|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|||||||||
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Несимметричные сульфидыНесимметричные сульфидыОтдел образования администрации Центрального района Муниципальная гимназия № 1 реферат По теме: несимметричные сульфиды на основе 4 - ( ( - хлорпропил ) - 2 - трет. - бутилфенола Галанская галина, Евсюкова Ирина и Кривошапкин Иван, ученики 11 «А» класса научный руководитель: ст. преподаватель кафедры органической химии НГПУ Марков Александр Федорович Новосибирск – 2000 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 3
2.1. Старение полимеров 4 3. Методы получения органических сульфидов 8
4.1. Получение 4-((-хлорпропил)-2-трет.-бутилфенола (хлорид Ф-13) 10 12 5. Практическая часть 13 5.1. Наработка 4-((-хлорпропил)-2-трет.-бутилфенола (хлорид Ф-13) 13 14 6. Выводы 16 1. Введение
Недостатками многих высокомолекулярных соединений является склонность к старению и, в частности, к деструкции – процессу уменьшению длины цепи и размеров молекул. Деструкция может быть вызвана механическими нагрузками, действий света, теплоты, воды и особенно кислорода и озона. Процесс уменьшения цепи идёт за счёт разрушения связей С-С и образования радикалов, которые в свою очередь, способствуют дальнейшему разрушению полимерных молекул. Перед учёными стоит проблема продления срока службы полимерных изделий. В качестве ловушек свободных радикалов, образующихся при деструкции полимерных материалов, используют фенольные стабилизаторы. Фенольные стабилизаторы более эффективны, так как, улавливая свободные радикалы, образуют более устойчивые связи с ними, предотвращая дальнейшую деструкцию углеродной цепи. Кроме того, они обладают комплексным защитным действием (например, предотвращают разрушающее действие кислорода и высоких температур, или кислорода и радиации). Фенольные стабилизаторы выгодно отличаются от других добавок тем, что не изменяют цвет полимерных материалов, в состав которых вводятся. В настоящее время в промышленном производстве полимеров требуются новые
фенольные добавки с широким спектром стабилизирующих свойств и низкой
себестоимостью. Несмотря на актуальность проблемы, исследований по
разработке и получению фенольных стабилизаторов ведется мало. В связи с
этим целью нашей работы был синтез новых серосодержащих пара-функционально-
замещенных пространственно-затрудненных фенолов на основе 4-((-хлорпропил)- Основными задачами, которые требовалось решить в ходе исследования, являлись: 1. Изучить проблему старения полимеров и способов его предотвращения путем введения в материал фенольных стабилизаторов. 1. Ознакомиться с распространенными методами получения сульфидов. 1. Проверить возможности синтеза несимметричных сульфидов взаимодействием меркаптанов (4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенола и 2,2'-метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.-бутилфенола]) с алкилгалогенидами в этиловом спирте. 2. Пространственно-затрудненные фенолы и стабилизация полимерных материалов
Выделяют следующие типы стабилизаторов: антиоксиданты или антиокислители (защищающие полимерные вещества от разрушающего действия кислорода); антиозонаты (защищающие полимерные вещества от разрушающего действия озона); светостабилизаторы (защищающие полимерные вещества от разрушающего действия ультрафиолетовых лучей); термостабилизаторы (защищающие полимерные вещества от разрушающего действия высокой температуры); антирады (защищающие полимерные вещества от разрушающего действия радиационного излучения). Как известно, основу макромолекулы большинства полимеров общего назначения составляет углеродная цепь типа: [pic] где: R = H, alk, ar. В общем виде механизм ингибированного окисления углеводородов молекулярным кислородом может быть представлен следующей схемой: Механизм ингибированного окисления углеводородов молекулярным кислородом (0) RH ( R• (1) R• + O2 ( ROO• (2) ROO• + RH ( ROOH + R• (3) ROOH ( RO• + HO• (4) R• + R• ( R-R (5) ROO• + R• ( ROOR (6) ROO• + ROO• ( ROH + R"COR + O2 (7) ROO• + InH ( ROOH + In• (8) In• + RH ( InH + R• (9) In• + In• ( In-In (10) In• + ROO• ( InOOR В целом процесс окисления зависит от величины константы скорости реакции продолжения цепи (k2) и концентрации перекисных радикалов. Соответствующие гидроперекиси являются первичными продуктами окисления, дальнейший распад которых приводит к различным кислородсодержащим веществам и часто сопровождается разрывом углерод-углеродной цепи. Присутствующий в окисляющейся системе ингибитор (InH), как правило, реагирует c радикалами ROO• (реакция 7), либо прерывая цепь окисления, либо уменьшая концентрацию этих радикалов, что приводит к снижению скорости окисления. Естественно, что чем менее активен получающийся из ингибитора радикал, тем меньше вероятность протекания реакции 8. Следовательно, тормозящее действие любого ингибитора окисления зависит, с одной стороны, от скорости реакции перекисных радикалов с ингибитором, а с другой – от активности получающегося из ингибиторов радикала. Малоактивные радикалы In• обычно не способны продолжать цепь (реакция 8) и рекомбинируют друг с другом (реакция 9). Таким образом, относительная активность радикала In• непосредственно в процессе окисления должна определяться отношением констант скоростей реакций k2/k7, которое характеризует максимальную возможность торможения процесса окисления при использовании данного ингибитора (сила ингибитора). Чем меньше это отношение, тем больше возможное тормозящее действие ингибитора. 2.2. Пространственно-затрудненные фенолы, как ингибиторы радикальных процессов в полимерах.
[pic] Пространственно-затрудненные фенолы (и получающиеся из них феноксильные радикалы) полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сильным антиоксидантам, и являются эффективными ингибиторами процессов окисления различных органических материалов. Подобные фенолы, как правило, реагируют с радикалами ROO•, прерывая цепь окисления. [pic] [pic] [pic] Эффективность пространственно-затрудненных фенолов как ингибиторов
окисления существенно зависит от их структуры. Определяющим фактором в этом
случае является строение о-алкильных групп и характер пара-заместителя.
|Пара-заместитель: |Относительная |
При использовании антиоксидантов помимо рассмотренных выше закономерностей, определяющих эффективность ингибитора, необходимо дополнительно учитывать следующие факторы: совместимость стабилизатора с защищаемым материалом, степень окрашивания полимера и особенности продукта его окисления, летучесть. 3. Методы получения органических сульфидов
Наиболее распространённым способом получения симметричных органических сульфидов является взаимодействие алкилгалогенидов с сульфидом натрия Na2S в органических растворителях. Более высокие выходы достигаются при использовании протонных (спирты: этиловый, изопропиловый и другие) или апротонных (диметилформамид) растворителях. 2 R–Hal + Na2S ( R–S–R + 2 NaHal Когда R = R’, то получаются симметричные сульфиды. Получение несимметричных сульфидов можно осуществить взаимодействием тиолов с алкилгалогенидами в присутствии щелочей. Сначала образуется тиолят-анион: R – SH + OH( ( R – S( + H2O Далее возможны два варианта: R – S( + R’ – Hal ( R – S – R’ или R – Hal + R’ – S( ( R – S – R’ Выбор зависит от многих факторов. Меркаптаны (алкантиолы), имеющие небольшую молекулярную массу, достаточно летучи (имеют отвратительный запах!), ядовиты и отсутствуют в продаже. Для получения тиолов (меркаптанов) более эффективны и чаще используются в лабораторных условиях непрямые методы синтеза, с последующим разложением или восстановлением промежуточных продуктов. Из прямых синтезов наиболее доступным является нуклеофильного замещения атомов галогена на гидросульфид анион HS( . В лабораторных условиях из гидросульфидов с высоким выходом и хорошего качества получают гидросульфид аммония NH4HS. Получение соответствующих алкилгалогенидов из спиртов в лабораторных условиях не представляет особой сложности. 4. Пути синтеза несимметричных сульфидов на основе 4-((-хлорпропил)-2-трет.-бутилфенола.
[pic] 2,2’-метиленбис-[4-метил-6-трет.-бутилфенол] «антиоксидант 2246» Для получения метиленбисфенолов применяют конденсацию 2,4-диалкилфенолов с формальдегидом в кислой среде: [pic] 4.1. Получение 4-((-хлорпропил)-2-трет.-бутилфенола (хлорид Ф-13)
[pic] [pic] В качестве катализатора используют минеральные кислоты (H2SO4, HClO4) или 4.2. Синтез 4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенола
[pic] 4.3. Синтез 2,2'– метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.-бутилфенола].
Далее оба этих соединения используются в синтезе несимметричных сульфидов. 4.4. Синтез несимметричных сульфидов алкилированием 4-((-меркаптопропил)-2- трет.-бутилфенола и 2,2`метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.- бутилфенол] алкилгалогенидами в щелочном виде.
Стирол получают каталитическим дегидрированием этилбензола. Для производства стабилизаторов используют стирол, предназначенный для получения полистирола. Гидрохинон, который вводят в стирол для ингибирования его полимеризации при ректификации и хранении, практически не влияет на процесс алкилирования стиролом в производстве стабилизаторов. Формальдегид, получаемый окислением метанола, используют в виде водного раствора. Примесь метанола в формалине обычно не влияет на синтез стабилизаторов. В лабораторных условиях предпочтительнее применять параформ. Получение сульфидов осуществляли в открытой системе при кипении
растворителя ( этиловый спирт, 96(), в течение четырех часов, мольное
соотношение тиол : галогенид : NaOH = 1 : 1,5 : 1,05 соответственно. 5. Практическая часть
5.2. Получение 4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенола
5.3. Получение 2,2'-метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.-бутилфенола]
5.4. Взаимодействие 2,2'-метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.- бутилфенола] с бромистым бутилом (н-C4H9Br) в щелочной среде
Осушитель отфильтровали, и отогнали бензол на ротационном вакуумном испарителе. Получили вязкую тёмно-жёлто-зеленоватую смолу, массой 3,9 г. 5.5. Взаимодействие 2,2'-метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.- бутилфенола] с йодистым этилом (C2H5J) в щелочной среде
Осушитель отфильтровали, и отогнали бензол на ротационном вакуумном испарителе. Получили вязкую жёлто-зеленоватую смолу, массой 3,86г. 5.6. Взаимодействие 4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенола с йодистым этилом (C2H5J) в щелочной среде.
Осушитель отфильтровали, и отогнали бензол на ротационном вакуумном испарителе. Получили вязкую светло-жёлтою смолу, массой 3,3г . 5.7. Взаимодействие 4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенола с бромистым бутилом (н-C4H9Br) в щелочной среде.
Осушитель отфильтровали, и отогнали бензол на ротационном вакуумном испарителе. Получили вязкую светло-жёлтою смолу, массой 4,7г. 6. Выводы 6. Освоена методика деалкилирования пространственно-затруднённых фенолов на катионно-обменной смоле КУ-28 и осуществлена наработка 200 г 4-((- хлорпропил)-2-трет.-бутилфенола. 7. Получен 4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенол взаимодействием 4-((- хлорпропил)-2-трет.-бутилфенола с 20%-ным водным раствором гидросульфида аммония NH4HS в закрытой системе. 8. Получен 2,2’-метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.-бутилфенол] взаимодействием 2,2’-метиленбис-[4-((-хлорпропил)-6-трет.- бутилфенола] с 20%-ным водным раствором гидросульфида аммония в закрытой системе. 9. Взаимодействием 4-((-меркаптопропил)-2-трет.-бутилфенола в щелочной среде с йодистым этилом C2H5J и бромистым бутилом н-C4H9Br получено два продукта, содержащих несимметричные сульфиды. 10. Взаимодействием 2,2’-метиленбис-[4-((-меркаптопропил)-6-трет.- бутилфенола] в щелочной среде с йодистым этилом C2H5J и бромистым бутилом н-C4H9Br получено два смолоподобных продукта, содержащих несимметричные сульфиды. 11. Полученные несимметричные сульфиды на основе 4-((-меркаптопропил)-2- трет.-бутилфенола являются теоретически возможными перспективными антиоксидантами, но их химические свойства ещё не изучены. Список литературы 1. Адельшина Е.Б. Синтез новых пространственно-затруднённых пара- функционально-замещённых метиленбисфенолов. Дипломная работа. – 2. Берлин А.Я. Техника лабораторных работ в органической химии. – М.: Химия, 1973. 3. Горбунов Б.Н., Гурвич Я.А., Маслова И.П. Химия и технологии стабилизаторов полимерных материалов. – М.: Химия,1981. 4. Ершов В.В., Никифоров Г.А., Володькин А.А. Пространственно- затруднённые фенолы. – М.: Химия,1972. 5. Карякин Ю.В, Ангелов И.И. Чистые химические вещества. – М.: Химия, 6. Общая органическая химия, том 5. – М.: Химия,1983. 7. Органикум. Практикум по органической химии, том 1. – М.:Мир,1973. 8. Птицына О.А. и др. Лабораторные работы по органическому синтезу. – М.: Просвещение, 1979. 9. Справочник химика, том 2. – Л.: Химия, 1971. |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
© 2010 |