Синтез N-винилморфолина винилированием морфолина в гомогенных и гетерогенных условиях
Авторы: Мирхамитова Дилором Худайбердиевна, Хабиев Фаррух Маратович, Тешабаев Бобур, Худайберганова Севара Зокиржоновна
Рубрика: 6. Органическая химия
Опубликовано в
II международная научная конференция «Современная химия: Успехи и достижения» (Чита, апрель 2016)
Дата публикации: 05.03.2016
Статья просмотрена: 126 раз
Библиографическое описание:
Мирхамитова, Д. Х. Синтез N-винилморфолина винилированием морфолина в гомогенных и гетерогенных условиях / Д. Х. Мирхамитова, Ф. М. Хабиев, Бобур Тешабаев, С. З. Худайберганова. — Текст : непосредственный // Современная химия: Успехи и достижения : материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита : Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 32-34. — URL: https://moluch.ru/conf/chem/archive/162/9939/ (дата обращения: 20.09.2024).
Method of synthesis of N-vinylmorpholine by vinylation of morpholine in homo- and heterogeneous conditions and also in present of nanostructural catalysators on the base of activated coal and potassint hydroxide.
Keywords: morpholine, heterogeneous catalyst, nonstructural catalyst, obtain of nanostructures, vinylation, kinetics of process, energy of activation.
В последние годы был достигнут значительный прогресс в создании и изучении свойств модифицированных наноструктурных гетерогенных катализаторов для винилирования органических соединений, имеющих в своем составе активные атомы водорода.
Винилирование азотсодержащих гетероциклических соединений из-за низкой реакционноспособности атома водорода при азоте изучено довольно слабо и поэтому их винилирование в присутствии различных по природе катализаторов, органических растворителей, их смесей и в высокоосновных средах является весьма важной и актуальной задачей современной органической химии.
Винильные производные гетероциклических соединений так же, как и таковые ароматических углеводородов, могут быть синтезированы различными путями, например действием ацетилена [1–3].
Исходя из вышесказанного более детально изучена реакция винилирования морфолина в присутствии щелочи (КОН) с использованием суперосновных систем КОН-ДМСО и КОН-ДМФА, а для сравнения и без растворителя.
При этом исследовано влияния природы растворителя на эту реакцию результаты которой показали, что в отсутствии апротонных диполярных растворителей также образуется винилморфолин с незначительным выходом (до 2 %). В растворе ДМФА целевой продукт при 70 оС и продолжительности реакции 4 часа образуется с выходом 8–10 %. Замена растворителя — ДМФА на ДМСО резко увеличивает выход образующегося N-винилморфолина. При тех же условиях его выход достигает максимума и составляет 22 %. Во всех случаях с увеличением продолжительности реакции до 4 часов увеличивается выход целевого продукта, а в случае отсутствия растворителя он во времени изменяется незначительно.
Для выяснения влияния количества катализатора на винилирование реакцию проводили при различных содержаниях КОН (10–20 % от массы морфолина) в присутствии растворителя — ДМСО. Полученные результаты показали, что количество катализатора существенно влияет на выход образующегося N-винилморфолина с повышением его количества в интервале 10–15 % выход продукта также увеличивается. Дальнейшее увеличение количества катализатора отрицательно влияет на образование N-винилморфолина, что объясняется тем, что при количествах КОН больших 15 %, возрастает количество олигомеров и полимеров, что приводит к повышению количества смолистых веществ в ходе винилирования. Исходя из этих фактов можно заключить, что оптимальным количеством катализатора для винилирования морфолина ацетиленом является 15 %.
Было исследовано также влияние природы катализаторов на винилирование. В качестве катализаторов использовали гидроксиды Li, Na, K в порошкообразном виде. Установлено, что во всех случаях образуется N-винилморфолин. Полученные результаты показали, что среди используемых катализаторов наиболее активным является КОН, в присутствии которого выход N-винилморфолина составляет 23,0 %, а при применении LiOH и NaOH соответственно 16,6 и 19,4 %.
Исследована кинетика винилирования морфолина ацетиленом при атмосферном давлении в присутствии системы КОН-ДМСО, проводимого при различных продолжительности и температуре реакции.
Проведено гетерогенно-каталитическое винилирование морфолина, осуществленное в проточном реакторе в присутствии гетерогенных катализаторов. В качестве контакта использован КОН, нанесенный на гранулированный активированный уголь в количестве 30 % от массы носителя. Установлено, что в изученных средах и условиях образуется N-винилморфолин.
Механизм образования полученного таким образом вещества предсказывает, что в морфолине между атомом водорода при азоте и кислородом гидроксида калия имеет место взаимодействие с образованием водородной связи, где происходит обмен иона калия с ионом водорода с установлением равновесия при диссоциации. Далее происходит нуклеофильное присоединение иона морфолина к ацетилену с образованием карбоаниона, взаимодействующего с молекулой морфолина с образованием N-винилморфолина и иона морфолина, продолжающего процесс винилирования [4].
Анализ полученных данных показывает, что для реакции ацетилена с морфолином в присутствии катализатора на основе монострукторного активированного угля с размером частиц 200–250 нм оптимально при температуре 240oС при этом выход N-винилморфолина составляет 38,2 % [5].
Таким образом, исследовано гетерогенные каталитические реакции ацетилена с морфолином в присутствии катализаторов активированного угля АУ-L/КОН и наноструктурного активированного угля /КОН. При этом показано, что в обоих случаях образуется N-винилморфолин. Активность катализатора на основе наноструктурного активированного угля больше чем катализатора на основе активированного угля АУ-L. Выход N-винилморфолина в их присутствии соответственно составляет 38,2 и 31,7 %.
Литература:
- Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. -Москва: Химия, 1981. — 605 с.
- Трофимов Б. А. Суперосновные среды в химии ацетилена // ЖОрХ. -Ленинград, 1986. -T.XXII. -вып.9, -С.1991–2011.
- Трофимов Б. А., Амосова С. В., Михалева А. И. Реакции ацетилена в суперосновных средах: Cб. Фундаментальные исследования. Химические науки. -Новосибирск: Наука, 1977.-С.174–178.
- Кинле 3. Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. — Л. Химия: — 1984.
- Olim Ruzimuradov, Suvonkul Nurmanov, Mirabbos Hojamberdiev, Alexander Gurlo, Joachim Broetz, Ralf Riedel., Preparation and characterization of macroporous TiO2-SrTiO3 heterostructured monolitic photocatalust, Journal Materials Letters 116, 2014, 353–355.
Ключевые слова
морфолин, гетерогенный катализ, наноструктурный катализ, энергия активации, кинетика процесса, получения наноструктуры, винилированияПохожие статьи
Разработка катализаторов для синтеза N-винилморфолина
активированный уголь, присутствие катализатора, размер частиц, реакция ацетилена, выход, выход продукта, КОН, катализатор, целевой продукт.
Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...
Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.
Во второй стадии атомы водорода взаимодействуют с поверхностными координационно-ненасыщенными атомами металла.
К проблеме выбора реагентов — модификаторов для...
Наличие разнообразных примесей, неупорядоченность атомов углерода, валентная
При этом выход концентрата угля повышается в среднем на 0,9–2,5 % при снижении его зольности и
раствор, выщелачивающий реагент, активированный уголь, комплексное соединение урана...
Синтез бутин-2-диола-1,4 из ацетилена и формальдегида...
С истечением времени наблюдается выделение ацетиленида меди как самостоятельной фазы что приводит к постепенному снижению активности катализатора и выходу целевого продукта [3].
Исследование методов получения водорода в соответствии...
Газификация. Твёрдое топливо, такое как уголь или биомасса, может быть преобразовано в водород путём газификации.
– максимальный выход готового продукта, согласно технологическому регламенту. – осуществление мер по охране окружающей среды.
Внедрение железооксидного катализатора в установку получения...
Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на... Смесь окиси углерода и водорода, известная под названием синтез — газ. Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.
Переработка диоксида углерода с использованием...
Из катионов водорода образуются водородные радикалы: (6). Водородные радикалы вместе с электронами восстанавливают адсорбированные молекулы CO2.
Создание и исследование катализаторов на основе солей... Также значительный интерес представляет формирование...
Способ переработки биомассы с использованием солнечной энергии
Водород.
Выход целевых продуктов пиролиза и дегидрирования углеводородного сырья возможно...
Пиролиз широко используется для производства активированного угля из древесины.
К вопросу применения водорода на двигателях внутреннего...
Таблица 1. Потенциальные запасы ископаемых минеральных топлив в мире, млрд. т.у.т. [5].
‒ углерод — С — 67–78. ‒ водород — Н — 5,0–5,5. Теплота сгорания , газификация угля водяным паром с катализатором и без него, Мдж/кг, — 25,9–31,6.
Похожие статьи
Разработка катализаторов для синтеза N-винилморфолина
активированный уголь, присутствие катализатора, размер частиц, реакция ацетилена, выход, выход продукта, КОН, катализатор, целевой продукт.
Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...
Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.
Во второй стадии атомы водорода взаимодействуют с поверхностными координационно-ненасыщенными атомами металла.
К проблеме выбора реагентов — модификаторов для...
Наличие разнообразных примесей, неупорядоченность атомов углерода, валентная
При этом выход концентрата угля повышается в среднем на 0,9–2,5 % при снижении его зольности и
раствор, выщелачивающий реагент, активированный уголь, комплексное соединение урана...
Синтез бутин-2-диола-1,4 из ацетилена и формальдегида...
С истечением времени наблюдается выделение ацетиленида меди как самостоятельной фазы что приводит к постепенному снижению активности катализатора и выходу целевого продукта [3].
Исследование методов получения водорода в соответствии...
Газификация. Твёрдое топливо, такое как уголь или биомасса, может быть преобразовано в водород путём газификации.
– максимальный выход готового продукта, согласно технологическому регламенту. – осуществление мер по охране окружающей среды.
Внедрение железооксидного катализатора в установку получения...
Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на... Смесь окиси углерода и водорода, известная под названием синтез — газ. Особое влияние на выход и характер получаемых продуктов оказывают катализаторы.
Переработка диоксида углерода с использованием...
Из катионов водорода образуются водородные радикалы: (6). Водородные радикалы вместе с электронами восстанавливают адсорбированные молекулы CO2.
Создание и исследование катализаторов на основе солей... Также значительный интерес представляет формирование...
Способ переработки биомассы с использованием солнечной энергии
Водород.
Выход целевых продуктов пиролиза и дегидрирования углеводородного сырья возможно...
Пиролиз широко используется для производства активированного угля из древесины.
К вопросу применения водорода на двигателях внутреннего...
Таблица 1. Потенциальные запасы ископаемых минеральных топлив в мире, млрд. т.у.т. [5].
‒ углерод — С — 67–78. ‒ водород — Н — 5,0–5,5. Теплота сгорания , газификация угля водяным паром с катализатором и без него, Мдж/кг, — 25,9–31,6.