การสังเคราะห์อิมิดาโซล (C₃H₄N₂): วิธีการ ความปลอดภัย และการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
- แบ่งปัน:
การแนะนำ
อิมิดาโซล (C₃H₄N₂, CAS No. 288-32-4) เป็นสารประกอบอินทรีย์อเนกประสงค์ที่มีวงแหวนเฮเทอโรไซคลิกห้าเหลี่ยมที่มีอะตอมไนโตรเจนที่ไม่ติดกันสองอะตอม ด้วยโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่เหมือนใคร อิมิดาโซลจึงมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรมเคลือบ และอุตสาหกรรมสารตัวกลางที่มีค่าในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ด้วยขอบเขตการใช้งานที่หลากหลายและคุณสมบัติทางเคมีที่หลากหลาย การทำความเข้าใจลักษณะเฉพาะและกระบวนการผลิตของอิมิดาโซลจึงมีความจำเป็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่ต้องการใช้ประโยชน์จากศักยภาพทั้งหมดของสารประกอบนี้
ในคู่มือที่ครอบคลุมนี้ เราจะเจาะลึกคุณสมบัติทางเคมีของ Imidazole สำรวจวิธีการสังเคราะห์ต่างๆ และตรวจสอบการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างละเอียด
1. โครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติพื้นฐานของอิมิดาโซล
1.1 โครงสร้างโมเลกุล
โครงสร้างโมเลกุลของอิมิดาโซลประกอบด้วยวงแหวนห้าเหลี่ยมที่มีอะตอมคาร์บอนสามอะตอมและอะตอมไนโตรเจนสองอะตอมที่ตำแหน่ง 1 และ 3 การจัดเรียงที่ไม่เหมือนใครนี้ทำให้โมเลกุลแสดงคุณสมบัติทั้งเป็นกรดและเบส ทำให้เป็นสารแอมโฟเทอริก อะตอมไนโตรเจนยังมีส่วนช่วยให้โมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ ซึ่งมีความสำคัญต่อบทบาทของโมเลกุลในการใช้งานทางชีวภาพและอุตสาหกรรม
สูตรเคมีของ Imidazole คือC₃H₄N₂และมีน้ำหนักโมเลกุล 68.08 g/mol หมายเลข CAS ซึ่งเป็นตัวระบุสารเคมีที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลคือ288-32-4
นี่คือสูตรโครงสร้างของ Imidazole:
1.2 สมบัติทางกายภาพและเคมี
อิมิดาโซลเป็นของแข็งผลึกไม่มีสีที่ละลายน้ำได้ดีและละลายได้ดีในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ต่างๆ เช่น เอธานอลและเมทานอล ลักษณะแอมโฟเทอริก (ความสามารถในการทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบส) ทำให้เป็นสารตัวกลางที่มีค่าในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ มากมาย ด้านล่างนี้คือคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่สำคัญบางประการของอิมิดาโซล:
- จุดหลอมเหลว: 89-91℃
- จุดเดือด: 256℃
- ความหนาแน่น: 1.23 g/cm³
- ความสามารถในการละลาย:ละลายได้ง่ายในน้ำ เอธานอล เมทานอล และอะซิโตน
- ค่า pKa: 14.5 (บ่งบอกถึงความเป็นเบสอ่อน)
จุดหลอมเหลวและจุดเดือดที่สูงของอิมิดาโซลทำให้มีเสถียรภาพทางความร้อน ในขณะที่ค่า pKa ที่ปานกลางช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นบัฟเฟอร์ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่หลากหลาย
2. วิธีการสังเคราะห์อิมิดาโซล
อิมิดาโซลสามารถสังเคราะห์ได้โดยใช้เทคนิคแบบดั้งเดิมและสมัยใหม่หลายวิธี ขึ้นอยู่กับปริมาณผลผลิต ความบริสุทธิ์ และปริมาณการผลิตที่ต้องการ ด้านล่างนี้คือวิธีการสังเคราะห์ที่ใช้กันทั่วไปที่สุดบางส่วน:
2.1 ปฏิกิริยา Radiszewski
ปฏิกิริยา Radiszewski เป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิต Imidazole ในระดับอุตสาหกรรม กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของไกลออกซาลแอมโมเนียและฟอร์มาลดีไฮด์ภายใต้สภาวะที่อ่อนโยน ปฏิกิริยาดำเนินไปดังนี้:
ไกลออกซาล+แอมโมเนีย+ฟอร์มาลดีไฮด์→อิมิดาโซล+น้ำ
ปฏิกิริยา Radiszewski ได้รับความนิยมเนื่องจากให้ผลผลิตสูงและต้นทุนค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม อาจต้องมีการทำให้บริสุทธิ์หลังปฏิกิริยาเพื่อให้ได้อิมิดาโซลที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้สำหรับการใช้งานด้านเภสัชกรรม
2.2 การสังเคราะห์เดบัส
วิธี Debus ซึ่งตั้งชื่อตามผู้ค้นพบ Heinrich Debus ถือเป็นอีกวิธีคลาสสิกในการสังเคราะห์ Imidazole ปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับการควบแน่นของไกลซีน (กรดอะมิโน) กับฟอร์มาลดีไฮด์ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด แม้ว่าวิธีนี้จะเหมาะสำหรับการสังเคราะห์ในระดับห้องปฏิบัติการ แต่ความสามารถในการปรับขนาดนั้นจำกัดเนื่องจากผลผลิตที่ต่ำกว่าและเงื่อนไขปฏิกิริยาที่เข้มงวดกว่าเมื่อเทียบกับกระบวนการ Radiszewski
2.3 เทคนิคการสังเคราะห์สมัยใหม่
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการสังเคราะห์ด้วยไมโครเวฟและการสังเคราะห์ด้วยคลื่นเสียงเหนือเสียงได้กลายมาเป็นวิธีการทางเลือกในการผลิตอิมิดาโซล เทคนิคสมัยใหม่เหล่านี้มีข้อดีหลายประการ:
- การสังเคราะห์ด้วยความช่วยเหลือของไมโครเวฟ:ลดเวลาในการเกิดปฏิกิริยาและเพิ่มผลผลิตโดยการกระจายความร้อนสม่ำเสมอ
- การสังเคราะห์ด้วยอัลตราโซนิก:ช่วยเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาผ่านการเกิดโพรงอากาศ ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและลดการใช้ตัวทำละลายอันตราย
แนวทางที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเหล่านี้ได้รับความนิยมทั้งในการวิจัยทางวิชาการและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
3. การใช้สารอิมิดาโซลในอุตสาหกรรม
ด้วยคุณสมบัติทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ อิมิดาโซลจึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยแต่ละอุตสาหกรรมต่างก็ได้รับประโยชน์จากความหลากหลายและการตอบสนองที่รวดเร็วของอิมิดาโซล ด้านล่างนี้คือการประยุกต์ใช้อิมิดาโซลหลักๆ ในภาคอุตสาหกรรม:
ในอุตสาหกรรมยา อิมิดาโซลเป็นส่วนประกอบหลักของ ยา ต้านเชื้อรายาต้านแบคทีเรียและ ยา ต้านไวรัส หลายชนิด ยาที่รู้จักกันดีบางชนิดที่มีอิมิดาโซลหรืออนุพันธ์ของอิมิดาโซล ได้แก่:
- โคลไตรมาโซลและไมโคนาโซล (ยาต้านเชื้อรา)
- เมโทรนิดาโซล (ยาปฏิชีวนะและยาต้านโปรโตซัว)
- สารต่อต้านตัวรับฮีสตามีน H₂ (เช่น ไซเมทิดีน)
ความสามารถในการยับยั้งเอนไซม์บางชนิดและขัดขวางกระบวนการของเซลล์ทำให้ Imidazole เป็นสารตัวกลางที่มีคุณค่าอย่างยิ่งในการสังเคราะห์ยา นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาอนุพันธ์ของ Imidazole เพื่อใช้ในการรักษามะเร็งและการบำบัดทางระบบประสาท
อิมิดาโซลและอนุพันธ์ของอิมิดาโซลถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตเรซินอีพอกซี เมื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อิมิดาโซลจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน ความทนทานต่อสารเคมี และคุณสมบัติเชิงกลของสารเคลือบอีพอกซี กาว และวัสดุผสม ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้อิมิดาโซลเป็นส่วนประกอบนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานใน:
- สารเคลือบประสิทธิภาพสูงสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม
- กาวที่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและยานยนต์
- สารเคลือบป้องกันสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ อิมิดาโซลถูกใช้เป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนเพื่อปกป้องท่อและอุปกรณ์จากการกัดกร่อนที่เกิดจากกรด ความสามารถในการสร้างสารเชิงซ้อนที่เสถียรกับไอออนของโลหะและสร้างเกราะป้องกันบนพื้นผิวโลหะ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบโลหะ
3.4 แอปพลิเคชันอื่น ๆ
นอกเหนือจากการใช้งานข้างต้นแล้ว Imidazole ยังใช้ใน:
- สารเคมีทางการเกษตรเป็นสารป้องกันเชื้อราและสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช
- อุตสาหกรรมสิ่งทอในฐานะตัวแทนการย้อมและการตกแต่ง
- การสังเคราะห์อินทรีย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและสารทำให้คงตัว
- เครื่องสำอาง
- การบำบัดน้ำ
4. แนวโน้มตลาดในอนาคตและโอกาสในการนำไปใช้งาน
คาดว่าตลาดโลกของ Imidazole จะเติบโตอย่างต่อเนื่องในช่วงทศวรรษหน้า โดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นในผลิตภัณฑ์ยาและสารเคลือบอุตสาหกรรม การเพิ่มขึ้นของกระบวนการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนยังมีแนวโน้มที่จะขยายการใช้งานในพื้นที่ใหม่ๆ เช่นเคมีสีเขียวและพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการสังเคราะห์ Imidazole โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวิธีการสังเคราะห์แบบเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จะช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันในตลาดโลก
บทสรุป
อิมิดาโซลเป็นสารประกอบที่มีหน้าที่หลากหลายซึ่งมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในผลิตภัณฑ์ยา สารเคลือบอุตสาหกรรม และการป้องกันการกัดกร่อน เนื่องจากมีการใช้งานและเทคนิคการสังเคราะห์ใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง อิมิดาโซลจึงยังคงเป็นสารเคมีที่สำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอิมิดาโซลหรือต้องการสอบถามเกี่ยวกับการสั่งซื้อจำนวนมาก โปรดติดต่อทีมงานของเราได้ที่goodchemicalssupply.com
บริษัท กู๊ด เคมีคอล ซัพพลาย จำกัด
หน้า
ติดต่อ
อีเมล
goodchemicalssupply
@gmail.com
โทรศัพท์
062-456-5446
เวลาทำการ
จันทร์-เสาร์ 08.30-17.30
ที่อยู่
27-27/1 หมู่ 1 ซอยพันล้าน ต.แพรกษาใหม่ อ.เมืองสมุทรปราการ จ.สมุทรปราการ