Tetramethylamonium hydroxid - Tetramethylammonium hydroxide

Tetramethylamonium hydroxid
TMAH.svg
TMAH-3D-vdW.png
Jména
Název IUPAC
hydroxid tetramethylazanu
Ostatní jména
tetramethylamonium hydroxid; N, N, N, -trimethylmethanaminium hydroxid
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.000.803 Upravte to na Wikidata
UNII
Vlastnosti
C4H13NÓ
Molární hmotnost91.154 g · mol−1
Hustota~ 1,015 g / cm3 (20-25% vodný roztok)
Bod tání 67 ° C (153 ° F; 340 K) (pentahydrát)
Bod varurozkládá se
vysoký
Nebezpečí
Bezpečnostní listBezpečnostní list Sigma-Aldrich pro TMAH · 5H2Ó
Piktogramy GHSGHS05: Žíravý GHS06: Toxický

[1]

Signální slovo GHSNebezpečí[1]
H300, H311, H314, H318[1]
P260, P264, P270, P280, P301 + 310, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P322, P361, P363, P405, P501[1]
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Související sloučeniny
jiný anionty
tetramethylamoniumchlorid
jiný kationty
hydroxid tetraethylamonný
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Tetramethylamonium hydroxid (TMAH nebo TMAOH) je kvartérní amonná sůl s molekulárním vzorcem N (CH3)4+ ACH−. Běžně se s ním setkáváme jako s koncentrovanými roztoky ve vodě nebo methanolu. Pevná látka a roztoky jsou bezbarvé nebo nažloutlé, pokud jsou nečisté. Ačkoli TMAH nemá čistý zápach, je-li čistý, vzorky často mají silně rybí zápach trimethylamin což je běžná nečistota. TMAH má mnoho různých průmyslových a výzkumných aplikací.

Chemické vlastnosti

Struktura

Struktura mě4NOH monohydrát.[2]

S TMAH se nejčastěji setkáváme jako vodný roztok v koncentracích od ~ 2–25% a méně často jako roztoky v methanolu. Tato řešení jsou označena CAS # 75-59-2. Několik hydrátů N (CH3)4OH · xH2O. byly krystalizovány.[3] Tyto soli se vyznačují dobře odděleným Me4N+ kationty a hydroxidové anionty. Hydroxidové skupiny jsou spojeny vodíkovými vazbami k krystalová voda. Bezvodý TMAH nebyl izolován.

Příprava

Jednou z prvních příprav je Walker a Johnston,[4] kdo to udělal reakce metathézy soli z tetramethylamoniumchlorid a hydroxid draselný v suchém methanolu, ve kterém je TMAH rozpustný, ale chlorid draselný není:

NMe4+Cl− + KOH → NMe4+ ACH− + KCl

Kde Me znamená methylovou skupinu, CH3-.

Tato zpráva také poskytuje podrobnosti pro izolaci TMAH jako jeho pentahydrátu, upozorňuje na existenci trihydrátu a zdůrazňuje aviditu, která dokonce i ta první vykazuje pro vzdušnou vlhkost a oxid uhličitý. Tito autoři uváděli m.p. 62–63 ° C pro pentahydrát a rozpustnost ve vodě 220 g / 100 ml při 15 ° C.

Reakce

NMe4+ ACH− + HF → NMe4+F− + H2Ó
  • Roztoky TMAH lze použít k výrobě dalších tetramethylamonných solí v a metateze reakce s amonný soli, přičemž anion je odvozen od amonné soli. Reakce je vedena v požadovaném směru odpařovacím odstraněním amoniak a voda.[6] Například tetramethylamonium thiokyanát může být vyroben z thiokyanátu amonného, ​​tedy:
NMe4+ ACH− + NH4+SCN− → NMe4+SCN− + NH3 + H2Ó
  • TMAH, společně s mnoha dalšími solemi TMA obsahujícími jednoduché anionty, se při zahřívání rozkládá trimethylamin.[7] Dimethylether je spíše hlavním produktem rozkladu než methanolu.[8] Idealizovaná rovnice je:
2 NMe4+ ACH− → 2 NMe3 + MeOMe + H2Ó

Vlastnosti

TMAH je velmi silná základna.[9]

Použití

Jedním z průmyslových použití TMAH je pro anizotropní leptání křemíku.[10] Používá se jako základní rozpouštědlo v rozvoj kyselé fotorezist v fotolitografie procesu a je vysoce účinný při odstraňování fotorezistu. TMAH nějaké má katalyzátor fázového přenosu vlastnosti a používá se jako a povrchově aktivní látka při syntéze ferrofluid, inhibovat nanočástice agregace.

TMAH je nejběžnější činidlo, které se v současné době používá termochemolýza, analytická technika zahrnující obojí pyrolýza a chemická derivatizace analytu.[11]

Mokré anizotropní leptání

TMAH patří do rodiny kvartérních roztoků hydroxidu amonného (QAH) a běžně se používá anizotropicky leptat křemík. Typické teploty leptání jsou mezi 70 a 90 ° C a typické koncentrace jsou 5–25% hmotn. TMAH ve vodě. (100) rychlosti leptání křemíkem se obecně zvyšují s teplotou a zvyšující se koncentrací TMAH. Leptaná křemíková (100) drsnost povrchu klesá se zvyšující se koncentrací TMAH a hladkých povrchů lze dosáhnout pomocí 20% roztoků TMAH. Rychlost leptání je obvykle v rozmezí 0,1–1mikrometr rozsah za minutu.

Mezi běžné maskovací materiály pro dlouhé leptání v TMAH patří oxid křemičitý (LPCVD a termální) a nitrid křemíku. Nitrid křemíku má v TMAH zanedbatelnou rychlost leptání; rychlost leptání pro oxid křemičitý v TMAH se mění s kvalitou filmu, ale obecně je řádově 0,1 nm / minutu.[10]

Toxicita

Hlavní článek: Tetramethylamonium

Tetramethylamonný iont [12] ovlivňuje nervy a svaly, způsobuje potíže s dýcháním, svalovou paralýzu a možná i smrt.[13] Strukturálně to souvisí s acetylcholin, důležitý neurotransmiter na obou neuromuskulární spojení a autonomní ganglia. Tato strukturální podobnost se odráží v mechanismu toxicity - váže se na a aktivuje nikotinové acetylcholinové receptory, i když mohou být znecitlivěni za pokračující přítomnosti agonisty. Působení tetramethylamonia je nejvýraznější v autonomní ganglia, a tak je tetramethylamonium tradičně klasifikováno jako droga stimulující ganglio.[14]

Gangliové účinky mohly přispět k úmrtí následkem náhodné průmyslové expozice. „Chemické popáleniny“ vyvolané touto silnou základnou jsou také závažné. Existují důkazy, že k otravě může dojít při kontaktu pokožky s koncentrovanými roztoky TMAH.[15]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d Sigma-Aldrich Co., Tetramethylamonium hydroxid pentahydrát. Citováno 2015-04-06.
  2. ^ Mootz, Dietrich; Seidel, Reinhard (1990). "Polyhedral klatrát hydráty silné báze: Fázové vztahy a krystalové struktury v systému tetramethylamonium hydroxid-voda". Journal of Inclusion Phenomena and Molecular Recognition in Chemistry. 8 (1–2): 139–157. doi:10.1007 / BF01131293.
  3. ^ Hesse, W .; Jansen, M. (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. ^ Walker, J .; Johnston, J. (1905). „Tetramethylamonium hydroxid“. J. Chem. Soc., Trans. 87: 955–961. doi:10.1039 / ct9058700955.
  5. ^ Christe, K. O .; Wilson, W. W .; Wilson, R. D .; Bau, R .; Feng, J. A. (1990). "Syntézy, vlastnosti a struktury bezvodého tetramethylamoniumfluoridu a jeho 1: 1 aduktu s trans-3-amino-2-butennitrilem". Journal of the American Chemical Society. 112 (21): 7619–7625. doi:10.1021 / ja00177a025.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  6. ^ Markowitz, M. M. (1957). "Vhodný způsob přípravy kvartérních amoniových solí". J. Org. Chem. 22: 983–984. doi:10.1021 / jo01359a605.
  7. ^ Lawson, A. T .; Collie, N. (1888). „Působení tepla na soli tetramethylamonia“. J. Chem. Soc., Trans. 53: 1888. doi:10.1039 / CT8885300624.
  8. ^ Musker, W. Kenneth. (1964). „Opětovné prozkoumání pyrolýzy hydroxidu tetramethylamonného“. Journal of the American Chemical Society. 86 (5): 960–961. doi:10.1021 / ja01059a070.
  9. ^ Stewart, R .; O'Donnell, J. P. (1964). „Silně základní systémy: III.The H_ funkce pro různé systémy rozpouštědel ". Umět. J. Chem. 42 (7): 1681–1693. doi:10.1139 / v64-251.
  10. ^ A b Thong, J. T. L .; Choi, W. K.; Chong, C. W. (1997). "TMAH leptání křemíku a interakce parametrů leptání". Senzory a akční členy A: Fyzikální. 63 (3): 243–249. doi:10.1016 / S0924-4247 (97) 80511-0.
  11. ^ Shadkami, F .; Helleur, R. (2010). "Poslední aplikace v analytické termochemolýze". J. Anal. Appl. Pyrol. 89: 2–16. doi:10.1016 / j.jaap.2010.05.007.
  12. ^ Všimněte si, že studie farmakologie a toxikologie TMA se obvykle prováděly pomocí TMA halogenid soli - hydroxidový ion v TMAH je příliš destruktivní vůči biologické tkáni.
  13. ^ Anthoni, U .; Bohlin, L .; Larsen, C .; Nielsen, P .; Nielsen, N. H .; Christophersen, C. (1989). „Tetramin: Výskyt v mořských organismech a farmakologie“. Toxicon. 27 (7): 707–716. doi:10.1016/0041-0101(89)90037-8. PMID  2675390.
  14. ^ Bowman, W.C. a Rand, M. J. (1980), "Peripheral Autonomic Cholinergic Mechanisms", in Učebnice farmakologie 2. vydání, Blackwell Scientific, Oxford 10.21
  15. ^ Lin, C.C .; et al. (2010). „Otrava hydroxidem tetramethylamonným“. Clin. Toxicol. 48 (3): 213–217. doi:10.3109/15563651003627777. PMID  20230335.