خواص السوائل الأيونية. الخصائص التحفيزية للسوائل الأيونية في أزمرة هيدروكربونات زينوفون فلاديسلاف أناتوليفيتش

A. S. Solodov ، M. S. Solodov ، S.G Koshel

المشرف - S.G Koshel، Dr. of Chem. العلوم يا أستاذ

جامعة ياروسلافل التقنية الحكومية

تنتمي السوائل الأيونية إلى ما يسمى بـ "المذيبات الخضراء" ، والتي تتوافق مع مبادئ الكيمياء الخضراء. السوائل الأيونية هي أملاح مصهورة منخفضة الحرارة لها عدد من الخصائص ، مثل: عدم التقلب ، الاستقرار الكيميائي ، السلامة البيئية ، الموصلية الأيونية العالية ، قوة الذوبان الجيدة ، عرض "النافذة" الكهروكيميائي.

تستخدم السوائل الأيونية كمكون من الإلكتروليتات لمختلف الأجهزة الكهروكيميائية من نوع جديد (في بطاريات الليثيوم والمكثفات والبطاريات الشمسية). من الممكن استخدام السوائل الأيونية كمكونات نشطة للأغشية. الأغشية هي المكونات الرئيسية لخلايا الوقود التي يمكن أن تعمل في البيئات القاسية.

تم إثبات ميزة كبيرة لاستخدام السوائل الأيونية في العمليات الكهروكيميائية بالمقارنة مع الإلكتروليتات التقليدية. يعد استخدام السوائل الأيونية كمحاليل بوليمر غير مائية للتفاعلات الكهروكيميائية والتحفيزية الكهربية أمرًا واعدًا: الأكسدة الكهربية ، والقطع الكهربائي. العديد من الركائز العضوية قابلة للذوبان في السوائل الأيونية أكثر من الماء. يحدث ترسيب المعدن من السوائل الأيونية التي تحتوي على نفس المعدن في تكوين الكاتيون بسهولة تامة.

الميزة الرئيسية لاستخدام السوائل الأيونية - الشوارد في صناعات الطلاء الكهربائي هي أنها ليست محاليل مائية ، أي أنه لا يوجد تطور هيدروجين أثناء الترسيب الكهربائي للطلاء. وبالتالي ، فمن الممكن بشكل أساسي الحصول على طلاءات خالية من التشققات وأكثر مقاومة للتآكل.

من وجهة نظر البحث ، تعتبر السوائل الأيونية القائمة على مواد سهلة الانصهار لكلوريد الكولين ذات أهمية. السوائل الأيونية القائمة على سهل الانصهار - كلوريد الكولين خشب الساج يمكن تشغيلها بسهولة في الظروف المحيطة. لقد حصلنا على الخلائط سهلة الانصهار التالية ودرسناها من كلوريد الكولين مع الإيثيلين جلايكول واليوريا وحمض الأكساليك وكلوريد الكروم. تم تحديد الاعتماد على درجة الحرارة للتوصيل الكهربائي لهذه المواد سهلة الانصهار.

تم إنشاء تقنية "المنزل الذكي" بهدف واحد - توفير الوقت الذي يتم قضاؤه في الأعمال المنزلية. التقنيات الجديدة المستخدمة في نظام المنزل الذكي مدهشة في تنوعها. بمساعدة ما يسمى ...

المستشار العلمي - A. A. Kiselev، Ph.D. بيد. العلوم ، الأستاذ بجامعة ياروسلافل التقنية الحكومية ، يتطلب تطوير علاقات السوق تنفيذ سياسة مالية جديدة ، وزيادة كفاءة الإنتاج في كل مؤسسة كيميائية محددة ...

K. E. Razumova المشرف - S.N. بوليكوف ، دكتوراه في الاقتصاد. علوم ، أستاذ مشارك جامعة ياروسلافل التقنية الحكومية ترجع أهمية التغييرات والابتكارات إلى الحاجة إلى تكييف المنظمة مع متطلبات ...

البتروكيماويات ، 2007 ، المجلد 47 ، العدد 5 ، ص. 339-348

UDC 541.48-143: 542.97

ناصيروف ، إف إم نوفروزوفا ، أ.م.أصلانبيلي ، و أ.ج.عزيزوف

معهد العمليات البتروكيماوية ، الأكاديمية الوطنية للعلوم في أذربيجان ، باكو ، البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]تم استلامه في 6 فبراير 2007

تم تلخيص البيانات الخاصة بعمليات التحويل الحفزي للأوليفينات والدينات باستخدام السوائل الأيونية (ILs) كمذيبات. تمت مناقشة دور هذه المركبات في حل المشكلات البيئية من وجهة نظر الكيمياء الخضراء. يتم النظر في بعض العمليات الصناعية التي تنطوي على السوائل الأيونية.

التعريف العام "للكيمياء الخضراء" هو تصميم وتطوير المنتجات والعمليات الكيميائية التي تقلل أو تقضي على استخدام وإنتاج المواد الخطرة. يمكن النظر في أي مادة وطريقة الحصول عليها من خلال التحولات الكيميائية فيما يتعلق بتأثيرها المحتمل على البيئة. يتم تقليل مهمة "الكيمياء الخضراء" إلى تطوير العمليات الكيميائية ، من ناحية ، مقبولة اقتصاديًا ، من ناحية أخرى - الطبيعة الملوثة إلى الحد الأدنى. عند تطوير مثل هذه العمليات الصناعية "النظيفة" ، يجب أن يسترشد المرء بمبادئ "الكيمياء الخضراء" الاثني عشر الواردة في الأعمال.

يعد استخدام المذيبات الصديقة للبيئة أو إجراء عمليات بدون مذيبات على الإطلاق أحد أهم مجالات "الكيمياء الخضراء". غالبًا ما تكون المذيبات العضوية النموذجية مركبات متطايرة بدرجة كافية ، بالإضافة إلى كونها تلوثًا خطيرًا للهواء ، فإنها تميل إلى أن تكون شديدة الاشتعال ، أو سامة ، أو مسرطنة. إن استخدام ILs بدلاً منها له أهمية علمية وعملية كبيرة في تطوير عمليات "الكيمياء الخضراء" الجديدة.

تم وصف التقدم في تطبيق ILs في التحفيز بالتفصيل في العديد من الكتب ومقالات المراجعة ، بما في ذلك.

تم إحراز تقدم كبير في استخدام ILs في عمليات التحويل التحفيزي للأوليفينات والدينات مثل dimerization ، oligomerization ، alkylation ، metathesis. تم تقدير إمكانات ILs كوسائط جديدة للتفاعلات المذكورة للحفز المتجانس بشكل كامل بفضل العمل الرائد والدراسات المتعمقة لمجموعة كاملة من الكيميائيين.

مفهوم السوائل الأيونية

تجذب السوائل الأيونية ، كفئة جديدة من المذيبات البديلة ، الكثير من الاهتمام بسبب انخفاض ضغط البخار ، ونقص السمية ، وإمكانية التفاعل مع المركبات المعدنية العضوية ، مما يفتح آفاقًا واسعة لاستخدامها في التحفيز. من حيث المبدأ ، يتم تحقيق مجموعة كبيرة ومتنوعة من ILs من خلال تنويع توليفة الكاتيون والأنيون ، والتي بدورها يمكن اختيارها لكل تفاعل محدد. في الوقت نفسه ، يجب تقييم السمية وقضايا التكلفة لهذه الفئة الجديدة من المذيبات على أساس كل حالة على حدة.

ILs ، التي تتكون من كاتيون عضوي كبير يحتوي على النيتروجين وأنيون غير عضوي أصغر بكثير ، هي مركبات مع GM عادة أقل من 100-150 درجة مئوية.

تم ذكر العديد من جمعيات الكاتيون والأنيون القادرة على تكوين ILs في درجة حرارة الغرفة (RBIs) في الأدبيات. يميزهم هذا الظرف عن الأملاح المنصهرة الكلاسيكية (على سبيل المثال ، NaCl مع Mm = 801 درجة مئوية ، Na3AlF3 مع مم = 1010 درجة مئوية ، كلوريد رباعي بيوتيل فوسفونيوم مع مم = 80 درجة مئوية ، LiCl: KCl = 6: 4 مخاليط مع = 352 درجة مئوية ، إلخ.). IZHKT - السوائل الفصل. arr. مع الكاتيونات الكبيرة غير المتماثلة في الجزيء مما يمنع التعبئة القريبة للأنيونات. تحتوي ILs على الأمونيوم ، والسلفونيوم ، والفوسفونيوم ، والليثيوم ، والإيميدازوليوم ، والبيريدينيوم ، والباي كولينيوم ، والبيروليدينيوم ، والثيازوليوم ، والتريازوليوم ، والأوكسازوليوم ، والكاتيونات البيرازوليوم مع بدائل مختلفة.

ذات أهمية خاصة الأملاح السائلة القائمة على ^ ^ ^ Dialkylimidazolium الكاتيون ، من -

تتميز بمجموعة واسعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، والتي يتم الحصول عليها عادة عن طريق تبادل الأنيون من هاليدات إيميدازول.

تنقسم الأنيونات IL إلى نوعين. الأول يتكون من أنيونات متعددة النوى (على سبيل المثال ،

A12 C1- ، A13 C1 10 ، Au2C17 ، Fe2C17 و 8b2B-!) ، يتكون من تفاعل حمض لويس المقابل مع الأنيون أحادي النواة (على سبيل المثال ،

A1C1-) وهي حساسة بشكل خاص للهواء والماء. النوع الثاني هو الأنيونات أحادية النواة التي تعد جزءًا من ILs المتكافئ المحايد ،

على سبيل المثال ، VB4 ، RB6 ، 2pS133 ، SiS12 ، 8pS1- ،

N # 802) - ، N (# 802) - ، C (SBz802) 3 ، SBzS02 ،

SB3803 ، CH380- إلخ.

من خلال تغيير مجموعات الألكيل لمركب البداية (إيميدازول ، بيريدينيوم ، فوسفونيوم ، إلخ) ، بالإضافة إلى نوع الأنيونات المصاحبة ، يمكن من الناحية النظرية تركيب مجموعة كبيرة من الإنترلوكين مع خصائص فيزيائية كيميائية مختلفة. يقترح مؤلفو العمل وجود ما يصل إلى تريليون (1018) مجموعة كاتيون / أنيون محتملة في ILs.

الأكثر شيوعًا هي كلورالومينات ، رباعي فلورو بورات ، أو سداسي فلورو فوسفات ILs على أساس N-alkylpyridinum أو 1،3-Dialkylimidazolium. يتم الحصول على ILs العضوية الكلورية ألومينية من N-alkylpyridinium أو كلوريد 1،3-Dialkylimidazolium و ثلاثي كلوريد الألومنيوم بحد طور سائل يصل إلى 88 درجة مئوية.

يمكن التحكم في الخواص الفيزيائية والكيميائية لـ IL (الكثافة ، التوصيل الكهربائي ، اللزوجة ، حموضة لويس ، مقاومة الماء ، القدرة على تكوين روابط هيدروجينية) عن طريق تغيير نوع ونسبة المكونات الموجبة والأنيونية. في هذه الحالة ، يصبح من الممكن إنشاء ILs بالخصائص المرغوبة المناسبة للاستخدام في التحفيز.

تسمى ILs "المذيبات الخضراء" - نظرًا لضغط بخارها المنخفض ، فهي غير متطايرة وبالتالي لا تشتعل ؛ علاوة على ذلك ، فهي غير قابلة للامتزاج مع عدد من المذيبات العضوية الشائعة ، والتي توفر بديلاً حقيقياً لإنشاء أنظمة ثنائية الطور. تسهل هذه الخاصية فصل المنتجات عن خليط التفاعل ، بالإضافة إلى تجديد المحفز وإعادته إلى النظام مع IL. يشجع التحفيز السائل-السائل ثنائي الطور على "التغاير" لمحفز متجانس في مرحلة واحدة (عادةً ما يكون قطبيًا ، في هذه الحالة في IL) ، والمنتجات العضوية في مرحلة أخرى. يتم فصل المنتج عن محلول المحفز عن طريق الصب البسيط ، ويتم استخدام المحفز بشكل متكرر دون تقليل الكفاءة.

الكفاءة والانتقائية ونشاط العملية. يمكن الاحتفاظ بمحفز من النوع الأيوني بسهولة في طور IL دون الحاجة إلى تخليق الروابط ذات الأغراض الخاصة. في حالة عدم شحن المحفز ، يمكن تقييد الانتقال (الانجراف) لمعدن انتقالي باهظ الثمن إلى الطور العضوي باستخدام روابط وظيفية يتم إدخالها خصيصًا في هيكل IL. تختلف الخصائص الديناميكية الحرارية والحركية للتفاعلات الكيميائية التي يتم إجراؤها في IL عن تلك الموجودة في المذيبات العضوية المتطايرة التقليدية ، والتي تعتبر أيضًا ذات أهمية كبيرة.

تشير الأدبيات إلى العديد من التفاعلات الكيميائية التي تستخدم فيها ILs كوسيط. تتضمن مثل هذه التفاعلات التكسير ، الهدرجة ، الأزمرة ، الثنائيات ، قلة القلة ، إلخ. من المعروف أن ILs المستخدمة في عدد من الأنظمة التحفيزية تظهر نشاطًا وانتقائية واستقرارًا أكبر مما في حالة المذيبات التقليدية. غالبًا ما توفر عوائد أفضل ، وتوزيعًا انتقائيًا للغاية لمنتجات التفاعل ، وفي بعض الحالات حركيات عملية أسرع. تستمر التفاعلات في IL أيضًا عند ضغوط ودرجات حرارة أقل من التفاعلات التقليدية ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في تكاليف الطاقة ورأس المال.

السوائل الأيونية في العمليات المحفزة من OLEFIN وتحويل DIEN

تفتح العمليات التحفيزية للثنائيات ، والأليجومرة ، والألكلة ، والتفاعل الكيميائي مزدوج التبادل للأوليفينات والدينات في IL فرصًا جديدة لتحويلها إلى أوليفينات أكثر قيمة ومنتجات أخرى. يتمثل دور المذيب في هذه العمليات التحفيزية المتجانسة في إذابة واستقرار جزيئات المونومرات والرابطات والمحفزات دون التفاعل معها ودون التنافس مع المونومرات على مركز تنسيق شاغر.

كمذيبات ، تعتبر ILs فريدة من نوعها في قدرتها التنسيقية الضعيفة ، والتي ، فيما يتعلق بالمركب الحفاز ، تعتمد على طبيعة الأنيون. لا تتنافس ILs ذات الألفة المنخفضة مع الجزيء العضوي للتنسيق في المركز المحب للكهرباء للمعدن. في بعض الحالات ، يكون دورهم مجرد توفير بيئة قطبية ضعيفة التنسيق للمحفز المركب العضوي المعدني (كمذيب "غير ضار") أو كعامل مساعد (على سبيل المثال ، في حالة كلورو ألومينات أو كلوروستانات إلينوي) ، حتى يتمكنوا من ملحوظة-

العمل كمذيب مباشر ومذيب مشترك ومحفز.

من المعروف أن معظم ILs تشكل مخاليط ثنائية الطور مع العديد من الأوليفينات ، وتتمتع هذه الأنظمة بجميع مزايا كل من الحفز المتجانسة وغير المتجانسة (على سبيل المثال ، ظروف العملية المعتدلة ، وخصائص نسبة الكفاءة / الانتقائية المميزة للمحفزات المتجانسة ، والفصل السهل لمنتجات التفاعل ، الاستهلاك الأمثل للمحفزات غير المتجانسة).

في الوقت الحاضر ، أكثر التفاعلات التي تمت دراستها في IL هو إضعاف الأوليفينات السفلية المحفزة بمركبات النيكل باستخدام مذيب من نوع الكلورالومينات.

طور معهد البترول الفرنسي (FIN) عملية تحفيزية لتقليل البروبلين في مادة كلورالومينات IL على أساس 1-bu-

كلوريد tyl-3-methylimidazolium (bmimCl) - ما يسمى. عملية النيكل. يتكون المحفز من L2NiCl2 (L = Ph3P أو بيريدين) بالاشتراك مع EtAlCl2 (bmimCI / AlQ3 / EtAlQ2 = 1 / 1.2 / 0.25) ومحفز نشط

مركب أيوني من النيكل (II) + AlCl- يتكون في الموقع عند ألكلة L2NiCl2 مع EtAlCl2 في ألكيل كلورو ألومينات ILs الحمضي. نظرًا لأن الأخير يعزز تفكك معقدات المعادن الأيونية ، فقد افترض أن لها تأثيرًا مفيدًا على هذا التفاعل. عند درجة حرارة 5 درجة مئوية والضغط الجوي ، تصل إنتاجية العملية إلى ~ 250 كجم ثنائي كلغ / جم نيكل ، وهو أعلى بكثير من

لمزيد من القراءة للمقال ، تحتاج إلى شراء النص الكامل ELISEEV O.L.، LAPIDUS A.L. - 2010

يتم عرض اختلاط السوائل الأيونية مع المذيبات المختلفة في الجدول 1.4.

الجدول 1.4. اختلاط IL مع المذيبات المختلفة. رقم المذيب ه أنا

А1С13 - قاعدة - AICI3 - حمض 1 ماء 80.1 تفاعل غير قابل للامتزاج متفاعل 2 كربونات بروبيلين 64.4 غير قابل للامتزاج قابل للمزج 3 ميثانول 33.0 متفاعل قابل للامتزاج 4 أسيتونيتريل 26.6 غير قابل للامتزاج قابل للمزج 5 أسيتون 20.7 قابل للمزج المتفاعل 7.53 الكلوريد القابل للاختلاط تفاعل 8 ثلاثي كلورو إيثيلين 3.39 غير قابل للامتزاج

الامتزاج لا

الامتزاج 9 ثاني كبريتيد الكربون 2.64 غير قابل للامتزاج لا

الامتزاج لا

الامتزاج 10 التولوين 2.38 التفاعلات غير القابلة للامتزاج 11 الهكسان 1.90 غير قابل للامتزاج

الامتزاج لا

مختلط

السائل الأيوني (+ PF) عادة ، تتم مقارنة العمليات في السوائل الأيونية مع تلك الموجودة في المذيبات العضوية النموذجية. من وجهة النظر هذه ، فيما يتعلق بالمركبات التي تظهر خصائص أساسية ضعيفة ، فإن IL الرئيسي سوف يتصرف مثل DMF. من ناحية أخرى ، الرصاص ILs من النوع الحمضي في درجة حرارة الغرفة ، تعتبر السوائل الأيونية مذيبات ممتازة ، وفي نفس الوقت ، قادرة على لعب دور المحفزات لعدد من التفاعلات ، مثل Friedel-Crafts و Diels-Alder وتفاعلات الأزمرة والاختزال.

[EM1sh] C1-A1C13 والسوائل الأيونية الهالوألومينات الأخرى لها حموضة لويس ، والتي يمكن التحكم فيها عن طريق تغيير النسبة المولية للمكونين A1C13A1C13. كل هذا يجعل السوائل الأيونية مثيرة للاهتمام كوسائط تفاعل غير مائية. يتم تحديد حموضة لويس في هذه الأنظمة بواسطة نشاط الكلوريد. يمكن وصف التوازن في سائل الكلورالومينات عند درجة حرارة الغرفة بمعادلتين:

AICI4 "+ AICI3 AI2C17 *

يصف الأول العملية في الذوبان الأساسي ، عندما تكون النسبة المولية A1C13AmC1 أقل من واحد ، والثاني - في الحمضية ، حيث تكون النسبة أكبر من واحد. وهذا يعني أنه يتم تكوين المزيد من الأنيونات C G و AICI4 "و AI2CI7" ، ويتم تحديد كمياتها النسبية من خلال التوازن: 2A1SC "*

ACL "+ SG Heptachloroaluminate ion هو حمض لويس قوي ، بسبب أيون الكلور في قاعدة لويس المترافقة. السائل الأيوني المحايد هو سائل حيث النسبة المولية لـ A1C13AltC1 تساوي واحدًا ولا يوجد سوى أيون AICI4 *. في في الوقت الحاضر ، أصبح من الممكن تحييد كلوريد ألكيل الفلز الصلب من حمض العازلة ILs.

الذوبان الكامل للسوائل الأيونية في المذيبات يجعلها ملائمة للقياسات الطيفية ، خاصة في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية. يمكن استخدامها مع المذيبات العضوية ؛ في هذه الحالة ، نتيجة الذوبان ، تتشتت أيونات IL ، ونتيجة لذلك ، تتغير بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية: انخفاض في اللزوجة وزيادة في توصيل المحلول. عند مقارنة أطياف الأشعة تحت الحمراء للسوائل الحمضية والأيونية الأساسية ، تم العثور على تشويه طفيف للحلقة العطرية ، والتي تكون أقل إجهادًا على عكس الملح ، الذي يحتوي على كاتيون أصغر. هذا يعني أن الرابطة الهيدروجينية بين ذرة الهيدروجين على ذرة الكربون الثانية للحلقة وأيون الكلوريد إما ضعيفة جدًا أو غير موجودة. في النوع الأساسي ILs ، لا يزال توتر الرابطة الهيدروجينية مهمًا. تتمثل إحدى مزايا ILs في ثباتها الحراري على نطاق واسع من درجات الحرارة ، مما يجعل من الممكن التحكم بنجاح في التفاعلات التي تحدث في هذه السوائل. وهكذا ، يبدأ + PF6 "في التحلل عند درجة حرارة ~ 620 كلفن ، وبمعدل ملحوظ عند 670 كلفن ، يستمر تحلل IL وفقًا لنفس الآلية في كل من الهواء وفي جو النيتروجين. وقد وجد أنه عند تسخينه في الهواء ، لا تحدث أكسدة IL.

السوائل الأيونية ملائمة للاستخدام وغير مكلفة في التصنيع. إنها مذيبات جيدة ، وإمكانية إنشاء أنظمة تحفيزية على أساسها تجعلها مفضلة لتنفيذ التفاعلات التحفيزية. من خلال اختيار السوائل الأيونية ، من الممكن تحقيق فصل منتجات التفاعل إلى مرحلة أخرى.

لم يتم دراسة سلوك ILs تحت تأثير الإشعاع المؤين عمليًا. يُظهر تقييم أولي لاستقرار الإشعاع لواحد من أشهر IL على أساس 1.3 ديالكيليميدازول كاتيون (+ PF6 ") أنه مقاوم نسبيًا للإشعاع المؤين (مشابه للبنزين) وأكثر استقرارًا من النظام المعتمد على خليط من ثلاثي بوتيل الفوسفات والكيروسين وقد تبين أنه في ظل الظروف المدروسة لا تتحلل السوائل الأيونية إلى مكوناتها العضوية المكونة لها تحت تأثير الإشعاع المؤين بكميات قابلة للكشف.

المزيد عن الموضوع 1.5.2. خصائص السوائل الأيونية:

1. 3.5 دراسة العملية الإشعاعية الكيميائية لبلمرة عنصر الفسفور في المذيبات العضوية في وجود السوائل الأيونية 3.5.1. الخصائص العازلة للحلول الأولية

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http:// www. allbest. ar/

مقدمة

1. سائل أيوني

1.2 خصائص السوائل الأيونية

1.3 السوائل الأيونية في العلم

2. التوليف العضوي الناعم

2.1 خصائص الكربون العضوي الكلي

خاتمة

مقدمة

على الرغم من وجود مجموعة واسعة من المحفزات المعروفة ، فإن الهندسة الكيميائية والتوليف العضوي في حاجة دائمة إلى محفزات جديدة وأكثر كفاءة ومقبولة بيئيًا ووسائط تفاعل ومذيبات. عند تطوير وتحسين العمليات الصناعية للتوليف العضوي الأساسي والدقيق ، وكذلك في البتروكيماويات ، هناك حاجة إلى مناهج جديدة لحل المشكلات الاقتصادية والبيئية الحالية المرتبطة بارتفاع تكاليف الطاقة والتلوث البيئي. يتضمن النهج الحديث لحل مشكلة استبدال المركبات العضوية المتطايرة المستخدمة كمذيبات في التخليق العضوي استخدام السوائل الأيونية. يمكن أن يؤدي استخدام السوائل الأيونية كوسائط تفاعل جديدة إلى حل مشكلة انبعاث المذيبات وإعادة استخدام المحفزات باهظة الثمن.

التخليق العضوي الدقيق (TOS) هو عدد كبير من المركبات الكيميائية: الأدوية ، والأصباغ ، والإضافات الكيميائية ، والمبيدات الحشرية ، والمواد الخافضة للتوتر السطحي ، والمواد البوليمرية الخاصة ، والإنزيمات الاصطناعية ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، وكقاعدة عامة ، فإن الحصول على كل منتج من التوليف العضوي الدقيق هو عملية معقدة متعددة المراحل. إن التحولات الدقيقة في معظم العمليات التكنولوجية ، وعدد كبير من التحولات في التقدم إلى المادة المستهدفة هي التي تميز خصائص هذا الفرع الفرعي للكيمياء العضوية ، وليس حجم الإنتاج.

1. سائل أيوني

1.1 توصيف السوائل الأيونية

يعني مصطلح "السوائل الأيونية" المواد التي تكون سائلة عند درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية وتتكون من كاتيونات عضوية ، على سبيل المثال ، 1.3-Dialkylimidazolium ، و N-alkylpyridinium ، و tetraalkylammonium ، و tetraalkylphosphonium ، و trykylsulfonium ، و anions المختلفة: Cl- ، [BF4 ] - ، [РF6] - ، [SbF6] - ، CF3SO3- ، [(CF3SO2) 2N] - ، ROSO3- ، RSO3- ، ArSO3- ، CF3CO2- ، CH3CO2- ، NO3- ، [A12C17] -.

لطبيعة الأنيون تأثير كبير على خصائص السوائل الأيونية - نقطة الانصهار ، والاستقرار الحراري والكهروكيميائي واللزوجة. يمكن تحسين القطبية وكذلك الألفة للماء أو كره الماء للسوائل الأيونية عن طريق الاختيار المناسب للزوج الموجب / الأنيون ، ويوفر كل أنيون وكاتيون جديد إمكانيات إضافية لتغيير خصائص السوائل الأيونية.

1.2 خصائص السوائل الأيونية

يرجع الاهتمام المتزايد بالسوائل الأيونية إلى وجود الخصائص المحددة التالية:

1. مجموعة واسعة من الحالة السائلة (> 300 درجة مئوية) ونقاط انصهار منخفضة (Tm< 100 °С).

2. الموصلية الكهربائية العالية.

3. قدرة جيدة على الذوبان فيما يتعلق بمجموعة متنوعة من المركبات والبوليمرات غير العضوية والعضوية المعدنية والعضوية ذات الأصل الطبيعي والاصطناعي.

4. النشاط التحفيزي الذي يسبب زيادة في انتقائية التفاعلات العضوية وحاصل المنتج المستهدف.

5. غير متطايرة ، قابلة لإعادة الاستخدام.

6. عدم القابلية للاحتراق ، وعدم وجود خطر الانفجار ، وعدم السمية وما ينتج عن ذلك من عدم وجود آثار ضارة على البيئة.

7. إمكانيات غير محدودة في التوليف الموجه للسوائل الأيونية مع الخصائص المرغوبة.

تجعل الصفات 3 و 4 المذيبات الأيونية جذابة بشكل خاص في تركيب البوليمر.

1.3 السوائل الأيونية في العلم

السوائل الأيونية هي كائنات فريدة للبحث الكيميائي ، واستخدامها في التحفيز والتوليف العضوي ، ومجالات أخرى ، بما في ذلك العمليات الكيميائية الحيوية. عدد السوائل الأيونية الموصوفة في الأدبيات كبير جدًا حاليًا (حوالي 300). من المحتمل أن يكون عدد السوائل الأيونية غير محدود عمليًا ويقتصر فقط على توافر الجزيئات العضوية المناسبة (الجسيمات الموجبة) والأنيونات المعقدة غير العضوية والعضوية والمعدنية. وفقًا لتقديرات مختلفة ، يمكن أن يصل عدد التوليفات الممكنة من الكاتيونات والأنيونات في مثل هذه السوائل الأيونية إلى 1018. يوضح الشكل 1 بعضًا من السوائل الأيونية الأكثر دراسة والتي تم وصفها في الأدبيات.

1.4 طرق الحصول على السوائل الأيونية

طرق الطهي بسيطة للغاية ويمكن زيادتها بسهولة. هناك ثلاث طرق تركيب رئيسية هي الأكثر استخدامًا:

تفاعل التبادل بين ملح فضي يحتوي على أنيون B المطلوب ومشتق هالوجين مع الكاتيون المطلوب

A +: Ag + B- + A + Hal-> A + B- + AgHal (1)

تفاعل رباعي مشتق N- ألكيل هاليدات مع هاليدات المعادن:

N + - الكوال- + MНaln> N + - АlkМНа1- n + 1 (2)

تفاعلات التبادل الأيوني على راتنجات أو طين التبادل الأيوني.

أرز. 1 - السوائل الأيونية

(Ri \ u003d H ، alkyl ، aryl ، hetaryl ، allyl ، إلخ ، بما في ذلك المجموعات الوظيفية ، x \ u003d 1-4 ، m \ u003d 2 ، 3. X- \ u003d [BF4] - ، [РF6] - ، - ، - ، - ، 2- ، [AlkSO3] - ، [ClO4] - ، [CF3SO3] - ، [CH3COO] - ، [CuCl2] - ، [Cu2Cl3] - ، [Cu3Cl4] - ، [A1C14] - ، [AlBr4 ] - ، [AlI4] - ، [AlCl3Et] - ، [Al2C17] - ، [A13Cl10] - ، (CF3S02) 2N- ، - ، - ، [Me (CO) n] - إلخ.)

هناك اتجاه آخر مهم عمليًا في تخليق السوائل الأيونية وهو تحضيرها مباشرة في المفاعل. في هذه الحالة ، يتم خلط N-alkyl Halide والهاليد المعدني في المفاعل ويتم تكوين سائل أيوني قبل بدء العملية الكيميائية أو التفاعل التحفيزي مباشرةً. في أغلب الأحيان ، يتم تحضير السوائل الأيونية على أساس خليط من كلوريد الألومنيوم مع الكلوريدات العضوية. عندما يتم خلط اثنين من المواد الصلبة ، يحدث تفاعل طارد للحرارة وتتشكل مخاليط سهلة الانصهار بنقاط انصهار تصل إلى -90 درجة مئوية. وهو ، كقاعدة عامة ، سائل شفاف عديم اللون أو أصفر-بني (يرجع اللون إلى وجود الشوائب وارتفاع درجة الحرارة الموضعية لكتلة التفاعل أثناء تحضير السائل الأيوني). أثبتت السوائل الأيونية ، نظرًا لتنوع خصائصها وخصائصها ، أنها جذابة جدًا للحفز والتركيب العضوي.

فيما يتعلق بـ "الملاءمة البيئية" للسوائل الأيونية ، يجب إعادة تقييم الكثير وسيتم إعادة تقييمه في دراسات لاحقة ، على الرغم من حقيقة أنها قابلة لإعادة التدوير وغير قابلة للاشتعال وضغط بخار مشبع منخفض تجعلهم مشاركين بشكل كامل في "اللون الأخضر". "الكيمياء ، حتى بدون مراعاة تلك المكاسب في الإنتاجية والانتقائية ، والتي تم تقديم أمثلة عليها في المراجعة. من الواضح ، نظرًا لتكلفتها العالية ، من غير المرجح أن تجد السوائل الأيونية تطبيقات واسعة في العمليات واسعة النطاق ، ما لم يتم العثور على مزايا إضافية للأنظمة غير المتجانسة. في الوقت نفسه ، قد تتحول الكيمياء ذات الحمولة المنخفضة ، وخاصة الحفز المعدني المعقد ، إلى منطقة خصبة لاستخدامها ، وكذلك الكيمياء الكهربائية بشكل عام والتحفيز الكهربائي بشكل خاص.

2. التوليف العضوي الناعم

2.1 خصائص الكربون العضوي الكلي

التخليق العضوي الناعم (TOS) هو إنتاج صناعي بكميات قليلة من المواد العضوية المعقدة.

المصادر الرئيسية للمواد الخام هي منتجات التوليف العضوي الأساسي. يتميز التخليق العضوي الناعم بطابع متعدد المراحل ، وصعوبات في الانتقال على نطاق واسع وتكاليف عالية للطاقة والعمالة ، غالبًا بسبب انخفاض إزالة المنتج لكل وحدة حجم من المفاعلات ، وكمية كبيرة من النفايات ، وتعقيد حل المشكلات البيئية ، يتم زيادة كفاءة عمليات التخليق العضوي الدقيق بشكل أساسي باستخدام مخططات الوحدات النمطية المرنة ، وأنظمة التحكم الآلي ، واستخدام طرق التكنولوجيا الحيوية (للحصول على المنتجات الوسيطة وتحويل النفايات) ، وكيمياء الليزر ، وما إلى ذلك.

المنتجات الرئيسية للتوليف العضوي الدقيق هي الأصباغ والأدوية والمبيدات الحشرية والمواد المساعدة للنسيج والعطور والإضافات الكيميائية للمواد البوليمرية والمواد الكيميائية للأفلام ومواد التصوير والكواشف الكيميائية ، إلخ.

2.2 تاريخ التقدم في التخليق العضوي

يعتمد التقدم في صناعة التخليق العضوي إلى حد كبير على تطوير تفاعلات جديدة. غالبًا ما يخلق رد فعل جديد جوهري حقبة جديدة في الكيمياء العضوية. على سبيل المثال ، في عام 1928 ، تم اكتشاف تفاعل تخليق دييني (O. Diels و K. Alder) ، والذي يتكون من إضافة مواد تحتوي على رابطة ثنائية أو ثلاثية (dienophiles) في الوضع 1.4 إلى أنظمة diene المقترنة مع تشكيل حلقات سداسية:

الشكل 1 - مخطط رد فعل تخليق ديين

أصبح هذا التفاعل أساسًا لإنتاج العديد من المواد الاصطناعية الجديدة من مجموعة متنوعة من المركبات الحلقية إلى الأنظمة متعددة الحلقات المعقدة ، مثل الستيرويد والأنظمة الحلقية غير المتجانسة.

أصبح تفاعل Wittig أساسًا لطريقة جديدة لتخليق الأوليفينات ، والتي تم من خلالها الحصول على عدد كبير من النظائر المعقدة للمركبات الطبيعية ، الشكل 2.

الشكل 2 - مخطط رد فعل Wittig

2.3 طريقة تثبيت الإنزيم

تم تعزيز تطوير تخليق الأوليفينات من خلال تطوير الكواشف المجمدة على حاملات البوليمر. في هذه الحالة ، يكون الكاشف الثاني في المحلول. يستمر التفاعل بطريقة يبقى فيها المنتج على البوليمر ويمكن فصله بسهولة عن طريق الترشيح والغسيل من فائض المادة المتفاعلة الثانية والمنتجات الثانوية. ثم يتم شق المنتج النهائي من مصفوفة البوليمر وتنقيته. هذا يجعل من الممكن تنفيذ عمليات توليف متعددة المراحل وكثيفة العمالة دون تنقية معقدة في مراحل وسيطة. تُستخدم هذه الطريقة بشكل خاص بنجاح في تخليق الببتيدات والبروتينات.

طريقة فعالة للغاية هي تثبيت الإنزيمات على مادة حاملة غير قابلة للذوبان. يتم عزل الإنزيم من مصدر طبيعي ، ومنقى ، ومثبت على مادة حاملة غير عضوية أو بوليمرية عن طريق الترابط التساهمي أو عن طريق الامتزاز. يتم تمرير محلول مادة من خلال عمود مملوء بمثل هذا الإنزيم المعطل. عند مخرج العمود ، يتم فصل المنتج بالطرق التقليدية. وبالتالي ، من الممكن تنفيذ عمليات متعددة المراحل عن طريق تمرير المحلول بشكل تسلسلي عبر عدة أعمدة ذات إنزيمات مختلفة.

2.4 طريقة المحفز البيني

تمثلت مرحلة جديدة في تطوير التخليق العضوي الدقيق في استخدام ما يسمى بالحفز البيني ، عند إضافة مواد خاصة إلى خليط التفاعل - محفزات للنقل البيني (الأمونيوم ، أملاح الفوسفونيوم ، إيثرات التاج). تسهل هذه المواد نقل الأنيونات ، على سبيل المثال ، من الطور المائي أو الصلب إلى الطور العضوي ، حيث تتفاعل.

عدد التفاعلات التي تكون فيها المحفزات البينية فعالة كبير جدًا وتشمل تقريبًا جميع التفاعلات التي تتضمن الكربونات (Claisen ، Michael ، Wittig ، تفاعلات Horner ، وغيرها ، C-alkylations ، الإضافات ، إلخ). من الواعد استخدام التحفيز البيني في تفاعلات الأكسدة ، عندما تكون المادة العضوية غير قابلة للذوبان في الماء ، والعامل المؤكسد في المذيب العضوي. على سبيل المثال ، منغنات البوتاسيوم ، غير القابلة للذوبان في البنزين ، عند إضافة كميات صغيرة من الإيثر التاجي ، يعطي ما يسمى بنزين التوت ، والذي يحتوي على MnO4- أيون ، والذي يعمل كعامل مؤكسد قوي. في الأساليب الحديثة للتوليف العضوي ، يتم الآن استخدام تخطيط العمليات المعقدة متعددة المراحل بنجاح. كقاعدة عامة ، يمكن إجراء الانتقال من المنتجات الأولية إلى المنتجات المستهدفة ذات التكوين والهيكل المعقد بطرق مختلفة ، من بينها أكثر أو أقل عقلانية. عندما تصبح المركبات المركبة أكثر تعقيدًا ، يتم تشكيل مبادئ منهجية معينة لاختيار المخطط الأكثر كفاءة.

خاتمة

التوليف العضوي السائل الأيوني

في الوقت الحالي ، تعد دراسة السوائل الأيونية وخصائصها فرعًا واعدًا ومهمًا للغاية في علوم العالم. من المثير للاهتمام بشكل خاص مجال تفاعل السوائل الأيونية مع المواد المختلفة ، مع زيادة إنتاج مواد جديدة.

تلعب السوائل الأيونية دورًا مهمًا للغاية في تبسيط تقنيات التخليق العضوي الدقيقة. نظرًا لأن الكربون العضوي الكلي عملية كثيفة العمالة ، فإن المجتمع العلمي مهتم باختراع محفزات جديدة ، مثل السوائل الأيونية.

قائمة المصادر المستخدمة

1. Yagfarova، A.F.، الدليل المنهجي للسوائل الأيونية / A.R. جابدراخمانوفا ، ل. مينيبيفا ، آي إن. موسين. - النشرة: KTU، 2012، 192-196.

2. Gabdrakhmanova، A.R.، الدليل المنهجي للسوائل الأيونية / A.F. ياجفاروفا ، ل. مينيبيفا ، إيه في. كلينوف. - النشرة: KTU، 2012، 63-66.

3. Bykov ، GV تاريخ الكيمياء العضوية. - م ، 1976. 360 ثانية

4. Reichsfeld ، V.O. ، Erkova L.N. ، معدات لإنتاج التخليق العضوي الأساسي والمطاط الصناعي / Reichsfeld V.O. ، Erkova L.N. - م - سبت ، 1965.

استضافت على Allbest.ru

وثائق مماثلة

الحصول على المركبات والمواد والمنتجات العضوية من خلال التخليق العضوي. الاتجاهات والآفاق الرئيسية لتطوير التوليف العضوي. مجموعات المواد الأولية للتوليف العضوي اللاحق. طريقة التركيب العضوي.

الملخص ، تمت الإضافة بتاريخ 15/05/2011


تكنولوجيا الإنتاج ومجالات تطبيق الغاز الحيوي كمصدر جديد للطاقة. طرق معالجة نفايات المواشي والدواجن لإنتاج الوقود الحيوي. قواعد السلامة للعمل في المختبر الميكروبيولوجي.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة 10/06/2012


جوهر "تخليق التوازن الزائف". توليف مواد قابلة للذوبان بشكل متطابق مع مراعاة مخطط الحالة للأنظمة الثلاثية. طريقة ترسيب البخار. تفاعلات الأكسدة والاختزال في الحلول. الطرق الفيزيائية والكيميائية لتنقية المواد.

الاختبار ، تمت إضافة 01/07/2014


طرق تصميم أنظمة لاستخدام سوائل القطع في عمليات الطحن. نموذج رياضي لعملية تنظيف سائل التبريد من الشوائب الميكانيكية في المرشحات وخزانات الترسيب. التحقيق في حركة الشوائب السائلة والميكانيكية.

أطروحة ، تمت إضافة 01/23/2013


الاتجاهات في تطوير التوليف العضوي. تخليق الغاز كبديل للنفط. تحضير الإيثانول عن طريق الترطيب التحفيزي المباشر للإيثيلين. استبدال العملية ذات المرحلتين لتخليق الأسيتالديهيد من الإيثيلين عبر الإيثانول بعملية أكسدة من مرحلة واحدة.

ورقة مصطلح ، تمت إضافتها في 02/27/2015


متطلبات سوائل عمل الأنظمة الهيدروليكية. تصنيف وتسميات الزيوت الهيدروليكية في الممارسة المحلية. العلاقة بين التركيب الجزيئي للسوائل وخصائصها الفيزيائية. تنقية وتجديد سوائل العمل.

الاختبار ، تمت إضافة 12/27/2016


خصائص مبدأ تشغيل الفاصل والغرض منه. استخدام الفواصل القرصية لتحسين كفاءة التحكم في العملية في فصل السوائل والمواد الصلبة المختلفة. تفاصيل المعدات المستخدمة في الفصل.

مقال ، تمت إضافته في 02/22/2018


طرق الحصول على المواد النانوية. تخليق الجسيمات النانوية في مصفوفات غير متبلورة ومرتبة. الحصول على الجسيمات النانوية في المفاعلات النانوية أحادية البعد وذات البعد الواحد. النوع الهيكلي الزيوليت. سيليكات الألمنيوم ميسوبوروس ، المناخل الجزيئية. هيدروكسيدات مزدوجة الطبقات.

ورقة مصطلح ، تمت إضافتها في 12/01/2014


التحليل الهيكلي والتوليف لآلية الرافعة المسطحة ، وحساب القوة الحركية والقوة. بناء المخططات وحساب معلمات آليات التروس البسيطة والمعقدة. روابط آلية كام ، تحليلها الديناميكي. توليف ملف تعريف الكاميرا.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 12/29/2013


استخدام طين البنتونيت في إنتاج كريات خام الحديد والمعادن المكونة لها. دراسة تأثير المضافات العضوية على خواص الكريات الخام. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمجلدات وخصائصها الريولوجية.