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1-Dibenzofuranylboronsäureist eine organische Verbindung, die zu den Boronsäurederivaten gehört und Furan- und Benzolringstrukturen aufweist. Diese Verbindung hat ein breites Anwendungsspektrum in der organischen Synthese, insbesondere beim Aufbau komplexer organischer Moleküle und Arzneimittelmoleküle. Es besteht insbesondere aus einem Furanring (einem Sauerstoff- enthaltenden fünfgliedrigen heterocyclischen Ring), der mit zwei Benzolringen kondensiert ist, wobei an der ersten Position des Furanrings eine Boronsäuregruppe (- B (OH) 2) angebracht ist. Das Erscheinungsbild ist normalerweise ein weißer oder hellgelber Feststoff mit schlechter Wasserlöslichkeit, der jedoch in organischen Lösungsmitteln wie Dichlormethan, Ether usw. löslich ist. Borsäuregruppen weisen eine gewisse Azidität auf und können mit Basen unter Bildung entsprechender Borate reagieren. Sie können an verschiedenen organischen Reaktionen wie der Suzuki-Reaktion, der Heck-Reaktion usw. teilnehmen und werden zum Aufbau von C-C-Bindungen verwendet.
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Chemische Formel |
C12H9BO3 |
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Genaue Masse |
212 |
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Molekulargewicht |
212 |
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m/z |
212 (100.0%), 211 (24.8%), 213 (9.7%), 213 (3.2%), 212 (3.2%) |
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Elementaranalyse |
C, 67.98; H, 4.28; B, 5.10; O, 22.64 |
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Lithium-Ionen-Batterien
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Lithium-Ionen-Batterien haben als wichtige Energiespeichertechnologie ein breites Anwendungsspektrum in Bereichen wie Elektrofahrzeugen und mobilen Geräten. Es kann als neuartiges Elektrodenmaterial oder Elektrolytzusatz für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien dienen. Durch die Optimierung der Molekülstruktur und der elektrochemischen Eigenschaften können die Energiedichte, die Zyklenstabilität und die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien verbessert werden, was die Entwicklung von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien weiter vorantreibt.
Wasserstoffenergie
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Im Bereich der Wasserstoffenergie kann es als wirksamer Katalysator oder Elektrolytmaterial für die Herstellung, Speicherung und Umwandlung von Wasserstoffgas dienen. Durch die Kombination oder Modifizierung mit anderen Materialien können seine katalytische Aktivität und Stabilität weiter verbessert werden, wodurch eine neue Materialgrundlage für die Anwendung von Wasserstoffenergie geschaffen wird.
Herstellung von Nanomaterialien
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Als Vorstufe oder Vorlage für die Herstellung von Nanomaterialien können durch spezifische Synthesemethoden Nanomaterialien mit spezifischer Morphologie und Eigenschaften gewonnen werden. Diese Nanomaterialien haben breite Anwendungsaussichten in Bereichen wie Katalyse, Sensorik und Energiespeicherung.
Supramolekulare Chemie und Selbstorganisation
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Im Bereich der supramolekularen Chemie und Selbstorganisation kann es als wirksamer Baustein oder Selbstorganisationseinheit zur Herstellung supramolekularer Systeme mit spezifischen Strukturen und Funktionen dienen. Durch den Selbstorganisationsprozess können molekulare Aggregate mit komplexen Strukturen und Funktionen erhalten werden, die neue Forschungsrichtungen für Bereiche wie Materialwissenschaften und Biomedizin eröffnen.
Analyse und Prüfung
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Es könnte auch eine wichtige Rolle in der analytischen Chemie und in Nachweistechniken spielen. Aufgrund seiner einzigartigen chemischen Struktur und Eigenschaften kann es als spezifische chemische Sonde oder Marker zum Nachweis und zur Analyse von Zielverbindungen in komplexen Proben verwendet werden. Beispielsweise können in der Umweltüberwachung hochempfindliche Nachweismethoden entwickelt werden, indem die spezifische Reaktion von Schadstoffen auf bestimmte Schadstoffe ausgenutzt wird. Im biomedizinischen Bereich kann auch sein Potenzial als Biomarker für die Krankheitsdiagnose und Behandlungsüberwachung untersucht werden.
Im Hinblick auf Katalysatordesign und -optimierung kann es als neuartiger Katalysatorligand oder Struktureinheit für den Aufbau von Katalysatoren mit hoher katalytischer Leistung dienen.
Über Wasserstoffenergie
Wasserstoffenergie, oft auch als Wasserstoffkraft bezeichnet, stellt eine saubere und nachhaltige Energieform mit immensem Potenzial dar, die globale Energielandschaft zu revolutionieren. Dabei wird Wasserstoff als Brennstoffquelle genutzt, vor allem durch Wasserstoff-Brennstoffzellen, die Wasserstoff und Sauerstoff in Elektrizität umwandeln und dabei lediglich Wasser als Nebenprodukt erzeugen. Dieser Prozess ist emissionsfrei und trägt erheblich zur Reduzierung von Treibhausgasen und Luftverschmutzung bei.
Die Produktion von Wasserstoff kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, darunter die Dampfreformierung von Erdgas, die Elektrolyse von Wasser mithilfe erneuerbarer Energien und fortschrittliche Prozesse wie die thermochemische Zersetzung. Während die Dampfreformierung derzeit die am weitesten verbreitete Methode ist, basiert sie auf fossilen Brennstoffen und ist daher nicht ganz umweltfreundlich. Elektrolyse aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne bietet jedoch einen Weg zur Herstellung von „grünem“ Wasserstoff.
Aufgrund seiner Vielseitigkeit eignet sich Wasserstoff für ein breites Anwendungsspektrum, vom Transport, wo Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) lange Reichweiten und kurze Betankungszeiten versprechen, bis hin zu industriellen Prozessen und als Speichermedium für überschüssige erneuerbare Energie. Darüber hinaus kann Wasserstoff als Notstromquelle für kritische Infrastrukturen dienen und so die Energiesicherheit erhöhen.
Trotz seiner Vorteile steht die weit verbreitete Einführung der Wasserstoffenergie vor Herausforderungen wie hohen Produktionskosten, begrenzter Infrastruktur für die Speicherung und Verteilung von Wasserstoff sowie Sicherheitsbedenken im Zusammenhang mit seiner Handhabung. Kontinuierliche Forschung und technologische Fortschritte, gepaart mit unterstützenden Richtlinien und Investitionen, sind entscheidend für die Überwindung dieser Hindernisse und die Erschließung des vollen Potenzials von Wasserstoff als Schlüsselfaktor für eine kohlenstoffarme Zukunft.
Transport
Wasserstoffenergie hat im Transportsektor relativ ausgereifte Anwendungen gefunden, darunter Straßen, Eisenbahnen, Luftfahrt und Schifffahrt.
1)Straßentransport: Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge sind eine Hauptanwendung der Wasserstoffenergie im Transportwesen. Sie nutzen Protonenaustauschmembranen und Katalysatoren, um eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff zu ermöglichen und dabei Strom und Wasser zu erzeugen. Dieser Strom treibt Elektromotoren an, um das Fahrzeug voranzutreiben. Im Vergleich zu reinen Elektrofahrzeugen und Fahrzeugen mit herkömmlichem Kraftstoff bieten Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge geringere Treibhausgasemissionen, kürzere Betankungszeiten und höhere Reichweiten, wodurch sie sich besser für mittlere und lange -Strecken oder den Transport schwerer Lasten- eignen.
2) Schienenverkehr: Wasserstoffenergie kann mit Brennstoffzellen zu einem Antriebssystem kombiniert werden und herkömmliche Dieselmotoren in Zügen ersetzen. Wasserstoff-betriebene Züge bieten Nullemissionen, Nachhaltigkeit und hohe Betriebseffizienz.
3)Luftfahrt: Wasserstoff kann die Abhängigkeit der Luftfahrtindustrie von Rohöl verringern und den Ausstoß von Treibhausgasen und schädlichen Gasen verringern. Zur Energieversorgung von Flugzeugen können Wasserstoff-Brennstoffzellen oder Wasserstoff-Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.
4) Versand: Wasserstoffbetriebene Schiffe-mit Brennstoffzellentechnologie können in Zukunft die Nachfrage nach umweltfreundlichen Schifffahrtsmärkten mit breiten Anwendungsaussichten decken. Die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie kann die Binnen- und Küstenschifffahrt elektrifizieren, während neue Kraftstoffe wie Biokraftstoffe oder kohlenstofffreier Wasserstoff-synthetisches Ammoniak eine Dekarbonisierung in der Seeschifffahrt bewirken können.
Industrielle Anwendungen
Wasserstoff ist ein wichtiger Industrierohstoff und wird häufig in der Synthese von Ammoniak, der Methanolproduktion, der Petrochemie und der Metallurgie eingesetzt.
Chemische Industrie: Wasserstoff ist ein wichtiger Rohstoff für die Synthese von Ammoniak und Methanol. Es wird auch häufig bei der Entschwefelung von Naphtha, Rohdiesel, Heizöl und Schweröl sowie bei der Erdölraffinierung, dem katalytischen Cracken und der Hydrierungsraffination ungesättigter Kohlenwasserstoffe zur Verbesserung der Ölqualität eingesetzt.
** Metallurgische Industrie**: Wasserstoff kann als Reduktionsmittel und Schutzgas bei der Produktion und Verarbeitung von Nichteisenmetallen wie Wolfram, Molybdän und Titan verwendet werden. Es wird auch als Schutzgas bei der Herstellung von Siliziumstahlblechen, magnetischen Materialien und magnetischen Legierungen verwendet, um magnetische Eigenschaften und Stabilität zu verbessern.
Stromerzeugung
Wasserstoffenergie kann zur Stromerzeugung, Energiespeicherung, Fernübertragung und Stromversorgung genutzt werden. Wasserstoff kann durch wasserstoffbetriebene-Kraftwerke, Solarpaneele oder Brennstoffzellen in Strom umgewandelt werden. Die auf Wasserstoff- basierende Stromerzeugung kann Probleme wie die Reduzierung von Spitzenlasten und Talfüllungen in Stromnetzen sowie eine stabile Netzanbindung erneuerbarer Energien angehen und die Stabilität, Sicherheit und Flexibilität von Stromsystemen verbessern und gleichzeitig die CO2-Emissionen deutlich reduzieren.
Bausektor
Der Energiebedarf im Gebäudesektor entfällt hauptsächlich auf die Heizung (Raumwärme) und die Warmwasserbereitung. Traditionelles Heizen basiert auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle und Erdgas. Der Einsatz wasserstoffbasierter Energie als Hauptenergieträger für Gebäude kann eine kohlenstoffarme und umweltfreundliche Entwicklung in diesem Sektor effektiv fördern. Zu den Anwendungen wasserstoffbasierter Energie-im Gebäudesektor gehört die Wasserstoffmischung in Erdgasleitungen und Kraft-Wärme-Kopplungssystemen.
● 1-Dibenzofuranylboronsäure, auch bekannt als Dibenzofuran-1-ylboronsäure, ist eine organische Verbindung, die zur Klasse der Arylboronsäuren gehört. Es verfügt über eine einzigartige Struktur, bei der eine Boronsäuregruppe (-B(OH)₂) an die 1-Position eines Dibenzofuran-Gerüsts gebunden ist. Dibenzofuran selbst ist ein kondensiertes aromatisches Ringsystem, das aus zwei Benzolringen besteht, die durch einen gemeinsamen Furanring verbunden sind und dem Molekül einzigartige chemische und physikalische Eigenschaften verleihen.
● Die Einführung der Boronsäureeinheit ermöglicht eine vielseitige Plattform in der Synthesechemie, insbesondere bei Suzuki-Miyaura-Kreuzkupplungen-. Aufgrund ihrer hohen Effizienz und milden Reaktionsbedingungen werden diese Reaktionen häufig in der Synthese komplexer organischer Moleküle, Pharmazeutika und Materialwissenschaften eingesetzt. Das Vorhandensein der Boronsäuregruppe erleichtert die Bildung von Kohlenstoff--Kohlenstoffbindungen mit Aryl- oder Alkenylhalogeniden unter Palladiumkatalyse und ermöglicht so den Aufbau verschiedener Dibenzofuran-Derivate.
● Zusätzlich zu seinen synthetischen Anwendungen kann 1-Dibenzofuranylboronsäure auch spezifische biologische Aktivitäten aufweisen oder als Baustein für die Entwicklung neuartiger bioaktiver Verbindungen dienen. Seine aromatische Natur und der Einbau der Boronsäurefunktion könnten möglicherweise zu Wechselwirkungen mit biologischen Makromolekülen führen, was es zu einem interessanten Thema in der medizinischen Chemie machen würde.
Insgesamt stellt 1-Dibenzofuranylboronsäure ein wertvolles Zwischenprodukt in der organischen Synthese dar und bietet ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die Schaffung neuer Moleküle mit potenziellen Anwendungen in Pharmazeutika, Materialwissenschaften und darüber hinaus.
Stabilitätsanalyse
Chemische Stabilität
1-Dibenzofuranylboronsäure weist unter normalen Bedingungen eine gute chemische Stabilität auf, die folgenden Schlüsselfaktoren sollten jedoch beachtet werden:
Empfindlichkeit gegenüber Oxidationsmitteln: Die Boronsäuregruppe (-B(OH)₂) neigt dazu, mit starken Oxidationsmitteln (wie Kaliumpermanganat, Wasserstoffperoxid) zu reagieren, was zu strukturellen Schäden führt. Im Versuch ist die Koexistenz mit oxidierenden Stoffen zu vermeiden.
Stabilität gegenüber Säuren und Basen: In sauren oder alkalischen Umgebungen kann es zu Hydrolyse- oder Borentfernungsreaktionen der Boronsäuregruppe kommen. Unter stark sauren Bedingungen kann sich Boronsäure beispielsweise in Boratanhydrid (B₂O₃) umwandeln, was die Reinheit der Verbindung beeinträchtigt.
Temperature influence: Long-term high-temperature storage (>50 Grad) kann zu einer teilweisen Zersetzung führen und -Nebenprodukte wie Dibenzofuran oder Boronsäurederivate erzeugen. Es wird empfohlen, es bei einer Temperatur von 2-8 Grad zu lagern, um den Abbau zu verzögern.
Körperliche Stabilität
Aussehen und Form: Die Verbindung ist normalerweise ein weißes bis cremefarbenes Pulver mit starker Hygroskopizität. Wenn es feuchter Luft ausgesetzt wird, kann es zur Agglomeration kommen und es sollte zur Lagerung verschlossen werden.
Löslichkeit: Leicht löslich in polaren organischen Lösungsmitteln (wie Methanol, Ethanol, Dimethylformamid), schwer löslich in Wasser. Nach dem Auflösen sollte es umgehend verwendet werden, um eine Wasserzersetzung über einen längeren Zeitraum zu vermeiden.
Optimierung der Lagerbedingungen
Inertgasschutz: Es wird empfohlen, es in einer Stickstoff- oder Argonatmosphäre zu lagern, um das Oxidationsrisiko zu verringern.
Lichtschutz: Lichteinwirkung kann lichtempfindliche-Reaktionen auslösen. Verwenden Sie daher eine braune Flasche oder wickeln Sie den Behälter mit Aluminiumfolie ein.
Verdünnung und Versiegelung: Nach dem Öffnen der großen Verpackung sollte diese sofort verdünnt werden, um eine wiederholte Probenahme zu vermeiden, die zu Feuchtigkeitsaufnahme oder Kontamination führen kann.
Sicherheitsanalyse
Gesundheitsrisiken
Akute Toxizität:
Oral (H302): Animal experiments show that the LD₅₀ for rats is >2000 mg/kg, was eine Substanz mit geringer-Toxizität ist. Allerdings kann eine versehentliche Einnahme dennoch zu Magen-Darm-Reizungen (z. B. Übelkeit, Erbrechen) führen.
Hautkontakt (H315): Kann leichte bis mittelschwere Hautreizungen verursachen, die sich in Rötung oder Juckreiz äußern.
Augenkontakt (H319): Kann schwere Augenreizungen verursachen, die ein sofortiges Spülen mit viel Wasser und die Suche nach einem Arzt erfordern.
Einatmen (H335): Das Einatmen von Staub kann zu Reizungen der Atemwege führen, die sich in Husten oder Atembeschwerden äußern.
Chronische Toxizität: Derzeit liegen keine Daten zur Karzinogenität, Teratogenität oder Reproduktionstoxizität bei Langzeitexposition vor. Es wird jedoch empfohlen, langfristigen Hautkontakt oder das Einatmen von Staub zu vermeiden.
Umweltgefahren
Ökologische Toxizität: Begrenzte Daten zur Toxizität für Wasserorganismen (wie Fische, Algen). Boronsäureverbindungen können potenzielle Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme haben. Abfälle sollten als gefährliche Chemikalien behandelt werden, um eine direkte Einleitung zu vermeiden.
Biologische Abbaubarkeit: Langsamer Abbau in natürlichen Umgebungen, der sich über die Nahrungskette anreichern kann. Eine strenge Emissionskontrolle ist erforderlich.
Sicherheitsbetriebsverfahren
Persönliche Schutzausrüstung (PSA):
Tragen Sie während des Versuchsbetriebs Handschuhe, die gegen chemische Korrosion beständig sind (z. B. Handschuhe aus Nitrilkautschuk), eine Schutzbrille und eine Atemschutzmaske.
Tragen Sie Laborkleidung, um direkten Hautkontakt zu vermeiden.
Belüftungsanforderungen: In einem Abzug oder in einem geschlossenen System betreiben, um die Ausbreitung von Staub zu verhindern.
Notfallbehandlung:
Hautkontakt: Sofort mindestens 15 Minuten lang mit viel Wasser abspülen. Suchen Sie bei Bedarf einen Arzt auf.
Augenkontakt: Öffnen Sie die Augenlider, spülen Sie sie mindestens 15 Minuten lang mit fließendem Wasser aus und suchen Sie dann einen Arzt auf.
Handhabung von Leckagen: Das ausgelaufene Material mit inerten Materialien (z. B. Sand) aufsaugen, um Staubentwicklung zu vermeiden. Sammeln und entsorgen Sie es als Sondermüll.
Vorschriften und Etiketten
GHS-Klassifizierung:
Signalwort: Warnung
Gefahrenhinweis: H302 (Gesundheitsschädlich beim Verschlucken), H315 (Verursacht Hautreizungen), H319 (Verursacht schwere Augenreizung), H335 (Kann die Atemwege reizen).
Transportanforderungen:
UN-Nummer: UN3077 (Umweltgefährdende Stoffe, fest, keine weitere Erläuterung)
Verpackungsklasse: III
Meeresschadstoff: Ja (Y-Klasse)
Zusammenfassung und Empfehlungen
1-Dibenzofuranylboronsäureweist eine gute chemische Stabilität auf, es ist jedoch eine strenge Kontrolle der Lagerbedingungen (niedrige Temperatur, Lichtvermeidung und Versiegelung) erforderlich. Was die Sicherheit anbelangt, verringert seine geringe akute Toxizität das Risiko einer kurzfristigen Exposition, dennoch müssen die Betriebsnormen befolgt werden, um Haut-, Augen- oder Atemwegsreizungen vorzubeugen. Durch eine ordnungsgemäße Entsorgung sollen Umweltgefahren verringert werden. Es wird empfohlen, dass Benutzer vor der Verwendung das Sicherheitsdatenblatt (SDB) vollständig lesen und das Laborpersonal regelmäßig schulen, um das Sicherheitsbewusstsein zu stärken.
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