Интенсификация реакций этерификации и полиэтерификации дикарбоновых кислот одно- и двухатомными спиртами микроволновым излучением (90,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Одной из приоритетных задач современного этапа развития нашей страны является его химизация. Среди различных химических продуктов важное место занимают сложные эфиры и полиэфиры, которые находят применение в самых различных областях. В частности ненасыщенные сложные олигоэфиры используют для получения конструкционных деталей; олигоэфиры получаемые на основе алифатических диолов и дикарбоновых кислот широко применяют для получения полиуретанов. Сложные эфиры моно- и дикарбоновых кислот являются наиболее распространенными пластификаторами многих полимерных материалов: мировой объем их производства составляет более 5 млн. тонн. Россия пока не обеспечивает себя сложными полиэфирами: доля импорта в этом виде продукции составляет 92 %. В этой связи дальнейшее совершенствование получения сложных эфиров и полиэфиров, направленное на увеличение их производств является важной и актуальной проблемой. В условиях постоянного роста цен на энергоресурсы, заставляют химические производства искать пути энергосбережения. Одним из интенсивно развиваемых в этом направлении подходов стало использование для стимуляции реакций микроволнового излучения. Отсутствие теплоносителя, равномерность прогрева реакционной массы по всему объему, безинерционность нагрева, возможность проведения реакции без растворителя, заметное сокращение времени реакции – таковы важнейшие достоинства использования микроволнового излучения в химии. В настоящее время описано успешное использование микроволнового излучения для проведения многих реакций. Однако в области этерификации и полиэтерификации пока существуют единичные работы, которые носят противоречивый характер. Основной целью настоящей работы являлось изучение возможности интенсификации реакций этерификации и полиэтерификации дикарбоновых кислот одно- и двухатомными спиртами под действием микроволнового излучения. Научная новизна. Показано, что этерификация дикарбоновых кислот одно- и двухатомными спиртами в отсутствии катализаторов под действием микроволнового излучения приводит к получению сложных эфиров с более высоким выходом за меньшее время по сравнению с термическими реакциями. Более быстрое протекание реакций этерификации карбоновых кислот не связано с их превращением в ангидриды, а обуславливается нетермическим эффектом микроволнового облучения. Микроволновое излучение в исследуемых превращениях не стимулирует развитие побочных превращений. Показано, что реакции этерификации как в термических условиях, так и в условиях микроволнового облучения протекают по одному и тому же механизму – ААС1. Практическая значимость. Использование микроволнового излучения в реакциях этерификации дикарбоновых кислот одно- и двухатомными спиртами позволяет в 3 раза сократить продолжительность процесса по сравнению с традиционным методом нагрева. Достижение высоких выходов сложных эфиров и 3

Стр.3

полиэфиров осуществляется в отсутствии катализаторов. Конверсия реакций составляет более 95 %, селективность близка к 100 %. Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Актуальные проблемы образования, науки и производства» (г.Нижнекамск, 2005); VIII Республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (г. Казань, 2008); Региональной научно-практической конференции «Современные проблемы химии и защиты окружающей среды» (г.Чебоксары, 2007); XV, XVI Международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008, 2009» (г. Москва); IV Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах - 2008»; Научных сессиях Казанского государственного технологического университета (2008, 2009 г.г.); 12 Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка Кирпичниковские чтения» (г.Казань, 2008); 51-ой научной конференции Московского физико-технического института – Всероссийской молодёжной научной конференции с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (г. Москва– Долгопрудный, 2008). Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, 7 тезисов докладов на научных конференциях Всероссийского и Международного уровня. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 261 наименования. Общий объем диссертации составляет 160 страниц текста и включает 21 таблицу, 63 рисунка. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Влияние микроволнового излучения на химическую структуру карбоновых кислот и спиртов На предварительном этапе изучения воздействия микроволнового излучения (МВИ) на реакции этерификации карбоновых кислот спиртами, нами было исследовано влияние данного излучения на исходные соединения. Это связано с тем, что протекание основного процесса могло сопровождаться развитием ряда побочных направлений. При поглощении энергии МВИ карбоновые кислоты могли превращаться в ангидриды. Известно, что ангидриды кислот легко реагируют со спиртами с образованием сложных эфиров: R C R C O O O Если данные превращения действительно бы осуществлялись, то они позволяли объяснить ускорение реакций этерификации карбоновых кислот под воздействием МВИ без привлечения каких-либо других представлений. 4 + R'OH R C O O R' + R C O OH высокомолекулярных соединений – IV

Стр.4