Гидроксид тетраметиламмония

Гидроксид тетраметиламмония

Имена
Название IUPAC гидроксид тетраметилазана
Другие имена гидроксид тетраметиламмония; N, N, N, -триметилметанаминий гидроксид
Идентификаторы
Номер CAS	75-59-2 10424-66-5 (тригидрат) 10424-65-4 (пентагидрат)
3D-модель (JSmol )	Интерактивное изображение
ChemSpider	54928
ECHA InfoCard	100.000.803
PubChem CID	60966
UNII	5GKP7317Q2 B2HKT2LCKQ (пентагидрат)
Панель управления CompTox (EPA )	DTXSID3029108
InChI <312NS InChI <312NS.H2O / c1-5 (2,3) 4; / h1-4H3; 1H2 / q + 1; / p-1 Ключ: WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M InChI = 1 / C4H12N. H2O / c1-5 (2,3) 4; / h1-4H3; 1H2 / q + 1; / p-1 Ключ: WGTYBPLFGIVFAS-REWHXWOFAQ
УЛЫБАЕТСЯ C [N +] ( C) (C) C. [OH-]
Свойства
Химическая формула	C4H13NO
Молярная масса	91,154 г · моль
Плотность	~ 1,015 г / см (20 -25% водный раствор)
Точка плавления	67 ° C (153 ° F; 340 K) (пентагидрат)
Точка кипения	разлагается
Растворимость в воде	высокая
Опасности
Паспорт безопасности	Паспорт безопасности вещества Sigma-Aldrich для TMAH · 5H 2O
Пиктограммы GHS
Знак GHS al word	Опасно
Указания об опасности GHS	H300, H311, H314, H318
Меры предосторожности GHS	P260, P264, P270, P280, P301 + 310, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P322, P361, P363, P405, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)	0 3 0
Родственные соединения
Другие анионы	хлорид тетраметиламмония
Другие катионы	гидроксид тетраэтиламмония
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
N (что такое ?)
Ссылки на ink

Гидроксид тетраметиламмония (TMAH или TMAOH ) представляет собой соль четвертичного аммония с молекулярной формулой N (CH 3)4OH. Обычно встречается в виде концентрированных растворов в воде или метаноле. Твердое вещество и растворы бесцветные или желтоватые, если они загрязнены. Хотя TMAH 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.

• 1 Химические свойства
  • 1.1 Структура
  • 1.2 Подготовка
  • 1.3 Реакции
  • 1.4 Свойства
• 2 Использование
  • 2.1 Мокрое анизотропное травление
• 3 Токсичность
• 4 См. Также
• 5 Ссылки

Структура

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

Получение

Одним из самых ранних препаратов является препарат Уокера и Джонстона, которые сделали его реакция метатезиса солей хлорида тетраметиламмония и гидроксида калия в сухом метаноле, в котором ТМАГ растворим, а хлорид калия не является:

NMe 4 Cl + KOH → NMe 4OH + KCl

Где Me означает метильную группу, CH 3 -.

Этот отчет также предоставляет подробные сведения о выделении ТМАГ в виде его пентагидрата, отмечая существование тригидрата, и подчеркивает жадность, которую даже первый проявляет к атмосферной влажности и двуокиси углерода. Эти авторы сообщили о температуре плавления 62–63 ° C. для пентагидрата и растворимость в вода 220 г / 100 мл при 15 ° C.

Реакции

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

NMe 4OH + HF → NMe 4 F + H 2O

• Растворы TMAH могут быть использованы для получения других солей тетраметиламмония в метатезисе. реакция с солями аммония, в результате чего анион получают из аммониевой соли. Реакция протекает в желаемом направлении за счет удаления аммиака и воды путем испарения. Например, тиоцианат тетраметиламмония может быть получен из тиоцианата аммония, таким образом:

NMe 4OH + NH 4 SCN → NMe 4 SCN + NH 3 + H 2O

• ТМАГ, как и многие другие соли ТМА, содержащие простые анионы, при нагревании разлагается на триметиламин. Диметиловый эфир является основным продуктом разложения, а не метанолом. Идеализированное уравнение:

2 NMe 4OH → 2 NMe 3 + MeOMe + H 2O

Свойства

TMAH - очень сильное основание.

Одним из промышленных применений ТМАГ является анизотропное травление 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, чтобы ингибировать агрегацию наночастиц.

TMAH - наиболее распространенный в настоящее время реагент, аналитический метод, включающий как пиролиз, так и химическую дериватизацию аналита.

Влажное анизотропное травление

TMAH принадлежит к семейству растворов гидроксида четвертичного аммония (QAH) и обычно используется для анизотропного получения кремния. Типичные температуры травления составляют от 70 до 90 ° C, а типичные концентрации 5-25 мас.% ТМАГ в воде. (100) скорость травления кремния обычно увеличивается с температурой и увеличением концентрации ТМАГ. 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 микрометра 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.

Ион тетраметиламмония поражает нервы и мышцы, вызывая затрудненное дыхание, мышечный паралич и возможная 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 с никотиновыми рецепторами ацетилхолина и активирует их, хотя они могут стать десенсибилизированными в постоянном присутствии агониста. Действие тетраметиламмония наиболее выражено в вегетативных ганглиях, поэтому тетраметиламмоний традиционно классифицируется как препарат, стимулирующий ганглии. Ганглиозные эффекты могут способствовать гибели людей в результате случайного промышленного облучения, хотя «химические ожоги», вызванные этим сильным основанием, также серьезны. Имеются данные о том, что отравление может происходить через контакт кожи с концентрированными растворами ТМАГ.

• Катион четвертичного аммония
• Тетраметиламмонийхлорид
• Тетраметиламмоний

1. ^ Sigma-Aldrich Co., Пентагидрат гидроксида тетраметиламмония. Проверено 6 апреля 2015.
2. ^Муц, 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.
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, Дж.; Джонстон, Дж. (1905). «Гидроксид тетраметиламмония». J. Chem. Soc., Trans. 87 : 955–961. doi : 10.1039 / ct9058700955.
5. ^Christe, K. O.; Wilson, W. W.; Wilson, R.D.; Bau, R.; Фэн, Дж. А. (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 )
6. ^Markowitz, MM (1957). «Удобный метод приготовления четвертичных соли аммония ". J. Org. Chem. 22 : 983–984. doi : 10.1021 / jo01359a605.
7. ^Lawson, AT; Collie, N. (1888) «Воздействие тепла на соли тетраметиламмония». J. Chem. Soc., Trans. 53 : 1888. doi : 10,1039 / CT8885300624.
8. ^Маскер, В. Кеннет. (1964). «Повторное исследование пиролиза гидроксида тетраметиламмония». Журнал Американского химического общества. 86 (5): 960–961. doi : 10.1021 / ja01059a070.
9. ^Стюарт, Р.; О'Доннелл, JP (1964). «Сильно основные системы: III. H_ функция для различных систем растворителей». Can. J. Chem.. 42 (7): 1681–1693. doi : 10.1139 / v64-251.
10. ^ Тонг, JTL; Чой, WK; Чонг, CW (1997). «Травление кремния ТМАГ и взаимодействие параметров травления». Датчики и Actuato RS A: Физический. 63 (3): 243–249. doi : 10.1016 / S0924-4247 (97) 80511-0.
11. ^Шадками, Ф.; Helleur, R. (2010). «Последние приложения в аналитическом термохимолизе». J. Anal. Appl. Пирол. 89 : 2–16. doi : 10.1016 / j.jaap.2010.05.007.
12. ^Обратите внимание, что исследования фармакологии и токсикологии ТМА обычно проводились с использованием солей галогенидов ТМА - ион гидроксида в TMAH слишком разрушителен для биологических тканей.
13. ^Anthoni, U.; Болин, Л.; Larsen, C.; Nielsen, P.; Nielsen, N.H.; 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.
14. ^Bowman, W.C. и Rand, M.J. (1980), «Периферические автономные холинергические механизмы», в учебнике фармакологии, 2-е изд., Blackwell Scientific, Oxford 10.21
15. ^Lin, C.C.; и другие. (2010). «Отравление гидроксидом тетраметиламмония». Clin. Toxicol. 48 (3): 213–217. doi : 10.3109 / 15563651003627777. PMID 20230335.