Гидроксид тетраметиламмония - Tetramethylammonium hydroxide

Гидроксид тетраметиламмония
TMAH.svg
TMAH-3D-vdW.png
Имена
Название ИЮПАК
гидроксид тетраметилазана
Другие названия
гидроксид тетраметиламмония; N, N, N, -триметилметанаминий гидроксид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.803 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / C4H12N.H2O / c1-5 (2,3) 4; / h1-4H3; 1H2 / q + 1; / p-1 проверятьY
    Ключ: WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M проверятьY
  • InChI = 1 / C4H12N.H2O / c1-5 (2,3) 4; / h1-4H3; 1H2 / q + 1; / p-1
    Ключ: WGTYBPLFGIVFAS-REWHXWOFAQ
  • C [N +] (C) (C) C. [OH-]
Характеристики
C 4 H 13 N O
Молярная масса 91,154  г · моль -1
Плотность ~ 1,015 г / см 3 (20-25% водный раствор)
Температура плавления 67 ° С (153 ° F, 340 К) (пентагидрат)
Точка кипения разлагается
высокая
Опасности
Паспорт безопасности Паспорт безопасности материалов Sigma-Aldrich для TMAH · 5H 2 O
Пиктограммы GHS GHS05: Коррозийный GHS06: Токсично

Сигнальное слово GHS Опасность
H300 , H311 , H314 , H318
Р260 , Р264 , Р270 , Р280 , Р301 + 310 , P301 + 330 + 331 , P303 + 361 + 353 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P322 , P361 , P363 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
0
0
Родственные соединения
Другие анионы
тетраметиламмоний хлорид
Другие катионы
гидроксид тетраэтиламмония
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Гидроксид тетраметиламмония ( TMAH или TMAOH ) представляет собой четвертичную аммониевую соль с молекулярной формулой N (CH 3 ) 4 +  OH - . Обычно встречается в виде концентрированных растворов в воде или метаноле . Твердое вещество и растворы бесцветные или желтоватые, если они загрязнены. Хотя ТМАГ в чистом виде практически не имеет запаха, образцы часто имеют сильный рыбный запах из-за триметиламина, который является обычной примесью. TMAH имеет множество разнообразных промышленных и исследовательских приложений.

Химические свойства

Состав

Структура моногидрата Me 4 NOH.

TMAH чаще всего встречается в виде водного раствора в концентрациях от ~ 2 до 25% и реже в виде растворов в метаноле . Эти решения обозначены CAS № 75-59-2. Было кристаллизовано несколько гидратов N (CH 3 ) 4 OH · xH 2 O. Эти соли содержат хорошо разделенные катионы Me 4 N + и гидроксид-анионы. Гидроксидные группы связаны водородными связями с кристаллизационной водой . Безводный ТМАГ не был изолирован.

Подготовка

Одним из самых ранних препаратов является то , что Уокер и Johnston, который сделал это с помощью реакции соли метатезиса из хлорида тетраметиламмонии и гидроксида калия в сухом метаноле, в котором ТМАН растворит, но хлорид калия не является:

NMe 4 + Cl - + KOH → NMe 4 + OH - + KCl 

Где Me означает метильную группу, –CH 3 .

В этом отчете также приводятся подробные сведения о выделении ТМАГ в виде его пентагидрата, отмечается наличие тригидрата и подчеркивается жадность, которую даже первый проявляет к атмосферной влажности и двуокиси углерода . Эти авторы сообщили о температуре плавления 62–63 ° C для пентагидрата и растворимости в воде 220 г / 100 мл при 15 ° C.

Реакции

TMAH исключительно прочен. Его период полураспада в 6 М NaOH при 160 ° C составляет> 61 час.

TMAH подвергается простым кислотно-основным реакциям с сильными или слабыми кислотами с образованием солей тетраметиламмония, анион которых является производным кислоты. Показательным является получение фторида тетраметиламмония :

NMe 4 + OH - + HF → NMe 4 + F - + H 2 O 
  • Растворы ТМАГ можно использовать для получения других солей тетраметиламмония в реакции метатезиса с солями аммония , в результате чего анион получают из соли аммония. Реакция протекает в желаемом направлении за счет удаления аммиака и воды испарением . Например, тиоцианат тетраметиламмония может быть получен из тиоцианата аммония, таким образом:
NMe 4 + OH - + NH 4 + SCN - → NMe 4 + SCN - + NH 3 + H 2 O 
  • ТМАГ, как и многие другие соли ТМА, содержащие простые анионы, при нагревании разлагается на триметиламин . Диметиловый эфир является основным продуктом разложения, а не метанол . Идеализированное уравнение:
2 NMe 4 + OH - → 2 NMe 3 + MeOMe + H 2 O 

Характеристики

TMAH - очень сильная база .

Использует

Одним из промышленных применений ТМАН является для анизотропного травления из кремния . Он используется в качестве основного растворителя при разработке кислого фоторезиста в процессе фотолитографии и очень эффективен при удалении фоторезиста. TMAH обладает некоторыми свойствами катализатора межфазного переноса и используется в качестве поверхностно-активного вещества в синтезе феррожидкости для ингибирования агрегации наночастиц .

ТМАГ является наиболее распространенным реагент в настоящее время используется в thermochemolysis , аналитический метод с участием как пиролиза и химическая дериватизацией из анализируемого вещества .

Мокрое анизотропное травление

TMAH принадлежит к семейству растворов гидроксида четвертичного аммония (QAH) и обычно используется для анизотропного травления кремния . Типичные температуры травления составляют от 70 до 90 ° C, а типичные концентрации 5-25 мас.% TMAH в воде. (100) скорость травления кремния обычно увеличивается с температурой и увеличением концентрации TMAH. Шероховатость поверхности протравленного кремния (100) уменьшается с увеличением концентрации ТМАГ, а гладкие поверхности могут быть получены с помощью 20% растворов ТМАГ. Скорость травления обычно находится в диапазоне 0,1–1  мкм в минуту.

Обычные маскирующие материалы для длинных травлений в TMAH включают диоксид кремния ( LPCVD и термический) и нитрид кремния . Нитрид кремния имеет незначительную скорость травления в TMAH; Скорость травления диоксида кремния в TMAH зависит от качества пленки, но обычно составляет порядка 0,1 нм / мин.

Токсичность

Основная статья: тетраметиламмоний

Ион тетраметиламмония поражает нервы и мышцы, вызывая затруднения дыхания, мышечный паралич и, возможно, смерть. Он структурно связан с ацетилхолином , важным нейромедиатором как в нервно-мышечном соединении, так и в вегетативных ганглиях . Это структурное сходство отражается в его механизме токсичности - он связывается и активирует никотиновые рецепторы ацетилхолина , хотя они могут стать десенсибилизированными при продолжительном присутствии агониста . Действие тетраметиламмония наиболее выражено в вегетативных ганглиях , поэтому тетраметиламмоний традиционно классифицируется как препарат, стимулирующий ганглии.

Ганглиозные эффекты могли быть причиной смерти в результате случайного промышленного воздействия. «Химические ожоги», вызванные этим сильным основанием, также очень серьезны. Имеются данные о том, что отравление может происходить при попадании на кожу концентрированных растворов ТМАГ.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ a b c d Sigma-Aldrich Co. , Пентагидрат гидроксида тетраметиламмония . Проверено 6 апреля 2015.
  2. ^ Mootz, Дитрих; Зайдель, Рейнхард (1990). «Полиэдрические клатратные гидраты сильного основания: фазовые отношения и кристаллические структуры в системе гидроксид тетраметиламмония-вода». Журнал феноменов включения и молекулярного распознавания в химии . 8 (1–2): 139–157. DOI : 10.1007 / BF01131293 . S2CID  95063058 .
  3. ^ Hesse, W .; Янсен, М. (1991). "Polymorphie von Tetramethylammoniumhydroxid-Pentahydrat, NMe4OH.5H2O, und Kristallstrukturen der Raumtemperatur- und Tieftemperaturform". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 595 : 115–130. DOI : 10.1002 / zaac.19915950112 .
  4. ^ Уокер, J .; Джонстон, Дж. (1905). «Гидроксид тетраметиламмония» . J. Chem. Soc., Trans . 87 : 955–961. DOI : 10.1039 / ct9058700955 .
  5. ^ Марино, MG; Кройер, К.Д. (2015). «Щелочная стабильность четвертичных катионов аммония для мембран щелочных топливных элементов и ионных жидкостей». ChemSusChem . 8 (3): 513–523. DOI : 10.1002 / cssc.201403022 . PMID  25431246 .
  6. ^ Кристе, нокаут; Уилсон, WW; Wilson, RD; Bau, R .; Фэн, JA (1990). «Синтезы, свойства и структуры безводного фторида тетраметиламмония и его аддукта 1: 1 с транс-3-амино-2-бутеннитрилом». Журнал Американского химического общества . 112 (21): 7619–7625. DOI : 10.1021 / ja00177a025 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  7. Перейти ↑ Markowitz, MM (1957). «Удобный метод получения солей четвертичного аммония». J. Org. Chem . 22 : 983–984. DOI : 10.1021 / jo01359a605 .
  8. ^ Лоусон, AT; Колли, Н. (1888). «Воздействие тепла на соли тетраметиламмония» . J. Chem. Soc., Trans . 53 : 1888. DOI : 10.1039 / CT8885300624 .
  9. ^ Маскер, У. Кеннет. (1964). «Повторное исследование пиролиза гидроксида тетраметиламмония». Журнал Американского химического общества . 86 (5): 960–961. DOI : 10.1021 / ja01059a070 .
  10. ^ Стюарт, R .; О'Доннелл, JP (1964). «Сильно основные системы: III. H_ функция для различных систем растворителей». Может. J. Chem . 42 (7): 1681–1693. DOI : 10.1139 / v64-251 .
  11. ^ a b Стринги, JTL; Чой, WK; Чонг, CW (1997). «Травление кремния ТМАГ и взаимодействие параметров травления». Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 63 (3): 243–249. DOI : 10.1016 / S0924-4247 (97) 80511-0 .
  12. ^ Shadkami, F .; Хеллер Р. (2010). «Последние применения в аналитическом термохимолизе». J. Anal. Прил. Пирол . 89 : 2–16. DOI : 10.1016 / j.jaap.2010.05.007 .
  13. ^ Обратите внимание, что исследования фармакологии и токсикологии ТМА обычно проводились с использованием галогенидных солейТМА- гидроксид-ион в ТМАГ слишком разрушителен для биологических тканей.
  14. ^ Anthoni, U .; Болин, Л .; Larsen, C .; Nielsen, P .; Nielsen, NH; Кристоферсен, К. (1989). «Тетрамин: встречаемость в морских организмах и фармакологии». Токсикон . 27 (7): 707–716. DOI : 10.1016 / 0041-0101 (89) 90037-8 . PMID  2675390 .
  15. ^ Bowman, WC и Rand, MJ (1980), "Периферические автономные холинергические механизмы", в учебнике фармакологии, 2-е изд., Blackwell Scientific, Oxford 10.21
  16. ^ Лин, СС; и другие. (2010). «Отравление гидроксидом тетраметиламмония». Clin. Toxicol . 48 (3): 213–217. DOI : 10.3109 / 15563651003627777 . PMID  20230335 . S2CID  3393943 .