Исследование закономерностей каталитических реакций ε-капролактама со спиртами

• Автор: Косенкова, Светлана Александровна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1.РЕАКЦИИ, ПРОТЕКАЮЩИЕ С СОХРАНЕНИЕМ еЛАКТАМНОГО ЦИКЛА.

1.1.1.Реакции замещения водорода ЫНгруппы Екапролактама

1.1.2.Реакции замещения атома кислорода карбонильной группы екапролактама.

1.2.РЕАКЦИИ, ПРОТЕКАЮЩИЕ С РАСКРЫТИЕМ еЛАКТАМНОГО ЦИКЛА.

1.2.1 .Раскрытие цикла с образованием А ацил производных еаминокапроновой кислоты и ее олигомеров

1.2.2. Раскрытие цикла с образованием сложных эфиров Еаминокапроновой кислоты и ее

олигомеров.

2.СИНТЕЗ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ гАМИНОКАПРОНОВОЙ КИСЛОТЫ С УЧАСТИЕМ СПИРТОВ.

2.1.ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КАТАЛИЗА РЕАКЦИИ еКАПРОЛАКТАМА С ОДНОАТОМНЫМИ СПИРТАМИ.
2.1.1. Катализ бензойной кислотой
2.1.2. Катализ диацетатом Г1,32диоксофосфоланил2оксоазепаматом меди
2.2.ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КАТАЛИЗА РЕАКЦИИ еКАПРОЛ АКТАМА С ПОЛИФТОРИРОВАННЫМИ СПИРТАМИ
2.2.1.Катализ бензойной кислотой.
2.2.2. Влияние длины пефторуглеродной цепочки на реакционную способность спиртов в реакции олигомеризации е капролактама.
2.2.3. Катализ медными комплексами соединений
трх и пятивалентного фосфора.
2.2.4. Определение оптимальных условий получения низкомолекулярных олигомеров реакцией олигомеризации екапролактама с 1,1,3тригидроперфторпропанолом
2.3.ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КАТАЛИЗА РЕАКЦИИ еКАПРОЛАКТАМА С ДВУХАТОМНЫМИ СПИРТАМИ.
2.3.1. Катализ К,Кдиметилформамидом.
2.3.2.Катализ бензойной кислотой.
2.4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КАТАЛИЗА РЕАКЦИИ
е КАПРОЛАКТАМА С ТРЕХАТОМНЫМИ СПИРТАМИ
2.4.1.Катализ .6иметилформамидом
2.4.2.Катализ бензойной кислотой.
2.4.3.Катализ медными комплексами соединений трех и пятивалентного фосфора.
3.КВАНТОВОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КИСЛОТНОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЛИГОМЕРИЗАЦИИ ЕКАПРОЛАКТАМА
СО СПИРТАМИ
4.ИК, н ПМРСПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ еАМИНОКАПРОНОВОЙ КИСЛОТЫ И ЕЕ ОЛИГОМЕРОВ
4.1.ИНФРАКРАСНЫЕ СПЕКТРЫ.
4.2.СПЕКТРЫ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
5.ПУТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ еАМИНОКАПРОНОВОЙ КИСЛОТЫ И ЕЕ ОЛИГОМЕРОВ
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
6.1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА, АППАРАТУРА
6.2.ИСХОДНЫЕ РЕАГЕНТЫ И РАСТВОРИТЕЛИ
6.3. ОПИСАНИЕ МЕТОДОВ СИНТЕЗА И ВЫДЕЛЕНИЯ.
6.4. КИНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


По теме диссертации опубликовано работ, из них 1 статья в Журнале общей химии, 3 статьи в сборнике Известия ВолгГТУ. Объем и структура работы. Диссертация изложена на 4 страницах машинописного текста, содержит таблиц, проиллюстрирована рисунком и схемами, состоит из введения, шести глав, выводов, библиографического списка, включающего 8 ссылок. В первой главе освещены реакции, протекающие с раскрытием и сохранением елактамного цикла литературный обзор. Вторая глава посвящена исследованиям реакций еКЛ с одно, двух, трхатомными спиртами и синтезу олигомеров еАКК. В третьей главе приводится квантовохимический расчет энергетических параметров реакции заряды на атомах, энергетический барьер, путь реакции в зависимости от координаты еКЛ с ПФС в условиях катализа карбоновыми кислотами. ИК и ПМР спектральные свойства сложных эфиров сАКК и ее олигомеров. В пятой главе описаны пути практического применения синтезированных сложных эфиров еАКК и ее олигомеров. В шестой главе излагается экспериментальная часть. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР сКЛ представляет собой семичленный цикл, углеродные атомы которого находятся в 8Р3гибридизации, а карбонильный атом углерода в 5Р2гибридизации и располагаются в пространстве, образуя конформацию, представленную на рис. Видно, что деформация валентных углов незначительна и длины углерод углеродных связей соответствуют длинам связей в предельных углеводородах. Отсюда следует высокая термодинамическая устойчивость елактамного цикла. Из распределения электронной плотности очевидно наличие электрофильного центра карбонильный атом углерода и высокой электронной плотности на атоме азота МНгруппы и атоме кислорода карбонильной группы. Обращает внимание высокий положительный заряд на атоме водорода ЫНгруппы, что обуславливает его высокую подвижность. Рис. Реакции замещения водорода МНгруппы екапролактама Из литературных источников известны следующие способы получения Ыметаллических производных еКЛ, которые необходимы для получения Ыпроизводных еКЛ. Установлено, что атом водорода в линейных амидах карбоновых кислот и в циклических амидах имеет слабо кислотные свойства и может замещаться на металл, ЫНгруппа амидов реагирует с металлорганическими соединениями. Реакцию проводили в среде ТГФ при мольном соотношении реагентов 11 при температуре С. Учитывая высокую реакционную способность Ыапроизводного, реакцию необходимо проводить в среде аргона и пользоваться абсолютно сухими реагентами. Натриевая соль еКЛ используется для получения Ыпроизводных еКЛ, содержащих третичную фосфиноксидную группу реакцией с окисью хлорметилдиметилфосфина 2. Получение А1, Ыапроизводных еКЛ осуществляется последовательным взаимодействием триизопропилалкоголята алюминия и натрия с еКЛ в бензоле 3. Первоначально нагревают смесь еКЛ и
алкоголята А1 до 5 С в атмосфере инертного газа, а затем в растворе бензола с металлическим натрием. Магниевые производные могут быть получены взаимодействием еКЛ с магнийорганическими соединениями, например, при взаимодействии с диэтилмагнием в диэтиловом эфире, происходит образование магниевого производного сКЛ 4. Образующиеся пизвдны сольватируются молекулами еКЛ 5. Наиболее доступные и широко применяемые в органическом синтезеэто и Кпроизводные еКЛ. Они обычно получаются при действии на еКЛ щелочи, алкоголятов натрия или калия, металического натрия и калия, иногда используют гидриды металлов. При действии на и Кпроизводные еКЛ галоидных алкилов протекает нуклеофильное замещение галогена на лактамный остаток. В этих реакциях лактамная группа выступает как достаточно реакционный нуклеофил. Также известны способы получения 1Чалкилированных и Ыалкснилированных производных еКЛ. Взаимодействием еКЛ с нбутилбромидом в растворе толуола в присутствии КОН, К2СОз и тетраалкиламмония при температуре около С получен ЫбутилеКЛ. В присутствии калиевой щелочи возможен механизм реакции, в котором образование ИбутилеКЛ происходит через стадию образования реакционноспособного Ыекапролактамата калия 6, 7. Аналогично из еКЛ и бромододекана синтезируют лаурокапрам азон.