有機(jī)合成綠色選擇：四甲基胍作為高效、低毒的催化劑，推動(dòng)可持續(xù)化學(xué)發(fā)展
各位朋友，各位同仁，大家好！
今天，我們相聚一堂，共同探討一個(gè)既充滿(mǎn)挑戰(zhàn)又充滿(mǎn)希望的話(huà)題——“有機(jī)合成綠色選擇：四甲基胍作為高效、低毒的催化劑，推動(dòng)可持續(xù)化學(xué)發(fā)展”。
想象一下，我們生活在一個(gè)美麗的星球上，清新的空氣、蔚藍(lán)的天空、清澈的河流，一切都顯得那么和諧而美好。然而，工業(yè)的快速發(fā)展，特別是化學(xué)工業(yè)，在為我們帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一些環(huán)境問(wèn)題。傳統(tǒng)的有機(jī)合成方法往往使用有毒有害的溶劑和催化劑，產(chǎn)生大量的廢物，給地球母親帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。
因此，作為化工領(lǐng)域的從業(yè)者，我們肩負(fù)著重大的責(zé)任，那就是尋找更加綠色、更加可持續(xù)的化學(xué)合成方法，讓化學(xué)工業(yè)的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)和諧共生。而今天我要向大家介紹的四甲基胍（TMG），正是在這個(gè)背景下脫穎而出的一顆耀眼的明星。
一、 綠色化學(xué)：一場(chǎng)勢(shì)在必行的革命
在詳細(xì)介紹四甲基胍之前，我想先和大家聊聊“綠色化學(xué)”這個(gè)概念。綠色化學(xué)，顧名思義，就是致力于開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的化學(xué)產(chǎn)品和工藝，減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生。它不僅僅是一種技術(shù)，更是一種理念，一種態(tài)度，一種對(duì)未來(lái)負(fù)責(zé)任的承諾。
綠色化學(xué)的十二條原則，就像十二顆璀璨的星星，指引著我們前進(jìn)的方向：
- 預(yù)防勝于治療：與其處理廢棄物，不如從源頭上阻止其產(chǎn)生。
- 原子經(jīng)濟(jì)性：大限度地將反應(yīng)物中的原子轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)品。
- 少用或不用有害物質(zhì)：設(shè)計(jì)合成方法，盡量避免使用或產(chǎn)生有害物質(zhì)。
- 設(shè)計(jì)更安全的化學(xué)品：設(shè)計(jì)毒性更低的化學(xué)產(chǎn)品。
- 更安全的溶劑和輔助物：盡量避免使用溶劑，如果必須使用，選擇無(wú)害的溶劑。
- 提高能源效率：在常溫常壓下進(jìn)行反應(yīng)，減少能源消耗。
- 使用可再生原料：使用來(lái)自可再生資源的原料，減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)。
- 減少衍生化：盡量避免使用臨時(shí)性的保護(hù)基團(tuán)，減少反應(yīng)步驟和廢物產(chǎn)生。
- 催化劑優(yōu)于化學(xué)計(jì)量試劑：使用催化劑，提高反應(yīng)效率，減少?gòu)U物產(chǎn)生。
- 設(shè)計(jì)可降解的產(chǎn)品：設(shè)計(jì)可生物降解的產(chǎn)品，減少環(huán)境污染。
- 實(shí)時(shí)分析監(jiān)控污染：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程，防止有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
- 本質(zhì)安全化學(xué)，減少事故發(fā)生：設(shè)計(jì)更安全的化學(xué)工藝，減少事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
這些原則，猶如燈塔，照亮了我們綠色化學(xué)研究的道路。而催化劑，正是綠色化學(xué)中一顆至關(guān)重要的棋子。一個(gè)好的催化劑，可以極大地提高反應(yīng)效率，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，降低能源消耗，甚至可以使一些原本難以進(jìn)行的反應(yīng)成為可能。
二、 四甲基胍：綠色催化劑的新星
現(xiàn)在，讓我們把目光聚焦到今天的主角——四甲基胍（Tetramethylguanidine，簡(jiǎn)稱(chēng)TMG）。
TMG，是一種強(qiáng)有機(jī)堿，具有以下特點(diǎn)：
- 堿性強(qiáng)：相比于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)堿，TMG的堿性更強(qiáng)，能夠有效地催化許多有機(jī)反應(yīng)。
- 溶解性好：TMG在多種有機(jī)溶劑中具有良好的溶解性，方便反應(yīng)的進(jìn)行。
- 揮發(fā)性低：TMG的揮發(fā)性較低，不易揮發(fā)到空氣中，減少了對(duì)環(huán)境的污染。
- 毒性相對(duì)較低：相較于其他強(qiáng)堿，TMG的毒性相對(duì)較低，操作安全性更高。
- 易于回收：TMG可以通過(guò)簡(jiǎn)單的萃取或蒸餾方法進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用。
可以說(shuō)，TMG簡(jiǎn)直就是為綠色化學(xué)量身定制的！它就像一位身懷絕技的武林高手，在有機(jī)合成的舞臺(tái)上，大顯身手，攻克一個(gè)個(gè)難題。
下面，我們通過(guò)一個(gè)表格，來(lái)了解一下TMG的基本參數(shù)：
下面，我們通過(guò)一個(gè)表格，來(lái)了解一下TMG的基本參數(shù)：
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
|---|---|
| 化學(xué)名稱(chēng) | 四甲基胍 |
| 英文名稱(chēng) | Tetramethylguanidine (TMG) |
| CAS 登錄號(hào) | 80-70-6 |
| 分子式 | C5H13N3 |
| 分子量 | 115.19 g/mol |
| 外觀 | 無(wú)色或淡黃色液體 |
| 密度 (20°C) | 0.915 – 0.920 g/mL |
| 沸點(diǎn) | 159-160 °C |
| 閃點(diǎn) | 54 °C |
| 折射率 (n20/D) | 1.469 – 1.471 |
| 純度 | ≥ 99.0% |
| 水分含量 | ≤ 0.5% |
| 溶解性 | 可溶于水、醇、醚、苯等多種有機(jī)溶劑 |
| 危險(xiǎn)品運(yùn)輸編號(hào) | UN 2922 8/PG II |
三、 TMG在有機(jī)合成中的應(yīng)用：八仙過(guò)海，各顯神通
TMG的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，簡(jiǎn)直可以用“八仙過(guò)海，各顯神通”來(lái)形容。以下列舉幾個(gè)典型的應(yīng)用：
- 酯化反應(yīng)：TMG可以作為催化劑，促進(jìn)羧酸和醇的酯化反應(yīng)。與傳統(tǒng)的酸催化劑相比，TMG催化的酯化反應(yīng)條件更加溫和，副產(chǎn)物更少。想象一下，我們用TMG催化合成各種香氣撲鼻的酯類(lèi)化合物，為我們的生活增添更多的色彩，是不是很美妙呢？
- Michael加成反應(yīng)： Michael加成反應(yīng)是有機(jī)合成中非常重要的一個(gè)反應(yīng)，可以構(gòu)建碳碳鍵。TMG可以催化Michael加成反應(yīng)，提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率。比如，在藥物合成中，我們經(jīng)常需要用到Michael加成反應(yīng)來(lái)構(gòu)建復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，而TMG就像一位優(yōu)秀的建筑師，幫助我們搭建起完美的分子大廈。
- Wittig反應(yīng)：Wittig反應(yīng)是合成烯烴的重要方法。TMG可以作為堿性催化劑，促進(jìn)Wittig反應(yīng)的進(jìn)行。用TMG催化合成各種功能化的烯烴，就像是一位技藝精湛的工匠，打造出各種精美的工藝品。
- 異構(gòu)化反應(yīng)： TMG可以催化烯烴的異構(gòu)化反應(yīng)，將一種烯烴轉(zhuǎn)化為另一種烯烴。這種異構(gòu)化反應(yīng)在精細(xì)化學(xué)品合成中有著重要的應(yīng)用。
- 環(huán)氧化反應(yīng)： TMG可以催化環(huán)氧化反應(yīng)，將烯烴轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物。環(huán)氧化物是一種重要的中間體，可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為各種有用的化學(xué)產(chǎn)品。
- 硅醚的脫保護(hù)反應(yīng)：在有機(jī)合成中，我們經(jīng)常需要使用硅醚來(lái)保護(hù)醇或酚羥基。TMG可以作為催化劑，選擇性地脫除硅醚保護(hù)基，釋放出我們需要的羥基。
除了以上列舉的應(yīng)用，TMG還可以應(yīng)用于縮合反應(yīng)、聚合反應(yīng)、消除反應(yīng)等等，簡(jiǎn)直是一位多才多藝的化學(xué)家。
四、 TMG的綠色優(yōu)勢(shì)：可持續(xù)發(fā)展的基石
TMG作為一種綠色催化劑，具有以下顯著的優(yōu)勢(shì)：
- 高效性：TMG可以顯著提高反應(yīng)速率和產(chǎn)率，減少反應(yīng)時(shí)間和能源消耗。時(shí)間就是金錢(qián)，效率就是生命！
- 低毒性：相對(duì)于傳統(tǒng)的強(qiáng)堿，TMG的毒性相對(duì)較低，操作安全性更高。安全，生命至上！
- 易回收：TMG可以通過(guò)簡(jiǎn)單的萃取或蒸餾方法進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用。循環(huán)利用，變廢為寶！
- 適用范圍廣：TMG可以應(yīng)用于多種有機(jī)反應(yīng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。一專(zhuān)多能，價(jià)值無(wú)限！
- 促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展：TMG的使用可以減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生，降低環(huán)境污染，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)！
正是這些綠色優(yōu)勢(shì)，使得TMG成為有機(jī)合成領(lǐng)域一顆冉冉升起的新星，為可持續(xù)化學(xué)的發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。
五、 TMG的未來(lái)展望：無(wú)限可能，值得期待
展望未來(lái)，TMG的應(yīng)用前景一片光明。
- 新型催化體系的開(kāi)發(fā)：我們可以將TMG與其他催化劑結(jié)合，開(kāi)發(fā)出更加高效、更加專(zhuān)一的新型催化體系。
- 固定化TMG催化劑的研究：將TMG固定在固體載體上，可以進(jìn)一步提高催化劑的穩(wěn)定性和可回收性。
- TMG在生物催化領(lǐng)域的應(yīng)用：探索TMG在生物催化領(lǐng)域的應(yīng)用，例如酶催化反應(yīng)的優(yōu)化。
- TMG在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：探索TMG在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，例如聚合物合成和功能化。
我相信，隨著研究的不斷深入，TMG將在有機(jī)合成、藥物合成、材料科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人類(lèi)創(chuàng)造更加美好的未來(lái)。
六、 結(jié)語(yǔ)：攜手共進(jìn)，共創(chuàng)綠色未來(lái)
各位朋友，各位同仁，綠色化學(xué)的發(fā)展需要我們每一個(gè)人的努力。讓我們攜手共進(jìn)，積極推廣和應(yīng)用綠色催化劑，減少污染排放，保護(hù)我們的地球家園。讓我們以更加環(huán)保、更加可持續(xù)的方式，創(chuàng)造更加美好的未來(lái)！
謝謝大家！
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；
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NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
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NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；
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NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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NT CAT T-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。