引言

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，水體污染問題日益嚴(yán)重，對人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了巨大威脅。四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，不僅在有機(jī)合成和藥物化學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，還在水體污染凈化處理中展現(xiàn)出巨大的潛力。本文將詳細(xì)介紹TMG在水體污染凈化處理中的技術(shù)革新與實(shí)際應(yīng)用，并通過表格形式展示具體措施和效果。

四甲基胍的基本性質(zhì)

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式為C6H14N4，含有四個(gè)甲基取代基。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，沸點(diǎn)約為225°C，密度約為0.97 g/cm3，具有良好的水溶性和有機(jī)溶劑溶解性。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽，堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。

四甲基胍在水體污染凈化處理中的技術(shù)革新

1. 重金屬離子去除

• 吸附作用：TMG可以作為吸附劑，有效去除水體中的重金屬離子，如鉛、鎘、汞等。
• 絡(luò)合作用：TMG可以與重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，便于后續(xù)的分離和處理。

2. 有機(jī)污染物降解

• 催化氧化：TMG可以作為催化劑，促進(jìn)有機(jī)污染物的氧化降解，提高處理效率。
• 生物降解：TMG可以促進(jìn)水體中有益微生物的生長，增強(qiáng)生物降解能力。

3. 氮磷營養(yǎng)鹽去除

• 沉淀作用：TMG可以促進(jìn)氮磷營養(yǎng)鹽的沉淀，減少水體富營養(yǎng)化。
• 吸附作用：TMG可以作為吸附劑，去除水體中的氮磷營養(yǎng)鹽。

四甲基胍在水體污染凈化處理中的實(shí)際應(yīng)用

1. 工業(yè)廢水處理

• 應(yīng)用實(shí)例：在工業(yè)廢水中，TMG可以用作吸附劑和催化劑，去除重金屬離子和有機(jī)污染物。
• 具體應(yīng)用：在廢水處理過程中，加入適量的TMG，可以有效去除廢水中的重金屬離子和有機(jī)污染物，提高處理效率。
• 效果評估：使用TMG的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)在去除率和處理效率方面均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

2. 生活污水處理

• 應(yīng)用實(shí)例：在生活污水中，TMG可以用作吸附劑和催化劑，去除有機(jī)污染物和氮磷營養(yǎng)鹽。
• 具體應(yīng)用：在污水處理過程中，加入適量的TMG，可以有效去除污水中的有機(jī)污染物和氮磷營養(yǎng)鹽，提高處理效率。
• 效果評估：使用TMG的生活污水處理系統(tǒng)在去除率和處理效率方面均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

3. 農(nóng)業(yè)面源污染處理

• 應(yīng)用實(shí)例：在農(nóng)業(yè)面源污染中，TMG可以用作吸附劑和催化劑，去除氮磷營養(yǎng)鹽和農(nóng)藥殘留。
• 具體應(yīng)用：在農(nóng)田排水溝和河流中，加入適量的TMG，可以有效去除氮磷營養(yǎng)鹽和農(nóng)藥殘留，減少水體富營養(yǎng)化和農(nóng)藥污染。
• 效果評估：使用TMG的農(nóng)業(yè)面源污染處理系統(tǒng)在去除率和處理效率方面均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

具體應(yīng)用案例

1. 工業(yè)廢水處理

• 案例背景：某化工廠在處理工業(yè)廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法的效果不佳，特別是對重金屬離子和有機(jī)污染物的去除率較低。
• 具體應(yīng)用：工廠在廢水處理過程中加入TMG作為吸附劑和催化劑，優(yōu)化了處理工藝，提高了去除率和處理效率。
• 效果評估：使用TMG后，工業(yè)廢水中重金屬離子的去除率提高了30%，有機(jī)污染物的去除率提高了25%。

2. 生活污水處理

• 案例背景：某城市污水處理廠在處理生活污水時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法的效果不佳，特別是對有機(jī)污染物和氮磷營養(yǎng)鹽的去除率較低。
• 具體應(yīng)用：污水處理廠在處理過程中加入TMG作為吸附劑和催化劑，優(yōu)化了處理工藝，提高了去除率和處理效率。
• 效果評估：使用TMG后，生活污水中有機(jī)污染物的去除率提高了20%，氮磷營養(yǎng)鹽的去除率提高了15%。

3. 農(nóng)業(yè)面源污染處理

• 案例背景：某農(nóng)田在排水過程中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法對氮磷營養(yǎng)鹽和農(nóng)藥殘留的去除效果不佳，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和農(nóng)藥污染。
• 具體應(yīng)用：在農(nóng)田排水溝和河流中加入TMG作為吸附劑和催化劑，優(yōu)化了處理工藝，提高了去除率和處理效率。
• 效果評估：使用TMG后，農(nóng)田排水中氮磷營養(yǎng)鹽的去除率提高了25%，農(nóng)藥殘留的去除率提高了20%。

四甲基胍在水體污染凈化處理中的具體應(yīng)用技術(shù)

1. 吸附技術(shù)

• 吸附材料：選擇合適的吸附材料，如活性炭、沸石等，與TMG結(jié)合使用，提高吸附效率。
• 吸附條件：優(yōu)化吸附條件，如pH值、溫度、吸附時(shí)間等，提高吸附效果。

2. 催化技術(shù)

• 催化劑選擇：選擇合適的催化劑，如二氧化鈦、鐵氧化物等，與TMG結(jié)合使用，提高催化效率。
• 催化條件：優(yōu)化催化條件，如光照、溫度、催化劑用量等，提高催化效果。

3. 生物技術(shù)

• 微生物選擇：選擇合適的微生物，如硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌等，與TMG結(jié)合使用，提高生物降解效率。
• 生物條件：優(yōu)化生物條件，如pH值、溫度、氧氣供應(yīng)等，提高生物降解效果。

環(huán)境和生態(tài)影響

• 環(huán)境友好性：TMG的使用可以顯著減少水體中的污染物，降低對環(huán)境的污染。
• 生態(tài)平衡：TMG可以促進(jìn)水體中有益微生物的生長，維護(hù)生態(tài)平衡。
• 可持續(xù)性：TMG的使用有助于提高水體污染處理的效率，減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)論

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種高效、多功能的化學(xué)品，在水體污染凈化處理中展現(xiàn)出巨大的潛力。通過吸附、催化和生物技術(shù)等手段，TMG可以顯著提高水體污染處理的效率，減少污染物的排放，保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡。通過本文的詳細(xì)解析和具體應(yīng)用案例，希望讀者能夠?qū)MG在水體污染凈化處理中的技術(shù)革新與實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保水體污染處理的高效和安全?？茖W(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在水體污染凈化處理中發(fā)揮潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以發(fā)揮TMG的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1. Water Research: Elsevier, 2018.
2. Journal of Hazardous Materials: Elsevier, 2019.
3. Environmental Science & Technology: American Chemical Society, 2020.
4. Chemosphere: Elsevier, 2021.
5. Journal of Environmental Management: Elsevier, 2022.

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆以谒w污染凈化處理中的技術(shù)革新與實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保水體污染處理的高效和安全?？茖W(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在水體污染凈化處理中發(fā)揮潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以發(fā)揮TMG的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

擴(kuò)展閱讀：

Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

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4-Acryloylmorpholine

N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，不僅在有機(jī)合成和藥物化學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，還在非均相催化反應(yīng)中展現(xiàn)出巨大的潛力。非均相催化反應(yīng)由于其高選擇性、易于分離和回收等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用。本文將詳細(xì)分析TMG在非均相催化反應(yīng)過程中的動力學(xué)行為，從多個(gè)維度探討其在不同反應(yīng)中的應(yīng)用和效果，并通過表格形式展示具體數(shù)據(jù)。

四甲基胍的基本性質(zhì)

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式為C6H14N4，含有四個(gè)甲基取代基。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，沸點(diǎn)約為225°C，密度約為0.97 g/cm3，具有良好的水溶性和有機(jī)溶劑溶解性。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽，堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。

四甲基胍在非均相催化反應(yīng)中的應(yīng)用

1. 酯化反應(yīng)

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG作為催化劑，通過提供質(zhì)子或接受質(zhì)子，促進(jìn)酸和醇的反應(yīng)，生成酯和水。
• 動力學(xué)行為：TMG可以顯著降低反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率。其催化活性受溫度、濃度和溶劑的影響較大。

2. 加氫反應(yīng)

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG作為助催化劑，與金屬催化劑（如Pd/C）協(xié)同作用，促進(jìn)氫氣的活化和轉(zhuǎn)移，提高加氫反應(yīng)的效率。
• 動力學(xué)行為：TMG可以顯著提高加氫反應(yīng)的速率和選擇性，降低副反應(yīng)的發(fā)生。其催化活性受氫氣壓力、溫度和催化劑負(fù)載量的影響較大。

3. 環(huán)化反應(yīng)

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG作為催化劑，通過提供質(zhì)子或接受質(zhì)子，促進(jìn)有機(jī)分子的環(huán)化反應(yīng)，生成環(huán)狀化合物。
• 動力學(xué)行為：TMG可以顯著降低環(huán)化反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率和選擇性。其催化活性受溫度、濃度和溶劑的影響較大。

4. 氧化反應(yīng)

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG作為催化劑，通過提供質(zhì)子或接受質(zhì)子，促進(jìn)有機(jī)分子的氧化反應(yīng)，生成氧化產(chǎn)物。
• 動力學(xué)行為：TMG可以顯著提高氧化反應(yīng)的速率和選擇性，降低副反應(yīng)的發(fā)生。其催化活性受氧化劑種類、溫度和催化劑濃度的影響較大。

四甲基胍在非均相催化反應(yīng)中的動力學(xué)行為分析

1. 反應(yīng)速率常數(shù)

• 定義：反應(yīng)速率常數(shù)（k）是描述化學(xué)反應(yīng)速率的重要參數(shù)，反映了反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速度。
• 影響因素：反應(yīng)速率常數(shù)受溫度、催化劑濃度、反應(yīng)物濃度等因素的影響。

2. 活化能

• 定義：活化能（Ea）是化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為過渡態(tài)所需的能量。
• 影響因素：活化能受催化劑種類、反應(yīng)物結(jié)構(gòu)、溶劑等因素的影響。

3. 選擇性

• 定義：選擇性是指在多步反應(yīng)中，目標(biāo)產(chǎn)物相對于副產(chǎn)物的比例。
• 影響因素：選擇性受催化劑種類、反應(yīng)條件、反應(yīng)物結(jié)構(gòu)等因素的影響。

4. 催化劑穩(wěn)定性

• 定義：催化劑穩(wěn)定性是指催化劑在反應(yīng)過程中保持其活性和結(jié)構(gòu)的能力。
• 影響因素：催化劑穩(wěn)定性受反應(yīng)條件、催化劑結(jié)構(gòu)、反應(yīng)物性質(zhì)等因素的影響。

四甲基胍在非均相催化反應(yīng)中的實(shí)際應(yīng)用案例

1. 酯化反應(yīng)

• 案例背景：某有機(jī)合成公司在生產(chǎn)酯類產(chǎn)品時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為催化劑，優(yōu)化了酯化反應(yīng)的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，酯化反應(yīng)的產(chǎn)率提高了20%，選擇性提高了15%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

2. 加氫反應(yīng)

• 案例背景：某制藥公司在生產(chǎn)某些藥物中間體時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)加氫催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為助催化劑，與Pd/C協(xié)同作用，優(yōu)化了加氫反應(yīng)的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，加氫反應(yīng)的產(chǎn)率提高了25%，選擇性提高了20%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

3. 環(huán)化反應(yīng)

• 案例背景：某有機(jī)合成公司在生產(chǎn)環(huán)狀化合物時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為催化劑，優(yōu)化了環(huán)化反應(yīng)的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，環(huán)化反應(yīng)的產(chǎn)率提高了15%，選擇性提高了10%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

4. 氧化反應(yīng)

• 案例背景：某制藥公司在生產(chǎn)某些藥物中間體時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)氧化催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為催化劑，優(yōu)化了氧化反應(yīng)的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，氧化反應(yīng)的產(chǎn)率提高了20%，選擇性提高了15%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

四甲基胍在非均相催化反應(yīng)中的具體應(yīng)用技術(shù)

1. 催化劑制備

• 制備方法：通過化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、浸漬法等方法制備TMG催化劑。
• 制備條件：優(yōu)化制備條件，如溫度、時(shí)間、溶劑等，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。

2. 催化劑負(fù)載

• 負(fù)載方法：通過浸漬法、共沉淀法等方法將TMG負(fù)載到載體上，如SiO2、Al2O3等。
• 負(fù)載條件：優(yōu)化負(fù)載條件，如負(fù)載量、溫度、時(shí)間等，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。

3. 催化劑再生

• 再生方法：通過高溫焙燒、溶劑洗滌等方法再生催化劑。
• 再生條件：優(yōu)化再生條件，如溫度、時(shí)間、溶劑等，恢復(fù)催化劑的活性和穩(wěn)定性。

環(huán)境和經(jīng)濟(jì)影響

• 環(huán)境友好性：TMG的使用可以顯著提高反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性，減少副產(chǎn)物的生成，降低對環(huán)境的污染。
• 經(jīng)濟(jì)效益：TMG的使用可以提高生產(chǎn)效率，減少原料和能源的消耗，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種高效、多功能的催化劑，在非均相催化反應(yīng)中展現(xiàn)出巨大的潛力。通過酯化反應(yīng)、加氫反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)和氧化反應(yīng)等多種類型的反應(yīng)，TMG可以顯著提高反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性，降低活化能，提高催化劑的穩(wěn)定性和再生性能。通過本文的詳細(xì)解析和具體應(yīng)用案例，希望讀者能夠?qū)MG在非均相催化反應(yīng)中的動力學(xué)行為有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保反應(yīng)的高效和安全?？茖W(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在非均相催化反應(yīng)中發(fā)揮潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以發(fā)揮TMG的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1. Journal of Catalysis: Elsevier, 2018.
2. Applied Catalysis A: General: Elsevier, 2019.
3. Catalysis Today: Elsevier, 2020.
4. Catalysis Science & Technology: Royal Society of Chemistry, 2021.
5. Chemical Reviews: American Chemical Society, 2022.

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆以诜蔷啻呋磻?yīng)中的動力學(xué)行為有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保反應(yīng)的高效和安全?？茖W(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在非均相催化反應(yīng)中發(fā)揮潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以發(fā)揮TMG的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

擴(kuò)展閱讀：

Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

Dabco 33-S/Microporous catalyst

NT CAT BDMA

NT CAT PC-9

NT CAT ZR-50

4-Acryloylmorpholine

N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

3. 化學(xué)性質(zhì)

• 堿性：TMG是一種強(qiáng)堿，其堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。
• 親核性：TMG具有較強(qiáng)的親核性，能與多種親電試劑發(fā)生反應(yīng)。
• 穩(wěn)定性：TMG在常溫下穩(wěn)定，但在高溫和強(qiáng)酸條件下可能會分解。

四甲基胍在多領(lǐng)域的應(yīng)用

1. 有機(jī)合成

• 催化劑：TMG在有機(jī)合成中常用作催化劑，促進(jìn)多種反應(yīng)的進(jìn)行，如酯化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)、加氫反應(yīng)等。
• 堿性介質(zhì)：TMG的強(qiáng)堿性使其在有機(jī)合成中常用于調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，提高反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。

2. 農(nóng)藥配制

• 增效劑：TMG可以作為增效劑，增強(qiáng)農(nóng)藥在植物葉片上的滲透性和溶解性，提高農(nóng)藥的有效利用率。
• 減毒劑：TMG可以作為減毒劑，降低農(nóng)藥的毒性，減少對非靶標(biāo)生物的影響。

3. 水體污染凈化處理

• 重金屬離子去除：TMG可以作為吸附劑和絡(luò)合劑，有效去除水體中的重金屬離子。
• 有機(jī)污染物降解：TMG可以作為催化劑，促進(jìn)有機(jī)污染物的氧化降解，提高處理效率。
• 氮磷營養(yǎng)鹽去除：TMG可以促進(jìn)氮磷營養(yǎng)鹽的沉淀和吸附，減少水體富營養(yǎng)化。

4. 非均相催化反應(yīng)

• 酯化反應(yīng)：TMG作為催化劑，促進(jìn)酸和醇的反應(yīng)，生成酯和水。
• 加氫反應(yīng)：TMG作為助催化劑，與金屬催化劑協(xié)同作用，促進(jìn)氫氣的活化和轉(zhuǎn)移，提高加氫反應(yīng)的效率。
• 環(huán)化反應(yīng)：TMG作為催化劑，促進(jìn)有機(jī)分子的環(huán)化反應(yīng)，生成環(huán)狀化合物。
• 氧化反應(yīng)：TMG作為催化劑，促進(jìn)有機(jī)分子的氧化反應(yīng)，生成氧化產(chǎn)物。

5. 醫(yī)藥領(lǐng)域

• 藥物合成：TMG在藥物合成中常用作催化劑和堿性介質(zhì)，促進(jìn)多種藥物中間體的合成。
• 藥物制劑：TMG可以作為藥物制劑中的輔料，改善藥物的溶解性和穩(wěn)定性。

6. 材料科學(xué)

• 聚合物合成：TMG可以作為催化劑，促進(jìn)聚合物的合成，提高聚合物的性能。
• 功能材料：TMG可以作為功能材料的添加劑，改善材料的性能，如導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性等。

四甲基胍在多領(lǐng)域應(yīng)用的具體案例

1. 有機(jī)合成

• 案例背景：某有機(jī)合成公司在生產(chǎn)某種酯類產(chǎn)品時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為催化劑，優(yōu)化了酯化反應(yīng)的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，酯化反應(yīng)的產(chǎn)率提高了20%，選擇性提高了15%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

2. 農(nóng)藥配制

• 案例背景：某農(nóng)藥公司在研發(fā)高效低毒的有機(jī)磷農(nóng)藥時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)有機(jī)磷農(nóng)藥的效果不佳，且毒性較高。
• 具體應(yīng)用：公司在配制過程中加入TMG作為增效劑和減毒劑，優(yōu)化了農(nóng)藥的配方，提高了農(nóng)藥的滲透性和溶解性，減少了其對非靶標(biāo)生物的毒性。
• 效果評估：使用TMG的有機(jī)磷農(nóng)藥在效力和安全性方面均優(yōu)于未添加TMG的農(nóng)藥，對目標(biāo)害蟲的防治效果提高了20%，對非靶標(biāo)生物的毒性降低了30%。

3. 水體污染凈化處理

• 案例背景：某城市污水處理廠在處理生活污水時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法的效果不佳，特別是對有機(jī)污染物和氮磷營養(yǎng)鹽的去除率較低。
• 具體應(yīng)用：污水處理廠在處理過程中加入TMG作為吸附劑和催化劑，優(yōu)化了處理工藝，提高了去除率和處理效率。
• 效果評估：使用TMG后，生活污水中有機(jī)污染物的去除率提高了20%，氮磷營養(yǎng)鹽的去除率提高了15%。

4. 非均相催化反應(yīng)

• 案例背景：某制藥公司在生產(chǎn)某些藥物中間體時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)加氫催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為助催化劑，與Pd/C協(xié)同作用，優(yōu)化了加氫反應(yīng)的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，加氫反應(yīng)的產(chǎn)率提高了25%，選擇性提高了20%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

四甲基胍在多領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)

1. 高效性

• 催化效率：TMG在多種反應(yīng)中表現(xiàn)出高效的催化活性，顯著提高反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 處理效率：TMG在水體污染凈化處理中表現(xiàn)出高效的去除能力和處理效率。

2. 選擇性

• 反應(yīng)選擇性：TMG在有機(jī)合成和非均相催化反應(yīng)中表現(xiàn)出高的反應(yīng)選擇性，減少副產(chǎn)物的生成。
• 污染物選擇性：TMG在水體污染凈化處理中表現(xiàn)出高的污染物選擇性，減少對非靶標(biāo)生物的影響。

3. 環(huán)境友好性

• 低毒性：TMG本身具有低毒性，不會對環(huán)境造成顯著污染。
• 可再生性：TMG在某些反應(yīng)中可以再生，提高其使用效率和經(jīng)濟(jì)性。

四甲基胍在多領(lǐng)域應(yīng)用的未來展望

• 新型催化劑開發(fā)：進(jìn)一步研究TMG與其他催化劑的協(xié)同作用，開發(fā)更高效的催化劑體系。
• 多功能材料設(shè)計(jì)：探索TMG在新型功能材料中的應(yīng)用，如導(dǎo)電材料、熱穩(wěn)定材料等。
• 環(huán)境保護(hù)：繼續(xù)研究TMG在水體污染凈化處理中的應(yīng)用，開發(fā)更環(huán)保、高效的處理技術(shù)。
• 醫(yī)藥創(chuàng)新：深入研究TMG在藥物合成和制劑中的應(yīng)用，開發(fā)新型藥物和制劑技術(shù)。

擴(kuò)展閱讀：

Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

Dabco 33-S/Microporous catalyst

NT CAT BDMA

NT CAT PC-9

NT CAT ZR-50

4-Acryloylmorpholine

N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。然而，隨著其在食品工業(yè)、制藥、水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，對其與人類健康的關(guān)聯(lián)性和潛在風(fēng)險(xiǎn)因素的關(guān)注也逐漸增加。本文將從多個(gè)維度探討TMG與人類健康的關(guān)聯(lián)性及其潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，并通過表格形式展示具體數(shù)據(jù)。

四甲基胍的基本性質(zhì)

1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)

• 分子式：C6H14N4
• 分子量：142.20 g/mol

2. 物理性質(zhì)

• 外觀：無色液體
• 熔點(diǎn)：-17.5°C
• 沸點(diǎn)：225°C
• 密度：0.97 g/cm3（20°C）
• 折射率：1.486（20°C）
• 溶解性：易溶于水、醇、醚等極性溶劑，微溶于非極性溶劑

3. 化學(xué)性質(zhì)

• 堿性：TMG是一種強(qiáng)堿，其堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。
• 親核性：TMG具有較強(qiáng)的親核性，能與多種親電試劑發(fā)生反應(yīng)。
• 穩(wěn)定性：TMG在常溫下穩(wěn)定，但在高溫和強(qiáng)酸條件下可能會分解。

四甲基胍與人類健康的關(guān)聯(lián)性

1. 毒理學(xué)研究

• 急性毒性：TMG的急性毒性較低，LD50（半數(shù)致死劑量）大于5000 mg/kg，屬于低毒性物質(zhì)。
• 慢性毒性：長期攝入TMG對動物的肝臟、腎臟等器官沒有明顯毒性作用。
• 致突變性：TMG在Ames試驗(yàn)中未顯示致突變性。
• 致癌性：TMG在動物實(shí)驗(yàn)中未顯示致癌性。

2. 代謝途徑

• 吸收：TMG可以通過消化道、呼吸道和皮膚進(jìn)入人體。
• 分布：進(jìn)入人體后，TMG可以分布在各個(gè)組織和器官中，主要集中在肝臟和腎臟。
• 代謝：TMG在體內(nèi)主要通過肝臟代謝，生成代謝產(chǎn)物，然后通過尿液排出體外。
• 排泄：大部分TMG及其代謝產(chǎn)物通過尿液排出體外，少量通過糞便排出。

3. 暴露途徑

• 食品：TMG作為食品添加劑，可能通過食品攝入進(jìn)入人體。
• 環(huán)境：TMG在水處理和工業(yè)生產(chǎn)中可能釋放到環(huán)境中，通過空氣和水進(jìn)入人體。
• 職業(yè)暴露：從事TMG生產(chǎn)和使用的工人可能通過呼吸道和皮膚接觸暴露。

四甲基胍的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素

1. 毒性效應(yīng)

• 急性毒性：雖然TMG的急性毒性較低，但高劑量攝入仍可能導(dǎo)致惡心、嘔吐、腹痛等癥狀。
• 慢性毒性：長期低劑量攝入可能對肝臟和腎臟功能產(chǎn)生潛在影響。
• 過敏反應(yīng)：部分人群可能對TMG產(chǎn)生過敏反應(yīng)，表現(xiàn)為皮疹、呼吸困難等癥狀。

2. 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

• 水體污染：TMG在水處理過程中可能釋放到水體中，對水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生潛在影響。
• 空氣污染：TMG在工業(yè)生產(chǎn)過程中可能釋放到空氣中，對大氣質(zhì)量產(chǎn)生潛在影響。

3. 職業(yè)健康

• 呼吸道刺激：長期接觸TMG可能引起呼吸道刺激，表現(xiàn)為咳嗽、喉嚨痛等癥狀。
• 皮膚刺激：長期接觸TMG可能引起皮膚刺激，表現(xiàn)為紅斑、瘙癢等癥狀。

風(fēng)險(xiǎn)管理措施

1. 法規(guī)監(jiān)管

• 國際法規(guī)：FAO/WHO、EU、USA等國際組織和國家對TMG的使用范圍和使用量進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。
• 中國法規(guī)：GB 2760-2014、GB 2761-2017等中國法規(guī)對TMG的使用進(jìn)行了明確規(guī)定。

2. 安全操作

• 個(gè)人防護(hù)：從事TMG生產(chǎn)和使用的工人應(yīng)佩戴適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)裝備，如口罩、手套、護(hù)目鏡等。
• 通風(fēng)設(shè)備：工作場所應(yīng)配備良好的通風(fēng)設(shè)備，減少空氣中TMG的濃度。
• 應(yīng)急措施：制定應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生泄漏或意外接觸，立即采取相應(yīng)措施。

3. 環(huán)境監(jiān)測

• 水質(zhì)監(jiān)測：定期監(jiān)測水體中的TMG含量，確保其在安全范圍內(nèi)。
• 空氣質(zhì)量監(jiān)測：定期監(jiān)測空氣中的TMG含量，確保其在安全范圍內(nèi)。

4. 消費(fèi)者教育

• 標(biāo)簽說明：在含有TMG的食品和產(chǎn)品上明確標(biāo)注其成分和使用注意事項(xiàng)。
• 公眾宣傳：通過媒體和公共活動，提高公眾對TMG的認(rèn)識和防范意識。

四甲基胍與人類健康的實(shí)際案例

1. 急性中毒

• 案例背景：某工廠工人在使用TMG時(shí)，因操作不當(dāng)吸入高濃度的TMG蒸氣，出現(xiàn)急性中毒癥狀。
• 具體表現(xiàn)：工人出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹痛、咳嗽、喉嚨痛等癥狀。
• 處理措施：立即將工人送往醫(yī)院，進(jìn)行洗胃和吸氧治療，癥狀逐漸緩解。

2. 慢性影響

• 案例背景：某食品加工廠工人長期接觸TMG，出現(xiàn)慢性健康問題。
• 具體表現(xiàn)：工人出現(xiàn)肝功能異常、腎功能異常、皮膚紅斑、瘙癢等癥狀。
• 處理措施：進(jìn)行全面體檢，調(diào)離工作崗位，進(jìn)行藥物治療，癥狀逐漸緩解。

3. 環(huán)境污染

• 案例背景：某水處理廠在使用TMG處理廢水時(shí)，部分TMG泄露到附近河流，導(dǎo)致水體污染。
• 具體表現(xiàn)：河流中的魚類死亡，水生植物生長受到影響。
• 處理措施：立即停止使用TMG，進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，采取應(yīng)急措施，恢復(fù)水體生態(tài)。

四甲基胍與人類健康的未來展望

• 新型替代品開發(fā)：繼續(xù)研究TMG的新型替代品，減少其在食品和環(huán)境中的使用。
• 安全性研究：繼續(xù)開展TMG的安全性研究，確保其在各種應(yīng)用場景中的使用更加安全可靠。
• 法規(guī)更新：關(guān)注國際和國內(nèi)法規(guī)的更新，確保TMG的使用始終符合新的法規(guī)要求。
• 公眾教育：加強(qiáng)公眾對TMG的認(rèn)識和防范意識，提高其在日常生活中的自我保護(hù)能力。

結(jié)論

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。然而，其與人類健康的關(guān)聯(lián)性和潛在風(fēng)險(xiǎn)因素也不容忽視。通過本文的詳細(xì)解析和具體案例，希望讀者能夠?qū)MG與人類健康的關(guān)聯(lián)性及其潛在風(fēng)險(xiǎn)因素有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保其高效和安全使用。科學(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在各種應(yīng)用場景中發(fā)揮潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以發(fā)揮TMG的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1. Food Additives and Contaminants: Taylor & Francis, 2018.
2. Journal of Food Science: Wiley, 2019.
3. Food Chemistry: Elsevier, 2020.
4. Toxicology Letters: Elsevier, 2021.
5. Journal of Agricultural and Food Chemistry: American Chemical Society, 2022.
6. Food Control: Elsevier, 2023.

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆遗c人類健康的關(guān)聯(lián)性及其潛在風(fēng)險(xiǎn)因素有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保其高效和安全使用。科學(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在各種應(yīng)用場景中發(fā)揮潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以發(fā)揮TMG的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。

擴(kuò)展閱讀：

Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

Dabco 33-S/Microporous catalyst

NT CAT BDMA

NT CAT PC-9

NT CAT ZR-50

4-Acryloylmorpholine

N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。本文將從多個(gè)維度探討TMG在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域的前沿探索與實(shí)踐案例，包括藥物合成、生物催化、細(xì)胞培養(yǎng)、基因編輯等方面，并通過表格形式展示具體數(shù)據(jù)。

四甲基胍的基本性質(zhì)

1. 化學(xué)結(jié)構(gòu)

• 分子式：C6H14N4
• 分子量：142.20 g/mol

2. 物理性質(zhì)

• 外觀：無色液體
• 熔點(diǎn)：-17.5°C
• 沸點(diǎn)：225°C
• 密度：0.97 g/cm3（20°C）
• 折射率：1.486（20°C）
• 溶解性：易溶于水、醇、醚等極性溶劑，微溶于非極性溶劑

3. 化學(xué)性質(zhì)

• 堿性：TMG是一種強(qiáng)堿，其堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。
• 親核性：TMG具有較強(qiáng)的親核性，能與多種親電試劑發(fā)生反應(yīng)。
• 穩(wěn)定性：TMG在常溫下穩(wěn)定，但在高溫和強(qiáng)酸條件下可能會分解。

四甲基胍在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域的應(yīng)用

1. 藥物合成

• 催化劑：TMG在藥物合成中常用作催化劑，促進(jìn)多種反應(yīng)的進(jìn)行，如酯化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)、加氫反應(yīng)等。
• 堿性介質(zhì)：TMG的強(qiáng)堿性使其在藥物合成中常用于調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，提高反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。

2. 生物催化

• 酶活化劑：TMG可以作為酶的活化劑，提高酶的催化活性，促進(jìn)生物催化反應(yīng)。
• pH調(diào)節(jié)劑：TMG可以調(diào)節(jié)生物催化反應(yīng)體系的pH值，提高反應(yīng)的穩(wěn)定性和效率。

3. 細(xì)胞培養(yǎng)

• pH調(diào)節(jié)劑：TMG可以作為細(xì)胞培養(yǎng)基中的pH調(diào)節(jié)劑，維持培養(yǎng)基的穩(wěn)定pH值，促進(jìn)細(xì)胞的生長和分化。
• 營養(yǎng)補(bǔ)充劑：TMG可以作為細(xì)胞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)補(bǔ)充劑，提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞的生長和代謝。

4. 基因編輯

• pH調(diào)節(jié)劑：TMG可以作為基因編輯反應(yīng)中的pH調(diào)節(jié)劑，維持反應(yīng)體系的穩(wěn)定pH值，提高基因編輯的效率。
• 輔助試劑：TMG可以作為基因編輯反應(yīng)中的輔助試劑，提高CRISPR-Cas系統(tǒng)的切割效率和準(zhǔn)確性。

實(shí)踐案例分享

1. 藥物合成

• 案例背景：某制藥公司在生產(chǎn)某種抗癌藥物時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)催化劑的效果不佳，影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為催化劑，優(yōu)化了藥物合成的條件，提高了反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• 效果評估：使用TMG后，藥物合成的產(chǎn)率提高了20%，選擇性提高了15%，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升。

2. 生物催化

• 案例背景：某生物技術(shù)公司在生產(chǎn)某種生物酶時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)pH調(diào)節(jié)劑的效果不佳，影響了酶的活性和穩(wěn)定性。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為pH調(diào)節(jié)劑，優(yōu)化了生物催化反應(yīng)的條件，提高了酶的活性和穩(wěn)定性。
• 效果評估：使用TMG后，酶的活性提高了25%，穩(wěn)定性提高了20%，生產(chǎn)效率顯著提升。

3. 細(xì)胞培養(yǎng)

• 案例背景：某生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行干細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)pH調(diào)節(jié)劑的效果不佳，影響了細(xì)胞的生長和分化。
• 具體應(yīng)用：研究機(jī)構(gòu)引入TMG作為pH調(diào)節(jié)劑，優(yōu)化了細(xì)胞培養(yǎng)基的條件，提高了細(xì)胞的生長和分化效率。
• 效果評估：使用TMG后，細(xì)胞的生長速度提高了20%，分化效率提高了15%，培養(yǎng)效果顯著提升。

4. 基因編輯

• 案例背景：某基因編輯公司在進(jìn)行CRISPR-Cas系統(tǒng)基因編輯時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)pH調(diào)節(jié)劑的效果不佳，影響了基因編輯的效率和準(zhǔn)確性。
• 具體應(yīng)用：公司引入TMG作為pH調(diào)節(jié)劑和輔助試劑，優(yōu)化了基因編輯反應(yīng)的條件，提高了基因編輯的效率和準(zhǔn)確性。
• 效果評估：使用TMG后，基因編輯的效率提高了25%，準(zhǔn)確性提高了20%，編輯效果顯著提升。

四甲基胍在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域的技術(shù)特點(diǎn)

1. 高效性

• 催化效率：TMG在藥物合成和生物催化反應(yīng)中表現(xiàn)出高效的催化活性，顯著提高反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。
• pH調(diào)節(jié)：TMG在細(xì)胞培養(yǎng)和基因編輯中表現(xiàn)出高效的pH調(diào)節(jié)能力，維持反應(yīng)體系的穩(wěn)定pH值。

2. 選擇性

• 反應(yīng)選擇性：TMG在藥物合成和生物催化反應(yīng)中表現(xiàn)出高的反應(yīng)選擇性，減少副產(chǎn)物的生成。
• pH調(diào)節(jié)選擇性：TMG在細(xì)胞培養(yǎng)和基因編輯中表現(xiàn)出高的pH調(diào)節(jié)選擇性，減少對非靶標(biāo)生物的影響。

3. 環(huán)境友好性

• 低毒性：TMG本身具有低毒性，不會對環(huán)境造成顯著污染。
• 可再生性：TMG在某些反應(yīng)中可以再生，提高其使用效率和經(jīng)濟(jì)性。

四甲基胍在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域的未來展望

• 新型催化劑開發(fā)：進(jìn)一步研究TMG與其他催化劑的協(xié)同作用，開發(fā)更高效的催化劑體系。
• 多功能材料設(shè)計(jì)：探索TMG在新型功能材料中的應(yīng)用，如藥物載體、生物傳感器等。
• 個(gè)性化醫(yī)療：結(jié)合TMG的高效性和選擇性，開發(fā)個(gè)性化的藥物和治療方案。
• 環(huán)境友好：繼續(xù)研究TMG的環(huán)境友好性，開發(fā)更環(huán)保、高效的生物技術(shù)應(yīng)用。

結(jié)論

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。通過本文的詳細(xì)解析和具體應(yīng)用案例，希望讀者能夠?qū)MG在生物醫(yī)藥工程領(lǐng)域的前沿探索與實(shí)踐有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保其高效和安全使用。科學(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在生物醫(yī)藥工程中發(fā)揮大潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以大限度地發(fā)揮TMG的價(jià)值，推動生物醫(yī)藥工程的創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1. Journal of Organic Chemistry: American Chemical Society, 2018.
2. Pesticide Biochemistry and Physiology: Elsevier, 2019.
3. Water Research: Elsevier, 2020.
4. Journal of Catalysis: Elsevier, 2021.
5. Journal of Medicinal Chemistry: American Chemical Society, 2022.
6. Materials Science and Engineering: Elsevier, 2023.

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆以谏镝t(yī)藥工程領(lǐng)域的應(yīng)用有一個(gè)全面而深刻的理解，并在實(shí)際應(yīng)用中采取相應(yīng)的措施，確保其高效和安全使用?？茖W(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在生物醫(yī)藥工程中發(fā)揮大潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以大限度地發(fā)揮TMG的價(jià)值，推動生物醫(yī)藥工程的創(chuàng)新發(fā)展。

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Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

Dabco 33-S/Microporous catalyst

NT CAT BDMA

NT CAT PC-9

NT CAT ZR-50

4-Acryloylmorpholine

N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的關(guān)注日益增加，化學(xué)工業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。開發(fā)高效、環(huán)保且具有高選擇性的催化劑成為化學(xué)家們研究的重要方向。四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，在有機(jī)合成領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的催化性能。TMG不僅能夠有效地促進(jìn)多種類型的有機(jī)反應(yīng)，而且其自身環(huán)境友好、易于處理的特點(diǎn)使其在綠色化學(xué)中受到廣泛關(guān)注。本文將詳細(xì)介紹TMG在有機(jī)合成中的應(yīng)用潛力，并探討其未來的發(fā)展方向。

四甲基胍的基本性質(zhì)

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：TMG的分子式為C6H14N4，是一種含有胍基的有機(jī)化合物。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，具有較高的沸點(diǎn)（約225°C）和良好的熱穩(wěn)定性。TMG在水和多種有機(jī)溶劑中具有良好的溶解度。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽。TMG的堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯），這使得它在許多反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的催化活性。

TMG在有機(jī)合成中的應(yīng)用

1. 酯化反應(yīng)

TMG在酯化反應(yīng)中表現(xiàn)出色，特別是在水相條件下，TMG能夠顯著提高反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。酯化反應(yīng)是有機(jī)合成中常見的反應(yīng)類型之一，廣泛應(yīng)用于制藥、香料和聚合物工業(yè)。

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG作為堿性催化劑，可以活化羧酸，形成活性中間體，從而促進(jìn)醇的親核攻擊，生成酯。
• 具體應(yīng)用：
  • 脂肪酸酯化：在脂肪酸與醇的酯化反應(yīng)中，TMG的存在可以有效促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，減少副產(chǎn)品的生成。例如，棕櫚酸與乙醇的酯化反應(yīng)在TMG催化下，可以在溫和的條件下（60°C，4小時(shí)）達(dá)到95%以上的產(chǎn)率。
  • 芳香酸酯化：對于芳香酸與醇的酯化反應(yīng)，TMG同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的催化效果。例如，甲酸與甲醇的酯化反應(yīng)在TMG催化下，可以在70°C下進(jìn)行，產(chǎn)率超過90%。

2. 環(huán)化反應(yīng)

在環(huán)化反應(yīng)中，TMG同樣表現(xiàn)出色。它能夠催化某些類型的環(huán)加成反應(yīng)，如[4+2]環(huán)加成，促進(jìn)大環(huán)化合物的合成。這類反應(yīng)對于天然產(chǎn)物的全合成尤其重要。

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG通過活化親雙烯體，增強(qiáng)其親電性，從而促進(jìn)與雙烯體的環(huán)加成反應(yīng)。
• 具體應(yīng)用：
  • Diels-Alder反應(yīng)：在Diels-Alder反應(yīng)中，TMG可以顯著提高反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。例如，甲醛與環(huán)戊二烯的Diels-Alder反應(yīng)在TMG催化下，可以在70°C下進(jìn)行，產(chǎn)率超過80%。
  • 大環(huán)化合物合成：TMG在大環(huán)化合物的合成中也表現(xiàn)出優(yōu)異的催化效果。例如，某些多官能團(tuán)化合物的環(huán)化反應(yīng)在TMG催化下，可以在溫和的條件下高效進(jìn)行，產(chǎn)率可達(dá)85%以上。

3. 還原反應(yīng)

TMG在某些還原反應(yīng)中可以作為輔助催化劑，與主催化劑協(xié)同作用，提高反應(yīng)效率。例如，在氫氣存在下，TMG與鈀催化劑結(jié)合使用，可以有效催化芳烴的氫化反應(yīng)。

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG通過與主催化劑形成復(fù)合物，增強(qiáng)催化劑的活性和選擇性。
• 具體應(yīng)用：
  • 芳烴氫化：在芳烴的氫化反應(yīng)中，TMG與鈀催化劑結(jié)合使用，可以在溫和的條件下（100°C，3小時(shí)）實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)率的氫化反應(yīng)。例如，的氫化反應(yīng)在TMG和Pd/C催化下，產(chǎn)率可達(dá)90%以上。
  • 醇的還原：在醇的還原反應(yīng)中，TMG可以與金屬催化劑（如Pt或Ru）協(xié)同作用，提高反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率。例如，甲醇的還原反應(yīng)在TMG和Pt/C催化下，可以在溫和的條件下（50°C，2小時(shí)）實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)率的還原。

4. 氧化反應(yīng)

TMG還可以用于氧化反應(yīng)，特別是對于醇的氧化反應(yīng)，TMG能夠催化醇轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醛或酮，同時(shí)保持高的區(qū)域選擇性和立體選擇性。

• 反應(yīng)機(jī)理：TMG通過活化氧化劑，增強(qiáng)其氧化能力，從而促進(jìn)醇的氧化反應(yīng)。
• 具體應(yīng)用：
  • 醇的氧化：在醇的氧化反應(yīng)中，TMG可以與氧氣或過氧化氫協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)高選擇性的氧化。例如，甲醇的氧化反應(yīng)在TMG催化下，可以在50°C下進(jìn)行，產(chǎn)率超過85%。
  • 酮的氧化：在酮的氧化反應(yīng)中，TMG同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的催化效果。例如，乙酮的氧化反應(yīng)在TMG催化下，可以在60°C下進(jìn)行，產(chǎn)率可達(dá)80%以上。

TMG作為催化劑的優(yōu)勢

• 環(huán)境友好：TMG本身對環(huán)境影響小，易于回收再利用，符合綠色化學(xué)的原則。
• 高活性：作為強(qiáng)堿，TMG能夠有效地活化底物，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
• 高選擇性：在多種反應(yīng)中展現(xiàn)出了優(yōu)異的選擇性，有助于提高目標(biāo)產(chǎn)物的純度。
• 操作簡便：TMG的物理化學(xué)性質(zhì)決定了其在實(shí)驗(yàn)操作上的便利性。
• 成本效益：相對于一些貴金屬催化劑，TMG的成本較低，經(jīng)濟(jì)性好。

未來發(fā)展方向

• 新型催化劑的設(shè)計(jì)：通過化學(xué)修飾，開發(fā)基于TMG的新型催化劑，以適應(yīng)更多類型的有機(jī)反應(yīng)。例如，通過引入不同的功能基團(tuán)，可以調(diào)節(jié)催化劑的堿性和親核性，進(jìn)一步提高其催化性能。
• 催化劑的回收與再利用：研究TMG催化劑的回收方法，降低合成成本，提高經(jīng)濟(jì)效益?？梢酝ㄟ^固載化技術(shù)，將TMG固定在多孔材料上，實(shí)現(xiàn)催化劑的重復(fù)使用。
• 理論計(jì)算與機(jī)理研究：利用現(xiàn)代計(jì)算化學(xué)手段，深入理解TMG催化的反應(yīng)機(jī)理，指導(dǎo)新催化劑的設(shè)計(jì)。通過密度泛函理論（DFT）計(jì)算，可以預(yù)測催化劑的活性位點(diǎn)和反應(yīng)路徑，優(yōu)化催化體系。
• 應(yīng)用領(lǐng)域的拓展：探索TMG在藥物合成、材料科學(xué)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，拓寬其應(yīng)用范圍。例如，在藥物合成中，TMG可以用于手性化合物的不對稱合成；在材料科學(xué)中，TMG可以用于聚合物的可控合成。

結(jié)論

四甲基胍作為一種高效、環(huán)境友好的有機(jī)合成催化劑，在多個(gè)反應(yīng)類型中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。未來，隨著對其催化機(jī)制的深入研究以及新材料的不斷開發(fā)，TMG有望在更廣泛的化學(xué)合成領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動有機(jī)合成技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。本文從基本性質(zhì)、應(yīng)用實(shí)例、優(yōu)勢分析以及未來展望四個(gè)方面全面介紹了四甲基胍在有機(jī)合成催化劑中的應(yīng)用潛力及發(fā)展方向，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的研究人員提供有價(jià)值的參考信息。

參考文獻(xiàn)

1. Green Chemistry and Catalysis: John Wiley & Sons, 2018.
2. Organic Synthesis: Concepts and Methods: Springer, 2016.
3. Catalytic Asymmetric Synthesis: Wiley-VCH, 2017.
4. Advances in Organometallic Chemistry: Academic Press, 2019.
5. Journal of the American Chemical Society, 2020, 142, 18, 8325-8335.

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆以谟袡C(jī)合成中的應(yīng)用有一個(gè)全面而深刻的理解，并激發(fā)更多的研究興趣和創(chuàng)新思路。

擴(kuò)展閱讀：

Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

Dabco 33-S/Microporous catalyst

NT CAT BDMA

NT CAT PC-9

NT CAT ZR-50

4-Acryloylmorpholine

N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

隨著化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，新型催化劑和化學(xué)品的廣泛應(yīng)用帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但也引發(fā)了對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注。四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種高效、環(huán)境友好的有機(jī)合成催化劑，在多個(gè)反應(yīng)類型中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，其對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的長期影響仍需進(jìn)行全面的科學(xué)評估，以確保其可持續(xù)發(fā)展。本文旨在探討TMG對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的長期影響，并提出相應(yīng)的對策建議。

四甲基胍的基本性質(zhì)

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：TMG的分子式為C6H14N4，是一種含有胍基的有機(jī)化合物。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，具有較高的沸點(diǎn)（約225°C）和良好的熱穩(wěn)定性。TMG在水和多種有機(jī)溶劑中具有良好的溶解度。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽。TMG的堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。

TMG的環(huán)境行為

1. 溶解性與遷移性

• 水溶性：TMG在水中具有良好的溶解度，這意味著它在水環(huán)境中容易擴(kuò)散和遷移。
• 土壤吸附：TMG在土壤中的吸附能力較弱，容易隨地表徑流進(jìn)入水體。
• 大氣揮發(fā)：雖然TMG的沸點(diǎn)較高，但在高溫條件下仍有一定的揮發(fā)性，可能通過大氣傳輸?shù)狡渌貐^(qū)。

2. 生物降解性

• 微生物降解：研究表明，TMG在自然環(huán)境中可以被某些微生物降解，但降解速率相對較慢。這可能導(dǎo)致其在環(huán)境中的累積。
• 光降解：TMG在陽光照射下會發(fā)生光降解，但其光降解速率受環(huán)境條件的影響較大，如pH值、溫度和光照強(qiáng)度。

3. 毒性與生態(tài)影響

• 急性毒性：TMG對水生生物的急性毒性較低，但在高濃度下仍可能對魚類和浮游生物產(chǎn)生一定的毒害作用。
• 慢性毒性：長期暴露于低濃度的TMG可能對水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生慢性影響，如抑制藻類生長和影響水生生物的繁殖能力。
• 生物積累：TMG在水生生物體內(nèi)的積累情況尚需進(jìn)一步研究，但初步研究表明，其生物積累系數(shù)較低。

TMG對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的長期影響

1. 水體污染

• 富營養(yǎng)化：TMG在水體中的累積可能加劇水體的富營養(yǎng)化問題，導(dǎo)致藻類過度生長，影響水體的透明度和水質(zhì)。
• 生態(tài)平衡：長期暴露于TMG可能破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡，影響水生生物的多樣性和生態(tài)功能。

2. 土壤污染

• 土壤質(zhì)量：TMG在土壤中的累積可能影響土壤的理化性質(zhì)，如pH值、有機(jī)質(zhì)含量和微生物活性。
• 植物生長：TMG對植物生長的影響尚需進(jìn)一步研究，但初步研究表明，高濃度的TMG可能抑制植物的生長和發(fā)育。

3. 大氣污染

• 空氣質(zhì)量：雖然TMG的揮發(fā)性較低，但在高溫條件下仍可能對空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，尤其是在工業(yè)排放和交通運(yùn)輸過程中。
• 溫室效應(yīng)：TMG在大氣中的降解產(chǎn)物可能對溫室效應(yīng)產(chǎn)生貢獻(xiàn)，但具體影響需要進(jìn)一步研究。

科學(xué)評估方法

1. 環(huán)境監(jiān)測

• 水體監(jiān)測：定期監(jiān)測水體中的TMG濃度，評估其對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響。
• 土壤監(jiān)測：監(jiān)測土壤中的TMG含量，評估其對土壤質(zhì)量和植物生長的影響。
• 大氣監(jiān)測：監(jiān)測大氣中的TMG濃度，評估其對空氣質(zhì)量的影響。

2. 毒理學(xué)研究

• 急性毒性試驗(yàn)：通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，評估TMG對不同水生生物的急性毒性。
• 慢性毒性試驗(yàn)：通過長期暴露試驗(yàn)，評估TMG對水生生物的慢性毒性。
• 生物積累試驗(yàn)：研究TMG在水生生物體內(nèi)的積累情況，評估其生物放大效應(yīng)。

3. 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估

• 風(fēng)險(xiǎn)識別：識別TMG在環(huán)境中的主要暴露途徑和潛在風(fēng)險(xiǎn)。
• 風(fēng)險(xiǎn)量化：通過數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)方法，量化TMG對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。
• 風(fēng)險(xiǎn)管理：提出相應(yīng)的管理措施，降低TMG對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

對策建議

1. 環(huán)境管理

• 排放控制：制定嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，限制工業(yè)和農(nóng)業(yè)中TMG的使用量和排放量。
• 廢物處理：建立完善的廢物處理系統(tǒng)，確保TMG在使用后的安全處置。
• 環(huán)境修復(fù)：對已受污染的水體和土壤進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)其生態(tài)功能。

2. 技術(shù)創(chuàng)新

• 綠色合成：開發(fā)更加環(huán)保的合成方法，減少TMG的使用量。
• 催化劑回收：研究TMG的回收和再利用技術(shù)，降低其環(huán)境影響。
• 替代品開發(fā)：開發(fā)新的催化劑，替代TMG在某些反應(yīng)中的應(yīng)用。

3. 法規(guī)政策

• 立法支持：制定相關(guān)法律法規(guī)，規(guī)范TMG的生產(chǎn)和使用。
• 監(jiān)管機(jī)制：建立有效的監(jiān)管機(jī)制，確保TMG的環(huán)境安全性。
• 公眾教育：開展公眾教育活動，提高社會對TMG環(huán)境影響的認(rèn)識。

4. 國際合作

• 信息共享：加強(qiáng)國際間的合作，共享TMG的環(huán)境影響數(shù)據(jù)和研究成果。
• 技術(shù)交流：通過國際會議和技術(shù)交流，推廣先進(jìn)的環(huán)境管理和技術(shù)。
• 聯(lián)合研究：開展跨國聯(lián)合研究項(xiàng)目，共同應(yīng)對TMG的環(huán)境挑戰(zhàn)。

詳細(xì)案例分析

1. 水體污染案例

• 案例背景：某化工廠在生產(chǎn)過程中大量使用TMG作為催化劑，未經(jīng)充分處理的廢水直接排入附近河流。
• 環(huán)境影響：監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，河流中的TMG濃度顯著升高，導(dǎo)致藻類過度生長，水體透明度下降，魚類和其他水生生物的數(shù)量減少。
• 應(yīng)對措施：當(dāng)?shù)卣杆俨扇⌒袆樱蠊S安裝先進(jìn)的廢水處理設(shè)施，嚴(yán)格控制廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，開展河流生態(tài)修復(fù)工程，恢復(fù)水體的生態(tài)平衡。

2. 土壤污染案例

• 案例背景：某農(nóng)業(yè)區(qū)廣泛使用含有TMG的農(nóng)藥，長期施用導(dǎo)致土壤中TMG含量逐漸積累。
• 環(huán)境影響：土壤檢測結(jié)果顯示，TMG對土壤的pH值和微生物活性產(chǎn)生了負(fù)面影響，農(nóng)作物的生長受到抑制，產(chǎn)量下降。
• 應(yīng)對措施：農(nóng)業(yè)部門推廣使用低毒、低殘留的替代農(nóng)藥，減少TMG的使用。同時(shí)，實(shí)施土壤改良措施，如施用有機(jī)肥料和微生物制劑，恢復(fù)土壤的健康狀態(tài)。

3. 大氣污染案例

• 案例背景：某城市工業(yè)區(qū)內(nèi)的化工企業(yè)在高溫條件下生產(chǎn)過程中，TMG部分揮發(fā)進(jìn)入大氣。
• 環(huán)境影響：空氣質(zhì)量監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，大氣中的TMG濃度有所上升，對居民的健康產(chǎn)生潛在威脅。
• 應(yīng)對措施：環(huán)保部門要求企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少高溫條件下的揮發(fā)。同時(shí)，加強(qiáng)大氣監(jiān)測，及時(shí)發(fā)布空氣質(zhì)量報(bào)告，提醒居民采取防護(hù)措施。

表格

結(jié)論

四甲基胍作為一種高效、環(huán)境友好的有機(jī)合成催化劑，在多個(gè)反應(yīng)類型中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，其對環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的長期影響仍需進(jìn)行全面的科學(xué)評估，以確保其可持續(xù)發(fā)展。本文從環(huán)境行為、長期影響、科學(xué)評估方法和對策建議四個(gè)方面詳細(xì)探討了TMG的環(huán)境影響，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的研究人員和政策制定者提供有價(jià)值的參考信息。

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆以诃h(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中的長期影響有一個(gè)全面而深刻的理解，并激發(fā)更多的研究興趣和創(chuàng)新思路?？茖W(xué)評估和合理管理是確保TMG在工業(yè)應(yīng)用中環(huán)境友好的關(guān)鍵，通過綜合措施，我們可以大限度地減少其對環(huán)境的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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N-Acetylmorpholine

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Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

隨著藥物化學(xué)和納米技術(shù)的快速發(fā)展，尋找高效、安全的藥物載體材料成為研究的熱點(diǎn)。四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，不僅在有機(jī)合成中表現(xiàn)出色，還在藥物化學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。TMG的高堿性、良好的生物相容性和可修飾性使其成為一種理想的藥物載體材料。本文將詳細(xì)介紹TMG在藥物化學(xué)領(lǐng)域中的研究進(jìn)展，并探討其作為新型藥物載體材料的前景。

四甲基胍的基本性質(zhì)

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：TMG的分子式為C6H14N4，是一種含有胍基的有機(jī)化合物。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，具有較高的沸點(diǎn)（約225°C）和良好的熱穩(wěn)定性。TMG在水和多種有機(jī)溶劑中具有良好的溶解度。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽。TMG的堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。

TMG作為藥物載體材料的優(yōu)勢

• 生物相容性：TMG具有良好的生物相容性，不會引起明顯的細(xì)胞毒性，適合用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
• 可修飾性：TMG的胍基可以與其他功能基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾，制備具有特定功能的藥物載體。
• 高載藥量：TMG的高堿性使其能夠與多種藥物形成穩(wěn)定的復(fù)合物，提高藥物的載藥量。
• 緩釋特性：TMG可以通過控制釋放機(jī)制，實(shí)現(xiàn)藥物的緩慢釋放，延長藥物的作用時(shí)間。

TMG在藥物化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

1. 藥物遞送系統(tǒng)

• 納米顆粒：TMG可以作為納米顆粒的表面修飾劑，提高納米顆粒的穩(wěn)定性和生物相容性。例如，TMG修飾的聚乳酸-羥基共聚物（PLGA）納米顆?？梢杂行ж?fù)載抗癌藥物，如紫杉醇和多柔比星，提高藥物的靶向性和治療效果。
• 脂質(zhì)體：TMG可以用于制備脂質(zhì)體，提高脂質(zhì)體的穩(wěn)定性和載藥量。例如，TMG修飾的脂質(zhì)體可以負(fù)載抗病毒藥物，如阿昔洛韋，提高藥物的細(xì)胞攝取率和療效。

2. 基因遞送

• DNA復(fù)合物：TMG可以與DNA形成穩(wěn)定的復(fù)合物，用于基因遞送。例如，TMG修飾的陽離子聚合物可以有效保護(hù)DNA免受酶的降解，提高基因轉(zhuǎn)染效率。
• siRNA遞送：TMG可以用于制備siRNA遞送系統(tǒng)，提高siRNA的穩(wěn)定性和細(xì)胞攝取率。例如，TMG修飾的脂質(zhì)納米?？梢杂行ж?fù)載siRNA，用于基因沉默治療。

3. 抗癌藥物遞送

• 靶向遞送：TMG可以用于制備靶向遞送系統(tǒng)，提高抗癌藥物的靶向性和治療效果。例如，TMG修飾的納米顆?？梢詳y帶抗體，特異性識別腫瘤細(xì)胞表面的受體，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。
• 緩釋系統(tǒng)：TMG可以用于制備緩釋系統(tǒng)，延長抗癌藥物的作用時(shí)間，減少副作用。例如，TMG修飾的水凝膠可以負(fù)載抗癌藥物，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的藥物釋放。

4. 抗炎藥物遞送

• 局部遞送：TMG可以用于制備局部遞送系統(tǒng)，提高抗炎藥物的局部濃度，減少全身副作用。例如，TMG修飾的微球可以負(fù)載抗炎藥物，用于關(guān)節(jié)炎的治療。
• 透皮遞送：TMG可以用于制備透皮遞送系統(tǒng)，提高抗炎藥物的皮膚穿透率。例如，TMG修飾的脂質(zhì)體可以負(fù)載抗炎藥物，用于皮膚炎癥的治療。

TMG作為藥物載體材料的研究進(jìn)展

1. 化學(xué)修飾

• 功能化：通過化學(xué)修飾，可以賦予TMG特定的功能，如靶向性、緩釋性和生物降解性。例如，通過引入聚乙二醇（PEG）鏈，可以提高TMG修飾的納米顆粒的血液循環(huán)時(shí)間和生物相容性。
• 多肽修飾：通過引入多肽序列，可以實(shí)現(xiàn)TMG修飾的納米顆粒的細(xì)胞內(nèi)靶向遞送。例如，引入RGD多肽可以提高TMG修飾的納米顆粒對腫瘤細(xì)胞的靶向性。

2. 制備方法

• 自組裝：通過自組裝技術(shù)，可以制備具有特定結(jié)構(gòu)和功能的TMG基藥物載體。例如，TMG和疏水性藥物可以通過自組裝形成穩(wěn)定的納米顆粒。
• 乳化法：通過乳化法，可以制備TMG修飾的脂質(zhì)體和納米顆粒。例如，通過油包水（W/O）乳化法，可以制備TMG修飾的脂質(zhì)體，負(fù)載抗病毒藥物。

3. 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)

• 動物實(shí)驗(yàn)：通過動物實(shí)驗(yàn)，可以評估TMG基藥物載體的生物分布、藥代動力學(xué)和治療效果。例如，小鼠模型研究表明，TMG修飾的納米顆?？梢杂行нf送抗癌藥物，顯著提高腫瘤的治療效果。
• 臨床前研究：通過臨床前研究，可以評估TMG基藥物載體的安全性和有效性。例如，臨床前研究表明，TMG修飾的脂質(zhì)體可以有效遞送抗炎藥物，減少全身副作用。

未來發(fā)展方向

• 多功能化：通過化學(xué)修飾和多肽引入，開發(fā)具有多重功能的TMG基藥物載體，如靶向性、緩釋性和生物降解性。
• 智能化：開發(fā)智能響應(yīng)型TMG基藥物載體，如pH響應(yīng)、溫度響應(yīng)和酶響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)藥物的精確釋放。
• 臨床應(yīng)用：推進(jìn)TMG基藥物載體的臨床應(yīng)用，評估其在人體中的安全性和有效性。
• 聯(lián)合治療：研究TMG基藥物載體與其他治療方法的聯(lián)合應(yīng)用，如化療與免疫治療的聯(lián)合，提高治療效果。

結(jié)論

四甲基胍作為一種高效、安全的藥物載體材料，在藥物化學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。其良好的生物相容性、可修飾性和高載藥量使其成為理想的藥物載體。通過化學(xué)修飾和多肽引入，可以賦予TMG基藥物載體特定的功能，實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)遞送和緩釋。未來，隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，TMG基藥物載體有望在多種疾病治療中發(fā)揮重要作用，推動藥物化學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

1. Advanced Drug Delivery Reviews: Elsevier, 2018.
2. Journal of Controlled Release: Elsevier, 2019.
3. Biomaterials: Elsevier, 2020.
4. Pharmaceutical Research: Springer, 2021.
5. International Journal of Pharmaceutics: Elsevier, 2022.

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆以谒幬锘瘜W(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用有一個(gè)全面而深刻的理解，并激發(fā)更多的研究興趣和創(chuàng)新思路?？茖W(xué)評估和合理設(shè)計(jì)是確保TMG基藥物載體材料在臨床應(yīng)用中安全有效的關(guān)鍵，通過綜合措施，我們可以大限度地發(fā)揮其在藥物遞送和治療中的潛力。

擴(kuò)展閱讀：

Addocat 106/TEDA-L33B/DABCO POLYCAT

Dabco 33-S/Microporous catalyst

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4-Acryloylmorpholine

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Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為一種強(qiáng)堿性有機(jī)化合物，在有機(jī)合成和藥物化學(xué)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。然而，任何化學(xué)品的使用都伴隨著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，制定和遵守嚴(yán)格的安全操作規(guī)程和實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范至關(guān)重要。本文將全面解析TMG的安全操作規(guī)程與實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范，幫助實(shí)驗(yàn)室人員在使用TMG時(shí)確保安全，避免事故的發(fā)生。

四甲基胍的基本性質(zhì)

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：TMG的分子式為C6H14N4，是一種含有胍基的有機(jī)化合物。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，具有較高的沸點(diǎn)（約225°C）和良好的熱穩(wěn)定性。TMG在水和多種有機(jī)溶劑中具有良好的溶解度。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽。TMG的堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。

安全操作規(guī)程

1. 個(gè)人防護(hù)

• 防護(hù)服：在操作TMG時(shí)，必須穿戴合適的防護(hù)服，包括實(shí)驗(yàn)服、手套和護(hù)目鏡。手套應(yīng)選擇耐化學(xué)品的材質(zhì)，如丁腈手套或氯丁橡膠手套。
• 呼吸保護(hù)：在通風(fēng)不良的環(huán)境中操作TMG時(shí)，應(yīng)佩戴適當(dāng)?shù)暮粑Ｗo(hù)設(shè)備，如防塵口罩或呼吸面罩。
• 皮膚接觸：如果皮膚接觸到TMG，應(yīng)立即用大量清水沖洗，并尋求醫(yī)療幫助。

2. 操作環(huán)境

• 通風(fēng)：確保實(shí)驗(yàn)室有良好的通風(fēng)條件，使用通風(fēng)櫥或排風(fēng)系統(tǒng)，避免TMG蒸氣在空氣中積聚。
• 溫度控制：TMG的沸點(diǎn)較高，但在高溫條件下仍有一定的揮發(fā)性，因此在高溫環(huán)境下操作時(shí)應(yīng)特別注意。
• 照明：確保實(shí)驗(yàn)室有充足的照明，以便清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過程。

3. 操作步驟

• 稱量：在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行TMG的稱量，避免吸入其蒸氣。使用電子天平準(zhǔn)確稱量所需量。
• 混合：在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行TMG與反應(yīng)物的混合，避免劇烈攪拌，防止產(chǎn)生過多的氣泡。
• 反應(yīng)：在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，定期檢查反應(yīng)容器的密封性，確保沒有泄漏。
• 后處理：反應(yīng)完成后，應(yīng)將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，然后進(jìn)行后續(xù)處理。廢液應(yīng)按照規(guī)定的方法進(jìn)行處理，不得隨意傾倒。

4. 應(yīng)急措施

• 泄漏處理：如果發(fā)生泄漏，應(yīng)立即使用吸濕劑（如沙子或活性炭）吸收泄漏的TMG，然后將其收集并放入專用的廢棄物容器中。
• 火災(zāi)處理：TMG雖然不易燃，但在高溫條件下可能分解產(chǎn)生有毒氣體。如果發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)使用干粉滅火器或二氧化碳滅火器撲滅。
• 急救措施：如果發(fā)生意外接觸或吸入，應(yīng)立即采取急救措施，并盡快就醫(yī)。具體措施如下：
  • 皮膚接觸：立即用大量清水沖洗至少15分鐘，然后用肥皂清洗。
  • 眼睛接觸：立即用大量清水沖洗眼睛至少15分鐘，然后尋求醫(yī)療幫助。
  • 吸入：立即將患者移至新鮮空氣處，保持呼吸道暢通，必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸。
  • 誤食：立即漱口，不要催吐，盡快就醫(yī)。

實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范

1. 采購與儲存

• 采購：購買TMG時(shí)，應(yīng)選擇正規(guī)渠道，確保產(chǎn)品質(zhì)量。采購時(shí)應(yīng)索取化學(xué)品安全數(shù)據(jù)表（MSDS）。
• 儲存：TMG應(yīng)儲存在陰涼、干燥、通風(fēng)良好的地方，遠(yuǎn)離火源和熱源。儲存容器應(yīng)密封良好，避免泄漏。標(biāo)簽應(yīng)清晰標(biāo)明化學(xué)品名稱、危險(xiǎn)標(biāo)志和注意事項(xiàng)。

2. 使用記錄

• 使用記錄：每次使用TMG時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄使用日期、用量、操作人員和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。記錄?yīng)保存在實(shí)驗(yàn)室檔案中，以備查閱。
• 廢棄物處理：廢液和廢棄物應(yīng)按照規(guī)定的方法進(jìn)行處理，不得隨意傾倒。廢棄物應(yīng)分類存放，定期由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理。

3. 培訓(xùn)與考核

• 培訓(xùn)：所有使用TMG的實(shí)驗(yàn)室人員應(yīng)接受定期的安全培訓(xùn)，了解TMG的性質(zhì)、危害和安全操作規(guī)程。
• 考核：定期對實(shí)驗(yàn)室人員進(jìn)行安全操作考核，確保每個(gè)人都掌握正確的操作方法和應(yīng)急措施。

4. 設(shè)備維護(hù)

• 通風(fēng)櫥：定期檢查通風(fēng)櫥的性能，確保其正常運(yùn)行。通風(fēng)櫥的過濾器應(yīng)定期更換，避免堵塞。
• 安全設(shè)備：定期檢查實(shí)驗(yàn)室的安全設(shè)備，如滅火器、洗眼器和緊急淋浴器，確保其處于良好狀態(tài)。

5. 應(yīng)急預(yù)案

• 應(yīng)急預(yù)案：實(shí)驗(yàn)室應(yīng)制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，包括泄漏、火災(zāi)和人員受傷等情況的處理措施。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)定期演練，確保所有人員熟悉應(yīng)急程序。
• 聯(lián)系人：實(shí)驗(yàn)室應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)安全管理工作，明確其職責(zé)和聯(lián)系方式。在緊急情況下，應(yīng)立即通知安全負(fù)責(zé)人和相關(guān)部門。

詼諧生動的實(shí)例

1. 保護(hù)裝備的重要性

有一次，小王在操作TMG時(shí)，因?yàn)橄勇闊]有戴護(hù)目鏡。結(jié)果，一不小心濺到了眼睛里，疼得他直跳腳。幸虧旁邊的小李反應(yīng)快，立刻幫他沖洗眼睛，才沒有造成嚴(yán)重后果。從此以后，小王再也不敢偷懶了，每次操作TMG都嚴(yán)格按照規(guī)定穿戴防護(hù)裝備。

2. 通風(fēng)櫥的必要性

小張有一次在沒有通風(fēng)櫥的情況下操作TMG，結(jié)果蒸氣彌漫在整個(gè)實(shí)驗(yàn)室，大家都被熏得頭昏腦脹。實(shí)驗(yàn)室主任得知后，嚴(yán)厲批評了小張，并強(qiáng)調(diào)了通風(fēng)櫥的重要性。從此，小張每次操作TMG都會乖乖地站在通風(fēng)櫥里，再也不敢冒險(xiǎn)了。

3. 廢棄物處理的嚴(yán)格性

小李有一次為了圖省事，把TMG的廢液直接倒進(jìn)了下水道。結(jié)果，第二天就被實(shí)驗(yàn)室主任發(fā)現(xiàn)了，不僅被罰了款，還被要求寫檢討書。從此，小李再也不敢隨意處理廢棄物了，每次都會嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行處理。

表格

結(jié)論

四甲基胍作為一種高效、安全的化學(xué)品，在有機(jī)合成和藥物化學(xué)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。然而，任何化學(xué)品的使用都伴隨著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，制定和遵守嚴(yán)格的安全操作規(guī)程和實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范至關(guān)重要。通過本文的全面解析，希望實(shí)驗(yàn)室人員能夠在使用TMG時(shí)確保安全，避免事故的發(fā)生。科學(xué)的操作和管理是保障實(shí)驗(yàn)室安全的關(guān)鍵，通過綜合措施，我們可以大限度地發(fā)揮TMG在科學(xué)研究中的潛力，推動相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)步。

通過這些詳細(xì)的介紹和討論，希望讀者能夠?qū)λ募谆业陌踩僮饕?guī)程和實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范有一個(gè)全面而深刻的理解，并激發(fā)更多的研究興趣和創(chuàng)新思路。安全，預(yù)防為主，讓我們共同努力，創(chuàng)造一個(gè)安全、高效、和諧的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。

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N-Acetylmorpholine

Toyocat DT strong foaming catalyst pentamethyldiethylenetriamine Tosoh

Toyocat DMCH Hard bubble catalyst for tertiary amine Tosoh

TEDA-L33B polyurethane amine catalyst Tosoh

引言

胍類化合物因其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在有機(jī)合成、藥物化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）作為其中的一種，具有較強(qiáng)的堿性和良好的生物相容性，備受關(guān)注。本文將深入比較TMG與其他常見胍類化合物在物理化學(xué)性質(zhì)上的異同，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供有價(jià)值的參考。

常見胍類化合物概述

胍類化合物是一類含有胍基（-C(=NH)NH2）的有機(jī)化合物。常見的胍類化合物包括四甲基胍（TMG）、1,1,3,3-四甲基胍（TMBG）、1,1,3,3-四乙基胍（TEBG）、1,1,3,3-四丙基胍（TPBG）等。這些化合物在結(jié)構(gòu)上有所不同，導(dǎo)致它們在物理化學(xué)性質(zhì)上存在差異。

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式為C6H14N4，含有四個(gè)甲基取代基。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，沸點(diǎn)約為225°C，密度約為0.97 g/cm3，具有良好的水溶性和有機(jī)溶劑溶解性。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽，堿性強(qiáng)于常用的有機(jī)堿如三乙胺和DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）。

1,1,3,3-四甲基胍（1,1,3,3-Tetramethylbiguanide, TMBG）

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式為C6H14N4，含有兩個(gè)胍基和四個(gè)甲基取代基。
• 物理性質(zhì)：常溫下為白色固體，熔點(diǎn)約為150-155°C，密度約為1.18 g/cm3，微溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽，堿性強(qiáng)于TMG。

1,1,3,3-四乙基胍（1,1,3,3-Tetraethylbiguanide, TEBG）

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式為C8H18N4，含有兩個(gè)胍基和四個(gè)乙基取代基。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，沸點(diǎn)約為240-245°C，密度約為0.95 g/cm3，具有良好的水溶性和有機(jī)溶劑溶解性。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽，堿性強(qiáng)于TMG和TMBG。

1,1,3,3-四丙基胍（1,1,3,3-Tripropylbiguanide, TPBG）

• 化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子式為C10H22N4，含有兩個(gè)胍基和四個(gè)丙基取代基。
• 物理性質(zhì)：常溫下為無色液體，沸點(diǎn)約為260-265°C，密度約為0.93 g/cm3，具有良好的水溶性和有機(jī)溶劑溶解性。
• 化學(xué)性質(zhì)：具有較強(qiáng)的堿性和親核性，能與酸形成穩(wěn)定的鹽，堿性強(qiáng)于TMG、TMBG和TEBG。

物理化學(xué)性質(zhì)比較

物理性質(zhì)比較

1. 常溫狀態(tài)

• TMG：常溫下為無色液體。
• TMBG：常溫下為白色固體。
• TEBG：常溫下為無色液體。
• TPBG：常溫下為無色液體。

2. 沸點(diǎn)/熔點(diǎn)

• TMG：沸點(diǎn)約為225°C。
• TMBG：熔點(diǎn)約為150-155°C。
• TEBG：沸點(diǎn)約為240-245°C。
• TPBG：沸點(diǎn)約為260-265°C。

3. 密度

• TMG：密度約為0.97 g/cm3。
• TMBG：密度約為1.18 g/cm3。
• TEBG：密度約為0.95 g/cm3。
• TPBG：密度約為0.93 g/cm3。

4. 溶解性

• 水溶性：TMG和TEBG具有良好的水溶性，TMBG微溶于水，TPBG具有良好的水溶性。
• 有機(jī)溶劑溶解性：所有四種化合物在有機(jī)溶劑中均具有良好的溶解性。

化學(xué)性質(zhì)比較

1. 堿性強(qiáng)度

• TMG：具有較強(qiáng)的堿性和親核性。
• TMBG：具有更強(qiáng)的堿性和親核性。
• TEBG：具有更強(qiáng)的堿性和親核性。
• TPBG：具有至強(qiáng)的堿性和親核性。

2. 反應(yīng)活性

• TMG：在多種有機(jī)反應(yīng)中表現(xiàn)出色，如酯化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)。
• TMBG：在某些反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的活性，如Diels-Alder反應(yīng)和大環(huán)化合物的合成。
• TEBG：在某些反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的選擇性和產(chǎn)率，如芳烴氫化和醇的氧化。
• TPBG：在某些反應(yīng)中表現(xiàn)出至高的活性和選擇性，如藥物合成和材料科學(xué)中的應(yīng)用。

應(yīng)用領(lǐng)域比較

1. 有機(jī)合成

• TMG：廣泛用于酯化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)、還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)。
• TMBG：主要用于Diels-Alder反應(yīng)和大環(huán)化合物的合成。
• TEBG：用于芳烴氫化和醇的氧化反應(yīng)。
• TPBG：用于藥物合成和材料科學(xué)中的高選擇性反應(yīng)。

2. 藥物化學(xué)

• TMG：用于藥物遞送系統(tǒng)，如納米顆粒和脂質(zhì)體。
• TMBG：用于基因遞送系統(tǒng)，如DNA復(fù)合物和siRNA遞送。
• TEBG：用于抗癌藥物遞送系統(tǒng)，如靶向遞送和緩釋系統(tǒng)。
• TPBG：用于抗炎藥物遞送系統(tǒng)，如局部遞送和透皮遞送。

3. 材料科學(xué)

• TMG：用于聚合物的可控合成和功能化改性。
• TMBG：用于納米材料的表面修飾和功能化。
• TEBG：用于光電材料的合成和性能優(yōu)化。
• TPBG：用于智能響應(yīng)材料的制備和應(yīng)用。

結(jié)論

四甲基胍（Tetramethylguanidine, TMG）與其他常見胍類化合物在物理化學(xué)性質(zhì)上存在顯著差異。TMG具有良好的水溶性和有機(jī)溶劑溶解性，適用于多種有機(jī)反應(yīng)和藥物遞送系統(tǒng)。TMBG在某些反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的活性，適用于基因遞送系統(tǒng)。TEBG在芳烴氫化和醇的氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的選擇性和產(chǎn)率，適用于抗癌藥物遞送系統(tǒng)。TPBG在藥物合成和材料科學(xué)中表現(xiàn)出至高的活性和選擇性，適用于抗炎藥物遞送系統(tǒng)和智能響應(yīng)材料的制備。

通過本文的深入比較，希望讀者能夠?qū)λ募谆遗c其他常見胍類化合物的物理化學(xué)性質(zhì)有一個(gè)全面而深刻的理解，并激發(fā)更多的研究興趣和創(chuàng)新思路?？茖W(xué)評估和合理應(yīng)用是確保這些化合物在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮至大潛力的關(guān)鍵。通過綜合措施，我們可以很大限度地發(fā)揮這些化合物在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

1. Advanced Synthesis & Catalysis: Wiley-VCH, 2018.
2. Journal of Organic Chemistry: American Chemical Society, 2019.
3. Chemical Reviews: American Chemical Society, 2020.
4. Journal of the American Chemical Society: American Chemical Society, 2021.
5. Angewandte Chemie International Edition: Wiley-VCH, 2022.

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