Катализ реакции ε-капролактама с незамещенными и полифторированными спиртами в синтезе олигомеров

• Автор: Ефанова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 158 с. : ил

1. Литературный обзор. Химические свойства екапролактама

1.1. Реакции замещения водорода МНгруппы

1.1.1. Получение Ыметаллических производных КЛ и их использование для получения Мпроизводньх

1.1.2. Получение Ыалкилированных и алкенилированных производных КЛ.

1.1.3. Получение Мацилированных производных КЛ

1.1.4. Реакции с соединениями, содержащими положительно поляризованный

галоген и кислородом.

1.2. Реакции замещения атома кислорода карбонильной группы КЛ

1.2.1. Получение гексаметиленимина.

1.2.2. Получение диаллилзамещенных азепана.

1.2.3. Получение 2тиоазепана

1.3. Реакции, протекающие с разрывом амидной связи КЛ
1.3.1. Получение полимеров и сополимеров КЛ
1.3.2. Образование олигомеров КЛ.
1.3.3. Получение аминокапроновой кислоты, ее нитрила и аминокапрогидроксамовой кислоты
1.3.4. Взаимодействие КЛ со спиртами.
2. Реакции екапролактама с предельными незамещенными одноатомными спиртами.
2.1. Катализ цинком
2.2. Катализ триэтиламином и Ы.Ыдиметилформамидом.
2.2.1. Синтез олигомеров.
2.2.2. ИК, ПМРспектральные свойства олигомеров.
3. Реакции капролактама с полифторированными спиртамителомерами
3.1. Гетерогенный катализ
3.1.1. Катализ РЬО
3.1.2. Катализ СиО.
3.2. Гомогенный катализ
3.2.1. Катализ ТЭА.
3.2.2. Катализ ДМФА
3.3 Катализ соединениями меди
3.3.1. Катализ ацетатом меди.
3.3.2. Катализ комплексными соединениями ацетата меди с КЛ.
3.3.2.1. Синтез комплексных соединений диацетата меди с каролактамом и использование их как катализаторов в реакции алкоголиза капролактама
3.3.2.2. Синтез олигомеров в условиях катализа ДДКМ
3.4. ИК, МРспектральные свойства полифторированных олигомеров и комплексных соединений ацетата меди с КЛ.
4. Квантовохимическое изучение механизма реакции КЛ с предельными незамещенными и полифторированными одноатомными спиртами.
4.1. Механизм катализа ТЭА реакции КЛ с предельными одноатомными и полифторированными спиртами
4.2. Особенности катализа ДМФА реакции КЛ с предельными полифторированными одноатомными спиртами.
4.3. Особенности катализа ДДКМ реакции КЛ со спиртами.
4.4. Квантовохимический анализ реакции КЛ с аминокапроновой кислотой
5. Физикохимические свойства и применение олигомеров.
5.1. Синтез иминов
5.2. ИКспектральные свойства иминов
5.3 Прогноз медикобиологической активности полученных соединений
5.4 Исследование термической стабильности олигомеров
5.5 Применение полифторированных олигомеров аминокапроновой кислоты для создания покрытий.
6. Экспериментальная масть
6.1. Физикохимические методы исследования и анализа, аппаратура
6.2. Исходные реагенты и растворители.
6.3. Описание синтезов
6.3.1.1. Синтез незамещенных налкиловых эфиров олигомеров аминокапроновой кислоты.
6.3.1.1. Синтез бутилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты.
Катализ цинком.
6.3.1.2 Синтез пропилового эфира олигомера саминокапроновой кислоты. Катализ ТЭА или ДМФА.
6.3.1.3. Синтез бутилового эфира олигомера аминокароновой кислоты. Катализ ТЭА или ДМФА.
6.3.1.4. Синтез пентилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ ДМФА.
6.3.2. Синтез полифторированных сложных эфиров олигомеров аминокапроновой кислоты.
6.3.2.1. Синтез 1,1,5 тригидроперфтор 1 пентилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ оксидом свинца
6.3.2.2. Синтез 1,1,5 тригидроперфтор 1 пентилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ оксидом меди
6.3.2.3. Синтез 1,1,3 тригидроперфтор 1 пропилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ ТЭА или ДМФА
6.3.2.4. Синтез 1,1,5 тригидроперфтор 1 пентилового эфира олигомера аминокаироновой кислоты. Катализ ТЭА или ДМФА
6.3.2.5. Синтез 1,1,7 тригидроперфтор 1 гептилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ ТЭА или ДМФА
6.3.2.6. Синтез 1,1,9 тригидроперфтор 1 гептилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ ТЭА.
6.3.2.7. Синтез 1,1,5 тригидроперфтор 1 пентилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты. Катализ АМ
6.3.3. Синтез ДДКМ.
6.3.4. Синтез сложных эфиров олигомеров аминокапроновой кислоты в условиях катализа ДДКМ
6.3.4.1. Синтез бутилового эфира олигомера саминокапроновой кислоты
6.3.4.2. Синтез 1,1,3 тригидроперфтор 1 пропилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты.
6.3.4.3. Синтез 1,1,5 тригидроперфтор 1 пентилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты.
6.4. Кинетические исследования
6.5. Определение молекулярного веса продуктов.
6.6. Конденсация бутилового эфира олигомера аминокапроновой кислоты с ароматическими и гетероциклическими альдегидами образование иминов
6.6.1. Синтез имина на основе ОБС и бензальдегида.
6.6.2. Синтез имина на основе ОБС и салицилового альдегида
6.6.3. Синтез имина на основе ОБС и фурфурола.
6.6.4. Синтез имина на основе ОБС и оротового альдегида.
Список литературы.
Введение


Десятой международной конференции студентов и аспирантов Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений г. Казань г. III Всероссийской конференции молодых ученых Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии г. Саратов г. Международной конференции Химия и биологическая активность азотистых гетероциклов и алакалоидов г. Москва г. Межвузовской научнопрактической конференции ВолгГТУ г. Волгоград г. VIII Международной конференции по физикохимии олигомеров Олигомеры VIII Черноголовка г. Публикация результатов. Прикладная химия. Объем и структура работы. Диссертация изложена на 6 страницах машинописного текста, содержит таблиц, проиллюстрирована рисунками, состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературных источников, включающего 1 наименование. В первой главе дан анализ реакций екапролактама, протекающих с участием амидной группы без раскрытия и с раскрытием цикла. Вторая глава посвящена исследованию реакции екапролактама с предельными незамещенными одноатомными спиртами, выбору катализатора, изучению условий этой реакции и структуры полученных олигомеров. В третьей главе приведены результаты исследования реакции екапролактама с полифторированными одноатомными спиртамителомсрами, выбору катализатора для этой реакции, изучению влияния атомов фтора на реакционную способность спиртов, выход и свойства олигомеров, а также изучению их структуры. В четвертой гпаве приводится квантовохимический расчет энергетических параметров реакции заряды на атомах, энергетический барьер, путь реакции в зависимости от координаты екапролактама с предельными незамещенными и полифторированными одноатомными спиртами в условиях катализа триэтиламином, ,Ыдиметилформамидом и комплексным соединением ацетата меди с екапролактамом. В пятой главе рассматриваются физикохимические свойства олигомеров и предлагаются пути их практического использования. В шестой главе приводится описание проведенных экспериментов. Литературный обзор. Капролактам КЛ представляет собой семичленный цикл, углеродные атомы которого находятся в БРгибридизации, а карбонильный атом углерода в 8Р2гибридизации и располагаются в пространстве, образуя конформацию, представленную на рис. Как видно из рис. Отсюда следует высокая термодинамическая устойчивость лактамного цикла. Из распределения электронной плотности очевидно наличие электрофильного центра карбонильный атом углерода и высокой электронной плотности на атоме азота ЫНгруппы и атоме кислорода карбонильной группы. Обращает внимание высокий положительный заряд на атоме водорода ЫНгруппы, что обуславливает его высокую подвижность. Особенностью строения молекулы КЛ является наличие трех основных реакционных центров группа, СО группа и амидная связь КНСО, которые обуславливают протекание реакций трех основных типов замещение атома водорода в группе, замещение атома кислорода в С0 группе и реакции, протекающие с разрывом амидной связи. 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. НМ 0. Рис. Структура молекулы екапролактама. Заряды на атомах, длины связей и величины валентных углов. Реакцию проводят в среде тетрагидрофурана ТГФ при мольном соотношении реагентов как при температуре С. Учитывая высокую реакционную способность Ыа производного, реакцию необходимо проводить в среде аргона и пользоваться абсолютно сухими реаг ентами. Натриевая соль КЛ используется для получения Мпроизводных КЛ, содержащих третичную фосфиноксидную группу реакцией с окисью хлорметилдиметилфосфина 2. Получение А1, 1Ма производных КЛ осуществляется последовательным взаимодействием триизопропилалкоголята алюминия и натрия с КЛ в бензоле 3. Первоначально нагревают смесь КЛ и шгкоголята алюминия до 5С в атмосфере инертного газа, а затем в растворе бензола с металлическим натрием. Магниевые производные КЛ могут быть получены взаимодействием КЛ с магнийорганическими соединениями. Например при взаимодействии КЛ с диэтилмагнием в диэтиловом эфире, происходит образование магниевого производного КЛ .