수산화 테트라메틸아모늄

Tetramethylammonium hydroxide
TMAH.svg
TMAH-3D-vdW.png
이름
IUPAC 이름
수산화 테트라메틸아자늄
기타 이름
수산화 테트라메틸아모늄; N, N, N,-트리메틸메탄나미늄 수산화물
식별자
  • 75-59-2 checkY
  • 10424-66-5(트리하이드레이트) ☒N
  • 10424-65-4 (펜타하이드레이트) checkY
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.000.803 Edit this at Wikidata
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/C4H12N.H2O/c1-5(2,3)4;/h1-4H3;1H2/q+1;/p-1 checkY
    키: WGTYBPLFIVFAS-UHFFFAOYSA-M checkY
  • InChi=1/C4H12N.H2O/c1-5(2,3)4;/h1-4H3;1H2/q+1;/p-1
    키: WGTYBPLFIVFAS-REWHXWOFAQ
  • C[N+](C)C.[오-]
특성.
C4H13NO
어금질량 91.1987 g·190−1
밀도 ~ 1.015 g/cm3(20~25% 수용액)
녹는점 67°C(153°F, 340K) (펜타하이드레이트)
비등점 부패하다
높은
위험
안전자료표 TMAH/5용 시그마-알드리히 MSDSH2O
GHS 픽토그램 GHS05: Corrosive GHS06: Toxic

[1]

GHS 시그널 워드 위험[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(화재 다이아몬드)
3
0
0
관련 화합물
기타 음이온
 염화 테트라메틸람모늄
기타 양이온
 수산화 테트라에틸아모늄
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

수산화 테트라메틸아모늄(TMAH 또는 TMAOH)은 분자식 N(CH3)4+ OH를− 갖는 분자성 암모늄염으로, 물이나 메탄올에 농축된 용액으로 흔히 접하게 된다. 고체와 용액은 무색 또는 불순하면 황색이다. TMAH는 순수하면 사실상 냄새가 나지 않지만 일반 불순물인 트리메틸아민에서 강한 비린내가 나는 경우가 많다. TMAH는 수많은 다양한 산업 및 연구 애플리케이션을 보유하고 있다.

화학적 특성

구조

MeNOh 단수화물의 구조.[2]

TMAH는 수성 용액으로 가장 흔하게 볼 수 있으며, 농도가 약 2–25%이며 메탄올 용액으로는 덜 자주 발생한다. 이러한 솔루션은 CAS# 75-59-2로 식별된다. 여러 하이드레이트 N(CH3)4OH,xHO2.는 결정화되었다.[3] 이 소금들은 MeN4+ 양이온과 수산화 음이온을 잘 분리시킨 것이 특징이다. 수산화물 집단은 결정화의 물과 수소 결합에 의해 연결된다. 무수 TMAH는 격리되지 않았다.

준비

초기 준비물 중 하나는 TMAH가 용해 가능한 건조한 메탄올에 염화 테트라메틸아몬늄과 수산화칼륨의 염전반응으로 만든 워커와 존스턴의 것이다.[4]

NMe4+Cl− + KOH → NMe4+ OH− + KCl

여기서 Me는 메틸 그룹 –CH를3 의미한다.

이 보고서는 또 TMAH가 오수화물로서 격리된 것에 대한 세부사항을 제시하며 삼수화물의 존재에 주목하며, 이전에도 대기 수분과 이산화탄소를 위해 보여지는 탐욕스러움을 강조한다. 이 저자들은 15 °C에서 220 g/100 mL의 물에 대해 62–63 °C의 m.p.를 보고했다.

반응

TMAH는 유난히 튼튼하다. 160 °C에서 6 M NaOH의 반감기는 61시간 이상이다.[5]

TMAH는 강한 산이나 약한 산과 간단한 산 염기 반응을 일으켜 음이온이 산에서 유래된 테트라메틸람모늄 염을 생산한다. 예시로는 다음과 같은 테트라메틸람모늄 플루오르화물이 준비된다.[6]

NMe4+ OH− + HF → NMe4+F− + H2O
  • TMAH 용액은 암모늄 염과의 측정치 반응에서 다른 테트라메틸람모늄 염을 만드는 데 사용될 수 있으며, 여기서 음이온은 암모늄 소금에서 유도된다. 반응은 암모니아와 물의 증발 제거에 의해 원하는 방향으로 구동된다.[7] 예를 들어, 테트라메틸람모늄 티오시아네이트(tetramethylammonium tiocyanate)는 티오시아네이트 암모늄으로 만들어질 수 있으므로,
NMe4+ OH− + NH4+SCN− → NMe4+SCN− + NH3 + H2O
2NMe4+ OH− → 2NMe3 + MeOMe + HO2

특성.

TMAH는 매우 강한 기반이다.[10]

사용하다

TMAH의 산업적 용도 중 하나는 실리콘의 비등방성 식각용이다.[11] 광석학 과정에서 산성 포토레지스트의 개발에 기본 용제로 사용되며, 포토레지스트의 박토에 효과가 높다. TMAH는 일부 위상 전달 촉매 특성을 가지고 있으며, 나노입자 집적을 억제하기 위해 페로플루이드 합성에 계면활성제로 사용된다.

TMAH는 열분해와 화학적 유도화를 모두 포함하는 해석 기법인 열분해에서 현재 사용되는 가장 일반적인 시약이다.[12]

습식 비등방성 식각

TMAH는 4차 암모늄 수산화물(QAH) 용액군에 속하며 일반적으로 비등분 에칭 실리콘에 사용된다. 일반적인 식각 온도는 70~90°C이고, 일반적인 농도는 물에서 5–25 wt.% TMAH이다. (100) 실리콘 에치 속도는 일반적으로 온도와 TMAH 농도의 증가에 따라 증가한다. 에칭 실리콘(100) 표면 거칠기는 TMAH 농도가 높아짐에 따라 감소하며, 20% TMAH 용액으로 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 에치 속도는 일반적으로 분당 0.1–1마이크로미터에 있다.

TMAH에서 긴 에치의 일반적인 마스킹 재료로는 이산화규소(LPCVD 및 열)와 질화규소 등이 있다. 질화 실리콘은 TMAH에서 무시할 수 있는 에치율을 가지고 있다; TMAH에서 이산화 규소의 에치율은 필름 품질에 따라 다르지만, 일반적으로 0.1nm/분이다.[11]

독성

주요 기사: 테트라메틸람모늄

테트라메틸아모늄 이온은 신경과 근육에 영향을 미쳐 호흡곤란, 근육마비, 사망 가능성이 있다.[14] 그것은 구조적으로 신경근 접합부와 자율신경전달물질인 아세틸콜린과 관련이 있다. 이러한 구조적 유사성은 독성의 메커니즘에 반영된다. – 니콜로틴 아세틸콜린 수용체와 결합하여 활성화하지만, 작용제가 지속적으로 존재하면 감쇠될 수 있다. 테트라메틸람모늄의 작용은 자율성 강글리아에서 가장 뚜렷하게 나타나며, 따라서 테트라메틸람모늄은 전통적으로 강글리온-지진제 약물로 분류된다.[15]

갱년기 효과는 우발적인 산업 노출에 따른 사망에 기여했을 수 있다. 이 강한 기반이 유도한 '화학적 화상'도 심각하다. TMAH 농축액과 피부 접촉을 통해 중독이 발생할 수 있다는 증거가 있다.[16]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d 시그마알드리히 주식회사, 테트라메틸람모늄 수산화 펜타하이드레이트. 2015-04-06년에 검색됨.
  2. ^ Mootz, Dietrich; Seidel, Reinhard (1990). "Polyhedral clathrate hydrates of a strong base: Phase relations and crystal structures in the system tetramethylammonium hydroxide-water". Journal of Inclusion Phenomena and Molecular Recognition in Chemistry. 8 (1–2): 139–157. doi:10.1007/BF01131293. S2CID 95063058.
  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). "Tetramethylammonium hydroxide". J. Chem. Soc., Trans. 87: 955–961. doi:10.1039/ct9058700955.
  5. ^ Marino, M. G.; Kreuer, K. D. (2015). "Alkaline Stability of Quaternary Ammonium Cations for Alkaline Fuel Cell Membranes and Ionic Liquids". ChemSusChem. 8 (3): 513–523. doi:10.1002/cssc.201403022. PMID 25431246.
  6. ^ Christe, K. O.; Wilson, W. W.; Wilson, R. D.; Bau, R.; Feng, J. A. (1990). "Syntheses, properties, and structures of anhydrous tetramethylammonium fluoride and its 1:1 adduct with trans-3-amino-2-butenenitrile". Journal of the American Chemical Society. 112 (21): 7619–7625. doi:10.1021/ja00177a025.CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)
  7. ^ Markowitz, M. M. (1957). "A convenient method for preparation of quaternary ammonium salts". J. Org. Chem. 22: 983–984. doi:10.1021/jo01359a605.
  8. ^ Lawson, A. T.; Collie, N. (1888). "The action of heat on the salts of tetramethylammonium". J. Chem. Soc., Trans. 53: 1888. doi:10.1039/CT8885300624.
  9. ^ Musker, W. Kenneth. (1964). "A Reinvestigation of the Pyrolysis of Tetramethylammonium Hydroxide". Journal of the American Chemical Society. 86 (5): 960–961. doi:10.1021/ja01059a070.
  10. ^ Stewart, R.; O'Donnell, J. P. (1964). "Strongly basic systems: III.The H_ function for various solvent systems". Can. J. Chem. 42 (7): 1681–1693. doi:10.1139/v64-251.
  11. ^ a b Thong, J. T. L.; Choi, W. K.; Chong, C. W. (1997). "TMAH etching of silicon and the interaction of etching parameters". Sensors and Actuators A: Physical. 63 (3): 243–249. doi:10.1016/S0924-4247(97)80511-0.
  12. ^ Shadkami, F.; Helleur, R. (2010). "Recent applications in analytical thermochemolysis". J. Anal. Appl. Pyrol. 89: 2–16. doi:10.1016/j.jaap.2010.05.007.
  13. ^ TMA의 약리학 및 독성학 연구는 일반적으로 TMA 할리드 소금을 사용하여 수행되어 왔으며 TMAH의 수산화이온은 생물학적 조직에 비해 너무 파괴적이다.
  14. ^ Anthoni, U.; Bohlin, L.; Larsen, C.; Nielsen, P.; Nielsen, N. H.; Christophersen, C. (1989). "Tetramine: Occurrence in marine organisms and pharmacology". Toxicon. 27 (7): 707–716. doi:10.1016/0041-0101(89)90037-8. PMID 2675390.
  15. ^ Bowman, W.C.와 Rand, M.J. (1980), "주변 자율 콜린거 메커니즘" (1980), Blackwell Scientific, Blackwell Scientific, Oxford 10.21의 약리학 교과서 제2편 제2편)
  16. ^ Lin, C.C.; et al. (2010). "Tetramethylammonium hydroxide poisoning". Clin. Toxicol. 48 (3): 213–217. doi:10.3109/15563651003627777. PMID 20230335. S2CID 3393943.