Proprietățile lichidelor ionice. Proprietățile catalitice ale lichidelor ionice în izomerizarea hidrocarburilor xenofonului Vladislav Anatolievich

A. S. Solodov, M. S. Solodov, S. G. Koshel

Supervizor - S. G. Koshel, Dr. of Chem. stiinte, profesore

Universitatea Tehnică de Stat Iaroslavl

Lichidele ionice aparțin așa-numiților „solvenți verzi”, care corespund principiilor chimiei verzi. Lichidele ionice sunt săruri topite la temperatură joasă care au o serie de proprietăți, cum ar fi: nevolatilitatea, stabilitatea chimică, siguranța mediului, conductivitate ionică ridicată, putere de dizolvare bună, lățimea „fereastră” electrochimică.

Lichidele ionice sunt utilizate ca componentă a electroliților pentru diferite dispozitive electrochimice de tip nou (în baterii cu litiu, condensatoare, baterii solare). Este posibil să se utilizeze lichide ionice ca componente active ale membranelor. Membranele sunt principalele componente ale celulelor de combustibil care pot funcționa în medii dure.

S-a stabilit un avantaj semnificativ al utilizării lichidelor ionice în procesele electrochimice în comparație cu electroliții tradiționali. Utilizarea lichidelor ionice ca soluții polimerice neapoase pentru reacții electrochimice și electrocatalitice este promițătoare: electrooxidare, electroreducere. Multe substraturi organice sunt mai solubile în lichide ionice decât în ​​apă. Precipitarea metalului din lichide ionice care conțin același metal în compoziția cationului se produce destul de ușor.

Principalul avantaj al utilizării lichidelor ionice - electroliți în industriile de galvanizare este că nu sunt soluții apoase, adică nu există eliberare de hidrogen în timpul electrodepunerii acoperirilor. Astfel, este în esență posibil să se obțină acoperiri fără fisuri și mai rezistente la coroziune.

Din punct de vedere al cercetării, prezintă interes lichidele ionice pe bază de eutectice de clorură de colină. Lichidele ionice pe bază de clorură de colină eutectic - teak pot fi operate cu ușurință în condiții ambientale. Am obținut și studiat următoarele amestecuri eutectice de clorură de colină cu etilenglicol, cu uree, cu acid oxalic și cu clorură de crom. A fost stabilită dependența de temperatură a conductibilității electrice a acestor eutectice.

Tehnologia „Smart Home” a fost creată cu un singur scop – economisirea timpului petrecut în treburile casnice. Noile tehnologii folosite în sistemul smart home sunt izbitoare prin diversitatea lor. Cu ajutorul așa-numitului...

Consilier științific - A. A. Kiselev, Ph.D. ped. Sci., Profesor Universitatea Tehnică de Stat Yaroslavl Dezvoltarea relațiilor de piață necesită implementarea unei noi politici financiare, creșterea eficienței producției la fiecare întreprindere chimică specifică ...

Conducător K. E. Razumova - S. N. Bulikov, doctor în economie. Sci., Profesor asociat Universitatea Tehnică de Stat Yaroslavl Relevanța schimbărilor și inovațiilor se datorează nevoii de adaptare a organizației la cerințele externe și interne...

PETROCHIMIE, 2007, volumul 47, nr.5, p. 339-348

UDC 541.48-143:542.97

F. A. Nasirov, F. M. Novruzova, A. M. Aslanbeyli și A. G. Azizov

Institutul de Procese Petrochimice, Academia Națională de Științe din Azerbaidjan, Baku E-mail: [email protected] Primit 6 februarie 2007

Sunt rezumate datele privind procesele de conversie catalitică a olefinelor și dienelor folosind lichide ionice (IL) ca solvenți. Se discută rolul acestor compuși în rezolvarea problemelor de mediu din punctul de vedere al chimiei verzi. Sunt luate în considerare unele procese industriale care implică lichide ionice.

Definiția generală a „chimiei verzi” este proiectarea și dezvoltarea produselor și proceselor chimice care reduc sau elimină utilizarea și producerea de substanțe periculoase. Orice substanță și metoda de obținere a acesteia prin transformări chimice pot fi luate în considerare în legătură cu posibilul lor impact asupra mediului. Sarcina „chimiei verzi” se reduce la dezvoltarea proceselor chimice, pe de o parte, acceptabile din punct de vedere economic, pe de altă parte - natură minim poluantă. Atunci când se dezvoltă astfel de procese industriale „curate”, ar trebui să ne ghidăm după cele 12 principii ale „chimiei verzi” prezentate în lucrări.

Utilizarea solvenților ecologici sau desfășurarea proceselor fără solvenți este una dintre cele mai importante domenii ale „chimiei verzi”. Solvenții organici tipici sunt adesea compuși suficient de volatili care, pe lângă poluare periculoasă a aerului, tind să fie foarte inflamabili, toxici sau cancerigeni. Utilizarea IL-urilor în locul lor prezintă un mare interes științific și practic în dezvoltarea de noi procese de „chimie verde”.

Progresele în aplicarea IL în cataliză sunt descrise în detaliu în numeroase cărți și articole de recenzie, inclusiv .

S-au făcut progrese semnificative folosind IL în astfel de procese de conversie catalitică a olefinelor și dienelor precum dimerizarea, oligomerizarea, alchilarea și metateza. Potențialul IL ca noi medii pentru reacțiile menționate de cataliză omogenă a fost pe deplin apreciat datorită muncii de pionierat și studiilor aprofundate ale unui întreg grup de chimiști.

CONCEPTUL DE LICHIDE IONICE

Lichidele ionice, ca o nouă clasă de solvenți alternativi, atrag multă atenție datorită presiunii scăzute a vaporilor de saturație, lipsei de toxicitate și posibilității de interacțiune cu compușii organometalici, ceea ce deschide perspective largi pentru utilizarea lor în cataliză. În principiu, o mare varietate de IL se realizează prin variarea combinației de cation și anion, care, la rândul lor, pot fi alese pentru fiecare reacție specifică. În același timp, problemele de toxicitate și cost ale acestei noi clase de solvenți trebuie evaluate de la caz la caz.

IL, constând dintr-un cation organic mare care conține azot și un anion anorganic mult mai mic, sunt compuși cu Gm de obicei sub 100-150°C.

Numeroase asociații cation-anion capabile să formeze IL la temperatura camerei (RBI) au fost menționate în literatură. Această împrejurare le diferențiază de sărurile topite clasice (de exemplu, NaCl cu Mm = 801°C, Na3AlF3 cu Mm = 1010°C, clorură de tetrabutilfosfoniu cu Mm = 80°C, LiCl:KCl = 6:4 amestecuri cu Gm = 352°C , etc.). IZHKT - lichide Ch. arr. cu cationi mari asimetrici în moleculă care împiedică împachetarea strânsă a anionilor. IL conțin cationi de amoniu, sulfoniu, fosfoniu, litiu, imidazoliu, piridinium, pi-coliniu, pirolidiniu, tiazoliu, triazoliu, oxazoliu și pirazoliu cu diverși substituenți.

De interes deosebit sunt sărurile lichide pe bază de cation ^^ dialchilimidazolium, din -

caracterizat printr-o gamă largă de proprietăți fizico-chimice, care sunt de obicei obținute prin schimb anionic din halogenuri de imidazol.

Anionii IL sunt împărțiți în două tipuri. Primul este compus din anioni polinucleari (de exemplu,

A12 C1-, A13 C1 10, Au2C17, Fe2C17 și 8b2B-!), formate prin interacțiunea acidului Lewis corespunzător cu un anion mononuclear (de exemplu,

A1C1-) și sunt deosebit de sensibili la aer și apă. Al doilea tip este anionii mononucleari care fac parte din IL stoichiometrice neutre,

de exemplu, VB4, RB6, 2pS133, SiS12, 8pS1-,

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

SB3803, CH380- etc.

Prin schimbarea grupărilor alchil ale compusului inițial (imidazol, piridiniu, fosfoniu etc.), precum și a tipului de anioni asociați, sinteza unei varietăți uriașe de IL cu diferite proprietăți fizico-chimice este posibilă teoretic. Autorii lucrării sugerează existența a până la un trilion (1018) combinații posibile de cationi/anion în IL.

Cele mai frecvent utilizate sunt IL de cloraluminat, tetrafluoroborat sau hexafluorofosfat pe bază de N-alchilpiridin sau 1,3-dialchilimidazoliu. IL-urile organocloraluminate obținute din cloruri de N-alchilpiridiniu sau 1,3-dialchilimidazoliu și triclorura de aluminiu au o limită largă de fază lichidă până la 88°C.

Proprietățile fizice și chimice ale IL (densitate, conductivitate electrică, vâscozitate, aciditate Lewis, hidrofobicitate, capacitatea de a forma legături de hidrogen) pot fi controlate prin modificarea tipului și raportului componentelor cationice și anionice. În acest caz, devine posibil să se creeze IL cu proprietăți dorite adecvate pentru utilizare în cataliză.

IL-urile se numesc „solvenți verzi” – datorită presiunii lor scăzute de vapori, nu sunt volatili și, prin urmare, nu se aprind; în plus, sunt nemiscibili cu o serie de solvenți organici obișnuiți, ceea ce oferă o alternativă reală pentru crearea sistemelor în două faze. Această proprietate face mai ușoară separarea produselor din amestecul de reacție, precum și regenerarea catalizatorului și returnarea acestuia în sistem împreună cu IL. Cataliza lichid-lichid în două faze promovează „heterogenizarea” unui catalizator omogen într-o fază (de obicei polar, în acest caz într-un IL), și a produselor organice într-o altă fază. Produsul este separat de soluția de catalizator prin decantare simplă, iar catalizatorul este utilizat în mod repetat fără a reduce eficiența.

eficienta, selectivitatea si activitatea procesului. Un catalizator de tip ionic poate fi reținut cu ușurință în faza IL fără a fi nevoie de sinteza liganzilor cu scop special. În cazul în care catalizatorul nu este încărcat, tranziția (spălarea) unui metal de tranziție scump în faza organică poate fi limitată prin utilizarea liganzilor funcționali introduși special în structura IL. Caracteristicile termodinamice și cinetice ale reacțiilor chimice efectuate în IL diferă de cele ale solvenților organici volatili tradiționali, ceea ce prezintă, de asemenea, un mare interes.

Literatura de specialitate raportează multe reacții chimice în care IL sunt utilizate ca mediu. Astfel de reacții includ cracarea, hidrogenarea, izomerizarea, dimerizarea, oligomerizarea, etc. Este cunoscut faptul că IL utilizate într-un număr de sisteme catalitice prezintă o activitate, selectivitate și stabilitate mai mare decât în ​​cazul solvenților tradiționali. Acestea oferă adesea randamente mai bune, distribuție foarte selectivă a produselor de reacție și, în unele cazuri, o cinetică a procesului mai rapidă. Reacțiile în IL au loc, de asemenea, la presiuni și temperaturi mai scăzute decât reacțiile convenționale, conducând astfel la o reducere semnificativă a costurilor de energie și de capital.

LICHIDE IONICE ÎN PROCESELE CALITICE DE CONVERSIE A OLEFINELOR ȘI A DIENULUI

Procesele catalitice de dimerizare, oligomerizare, alchilare și metateză a olefinelor și dienelor în IL deschid noi oportunități pentru conversia lor în olefine și alte produse mai valoroase. Rolul solventului în aceste procese catalitice omogene este de a dizolva și stabiliza moleculele de monomeri, liganzi și catalizatori fără a interacționa cu aceștia și fără concurență cu monomerii pentru un centru de coordonare vacant.

Ca solvenți, IL-urile sunt unice prin capacitatea lor slabă de coordonare, care, în ceea ce privește complexul catalitic, depinde de natura anionului. IL-urile cu nucleofilitate scăzută nu concurează cu molecula organică pentru coordonarea în centrul electrofil al metalului. În unele cazuri, rolul lor este pur și simplu de a oferi un mediu polar, slab coordonat pentru catalizatorul complex organometalic (ca solvent „inofensiv”) sau ca cocatalizator (de exemplu, în cazul IL-urilor de cloroaluminat sau clorostannat), astfel încât să poată Notă-

acționează ca un solvent direct, co-solvent și catalizator.

Se știe că majoritatea IL formează amestecuri în două faze cu multe olefine, iar aceste sisteme au toate avantajele catalizei atât omogene, cât și heterogene (de exemplu, condiții blânde de proces, raport mare eficiență/selectivitate caracteristic catalizatorilor omogene, separare ușoară a produselor de reacție. , consum optim de catalizatori eterogene).

În prezent, cea mai studiată reacție în IL este dimerizarea olefinelor inferioare catalizate de compuși de nichel folosind un solvent de tip cloraluminat.

Institutul Francez al Petrolului (FIN) a dezvoltat un proces catalitic de dimerizare a propilenei într-un cloraluminat IL pe baza de 1-bu-

clorură de til-3-metilimidazoliu (bmimCl) - așa-numita. proces de nichel. Catalizatorul constă din L2NiCl2 (L = Ph3P sau piridină) în combinație cu EtAlCl2 (bmimCI/AlQ3/EtAlQ2 = 1/1,2/0,25) și catalitic activ

complex ionic de nichel(II) +AlCl– format in situ la alchilarea L2NiCl2 cu EtAlCl2 în IL-uri de cloroaluminat de alchil acid. Deoarece acestea din urmă favorizează disocierea complecșilor metalici ionici, s-a presupus că au un efect benefic asupra acestei reacții. La 5°C și presiunea atmosferică, productivitatea procesului ajunge la ~250 kg dimer/g Ni, ceea ce este mult mai mare decât

Pentru citirea în continuare a articolului, trebuie să achiziționați textul integral ELISEEV O.L., LAPIDUS A.L. - 2010

Miscibilitatea lichidelor ionice cu diverși solvenți este prezentată în Tabelul 1.4.

Tabelul 1.4. Miscibilitatea IL cu diverși solvenți. Nu. Solvent și I

А1С13 - base - AICI3 - acid 1 Water 80.1 Immiscible Reacting Reacting 2 Propylene carbonate 64.4 Miscible Miscible Miscible 3 Methanol 33.0 Miscible Reacting Reacting 4 Acetonitrile 26.6 Miscible Miscible Miscible 5 Acetone 20.7 Miscible Miscible Reacting 6 Methylene chloride 8.93 Miscible Miscible Miscible 7 THF 7.58 Miscible Miscible Reacţionează 8 Tricloretilenă 3,39 Nemiscibil Nu

miscibil Nu

miscibil 9 Disulfură de carbon 2,64 Nemiscibil Nu

miscibil Nu

miscibil 10 Toluen 2,38 Nemiscibil Miscibil Reacții 11 Hexan 1,90 Nemiscibil Nu

miscibil Nu

amestecat

Lichid ionic (+PF) De obicei, procesele din lichidele ionice sunt comparate cu cele din solvenții organici tipici.Din acest punct de vedere, în ceea ce privește compușii care prezintă proprietăți de bază slabe, IL principal se va comporta ca DMF. Pe de altă parte, plumb IL de tip acid La temperatura camerei, lichidele ionice sunt solvenți excelenți și, în același timp, sunt capabile să joace rolul de catalizatori pentru o serie de reacții, precum Friedel-Crafts, Diels-Alder, reacții de izomerizare și reducere.

[EM1sh]C1-A1C13 și alte lichide ionice haloaluminate au aciditate Lewis, care poate fi controlată prin modificarea raportului molar al celor două componente A1C13A1C13. Toate acestea fac ca lichidele ionice interesante ca medii de reacție neapoase. Aciditatea Lewis a acestor sisteme este determinată de activitatea clorurii. Echilibrul într-un lichid cloraluminat la temperatura camerei poate fi descris prin două ecuații:

AICI4" + AICI3 AI2C17*

Primul descrie procesul în topituri bazice, când raportul molar A1C13AmC1 este mai mic de unu, iar al doilea - în cele acide, unde raportul este mai mare de unu. Aceasta înseamnă că se formează mai mulți anioni C G, AICI4", AI2CI7", iar cantitățile lor relative sunt determinate de echilibru: 2A1SC" *

ACL" + SG Ionul heptacloroaluminat este un acid Lewis puternic datorită ionului de clor din baza Lewis conjugată. Un lichid ionic neutru este un lichid în care raportul molar al A1C13LmC1 este egal cu unu și este prezent doar ionul AICI4*. Are acum devine posibil să se neutralizeze clorurile de alchil metalice solide IL acide tamponate.

Solubilitatea completă a lichidelor ionice în solvenți le face convenabile pentru măsurători spectrofotometrice, în special în regiunile vizibile și UV. Pot fi utilizați împreună cu solvenți organici; în acest caz, ca urmare a solvației, ionii IL sunt dispersați și, ca urmare, unele proprietăți fizico-chimice se modifică: o scădere a vâscozității și o creștere a conductivității soluției. Când se compară spectrele IR ale lichidelor ionice acide și bazice, se constată o ușoară distorsiune a inelului aromatic, care este mai puțin solicitată în contrast cu sarea, care are un cation mai mic. Aceasta înseamnă că legătura de hidrogen dintre atomul de hidrogen de pe al doilea atom de carbon al inelului și ionul de clorură este fie foarte slabă, fie inexistentă. În IL de tip bazic, tensiunea legăturii de hidrogen este încă semnificativă. Unul dintre avantajele IL-urilor este stabilitatea lor termică pe o gamă largă de temperaturi, ceea ce face posibilă controlul cu succes a reacțiilor care apar în aceste lichide. Astfel, +PF6" începe să se descompună la o temperatură de ~620 K, și cu o viteză vizibilă la 670 K. Descompunerea IL are loc după același mecanism atât în ​​aer cât și în atmosferă de azot. S-a constatat că atunci când este încălzit în aer, oxidarea IL nu are loc.

Lichidele ionice sunt convenabile de utilizat și ieftin de produs. Sunt solvenți buni, iar posibilitatea de a crea sisteme catalitice pe baza lor îi face preferați pentru efectuarea reacțiilor catalitice. Prin selectarea lichidelor ionice, este posibil să se realizeze separarea produselor de reacție într-o altă fază.

Comportamentul IL-urilor sub acțiunea radiațiilor ionizante practic nu a fost studiat. O evaluare preliminară a stabilității la radiații a unuia dintre cele mai cunoscute IL bazate pe cationul 1,3 dialchilimidazol (+PF6") arată că acesta este relativ rezistent la radiațiile ionizante (asemănător cu benzenul) și mai stabil decât un sistem bazat pe un amestec de tributil fosfat si kerosen.S-a demonstrat ca in conditiile studiate lichidele ionice nu se descompun in componentele lor organice constitutive sub actiunea radiatiilor ionizante in cantitati detectabile.

Mai multe despre subiectul 1.5.2. Proprietățile lichidelor ionice:

1. 3.5. Studiul procesului radiochimic de polimerizare a fosforului elementar în solvenți organici în prezența lichidelor ionice 3.5.1. Proprietățile dielectrice ale soluțiilor inițiale

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http:// www. toate cele mai bune. ro/

Introducere

1. Lichid ionic

1.2 Proprietăţile lichidelor ionice

1.3 Lichide ionice în știință

2. Sinteză organică fină

2.1 Caracteristicile TOC

Concluzie

Introducere

În ciuda existenței unei game largi de catalizatori cunoscuți, ingineria chimică și sinteza organică au nevoie în mod constant de catalizatori, medii de reacție și solvenți noi, mai eficienți și mai acceptabili din punct de vedere ecologic. La dezvoltarea și îmbunătățirea proceselor industriale pentru sinteza organică de bază și fină, precum și în petrochimie, sunt necesare noi abordări pentru a rezolva problemele economice și de mediu existente asociate cu costurile ridicate ale energiei și poluarea mediului. O abordare modernă pentru rezolvarea problemei înlocuirii compușilor organici volatili utilizați ca solvenți în sinteza organică presupune utilizarea lichidelor ionice. Utilizarea lichidelor ionice ca noi medii de reacție poate rezolva problema emisiei de solvenți și reutilizarea catalizatorilor scumpi.

Sinteza organică fină (TOS) este un număr mare de compuși chimici: medicamente, coloranți, aditivi chimici, pesticide, agenți tensioactivi, materiale polimerice speciale, enzime sintetice etc. În plus, de regulă, obținerea fiecărui produs de sinteză organică fină este o proces complex în mai multe etape. Transformările subtile din majoritatea proceselor tehnologice, un număr mare de tranziții în avansarea la substanța țintă sunt cele care caracterizează specificul acestei subramuri a chimiei organice, și nu scara producției.

1. Lichid ionic

1.1 Caracterizarea lichidelor ionice

Termenul „lichide ionice” înseamnă substanțe care sunt lichide la temperaturi sub 100°C și constau din cationi organici, de exemplu, 1,3-dialchilimidazoliu, N-alchilpiridiniu, tetraalchilamoniu, tetraalchilfosfoniu, trialchilsulfoniu și diverși anioni: Cl-, [BF4 ]-, [AF6]-, [SbF6]-, CF3S03-, [(CF3SO2)2N]-, ROSO3-, RSO3-, ArS03-, CF3CO2-, CH3CO2-, NO3-, [A12C17]-.

Natura anionului are o mare influență asupra proprietăților lichidelor ionice - punctul de topire, stabilitatea termică și electrochimică și vâscozitatea. Polaritatea, precum și hidrofilitatea sau hidrofobicitatea lichidelor ionice pot fi optimizate prin selectarea adecvată a perechii cation/anion, iar fiecare nou anion și cation oferă posibilități suplimentare pentru variarea proprietăților lichidelor ionice.

1.2 Proprietăţile lichidelor ionice

O atenție sporită acordată lichidelor ionice se datorează prezenței următoarelor proprietăți specifice:

1. Gamă largă de stare lichidă (> 300 °C) și puncte de topire scăzute (Tm< 100 °С).

2. Conductivitate electrică ridicată.

3. Putere bună de dizolvare în ceea ce privește o varietate de compuși și polimeri anorganici, organometalici și organici de origine naturală și sintetică.

4. Activitate catalitică, determinând o creștere a selectivității reacțiilor organice și a randamentului produsului țintă.

5. Nevolatil, reutilizabil.

6. Incombustibilitate, pericol de non-explozie, nontoxicitate și absența rezultată a efectelor nocive asupra mediului.

7. Posibilități nelimitate în sinteza direcționată a lichidelor ionice cu proprietăți dorite.

Calitățile 3 și 4 fac solvenții ionici deosebit de atractivi în sinteza polimerilor.

1.3 Lichide ionice în știință

Lichidele ionice sunt obiecte unice pentru cercetarea chimică, utilizarea lor în cataliză, sinteza organică și alte domenii, inclusiv procesele biochimice. Numărul de lichide ionice descrise în literatură este în prezent foarte mare (aproximativ 300). Potenţial, numărul de lichide ionice este practic nelimitat şi este limitat doar de disponibilitatea moleculelor organice adecvate (particule cationice) şi a anionilor anorganici, organici şi ai complexului metalic. Conform diverselor estimări, numărul de combinații posibile de cationi și anioni din astfel de lichide ionice poate ajunge la 1018. Figura 1 prezintă unele dintre cele mai studiate lichide ionice descrise în literatură.

1.4 Metode de obţinere a lichidelor ionice

Metodele de gătit sunt destul de simple și pot fi ușor extinse. Există trei metode principale de sinteză care sunt cele mai frecvent utilizate:

Reacția de schimb între o sare de argint care conține anionul B- necesar și un derivat de halogen cu cationul necesar

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

Reacția de cuaternizare a unui derivat de halogenură de N-alchil cu halogenuri metalice:

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

Reacții de schimb ionic pe rășini schimbătoare de ioni sau argile.

Orez. 1 - Lichide ionice

(Ri \u003d H, alchil, arii, hetaril, alil etc., inclusiv grupări funcționale, 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] - etc.)

O altă direcție practic importantă în sinteza lichidelor ionice este prepararea lor direct în reactor. În acest caz, halogenura de N-alchil corespunzătoare și halogenura metalică sunt amestecate în reactor și se formează un lichid ionic chiar înainte de începerea procesului chimic sau a reacției catalitice. Cel mai adesea, lichidele ionice sunt preparate pe baza unui amestec de clorură de aluminiu cu cloruri organice. Când două solide sunt amestecate, are loc o reacție exotermă și se formează amestecuri eutectice cu puncte de topire până la -90 °C. Este, de regulă, un lichid transparent incolor sau galben-maro (culoarea se datorează prezenței impurităților și supraîncălzirii locale a masei de reacție în timpul preparării lichidului ionic). Lichidele ionice, datorită diversității și particularităților proprietăților lor, s-au dovedit a fi foarte atractive pentru cataliză și sinteza organică.

În ceea ce privește „prietenitatea mediului” a lichidelor ionice, multe ar trebui și vor fi reevaluate în studiile ulterioare, deși, în general, faptul că sunt reciclabile, neinflamabile și au o presiune scăzută a vaporilor saturați îi face să participe pe deplin la „verde”. „chimie, chiar și fără a lua în considerare acele câștiguri în productivitate și selectivitate, exemple ale cărora au fost date în recenzie. Evident, din cauza costului lor ridicat, lichidele ionice este puțin probabil să găsească o aplicație largă în procesele la scară largă, cu excepția cazului în care se găsesc avantaje suplimentare ale sistemelor eterogenizate. În același timp, chimia cu tonaj redus, în primul rând cataliza complexă de metale, se poate dovedi a fi o zonă fertilă pentru utilizarea lor, precum și electrochimia în general și electrocataliza în special.

2. Sinteză organică fină

2.1 Caracteristicile TOC

Sinteza organică fină (TOS) este o producție industrială cu un tonaj redus de substanțe organice complexe.

Principalele surse de materii prime sunt produsele de sinteză organică de bază. Sinteza organică fină se caracterizează printr-o natură în mai multe etape, dificultăți în tranziția pe scară largă și costuri specifice de energie și forță de muncă relativ ridicate, adesea din cauza eliminării scăzute a produsului pe unitatea de volum de reactoare, a unei cantități semnificative de deșeuri, a complexității soluționării problemelor de mediu, etc. Eficiența proceselor de sinteză organică fină este sporită în principal prin utilizarea circuitelor flexibile bloc-modulare, sistemelor automate de control, utilizarea metodelor biotehnologice (pentru obținerea produselor intermediare și transformarea deșeurilor), chimia laser etc.

Principalele produse ale sintezei organice fine sunt coloranții, medicamentele, pesticidele, auxiliarele textile și parfumurile, aditivii chimici pentru materiale polimerice, substanțele chimice pentru film și materiale fotografice, reactivii chimici etc.

2.2 Istoria progresului în sinteza organică

Progresul în industria sintezei organice depinde în mare măsură de dezvoltarea de noi reacții. Adesea, o reacție fundamental nouă creează o nouă eră în chimia organică. De exemplu, în 1928, a fost descoperită o reacție de sinteză a dienelor (O. Diels și K. Alder), constând în adăugarea unor substanțe care conțin o legătură dublă sau triplă (dienofile) în poziția 1,4 la sistemele diene conjugate cu formarea inelelor cu șase atomi:

Figura 1 - Schema reacției de sinteză a dienelor

Această reacție a devenit baza pentru producerea multor noi substanțe sintetice dintr-o mare varietate de compuși ciclici la sisteme policiclice complexe, cum ar fi steroizi și alte sisteme heterociclice.

Reacția Wittig a devenit baza unei noi metode de sinteza a olefinelor, cu ajutorul căreia s-a obținut un număr mare de analogi complecși ai compușilor naturali, Figura 2.

Figura 2 - Schema reacției Wittig

2.3 Metoda de imobilizare a enzimelor

Dezvoltarea sintezei olefinelor a fost favorizată de dezvoltarea de reactivi imobilizați pe purtători polimerici. În acest caz, al doilea reactiv este în soluție. Reacția se desfășoară în așa fel încât produsul să rămână pe polimer și să fie ușor separat prin filtrare și spălare de excesul de al doilea reactant și de produsele secundare. Produsul final este apoi scindat din matricea polimerică și purificat. Acest lucru face posibilă efectuarea de sinteze în mai multe etape și cu forță de muncă intensivă fără purificare complexă în etapele intermediare. Această metodă este utilizată cu succes în special pentru sinteza peptidelor și proteinelor.

O metodă foarte eficientă este imobilizarea enzimelor pe un purtător insolubil. Enzima este izolată dintr-o sursă naturală, purificată, fixată pe un purtător anorganic sau polimeric prin legătură covalentă sau prin adsorbție. O soluție dintr-o substanță este trecută printr-o coloană plină cu o astfel de enzimă imobilizată. La ieșirea coloanei, produsul este separat prin metode convenționale. Astfel, este posibil să se efectueze procese în mai multe etape prin trecerea soluției secvenţial prin mai multe coloane cu enzime diferite.

2.4 Metoda catalizatorului interfacial

O nouă etapă în dezvoltarea sintezei organice fine a fost utilizarea așa-numitei catalize interfațiale, când la amestecul de reacție se adaugă substanțe speciale - catalizatori pentru transferul interfacial (amoniu, săruri de fosfoniu, eteri coroană). Aceste substanțe facilitează transferul, de exemplu, de anioni din faza apoasă sau solidă în faza organică, unde reacţionează.

Numărul de reacții pentru care catalizatorii interfaciali sunt eficienți este foarte mare și include aproape toate reacțiile care implică carbanioni (reacții Claisen, Michael, Wittig, Horner și altele, C-alchilări, adăugiri etc.). Este promițător să se utilizeze cataliză interfacială în reacțiile de oxidare, atunci când substanța organică este insolubilă în apă, iar oxidantul este insolubil într-un solvent organic. De exemplu, manganat de potasiu, insolubil în benzen, cu adăugarea de cantități mici de eter coroană, dă așa-numitul benzen de zmeură, care conține ionul MnO4-, care servește ca un puternic oxidant. În metodele moderne de sinteză organică, planificarea proceselor complexe în mai multe etape este acum utilizată cu succes. De regulă, tranziția de la produsele inițiale la cele țintă cu compoziție și structură complexă poate fi efectuată în moduri diferite, printre care există unele mai mult sau mai puțin raționale. Pe măsură ce compușii sintetizați devin mai complexi, se formează anumite principii metodologice pentru alegerea celei mai eficiente scheme.

Concluzie

sinteza organică lichidă ionică

În prezent, studiul lichidelor ionice și al proprietăților lor este o ramură foarte promițătoare și foarte importantă în știința mondială. Deosebit de interesantă este zona de interacțiune a lichidelor ionice cu diferite substanțe, cu producția ulterioară de noi substanțe.

Lichidele ionice joacă un rol foarte important în simplificarea tehnologiilor fine de sinteză organică. Deoarece TOC este un proces care necesită forță de muncă, comunitatea științifică este interesată de invenția de noi catalizatori, cum ar fi lichidele ionice.

Lista surselor utilizate

1. Yagfarova, A.F., Manual metodologic al lichidelor ionice / A.R. Gabdrakhmanova, L.R. Minibaeva, I.N. Musin. - Buletin: KTU, 2012, 192-196.

2. Gabdrakhmanova, A.R., Manual metodologic al lichidelor ionice / A.F. Yagfarova, L.R. Minibaeva, A.V. Klinov. - Buletin: KTU, 2012, 63-66.

3. Bykov, GV Istoria chimiei organice. - M., 1976. 360 s

4. Reichsfeld, V.O., Erkova L.N., Echipamente pentru producerea de sinteză organică de bază și cauciucuri sintetice / Reichsfeld V.O., Erkova L.N. - M. - Spt., 1965.

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Obținerea de compuși organici, materiale și produse prin sinteză organică. Principalele direcții și perspective pentru dezvoltarea sintezei organice. Grupuri de substanțe inițiale pentru sinteza organică ulterioară. Metoda sintezei organice.

rezumat, adăugat 15.05.2011


Tehnologia de producție și domeniile de aplicare a biogazului ca nouă sursă de energie. Metode de prelucrare a deșeurilor de animale și păsări pentru producția de biocombustibili. Reguli de siguranță pentru lucrul într-un laborator microbiologic.

lucrare de termen, adăugată 10.06.2012


Esența „sintezei de pseudoechilibru”. Sinteza substanţelor solubile congruent ţinând cont de diagrama de stări a sistemelor ternare. Metoda de depunere în vapori. Reacții redox în soluții. Metode fizico-chimice de purificare a substanțelor.

test, adaugat 01.07.2014


Metode de proiectare a sistemelor de utilizare a fluidelor de așchiere în operațiile de șlefuire. Model matematic al procesului de curățare a lichidului de răcire de impuritățile mecanice din filtre și rezervoare de decantare. Investigarea mișcării impurităților lichide și mecanice.

teză, adăugată 23.01.2013


Tendințe în dezvoltarea sintezei organice. Gaz de sinteză ca alternativă la petrol. Prepararea etanolului prin hidratarea catalitică directă a etilenei. Înlocuirea procesului în două etape pentru sinteza acetaldehidei din etilenă prin etanol cu ​​un proces oxidativ într-o singură etapă.

lucrare de termen, adăugată 27.02.2015


Cerințe pentru fluidele de lucru ale sistemelor hidraulice. Clasificarea și denumirea uleiurilor hidraulice în practica casnică. Relația dintre structura moleculară a lichidelor și proprietățile lor fizice. Purificarea și regenerarea fluidelor de lucru.

test, adaugat 27.12.2016


Caracteristicile principiului de funcționare a separatorului, scopul acestuia. Utilizarea separatoarelor cu discuri pentru a îmbunătăți eficiența controlului procesului în separarea diferitelor lichide și solide. Specificul echipamentului folosit pentru separare.

articol, adăugat 22.02.2018


Metode de obținere a nanomaterialelor. Sinteza nanoparticulelor în matrici amorfe și ordonate. Obținerea de nanoparticule în nanoreactoare zero-dimensionale și unidimensionale. Zeoliți de tip structural. Aluminosilicați mezoporoși, site moleculare. Hidroxizi dubli stratificati.

lucrare de termen, adăugată 12.01.2014


Analiza structurală și sinteza unui mecanism cu pârghie plată, cinematica și calculul forței acestuia. Construirea schemelor și calculul parametrilor mecanismelor de viteză simple și complexe. Legăturile mecanismului cu came, analiza sa dinamică. Sinteza profilului camei.

lucrare de termen, adăugată 29.12.2013


Utilizarea argilelor bentonite în producția de pelete de minereu de fier, mineralele lor constitutive. Studiul efectului aditivilor organici asupra proprietăților peleților bruti. Caracteristicile fizice și chimice ale lianților, proprietățile lor reologice.