Umfassender Leitfaden zu Ammoniumacetat (631-61-8): Eigenschaften und Verwendung von Ammoniumacetat

Ammoniumacetat, eine Chemikalie Verbindung mit dem CAS Nummer 631-61-8ist ein Grundstein für verschiedene Industrie- und Laboranwendungen. Von seiner entscheidenden Rolle als Puffer In HPLC zu seiner Funktion als Säureregler im Essen, das Ammoniumsalz ist unglaublich vielseitig. In diesem Artikel werden wir die Tiefe dieses Phänomens erforschen hygroskopischer Feststoff, untersucht es Synthese, chemische Eigenschaftenund die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, die es unverzichtbar machen. Egal, ob Sie Chemiker, Beschaffungsbeamter oder einfach nur neugierig auf die anorganische Chemie sind, das Verständnis der Verwendung von Ammoniumacetat ist Ihre Zeit wert. Wir werden uns eingehend damit befassen, wie das funktioniert Reagenz erleichtert Massenspektrometrie, hilft dabei DNA-Extraktionund dient als wichtiger Bestandteil in organische Synthese.

Was genau ist Ammoniumacetat (CAS 631-61-8)?

Ammoniumacetat ist a chemische Verbindung mit der Formel NH₄CH₃CO₂. Im Idealfall repräsentiert es die Salz einer schwachen Säure (Essigsäure) und a schwache Basis (Ammoniak). Diese einzigartige Kombination verleiht ihm besondere Eigenschaften, die in der Chemie hoch geschätzt werden. Im Gegensatz zu starken Salzen wie Sulfat oder Verbindungen auf Chloridbasis, Ammoniumacetat nimmt einen neutralen Boden ein und wird häufig verwendet, wenn eine unterbrechungsfreie, sanfte Ionenumgebung erforderlich ist. Die CAS 631-61-8 Bezeichner bezieht sich ausdrücklich darauf Acetatsalz in seiner reinen Form.

Körperlich, Ammoniumacetat ist weiß, kristalliner Feststoff. Es ist bekannt, dass es sich um ein handelt hygroskopischer FeststoffDas heißt, es nimmt leicht Feuchtigkeit aus der Luft auf. Wenn Sie ein Glas übrig lassen Ammoniumacetat Wenn Sie es öffnen, kann es sein, dass es mit der Zeit verklumpt oder sich in eine matschige Masse verwandelt. Aus diesem Grund ist eine ordnungsgemäße Lagerung in einer trockenen Umgebung unerlässlich. Es ist hoch löslich in Wasser, wodurch ein Ammoniumacetatlösung Dies ist für viele flüssigkeitsbasierte Prozesse im Labor von grundlegender Bedeutung.

In der Welt des Handels und der Industrie Ammoniumacetat wird häufig als hochreines Produkt gehandelt und verwendet Reagenz. Weil es besteht aus Acetat und Ammonium Da es Ionen enthält, zersetzt es sich beim Erhitzen relativ leicht, eine Eigenschaft, die es von stabilen Salzen wie solchen unterscheidet Natriumacetat. Diese thermische Instabilität ist tatsächlich ein Vorteil bei bestimmten Analysetechniken und verhindert die Bildung von Rückständen in empfindlichen Geräten.

Wie gelingt die Synthese von Ammoniumacetat?

Der Synthese von Ammoniumacetat ist eine klassische Säure-Base-Reaktion. Es ist in erster Linie entsteht durch die Neutralisation von Essigsäure mit Ammoniak. Dieser Prozess kann mit unterschiedlichen Konzentrationen durchgeführt werden, die gebräuchlichste industrielle Methode ist jedoch die Sättigung Eisessig mit Ammoniak. Eisessig ist die wasserfreie, konzentrierte Form von Essigsäure. Wann Ammoniak Gas wird hindurchgeperlt, das Reaktion von Ammoniak Und Essigsäure ergibt den Feststoff Ammoniumacetat.

Eine andere Methode für Ammoniumacetatpräparat beinhaltet die Reaktion von Essigsäure mit Ammoniumcarbonat. In diesem Szenario Essigsäure reagiert mit dem Carbonat und setzt dabei Kohlendioxid und Wasser frei Acetat. Diese Methode wird häufig beim Umgang mit Gasen eingesetzt Ammoniak ist nicht machbar oder wenn ein Feststoff Ammonium Quelle wird bevorzugt. Die chemische Gleichung sieht im Allgemeinen wie folgt aus: $2 CH_3COOH + (NH_4)_2CO_3 \rightarrow 2 NH_4CH_3COO + H_2O + CO_2$.

Es ist auch möglich, es durch Mischen zu synthetisieren Eisessig mit Ammoniak in einem wässrige LösungUm den festen Kristall herauszubekommen, muss allerdings das Wasser verdampft werden, was aufgrund der Tendenz der Verbindung zum Verlust schwierig sein kann Ammoniak beim Erhitzen. Daher ist während des Prozesses eine sorgfältige Kontrolle von Temperatur und pH-Wert erforderlich Synthese um sicherzustellen, dass das Endprodukt rein ist Ammoniumacetat. Das Reaktion von Ammoniak und Essigsäure Komponenten sind von grundlegender Bedeutung für die Herstellung Acetat für globale Märkte benötigt.

Was sind die wichtigsten chemischen Eigenschaften dieser Verbindung?

Das verstehen chemische Eigenschaften von Ammoniumacetat ist für die effektive Anwendung von entscheidender Bedeutung. Wie bereits erwähnt, leitet es sich von a ab schwache Säure und eine schwache Basis. Dies macht es zu einem hervorragenden Kandidaten für die Erstellung eines Pufferlösung. Ein Acetatpuffer gemacht mit Ammoniumacetat wirkt effektiv im sauren Bereich und hilft, den pH-Wert einer Reaktionsmischung zu stabilisieren. Da sowohl das Kation (Ammonium) als auch das Anion (Acetat) kann hydrolysieren, der pH-Wert ist rein Ammoniumacetatlösung ist ungefähr neutral, typischerweise um pH 7,0, obwohl sich dieser Wert je nach Konzentration ändern kann.

Einer der prägendsten chemische Eigenschaften ist, dass es so ist bei niedrigen Drücken flüchtig. Dies unterscheidet sich von Natriumacetat oder Kaliumacetat, die beim Verdunsten von Lösungsmitteln feste Rückstände hinterlassen. Wann Ammoniumacetat Wird erhitzt oder unter Vakuum gesetzt, dissoziiert es wieder Ammoniak und Essigsäure (oder Essigsäure mit Ammoniak Dampf) und hinterlässt praktisch keine Spuren. Diese Eigenschaft ist der „Zaubertrick“, der es in der analytischen Chemie so beliebt macht.

Bezüglich Löslichkeit, Ammoniumacetat ist unglaublich vielseitig. Das wird es lösen leicht in Wasser, Methanol und Ethanol. So hoch Löslichkeit ermöglicht die Verwendung in verschiedenen Bereichen mobile Phasen für die Chromatographie. Allerdings ist es weniger stabil als Ammoniumsulfat; Bei zu langer Hitzeeinwirkung verliert es Ammoniak und wird sauer.

Warum ist Ammoniumacetat in der HPLC und Massenspektrometrie von entscheidender Bedeutung?

Im Bereich der analytischen Chemie, insbesondere Hoch-Leistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) Und HPLC gekoppelt mit Massenspektrometrie (LC-MS), Ammoniumacetat ist ein Superstar. Es ist weit verbreitet Wird zum Erstellen eines Puffers verwendet für mobile Phasen. A Puffer für mobile Phasen Hilft dabei, den pH-Wert des Lösungsmittels aufrechtzuerhalten, während es sich durch die Säule bewegt, und stellt so sicher, dass die zu analysierenden Verbindungen (Analyten) in einem konsistenten Ionisierungszustand bleiben. Dies führt zu schärferen Spitzen und genaueren Daten.

Der wahre Grund Ammoniumacetat Das Besondere an der LC-MS ist seine Flüchtigkeit. Wann Vorbereitung von Proben für die Massenspektrometrie, müssen Wissenschaftler vermeiden nichtflüchtige Salze bei der Probenvorbereitung. Herkömmliche Phosphatpuffer sind zwar wirksam, aber feste Salze, die die empfindliche Einlassquelle eines Massenspektrometers verstopfen. Ammoniumacetat, Sein bei niedrigen Drücken flüchtig, sublimiert und verschwindet. Es sorgt für die erforderliche Ionenstärke und Pufferkapazität in der flüssigen Phase, verschwindet jedoch in der Gasphase des Detektors.

Verwendete Salze in der Vergangenheit, wie Phosphate oder Sulfate, werden heute weitgehend durch ersetzt Ammoniumacetat oder Ammoniumformat in diesen Anwendungen. Es ist auch kompatibel mit Phasen für HPLC mit ELSD (Evaporative Light Scattering Detector), eine weitere Technik, die flüchtige Puffer erfordert. Die Acetat Ion erleichtert die Ionisierung verschiedener Moleküle und ist damit der Standard Reagenz für die Analyse verschiedener Verbindungen von Medikamenten bis hin zu Proteinen.

Wie führen Sie die Ammoniumacetat-Herstellung im Labor durch?

Während viele es vorgemischt kaufen, wissen sie, wie es geht Erstellen Sie eine Pufferlösung ist eine Standardfähigkeit im Labor. Ammoniumacetatpräparat Im Labor geht es in der Regel darum, den kristallinen Feststoff in hochreinem Wasser aufzulösen. Zum Beispiel, wenn Sie Es müssen 10 m Ammonium hergestellt werden Bei einer Acetat-Stammlösung (die sehr konzentriert ist) würden Sie eine beträchtliche Menge davon abwiegen hygroskopischer Feststoff Und lösen es sorgfältig.

Da es jedoch hygroskopisch ist, kann das Wiegen ungenau sein, wenn es Wasser aufgenommen hat. Manchmal bevorzugen Chemiker die Herstellung Puffer in situ durch Mischen Essigsäure Und Ammoniak (oder Ammoniumhydroxid) Lösungen, bis der gewünschte pH-Wert erreicht ist. Wenn Sie die benötigte Menge berechnet Berücksichtigen Sie für eine bestimmte Molarität immer das Wassergewicht, wenn der Feststoff verklumpt ist.

Nehmen wir an, Sie benötigen ein bestimmtes Volumen. Sie könnten das berechnen benötigte Menge für 70 ml oder die Menge erforderlich für 70 ml Lösung einer bestimmten Molarität. Du würdest das auflösen Ammoniumacetat in etwas weniger Wasser den pH-Wert mit einstellen Essigsäure oder Ammoniak, und dann bis zum Endvolumen auffüllen. Dies gewährleistet Ihre Acetatpuffer ist präzise. Diese Lösung wird dann oft gefiltert, um etwaige Partikel zu entfernen, bevor sie als Produkt verwendet wird Reagenz bei empfindlichen Instrumenten.

Wird Ammoniumacetat als Lebensmittelzusatzstoff verwendet?

Ja, für einige überraschend, Ammoniumacetat Ist als Lebensmittelzusatz verwendet. In der Lebensmittelindustrie dient es vor allem als Säureregler. Es ist in Europa unter der E-Nummer E264 gelistet (obwohl der Zulassungsstatus je nach Region unterschiedlich ist, prüfen Sie daher immer die örtlichen Vorschriften). Seine Rolle als Zusatzstoff als Säureregulator hilft dabei, den pH-Wert verarbeiteter Lebensmittel zu kontrollieren und zu verhindern, dass sie zu sauer oder zu alkalisch werden, was den Geschmack und die Haltbarkeit beeinträchtigen kann.

Obwohl nicht so allgegenwärtig wie Zitronensäure oder Natriumacetat, Ammoniumacetat wird verwendet in spezifisch Essen Anwendungen, bei denen ein Puffermittel erforderlich ist, das keinen salzigen Geschmack verleiht (wie es bei Natriumchlorid der Fall wäre). Es gilt allgemein als sicher in den Mengen als Nahrungsmittel verwendet Zutat. Die Acetat Die Komponente wird vom Körper auf natürliche Weise verstoffwechselt Ammonium wird von der Leber verarbeitet.

Der Verwendung von Ammoniumacetat in Lebensmitteln zeigt das Sicherheitsprofil der Verbindung bei korrekter Handhabung. Es verhält sich ähnlich wie Essig (Essigsäure) funktioniert, allerdings mit einem neutraleren pH-Profil aufgrund der Ammonium Gegenion. Ob als Lebensmittelzusatz verwendet oder in der industriellen Synthese die grundlegende Chemie der Acetat Die Gruppe bleibt der durchgängige Wirkfaktor.

Welche Rolle spielt es bei organischen Synthesereaktionen?

Ammoniumacetat ist ein Favorit Reagenz für organische Chemiker. Es wird häufig als verwendet Ammoniakquelle in Reaktionen, da es einfacher zu handhaben ist als gasförmiges Ammoniak. Eine seiner bekanntesten Anwendungen ist als Katalysator in der Knoevenagel-Kondensation. Im Knövenagel Reaktion, Ammoniumacetat Hilft bei der Bindung eines Aldehyds oder Ketons mit einer aktiven Wasserstoffverbindung. Die Acetat fungiert als milde Base zur Deprotonierung des aktiven Wasserstoffs, während die Ammonium kann die Carbonylgruppe aktivieren.

Eine weitere wichtige Anwendung liegt in der Borch Reaktion. Die Borch-Reaktion ist ein reduktiver Aminierungsprozess. Hier, Ammoniumacetat dient als Ammoniakquelle um ein Keton oder einen Aldehyd in ein Amin umzuwandeln. Die Ammoniak in der Borch-Reaktion reagiert mit dem Carbonyl zu einem Imin, das dann zu einem Amin reduziert wird. Dies ist eine Standardmethode zur Synthese pharmazeutischer Zwischenprodukte.

Außerdem, Ammoniumacetat wird bei der Synthese von Imidazolen, Oxazolen und anderen heterozyklischen Verbindungen verwendet. Es liefert sowohl den Stickstoff (aus Ammonium) und die Pufferkapazität (von Acetat), die für diese komplexen Ringbildungsreaktionen benötigt werden. In vielen Fällen Ammoniumacetat in reiner Form Form wird vorgezogen Ammoniumchlorid oder Sulfat weil die Acetat Das Nebenprodukt ist weniger störend oder lässt sich leichter entfernen.

Wie wird es in der Bodenanalyse und in der Landwirtschaft eingesetzt?

Im Agrarsektor Ammoniumacetat spielt eine entscheidende Rolle bei der Analyse der Bodenfruchtbarkeit. Konkret wird es für die verwendet Bestimmung des verfügbaren Kaliums (K) im Boden. Die Methode beinhaltet die Verwendung eines Neutralleiters Ammoniumacetatlösung um Kaliumionen aus Bodenproben zu extrahieren. Die Ammonium Ion fungiert als Ersatzkation für Kalium auf den Tonpartikeln des Bodens.

Denn die Ammonium Ion (NH₄⁺) und das Kaliumion (K⁺) haben ähnliche Größen und Ladungen, die Ammonium kann das im Boden gebundene Kalium physikalisch verdrängen. Sobald das Kalium in die Lösung gelangt ist, können Wissenschaftler es messen, um zu bestimmen, wie viel Dünger ein Landwirt benötigt. Dieser Prozess beruht auf der Boden, in dem Ammonium enthalten ist Ion fungiert als Ersatz Agent.

Diese Extraktionsmethode ist ein Standard in der Bodenkunde. Es hilft bei der Bestimmung der „Kationenaustauschkapazität“ (CEC) des Bodens. Während andere Extraktionsmittel existieren, Ammoniumacetat wird bevorzugt, da es die natürliche Freisetzung von Nährstoffen ziemlich gut simuliert und den Bodenextrakt auf einen neutralen pH-Wert (normalerweise pH 7,0) puffert. Dies verhindert die saure Auflösung von Mineralien, die den Pflanzen von Natur aus nicht zur Verfügung stehen würden.

Was ist mit Molekularbiologie und DNA-Extraktion?

Im Bereich von Molekularbiologie, Ammoniumacetat ist ein vertrauenswürdiges Werkzeug für DNA- und RNA-Reinigung. Nachdem Wissenschaftler Zellen aufgebrochen haben, um an genetisches Material zu gelangen, nutzen sie diese häufig Ammoniumacetat um Proteine auszufällen und Verunreinigungen zu entfernen. Es ist besonders nützlich, da es die Kopräzipitation von dNTPs (den Bausteinen der DNA) und einigen Oligosacchariden hemmt.

Bei Verwendung für DNA-Extraktion, eine hohe Konzentration von Ammoniumacetat wird der Probe hinzugefügt. Dadurch werden Proteine ​​„ausgesalzen“, sodass sie unlöslich werden und in einer Zentrifuge zentrifugiert werden können. Die DNA bleibt in der Flüssigkeit. Später wird der Flüssigkeit Ethanol zugesetzt, um die DNA auszufällen. Ammoniumacetat wird oft vorgezogen Natriumacetat in diesem Schritt, wenn die DNA für enzymatische Reaktionen (wie die Verdauung durch Restriktionsenzyme) verwendet werden soll, weil die Ammonium Es ist weniger wahrscheinlich, dass Ionen diese Enzyme hemmen als Natrium- oder Kaliumionen.

Das ist es auch Wird zum Ersetzen von Zellpuffern verwendet in bestimmten Protokollen. Die milde Natur des Acetat Und Ammonium Ionen schont die empfindlichen DNA- und RNA-Stränge. Diese Anwendung unterstreicht die Vielseitigkeit von Ammoniumacetat: aus Tonnen von Industrie Reagenz bis hin zu Mikrolitern in einem Genforschungsröhrchen ist sein Nutzen enorm.

Wie schneidet es im Vergleich zu anderen Salzen wie Ammoniumformiat ab?

Bei der Auswahl a Puffer oder Reagenz, Chemiker wählen oft zwischen Ammoniumacetat Und Ammoniumformat. Beides sind flüchtige Salze, die in der LC-MS verwendet werden, es gibt jedoch Unterschiede. Ammoniumformiat ist das Salz von Ameisensäure, das eine stärkere Säure ist als Essigsäure. Folglich, Ammoniumformiat Puffer eignen sich besser für einen niedrigeren pH-Bereich (ca. pH 3–4). Ammoniumacetat ist besser für einen etwas höheren Bereich (pH 4-6).

Wenn Sie eine benötigen Pufferlösung Das ist etwas saurer, vielleicht tendieren Sie dazu Ameisensäure und sein Salz. Allerdings Essigsäure Und Ammoniumacetat sind oft günstiger und ausreichend wirksam für allgemeine Breitbandanalysen.

Im Vergleich zu Natriumacetat, Ammoniumacetat hat den Vorteil der Volatilität. Wenn Sie einen Prozess durchführen, bei dem Sie das Salz anschließend entfernen müssen, Ammoniumacetat ist der Gewinner. Wenn Sie ein stabiles Salz benötigen, das an Ort und Stelle bleibt, Natriumacetat ist besser. In Bezug auf Löslichkeit, beide sind gut löslich, aber die Ammonium Salz ist im Allgemeinen hygroskopischer.

Ein weiterer Vergleich ist mit Ammoniumsulfat. Sulfat ist ein nichtflüchtiges, starkes Salz. Es eignet sich hervorragend für die Proteinfällung (Aussalzen), ist jedoch für die Massenspektrometrie schrecklich, da es die Maschine verstopft. Deshalb, Salze, die verwendet wurden historisch ähnlich Sulfat werden ersetzt durch Acetat in modernen Analyselaboren.