Катион-радикал сероводорода в синтезе соединений тиофенового ряда

• Автор: Хохлов, Владислав Александрович
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Основные подходы к синтезу соединений тиофенового ряда и способы активации малых молекул в реакциях с органическими соединениями.

1.1. Способы получения тиофена на основе реакций циклизации углеводородов.

1.1.1. Синтез тиофена и ого производных из предельных углеводородов и сероводорода.

1.1.2. Реакции циклизации.ненасыщенных углеводородов в присутствии сероводорода.

1.1.3. Получение тиофена взаимодействием смеси углеводородов с сероводородом

1.1.4 Реакции циклизаций алифатических сульфидов и дисульфидов

1.1.5. Циклизация карбонильных соединений в тиофен, в присутствии сернистых,агентов

1.2. Реакции рециклизацииО, Мсодержащих гетероциклов.

1.3. Окислительная активация, малых молекул в реакциях с органическими соединениями.
2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. Электрохимическая активация сероводорода в реакциях рециклизщии О, Ыгетероциклов1
I
2.2. Химикнициир, 1шие реакции Н2Б
С тероииклами .
22 использование о и пбензохЛР нов для
,п ии сероводорода. .

активатору в реакциях
2.2.3. Синтез соединений тиофенового ряда в гетерогенных
условиях.
2.3. Полимеризация тиофена и его производных в реакциях сероводорода с фураном и пирролом
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Подготовка растворителей, электродов и фонового электролита
для проведения электрохимических исследований
3.1.1. Очистка растворителей.
3.1.2 Получение фонового электролита.
3.1.3. Приготовление электропроводной водонепроницаемой диафрагмы для электрода сравнения
3.2. Методы физикохимического анализа применяемые в исследованиях
3.2.1. Проведение электрохимических исследований.
3.2.2. Методика съемки УФ и ИК спектров.
3.2.3. Проведение рентгенофлуоресцентного элементного анализа
3.2.4. Проведение хроматографического анализа
3.2.5. Хроматомассспектрометрический анализ.
3.2.6. Проведение качественных анализов тиофена.
3.2.7. Определение рабочей концентрации сероводорода
весовым методом.
3.3. Синтезы исследуемых соединений.
3.3.1. Синтез сернистого реагента и одноэлектронного окислителя.
3.3.2. Проведения электросинтеза сероорганических соединений
3.3.3. Препаративный синтез соединений тиофенового ряда в гомогенных условиях
3.3.4. Препаративный синтез тиофена и его производных в гетерогенных условиях.
3.3.4.1. Методика модификации оксида алюминия
одноэлектронными окислителями.
3.3.4.2. Препаративный синтез тиофена и 2тиофентиола
3.3. Методика кинетических исследований
3.4. Проведение квантовохимических расчтов.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Определены оптимальные условия проведения синтеза соединений тиофенового ряда, позволившие выявить специфику реакций рециклизации, тиолирования и полимеризации при окислительной активации реагента. Проведена оценка преимущественных направлений рассматриваемых превращений гетероциклов с помощью квантовохимических расчетов с учетом геометрии и термодинамических параметров молекул. Практическая значимость работы заключается в разработке управляемого одностадийного препаративного метода синтеза тиофена и его производных 2тиофентиола, 2,5тиофендитиола, 6гс2тиенилсульфида, бис2тиен ил дисул ьф и да, олиго и политиофенов на основе фурана, 2,5диметилфурана и пиррола. Разработанный метод прост и удобен в исполнении и может быть рекомендован для промышленного синтеза. Настоящая работа является частью научных исследований, проводимых на кафедре органической, биологической и физколлоидной химии АГТУ при поддержке РФФИ в рамках проектов 6а Новые способы формирования серосодержащих молекул в химических превращениях катионрадикала сероводорода, 2а Вовлечение малых молекул в органический синтез активацией металлокомплексными соединениями, 1 офи Научные основы каталитической утилизации низкомолекулярных соединений серы, присутствующих в природном углеводородном сырье и товарной сере. Тиофен и его производные относятся, несомненно, к наиболее важным пятичленным гетероциклическим соединениям, значение которых определяется не только многообразием их превращений, но и сравнительно высокой стабильностью. Это делает данные соединения своеобразными моделями для изучения реакций пятичленных гетероциклических систем с одним гетероатомом. В последние годы интенсивно исследуется возможность использования диорганилосульфидов и тиолов в качестве защитных покрытий монослоев, в частности, наночастиц. Н, Р3, Р5 Р7 и др. Среди всех известных каталитических и термических промышленных способов получения тиофена и его гомологов реакцией циклизации углеводородов, выделяемых из продуктов нефтепереработки в присутствии сернистых реагентов, основными являются реакции замыкания кольца. Синтез тиофена на основе алифатических углеводородов с участием НтБ протекает при повышенных температурах выше 0С. Сероводород в данных условиях диссоциирует с образованием тиильных радикалов. В последнее время изучение одностадийного процесса термических реакций с участием сероцентрированных радикалов привело к развитию нового направления в химии и технологии халькогеноранических соединений. Особенностью данного типа превращений является их реализация в присутсвии доноров атома водорода с использованием дешевого и доступного реагента сероводорода. Присутствие Ндоноров в реакционных системах обеспечивает осуществление эффективного цепного механизма образования серосодержащих гетероциклических соединений. Синтезу тиофена на основе алканов благоприятствует образование связи Сгетероатом или активируемое гетероатомом замыкание цикла на стадии образования связи СС 3. Имеется ряд методов получения Бсодсржащих гетероциклов с участием сероводорода, протекающих в присутствии модифицированных катализаторов. На сульфидированном в токе сероводорода катализаторе е, уАЬОз, бутан взаимодействует с ГЬЭ с образованием тиофена до при 0С. Наиболее перспективен каталитический метод получения тиофена и алкилтиофеиов, реализуемый на хромосодержащих катализаторах, при взаимодействии С2Сбуглеводородов с сероводородом. Суммарный выход продуктов достигает . С выход тиофена составляет ,2 . Гетероциклизация нпентана на алюмохромокалиевом катализаторе протекает через стадию дегидрирования . При этом эффективным способом является использование уАЬОз выход 2метилтиофена ,6 , тиофена ,6 в качестве носителя по сравнению с аАЬОз выход 2метилтиофена ,3 , тиофена 8,4 . Продукты дегидрирования бутены и бутадиены также участвуют в формировании молекул тиофена выход 7,2 и 7,4 , соответственно. Длина цепи алканов влияет на спектр получаемых алкилзамещенных тиофенов. На основе гептана в. С ростом длины цепи алкана выход продуктов гетероциклизации уменьшается, а выход продуктов дегидроциклизации, наоборот, возрастает .