Mihin 1-etyyli-3-metyyli-imidatsolium-p-tolueenisulfonaattia käytetään?

Mikä tämä yhdiste on ja miten se eroaa muista imidatsoliumioninesteistä

1-etyyli-3-metyyli-imidatsolium-p-tolueenisulfonaatti , yleisesti lyhennetty nimellä [EMIM][OTs] tai [EMIM][TOS] , on huoneenlämpöinen ioninen neste, joka yhdistää laajasti käytetyn 1-etyyli-3-metyyli-imidatsoliumkationin p-tolueenisulfonaatti (tosylaatti)-anionin kanssa. Sen CAS-numero 328090-25-1, molekyylikaava C13H18N2O3S ja molekyylipaino 282,36 g/mol. Se erottaa sen yleisemmin mainituista imidatsoliumsuoloista, kuten [EMIM]Cl tai [EMIM][BF4], on anionivalinta: tosylaatti on suhteellisen iso, heikosti koordinoitunut orgaaninen sulfonaatti, eikä pieni halogenidi tai fluorattu anioni, joka muuttaa sekä sen fyysistä käyttäytymistä että sen vuorovaikutusta muiden liuoksessa olevien reagenssien kanssa.

Koska tosylaattianioni on pikemminkin orgaaninen kuin epäorgaaninen, tällä suolalla on taipumus osoittaa keskinkertaista sulamiskäyttäytymistä halogenidi- tai tetrafluoriboraattivastineisiinsa verrattuna – jotkut toimittajat raportoivat sulamispisteen olevan 25–35 °C lähellä huoneenlämpötilaa, kun taas toiset luonnehtivat sitä kiinteäksi aineeksi, jonka sulamispiste on lähempänä 54 °C, mikä heijastaa eroa vesipitoisuuksien, todennäköisten mittausmenetelmien tai puhtauden välillä. Käytännössä tämä tarkoittaa, että yhdiste voi havainnointihetkellä näkyä joko vaaleankeltaisena viskoosisena nesteenä tai valkoisena kiteisenä kiinteänä aineena ympäristön lämpötilasta ja kosteudelta altistumisesta riippuen, mikä kannattaa tietää ennen kuin oletetaan, että lähetys on huonontunut yksinkertaisesti siksi, että sen fyysinen muoto ei vastaa tuotekuvaa.

Fyysiset ja kemialliset ominaisuudet, jotka määräävät käsittelyn ja varastoinnin

Tämän yhdisteen päivittäisessä käsittelyssä tärkeimmät ominaisuudet ovat sen viskositeetti, johtavuus ja hygroskooppisuus, koska nämä kolme tekijää määräävät, miten sitä mitataan, varastoidaan ja käytetään formulointityössä. Ilmoitetut viskositeettiluvut ovat huomattavan korkeita – noin 5 214 cP 20 °C:ssa yhden toimittajan teknisten tietojen mukaan – mikä asettaa sen selvästi tyypillisten molekyyliliuottimien yläpuolelle ja käytännössä lähemmäksi paksua siirappia. Tämä korkea viskositeetti vaikuttaa kaikkeen siihen, kuinka tarkasti se voidaan pipetoida siihen, kuinka kauan tasapainon saavuttaminen sekaliuotinjärjestelmässä kestää, ja se on yksityiskohta, joka on helppo unohtaa, jos tutkija on tottunut työskentelemään alhaisemman viskositeetin ionisten nesteiden, kuten [EMIM][BF4], kanssa.

Johtavuuslukemat, jotka ovat noin 0,19 mS/cm 20 °C:ssa, ovat imidatsoliumionisten nesteiden alaosassa yleensä, mikä vastaa korkeampaa viskositeettia hidastavaa ionien liikkuvuutta bulkkinesteen läpi. Kaikkien, jotka käyttävät tätä yhdistettä elektrolyyttikomponenttina, tulisi ottaa tämä huomioon, kun verrataan suorituskykytietoja ionisiin nesteisiin, joissa käytetään pienempiä, liikkuvampia anioneja.

Yleisiä sovelluksia sähkökemian, katalyysin ja materiaalitutkimuksen alalla

Kuten monet imidatsoliumpohjaiset ioniset nesteet, tämä yhdiste esiintyy ensisijaisesti tutkimusympäristöissä pikemminkin kuin laajamittaisessa teollisessa tuotannossa, ja sen sovellukset ovat yleensä keskittyneet muutamien tiettyjen alueiden ympärille, joilla sen ioninen, vähän haihtuva luonne tarjoaa etua tavanomaisiin molekyyliliuottimiin verrattuna. Sähkökemiassa ja akkututkimuksessa sitä on tutkittu elektrolyyttikoostumusten komponenttina, koska tämän perheen ioniset nesteet ovat haihtumattomia ja voivat pysyä nestemäisinä tai lähes nestemäisinä käyttökelpoisella lämpötila-alueella ilman tavanomaisten orgaanisten liuottimien syttymisriskiä. Jotkut toimittajat sijoittavat sen myös akku- ja elektroniikkamateriaaliluetteloihin nimenomaan tästä syystä muiden samanlaisessa elektrolyyttitutkimuksessa käytettyjen imidatsolium- ja pyrrolidiniumsuolojen rinnalle.

Toinen käyttöalue on reaktioväliaine tai katalyytin modifiointiaine orgaanisessa synteesissä, jossa tämän tyyppiset ioniset nesteet voivat stabiloida varautuneita välituotteita tai parantaa selektiivisyyttä perinteisiin liuottimiin verrattuna, erityisesti reaktioissa, jotka ovat herkkiä liuottimen polariteetille. Se on esiintynyt myös materiaalitieteen yhteyksissä, mukaan lukien kapselointi- tai stabilointilisäaineehdokas perovskiitin aurinkokennojen tutkimukseen, mikä kuvastaa laajempaa suuntausta testata ionisia nesteitä kosteussulku- tai vikapassivointiaineina uusissa aurinkosähkötekniikoissa. Näiden alueiden lisäksi yhdistettä käytetään satunnaisesti akateemisissa tutkimuksissa, joissa mitataan erityisesti fysikaalisia ominaisuuksia, kuten tiheyttä ja viskositeettia useiden samankaltaisten imidatsoliumtosylaattisuolojen sarjassa, koska tällaisen vertailevan tietojoukon rakentaminen auttaa tutkijoita valitsemaan oikean ionisen nesteen tietylle viskositeetin tai napaisuuden vaatimukseen sen sijaan, että laiminlyödään kumpi tahansa tunnetuin.

• Akkujen ja sähkökemiallisten kennojen elektrolyyttikomponenttitutkimus
• Reaktioväliaine tai katalyytin modifiointiaine orgaanisessa synteesissä
• Lisäainekandidaatti perovskiitin aurinkokennojen kapselointitutkimuksissa
• Vertailuyhdiste ionisten nesteiden tiheys- ja viskositeettitutkimuksissa

Hygroskooppisuus ja säilytysolosuhteet: miksi tämä ioninen neste vaatii erityistä hoitoa

Useimmat toimittajat ilmoittavat tämän yhdisteen hygroskooppiseksi, mikä tarkoittaa, että se imee helposti kosteutta ympäröivästä ilmasta, ja tällä yksittäisellä ominaisuudella on suurempi käytännön vaikutus käsittelyyn kuin melkein millään muulla listatulla spesifikaatiolla. Imeytynyt vesi voi muuttaa yhdisteen sulamiskäyttäytymistä, laimentaa sen tehokasta pitoisuutta punnitussa näytteessä ja häiritä johtavuuden tai viskositeetin mittauksia, joissa oletetaan vedettömän näytteen. Tämä on todennäköisesti osa sitä, miksi sulamispisteluvut vaihtelevat eri lähteiden välillä – näyte, joka on kerännyt pienenkin määrän ympäristön kosteutta punnituksen tai varastoinnin aikana, voi käyttäytyä eri tavalla kuin vasta avattu, täysin kuiva näyte.

Käytännön säilytysohjeet

• Säilytä tiiviisti suljetussa astiassa kosteuden imeytymisen rajoittamiseksi käyttökertojen välillä
• Ainakin yhden toimittajan teknisessä dokumentaatiossa suositellaan kylmäsäilytystä 2-8°C:ssa
• Anna säiliön lämmetä huoneenlämpöiseksi ennen avaamista, jotta injektiopullon sisään ei muodostu kondensaatiota
• Jos vaaditaan tarkkoja fysikaalisten ominaisuuksien mittauksia, harkitse Karl Fischer -titrausta vesipitoisuuden vahvistamiseksi ennen käyttöä

Kaikissa sovelluksissa, joissa toistettavuudella on merkitystä – elektrolyytin suorituskyvyn testaus on erinomainen esimerkki – vesipitoisuuden käsitteleminen säädeltävänä muuttujana satunnaisen epäpuhtauden sijasta tuottaa yleensä johdonmukaisempia tuloksia toistuvissa kokeissa.

Turvallisuusluokitus ja käsittelyyn liittyvät varotoimet

Lainsäädäntöluokitustiedoissa tämä yhdiste luetellaan GHS-luokkaan Iho-ärsytys 2, Silmä-ärsytys 2 ja Elinkohtainen myrkyllisyys (yksi altistuminen) Kategoriassa 3, joka vastaa vaaralausekkeita H315 (aiheuttaa ihon ärsytystä), H319 (aiheuttaa vakavaa silmien ärsytystä) ja H336 (voi aiheuttaa uneliaisuutta). Nämä luokitukset sijoittavat sen kohtalaisen vaaraluokkaan, joka on tyypillinen monille ionisille nesteille ja orgaanisille sulfonaattisuoloille – ei akuutisti myrkyllistä sillä tavalla kuin kontrolloitu tai erittäin reaktiivinen reagenssi olisi, mutta vaatii silti tavallisia laboratoriohenkilösuojaimia satunnaisen käsittelyn sijaan.

• Käytä käsineitä ja suojalaseja käsitellessäsi H315- ja H319-luokitukset huomioon ottaen
• Työskentele tuuletetussa tilassa tai vetokaapissa, koska H336 viittaa mahdolliseen hengitykseen liittyvään keskushermostoon
• Tutustu toimittajan käyttöturvallisuustiedotteeseen (SDS) ennen ensimmäistä käyttöä, koska valmisteen puhtaus ja epäpuhtaudet voivat vaihdella eri valmistajien välillä.
• Noudata tavallisia laboratoriokemiallisten jätteiden hävitysmenettelyjä yleisten jätevirtojen sijaan

Kuten useimpia erikoisionisia nesteitä, tätä yhdistettä ei ole luokiteltu vaaralliseksi tavallisissa lähetyksissä vähintään yhden toimittajan dokumenttien mukaan, mikä yksinkertaistaa hankintalogistiikkaa, mutta tätä luokitusta ei pidä lukea osoituksena vähäisestä vaarasta laboratoriossa – se kuvastaa kuljetusmääräyksiä eikä työperäisen altistumisen riskiä. Tietyn toimittajan nykyisen käyttöturvallisuustiedotteen tarkistaminen ennen työn aloittamista on edelleen luotettavin tapa vahvistaa käsittelyvaatimukset, koska turvallisuustiedot voidaan päivittää, kun uusia toksikologisia tietoja tulee saataville.