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N-甲基脲的应用与研究

发布日期:2024/10/24 9:32:05

概述

N-甲基脲又可称作1-甲基脲或是甲基脲,是一种常温常压下表现为白色结晶的化合物,分子式为C2H6N2O,分子量为74.08。实验检测到的有关N-甲基脲的部分物理性质包括:相对密度1.041g/cm3,熔点98-102℃,沸点114.6℃ at 760 mmHg,闪点23.1℃,蒸汽压:19.8mmHg at 25℃。

N-甲基脲.jpg

应用

N-甲基脲可用于有机合成,主要是合成N-甲基脲系列衍生物。以N-(4-氯-3-甲基苯基)-N′-甲基脲为例,以1,2,4-三氯苯为溶剂。通过铁粉还原,水汽蒸馏,N-甲基脲直接缩合可以合成目标物质。采取优化的反应条件进行反应可以获得60%及67%的转化率和收率,而且未反应完全的原料还可以回收利用[1]。

此外,N-甲基脲另一重要应用集中于金属配合物领域。其存在的脲基结构使得制备得到的含脲化合物分子结构特征独特,在超分子自组装,阴离子识别与响应及分子凝胶等领域应用广泛。研究人员发现了一类甲酰氨基修饰的金属铂配合物具有较好的H2PO4-调控的多态发光性质。在此基础上,相关论文报道了一类具有U-型分子构型的、N-甲基脲等作为甲基化脲基来源桥联的双核金属铂配合物。该类配合物分子根据所用结晶溶剂的不同,可以得到三种具有不同发光性质(黄绿色、橙色及深红色)的晶态材料,而发光性质较大程度的改变主要起源于分子构型的转变及不同的分子内或分子间金属Pt-Pt和p-p堆积作用,这种机制得到了X-射线单晶结构衍射及溶液状态下光谱验证实验的证实[2]。以上基础研究为N-甲基脲类金属化合物的光化学应用提供了数据支撑。

有关研究

低共熔溶剂(deep eutectic solvents, DESs)作为一种新型的"绿色溶剂",具有无毒无害,不易蒸发,热稳定性良好等特点,被用于吸收烟气中的有毒气体(NO)。采用N-甲基脲(MTU)和氯化乙酰胆碱(AchCl)制备低共熔溶剂(MTU-AchCl DESs)进行NO吸收性能研究,探究DESs配比,NO浓度,O2,H2O和CO2对其吸收效果的影响。结果表明:MTU-AchCl DESs在摩尔比为2:1时的脱硝性能最佳。当烟气中存在O2时,MTU-AchCl DESs对NO由最大吸收量为0.223 g/g, O2通过转化NO为NO2促进其吸收。当烟气中通入CO2时,MTU-AchCl DESs对NO的吸收效果有一定促进。当通入H2O时,DESs的吸收量下降,H2O对DESs体系吸收NO有抑制效果。通过FI-IR和Gaussian模拟计算结果发现,MTU-AchCl DESs与NO以氮氧双键(NO),氮氧单键(N-O)以及氮氮单键(N-N)的形式结合。加入O2,CO2和H2O后,DESs体系的反应焓从-53.334 kJ/mol分别变化到-56.212,-55.423,-50.982 kJ/mol,模拟结果进一步验证了烟气组分对NO的吸收效果有不同影响[3]。

参考文献

[1]戴立言,李永进,陈英奇.N-(4-氯-3-甲基苯基)-N′-甲基脲的合成[J].中国医药工业杂志, 2002, 33(9):2.DOI:10.3969/j.issn.1001-8255.2002.09.008.

[2]龚忠亮,钟羽武,姚建年.基于甲基脲基桥联双核金属铂配合物的多态发光调控研究[C]//第十五届全国光化学学术讨论会会议论文集.2017.

[3]代芮嘉,肖鑫鑫,赵永奇,等.烟气组分对甲基脲-氯化乙酰胆碱低共熔溶剂吸收NO的影响机制[J].环境工程, 2024(5).

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