Численный анализ реакционной способности олефинов и алюминийорганических соединений на основе кинетических моделей частных и общих реакций

• Автор: Новичкова, Анастасия Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Математические модели сложных химических реакций
1.2. Реакция гидроалюминирования олефинов алкилаланами
1.3. Области неопределенности кинетических параметров
1.4. Реакционная способность вещества
1.5. Управление химическими реакциями
1.6. Постановка задачи исследования Выводы по главе
2. Алгоритм и комплекс программ определения областей неопределенности кинетических параметров
2.1.Метод определения областей неопределенности кинетических параметров
2.2.Области неопределенности кинетических параметров для частных реакций гидроалюминирования олефинов Выводы по главе
3. Кинетические модели реакций с участием металлоорганических соединений
3.1.Кинетическая модель общей реакции гидроалюминирования олефинов триизобутилалюминием
3.2. Кинетическая модель реакции аминометилирования тиолов с помощью тетраметилметандиамина
3.3. Кинетическая модель реакции синтеза М-(адамантил)ацетамида взаимодействием
1 -бромадамантана с ацетонитрилом под действием комплексов марганца Выводы по главе
4.Реакционная способность исходных веществ реакции гидроалюминирования олефинов триизобутилалюминием
4.1. Реакционная способность алкенов
4.2. Реакционная способность алюминийорганических соединений
Выводы по главе
5. Управление протеканием химических реакций на основе кинетических моделей
Выводы по главе 5 Выводы Литература
Приложение А. Свидетельство о регистрации программы Приложение Б. Листинг программы

Введение
Актуальность работы
С началом промышленного производства алюминийорганических соединений (АОС) увеличился интерес исследователей к ним как к реагентам, перспективным в металлоорганическом синтезе. Наиболее важная область применения АОС - термическое гидроалюминирование олефинов. В последние годы в химии АОС начали широко применять методы металлокомплексного . катализа (У.М.Джемилев, Л.М.Халилов, Л.В.Парфенова), что позволило ( разработать хемо-, регио- и стереоселективные способы получения новых классов ■

АОС в мягких условиях. К числу широко используемых катализаторов, '■ разработанных для проведения реакций АОС, относятся комплексы Л и Ъ*. В связи с этим исследование реакций с участием АОС представляет большой теоретический и практический интерес.
При исследовании сложных химических реакций необходимо выяснить не просто механизм взаимодействия реагентов, а проанализировать реакционную способность исходных веществ, определить, как внешние факторы влияют на реакцию. Для построения кинетической модели необходимо найти кинетические параметры реакции, такие как константы скоростей и энергии активации стадий.
В большинстве случаев экспериментаторам удается получить данные только для исходных и конечных веществ, в то время как информация о промежуточных веществах остается неизвестной. В связи с недостаточностью экспериментальных данных при построении кинетической модели возникает неединственность решения, то есть существует несколько наборов кинетических параметров, описывающих экспериментальные данные с одинаковой точностью. Таким образом, целесообразно находить области неопределенности кинетических параметров, а не один набор. К такому же выводу можно прийти, когда рассматривается некоторый класс частных и общих реакций, которые необходимо описать одним набором параметров, что затруднительно сделать ввиду сложности реакций. Исследованиям в этой области посвящены работы С.И.Спивака, М. Френклача. Когда кинетическая модель построена, можно приступать к
определению условий для достижения максимального выхода продукта. Следует отметить, что выход продукта зависит от реакционной способности исходных веществ. Чем выше реакционная способность, тем быстрее скорость расходования реагентов, а значит, наивысший выход продукта можно получить за минимальное время. Таким образом, построение кинетической модели сложной реакции на основе выделенных стадий с использованием метода нахождения областей неопределенностей кинетических параметров и исследование реакционной способности веществ, а также выбор эффективных условий проведения реакции на основе кинетической модели являются актуальными задачами.
Цели и задачи работы
Целью работы является моделирование общих и частных реакций гидроалюминирования олефинов на основе областей неопределенности кинетических параметров и численный анализ реакционной способности олефинов и алюминийорганических соединений.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
• Проведен анализ чувствительности соответствия экспериментальных и расчетных данных к вариации кинетических параметров в частных реакциях.
• Разработан метод определения областей неопределенности кинетических параметров.
• Построена кинетическая модель общей реакции гидроалюминирования олефинов триизобутилалюминием (ТИБА) на основе областей неопределенностей кинетических констант для частных реакций.
• Установлена реакционная способность олефинов и алюминийорганических соединений в реакциях гидроалюминирования олефинов в присутствии катализатора Ср22гС12.
• Проведен вычислительный эксперимент для определения условий проведения общей реакции гидроалюминирования олефинов триизобутилалюминием с целью повышения выхода целевого продукта.

Рисунок 2.2.3. Области неопределенности для констант А/, к5ик4ъ частной реакции ГА олефинов с ТИБА: а) Т=-20°С; б) Т=-30°С; в) Т=-40°С
При анализе построенных областей для ТИБА можно сделать вывод, что константы к4 и к5 наиболее чувствительны, чем константа к. Относительные ошибки отклонения расчетных и экспериментальных данных для полученных областей неопределенностей приведены в табл. 2.2.2.