da membrana podem ser equilibradas, com uma resistência à tração de 45MPa, que é duas vezes maior que os polímeros puros.
2. Síntese de nanomateriais
Função de orientação do modelo: ao sintetizar nanopartículas de sílica pelo método sol-gel, o líquido iônico pode controlar o tamanho das partículas (10-50nm) e a distribuição do tamanho dos poros (2-5nm) como um agente orientador da estrutura. A interação eletrostática entre seu cátion e o grupo hidroxila do silício inibe a agregação de partículas, com área superficial específica de 800m²/g.
Estabilidade de nanopartículas metálicas: Como agente redutor e estabilizador, nanopartículas de platina com tamanho de partícula uniforme (3-5 nm) podem ser sintetizadas em uma única etapa, exibindo alta atividade catalítica na reação de oxidação do metanol (atividade de massa de até 0,5A/mg ₙₚ).
Outras aplicações inovadoras
1. Adsorção e armazenamento de gás
Captura de CO ₂: A 298 K e 5 bar, a capacidade de absorção de CO ₂ é de 0,11 mol/mol ILs, o que é 30% maior do que as soluções tradicionais de amina. Seu consumo de energia de regeneração requer apenas aquecimento a 50 graus, 60% menor que o método da monoetanolamina.
Purificação de hidrogênio: Ao modificar ânions de líquidos iônicos (como a introdução de grupos fluorados), impurezas como CO e CH podem ser adsorvidas seletivamente, resultando em uma pureza de hidrogênio de 99,999%.
2. Regulação fotoquímica
Regulação da taxa de transferência de elétrons: Na reação fotoquímica do benzoíla, os líquidos iônicos estabilizam o estado excitado do tripleto, estendendo o tempo de vida do tripleto da tetrafenilporfirina de 2,95 μ s para 184 μ s e aumentando o rendimento de fótons em 5 vezes.
Porta-sonda fluorescente: Após ser complexado com corantes fluorescentes como Rodamina B, pode ser utilizado para detectar íons de metais pesados (como Pb ² ⁺, Hg ² ⁺) em soluções aquosas, com limite de detecção de nível ppb.
Tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio(BMIM BF4) é um líquido iônico com uma ampla gama de aplicações.
1. Solvente:
O BMIM BF4, como solvente líquido iônico, pode ser utilizado em diversos processos químicos, como diluição, reações catalíticas e extração. Devido à sua baixa volatilidade e alta estabilidade química, o BMIM BF4 tem potencial para substituir os solventes orgânicos tradicionais.
2. Eletrólito:
O BMIM BF4 pode ser usado como eletrólito em dispositivos eletroquímicos e de armazenamento de energia, como baterias de íons de lítio, supercapacitores e células de combustível. Como componente do eletrólito, o BMIM BF4 pode fornecer bom desempenho de transporte de íons, melhorar a estabilidade do ciclo e a densidade de energia da bateria.
3. Catalisador/meio de reação:
BMIM BF4 pode ser usado como catalisador ou meio de reação para promover reações de síntese orgânica. Pode fornecer um ambiente de reação favorável, alterando a taxa de reação, a seletividade ou a distribuição do produto. BMIM BF4 também pode formar sistemas catalíticos correspondentes com complexos metálicos, participando de reações catalíticas de metais de terras raras, polimerização de olefinas, etc.
4. Extrator:
O BMIM BF4 pode ser utilizado para o processo de extração e separação de substâncias orgânicas e inorgânicas. Possui alta solubilidade e seletividade, podendo formar complexos ou interagir com compostos alvo para extração, separação ou concentração de componentes alvo em amostras.
5. Retardador de chama:
BMIM BF4 tem potencial na área de retardamento de chama. Adicioná-lo como aditivo ao sistema polimérico pode melhorar significativamente o retardamento de chama do polímero, proporcionando uma taxa de combustão mais baixa e um índice de retardamento de chama mais alto.
6. Lubrificantes:
BMIM BF4 pode ser usado como lubrificante de base líquida para melhorar as características de atrito e desgaste. Forme uma película protetora na superfície do par de fricção para reduzir o contato e o desgaste da superfície e proporcionar melhor efeito de lubrificação.
7. Análise química:
BMIM BF4 pode ser usado como composto padrão, padrão interno ou aditivo de líquido iônico em técnicas como espectrometria de massa e cromatografia. Ele pode fornecer pontos de referência estáveis e sinais de fundo para ajudar a determinar e analisar com precisão os compostos alvo.
8. Eletrodeposição de metal:
O BMIM BF4 pode ser usado como componente do sistema de eletrodeposição de metal para processos como galvanoplastia, eletrólise e eletrodeposição. Pode fornecer uma deposição de metal mais uniforme e melhorar a qualidade e o desempenho do revestimento.
9. BMIMBF4 é um tipo de líquido iônico à temperatura ambiente. Esses compostos são sais compostos de cátions orgânicos e ânions inorgânicos ou orgânicos que são líquidos à temperatura ambiente ou próximo a ela. Eles têm muitas propriedades únicas com as quais os solventes moleculares não podem ser comparados, como alto ponto de ebulição, baixa pressão de vapor, alta densidade e solubilidade única. Eles são frequentemente usados em química sintética orgânica para melhorar o rendimento e as conversões das reações.
Somos fornecedores de tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio (BMIMBF4).
Observação: BLOOM TECH (desde 2008), ACHIEVE CHEM-TECH é nossa subsidiária.
O BMIMBF4 sintético, BMIMBF4 como fase de solvente a granel, oferece novas oportunidades para alternativas recicláveis aos solventes orgânicos convencionais e pode ser usado para biocatálise para produzir produtos químicos comercialmente importantes, incluindo síntese assimétrica. biocatalisadores, como transportador imobilizado de enzimas em um sistema bifásico usando SCCO2, e como componente de uma membrana líquida de suporte para a separação contínua de reagentes e produtos em reações catalisadas por enzimas.
Num reator seco, 1-metilimidazol e 1-clorobutano foram misturados em uma proporção molar de 1:1,1, e a mistura de reação resultante foi agitada a aproximadamente 60 graus C durante um tempo de reação de aproximadamente 108 horas. Lave o 1-butil-3-metilimidazólio obtido com acetato de etila. Na segunda etapa, utilizou-se a mistura acima, e 65 mL de HBF4 e alguns mL de água foram utilizados para tratar o 1-butil-3-metilimidazólio obtido na etapa anterior para substituir íons cloreto por íons BF4. A mistura reaccional resultante foi agitada durante a noite e depois o reagente foi dissolvido em diclorometano. O reagente foi lavado com água e finalmente evaporado sob vácuo para obterTetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazóliocomo a molécula do produto alvo.
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