СИНТЕЗ 4-МЕТОКСИФЕНОЛА
Курсовая работа
Выполнил:
Руководитель:
Самара, 2007 г.
Содержание
Введение
Общие сведения
Применение пара-метоксифенола
Литературный поиск. Азосоединения и диазосоединения
Диазосоединения
Ароматические диазониевые соединения
Замещение диазониевой группы водородом
Замещение диазониевой группы гидроксилом
Замещение диазониевой группы другими группами
Получение ариларсоновых и арилстибоновых кислот
Действие щелочей. Образование диазотатов
Взаимодействие солей диазония с аминами
Образование аминоазосоединений
Восстановление диазосоединений. Образование арилгидразинов
Получение 4-метоксифенола из диазосоединения
Использованная литература
Введение
Общие сведения
4-Метоксифенол (гидрохинона монометиловый эфир, пара-метоксифенол, 4-Гидроксианизол) – ромбические кристаллы (растворитель перекристаллизации - вода). Молекулярная масса: 124,14. Температура плавления (в °C): 53. Температура кипения (в °C): 243 Растворимость: бензол: легко растворим, вода: растворим, диэтиловый эфир: легко растворим, этанол: легко растворим.
Литературный поиск. Азосоединения и диазосоединения
Диазосоединения
В число диазосоединений, в широком понимании этого термина, включаются диазосоединения жирного ряда общей формулы RCHN2, а также такие соединения, у которых один из атомов азота диазогруппы присоединен к циклическому или гетероциклическому ядру. Последнему типу диазосоединений соответствует общая формула RN2X. Целесообразным является рассмотрение обоих типов диазосоединений в отдельности.
Получение ариларсоновых и арилстибоновых кислот
Замещение диазониевой группы группой — АsО3Н2 обычно осуществляется действием мышьяковистокислого натрия в щелочном растворе на соли диазония Получение тиофенолов, ароматических сульфидов и дисульфидов из солей диазония. Общий способ получения тиофенолов из солей диазония был предложен Лейкартом. Способ состоит в смешивании охлажденных льдом растворов хлористого диазония с ксантогеновокислым калием в эквимолекулярном соотношении. При последующем нагревании образуется эфир этилксантогеновой кислоты, из которого при омылении спиртовой щелочью выделяется тиофенол.
При действии сернистых солей щелочных металлов на растворы солей диазония образуются соответствующие сульфиды и дисульфиды; иногда при этом получаются также тиофенолы. Этот способ дает хорошие результаты в особенности для получения дисульфида из диазотированной антраниловой кислоты.
Действие щелочей. Образование диазотатов
При прибавлении раствора фенилдиазония к избытку холодного концентрированного водного раствора едкого кали выделяется калиевая соль состава С6Н5N2ОК. Если при этом, не допускать повышения температуры смеси, свежеприготовленная соль способна сочетаться с β-нафтолом. Если же калиевую соль нагреть с избытком едкого кали, способность ее сочетаться с β-нафтолом исчезает, хотя при подкислении соляной кислоты снова образуется хлористый диазоний. Это указывает на существование двух изомерных калиевых солей состава С6Н5N2ОК, отличающихся по отношению к β-нафтолу. Эти соли не являются производными гидрата окиси диазония, так как при действии уксусной кислоты на одну из изомерных солей выделяется диазогидрат С6Н5N2ОH, обладающий кислыми свойствами и растворимый в эфире. Из другой соли при этом образуется диазоангидрид (С6Н5N2)2О. Калиевым солям приписывают строение С6Н5N:NОK, допускающее по теории Гантцша-Вернера существование двух стереоизомерных форм/
Конфигурацию (II) приписывают лабильной калиевой соли, которая сочетается с p-нафтолом и превращается при нагревании со щелочью в стереоизомерную форму (I). Возможно, что в свете работ последнего времени о стереоизомерных формах оксимов окажется правильным другое представление о пространственном расположении изомерных калиевых солей. Вместо часто применяемого обозначения син- и анти- для различения обоих стереоизомеров было предложено ввести для этой цели обозначение лабильной и стабильной форм. Аналогично описанным двум стереоизомерным формам калиевых солей существуют два пространственных изомера цианистых солей, образующихся при смешении солей диазония с концентрированным водно-спиртовым раствором цианистого калия при —10°. Образующиеся таким способом диазоцианиды являются окрашенными веществами, трудно растворимыми в воде. По свойствам они резко отличаются от истинных цианистых солей диазония, получающихся при упаривании смеси гидрата окиси диазония с синильной кислотой и представляющих, как и цианистые соли щелочных металлов, бесцветные вещества, растворимые в воде. Лабильные диазоцианиды способны сочетаться β-нафтолом, но при хранении они постепенно теряют эту способность, причем переход в стабильную форму сопровождается, кроме того, повышением температуры плавления продукта.
При нагревании диазотата со щелочью до 130° он теряет способность сочетаться с β-нафтолом и превращается в стабильную соль. Из хлористого р-нитрофенилдиазония можно получить стойкий диазотат при более низкой температуре. При подкислении обеих стереоизомерных солей минеральными кислотами образуется соль диазония, при прибавлении же уксусной кислоты проявляется различие свойств обеих солей. Из лабильной формы при этом образуются диазоангидриды — окрашенные, взрывчатые твердые вещества, которые в результате гидролиза в щелочной среде превращаются в диазотаты. Из стабильных же диазотатов образуются диазогидраты C6H5N:NOH, растворимые в органических растворителях, например эфире, бензоле, хлороформе. При взбалтывании эфирного раствора с водной щелочью они переходят в водный слой в результате образования диазотатов. В водном растворе, а также в хлороформе или бензоле они, по-видимому, с различной скоростью изомеризуются в первичные нитрозамины.
При взаимодействии солей диазотатов с йодистыми алкилами образуются вторичные нитрозамины, с галоидангидридами кислот — нитрозоанилиды. При взбалтывании хлористого бензоила со щелочным раствором фенилдиазотата натрия образуется нитрозобензанилид. При действии уксусного ангидрида на щелочной раствор р-толилдиазотата натрия образуется нитрозоацетат-р-толуидид:
В связи с легкостью превращения диазотатов в нитрозосоединения интересно отметить, что при окислении диазосоединений в щелочной среде образуются нитрамины.
Образование аминоазосоединений
Некоторые первичные амины, например нафтиламины и m-фенилендиамин, непосредственно дают аминоазосоединения в условиях, когда из менее реакционноспособных аминов образуются диазоаминосоединения. Аминоазосоединения могут быть получены из диазоаминосоединений смешением последних с избытком амина, содержащего в растворе немного солянокислой соли амина
Возможно, что эта перегруппировка объясняется расщеплением диазоаминосоединения на исходные компоненты и последующим вступлением диазогруппы образовавшегося диазосоединения в ядро ароматического амина. Мейер в своей работе обобщил все имеющиеся экспериментальные данные в пользу подобного объяснения механизма перегруппировки и, кроме того, показал, что образование аминоазосоединений из анилина может протекать при определенных условиях без промежуточного образования диазоаминосоединений.
Восстановление диазосоединений. Образование арилгидразинов
При восстановлении солей диазония оловом и соляной кислотой образуются ароматические гидразины. Этот способ применялся для получения не только фенилгидразина, но и нафтилгидразинов и многих замещенных в ядре производных фенилгидразина. Этот же метод был с успехом применен далее для восстановления диазотированных о- и т-нитранилинов и, таким путем, были получены соответственные нитрофенил-гидразины.
Более удобным является другой общий способ получения ароматических гидразинов, состоящий в восстановлении соответственного диазосульфоната бисульфитом или сернистым газом и в последующем гидролизе образовавшейся гидразинсульфоновой кислоты.
Получение 4-метоксифенола из диазосоединения
В трехгорлую колбу емкостью 3 л, снабженную мешалкой, капельной воронкой, носик которой доходит почти до дна колбы, термометром и воздушным холодильником, загружают 630 мл воды, 70 г (0,71 М) серной кислоты и 62 г (0,5 М) измельченного п-анизидина. Смесь нагревают при перемешивании до 60—65 С, пока п-анизидин не растворится полностью. Затем раствор охлаждают до 18°; при этом выпадают кристаллы сернокислого п-анизидина. К полученной суспензии при этой же температуре прибавляют в течение 40 минут под слой жидкости раствор 34,5 г (0,5 М) нитрита натрия в 100 мл воды. По окончании диазотирования раствор должен быть кислым по конго и давать в течение 10 минут положительную реакцию на азотистую кислоту по йодкрахмальной бумаге. В случае отсутствия положительной реакции следует добавить необходимое количество раствора нитрита натрия. Избыток азотистой кислоты можно нейтрализовать добавлением сульфата п-анизидина.
В трехгорлую колбу емкостью 5 л, снабженную аффективной мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником, загружают 140 мл воды и 140 г (0,56 М) медного купороса. Смесь подкисляют концентрированной серной кислотой до рН 1—2 и прибавляют 400 мл толуола. Содержимое колбы доводят до кипения и в кипящую массу при перемешивании в течение двух часов прикапывают раствор диазосоединения (см. примечание 2). По окончании прибавления диазораствора смесь кипятят еще 10—15 минут и охлаждают до комнатной температуры. Затем содержимое колбы переносят в делительную воронку, отделяют верхний толуольный слой, а водный слой обрабатывают тремя порциями толуола по 30—40 мл. Объединенные толуольные вытяжки три раза обрабатывают 2 н. раствором едкого натра (см. примечание 3). Первая обработка производится 200 мл щелочи, две последующих — по 50 мл. Щелочные вытяжки подкисляют концентрированной соляной кислотой до кислой реакции по конго и охлаждают до комнатной температуры. п-Метоксифенол, выделившийся в виде тяжелого масла, экстрагируют тремя порциями толуола по 30—40 мл каждая. Отгоняют с дефлегматором толуол, а затем п-метоксифенол при 132 С/15 мм или при 141-141,5 С/24 мм. Расплавленный п-метоксифенол выливают в фарфоровую ступку и растирают.
Выход равен 37—40 г, что составляет 60—65% от теоретического. Полученный продукт представляет собой белый порошок, плавящийся при 54—55°. Под действием света и воздуха продукт изменяет окраску. По литературным данным, п-метоксифенол плавится при 53-54°.
Примечания:
1. При применении технического сырья и увеличении загрузок в 10—100 раз против указанных в методике получают п-метоксифенол с выходом 50—64% от теоретического.
2. Капельную воронку необходимо вставлять так, чтобы носик ее по возможности меньше обогревался парами внутри колбы и капли диазораствора не попадали на стенки колбы.
3. Раствор едкого натра лучше готовить на дистиллированной воде. На водопроводной воде раствор готовят заранее и перед употреблением осторожно декантируют его с осадка.
Использованная литература
1. Методы получения химических реактивов и препаратов, вып. 10 М. 1964, стр. 58-59.
2. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. – М.: Высш. шк., 1973. - 623 с.
3. Терней А. Современная органическая химия: В 2 т. - М.: Мир, 1981. - Т.1 - 670 с; Т.2 - 615 с.
4. В. Ф. Травень. Органическая химия. Том 1. – М.: Академкнига, 2004, - 708 с.
5. Шабаров Ю.С. Органическая химия: В 2-х кн. - М.:Химия, 1994.- 848 с.
6. Catalog handbook of fine chemicals. Aldrich, 1992-1993
7. Свойства органических соединений: Справочник под ред. Потехина А.А., Л.: Химия, 1984, 672 с.
8. Химическая энциклопедия, т.4 М.: Советская энциклопедия, 1995, 1423 с.
9. Хиккинботтом В. Реакция органических соединений. М., ГОНТИ, 1939, 556с.
10. Беркенгейм А.М. Практикум по синтетическим лекарственным и душистым веществам и фотореактивам. М.-Л., Госхимиздат, 1942, 594 с.
11. Кацнельсон М.М.. Приготовление синтетических химико-фармацевтических препаратов. Л., Госхимиздат, 1933, 651 с.
СИНТЕЗ 4-МЕТОКСИФЕНОЛА
Курсовая работа
Выполнил:
Руководитель:
Самара, 2007 г.
Содержание
Введение
Общие сведения
Применение пара-метоксифенола
Литературный поиск. Азосоединения и диазосоединения
Диазосоединения
Ароматические диазониевые соединения
Замещение диазониевой группы водородом
Замещение диазониевой группы гидроксилом
Замещение диазониевой группы другими группами
Получение ариларсоновых и арилстибоновых кислот
Действие щелочей. Образование диазотатов
Взаимодействие солей диазония с аминами
Образование аминоазосоединений
Восстановление диазосоединений. Образование арилгидразинов
Получение 4-метоксифенола из диазосоединения
Использованная литература
Введение
Общие сведения
4-Метоксифенол (гидрохинона монометиловый эфир, пара-метоксифенол, 4-Гидроксианизол) – ромбические кристаллы (растворитель перекристаллизации - вода). Молекулярная масса: 124,14. Температура плавления (в °C): 53. Температура кипения (в °C): 243 Растворимость: бензол: легко растворим, вода: растворим, диэтиловый эфир: легко растворим, этанол: легко растворим.
Применение пара-метоксифенола
Пара-метоксифенол широко используется в народном хозяйстве в качестве ингибитора преждевременной полимеризации полиэфирных и эпоксидных смол. Таким образом, он является незаменимым компонентом полиэфирных смол, ряда видов технических пластиков, конструкц. пластмассы, полиэфирных волокон,
Полиэфирная смола используется при ручном формовании стеклопластика и машинном изготовлении стеклопластика. Стеклопластик, полученный с применением данной полиэфирной смолы, составляет удачную конкуренцию стеклу: пропускает свет, не бьется, долговечен, может выпускаться профилем, аналогичным профилю основного кровельного материала, что исключает расходы на организацию рам. При остеклении прозрачным стеклопластиком 1/3 крыши помещения площадью 700 м2 затраты за счет экономии электроэнергии окупаются за один год.
Стеклопластиковый ламинат состоит из двух материалов, которые в сумме обладают более высокими характеристиками , нежели каждый из них в отдельности. Один из компонентов, стекловолокно, рассматривался в предыдущей главе. Второй элемент композита - смола. Наука, занимающаяся пластиками, создала такое количество различных видов смол, что остается только диву даваться, как самим химикам еще удается в них ориентироваться. Однако применительно к стеклопластиковому судостроению, мы имеем дело всего с несколькими их типами .Два вида смол, наиболее часто применяемые для постройки стеклопластиковых лодок - это эпоксидные и полиэфирные. Для начала мы уделим немного внимания эпоксидным смолам, в силу редкости их применения. Абсолютное большинство смол, использующихся в судостроении, составляют так называемые ненасыщеные полиэфирные, независимо от того, кто строит - профессионалы или любители. Именно поэтому данный тип заслуживает наиболее подробного рассмотрения.
Как эпоксидные, так и полиэфирные смолы относятся к разряду термореактивных смол. Это означает, что их отверждение происходит за счет химической реакции и впоследствии их нельзя вернуть назад в жидкое состояние путем теплового воздействия (как это возможно с термопластичными смолами). Термореактивные смолы представляют собой сиропообразные жидкости различной степени вязкости и обладают рядом специфических свойств.
До сих пор наиболее широко используемым типом смол в стеклопластиковом судостроении остаются полиэфирные. Физико-механические свойства у полиэфирных смол несколько хуже чем у эпоксидных и их химическая стойкость также ниже. Тем не менее, применительно к судостроению все эти факторы не играют решающей роли и перевешиваются сравнительной дешевизной, возможностью быстрого отверждения при комнатной температуре, простотой изготовления и легкостью в обращении. Долговременная химическая стойкость и долговечность полиэфирных смол считаются вполне достаточными для большинства стеклопластиковых лодок.
Полиэфиры - это продукты нефтехимии, берущие свое начало в ходе процесса перегонки нефти. Пускай это покажется чересчур усложненным, но мы все же опишем в общих чертах процесс их производства.
Для приготовления смолы различные ангидриды, многоосновные кислоты, гликоли и стирол получают из бензола, пропилена и этилена, затем они смешиваются вместе и "варятся" в больших емкостях до образования "базовой" смолы. В какой-то момент технологического процесса происходит разбавление базовой смолы стиролом, который составляет значительную часть полиэфирной смолы (от трети до половины конечного продукта). После разбавления смолы стиролом она готова к продаже, необходимо только внести добавки, определяемые спецификой сферы применения конкретной смолы. Естественно, производитель способен играть составом смолы. Он может добавлять в нее различные наполнители, акселераторы и прочие модификаторы, что приводит к появлению множества самых разных полиэфирных смол. Большое значение при этом имеет сфера применения конечного продукта, в чем мы далее убедимся.
Если бы обрисованный выше процесс приготовления полиэфирной смолы был доведен до своего конца, в результате мы получили бы полностью отвержденную массу. Но поскольку мы фактически прерываем этот процесс на полпути, смола оказывается лишь частично полимеризованной. Отгруженная на этой стадии смола хранит в себе запущенную в ходе "варки" реакцию и через достаточный промежуток времени неизбежно перейдет в твердое состояние сама по себе. Именно поэтому приобретать и использовать следует только свежую смолу, старая смола не обладает необходимыми свойствами уже только оттого, что зашла слишком далеко в своей естественной полимеризации. Большинство производителей смол поступает правильно, давая гарантию свежести товара у себя и своих дистрибьюторов. Как правило, срок годности полиэфирной смолы составляет всего шесть месяцев, хотя при надлежащих условиях хранения год или даже два не являются чем-то из ряда вон выходящим. Срок можно продлить и более, если хранить смолу в холодильнике (не замораживая). Смола должна храниться в сухом прохладном месте, куда не попадают прямые солнечные лучи и где температура не слишком превышает +20 градусов.
Полиэфирные смолы относятся к веществам, для которых воздух является ингибитором. Это означает, что поверхность смолы, контактирующая с воздухом, не отверждается (по крайней мере, полностью). Даже когда смола перейдет в твердое состояние, ее поверхность по-прежнему будет оставаться липкой. Чтобы дать смоле возможность полного отверждения и избавиться от липкости, ее надо изолировать от воздуха. Этого можно добиться двумя способами.
Как правило, приобретается специальная смола, содержащая в составе изолирующую добавку, которой обычно является воск. Как только смола наносится, повышение ее температуры в ходе экзотермической реакции заставляет воск всплыть на поверхность, перекрыть доступ воздуха и дает смоле возможность встать. Такие полиэфирные смолы с содержанием воска относятся к отделочным, т.к. используются в заключительном слое всего изделия. Немного погодя мы расскажем о том, как самим изготовить такую смолу.
Второй способ отверждения предполагает изоляцию поверхности от воздуха после нанесения смолы при помощи какого-либо вида пленочного покрытия. Это может быть, к примеру, материал типа целлофана или майлара (тот и другой именуют разделительными пленками); изолирующий слой можно создать, нанося сверху поливиниловый спирт (PVA) при помощи краскопульта. Все эти методы изоляции, однако, ограничиваются небольшими участками и годятся лишь в случае ремонта. Для отверждения заключительного слоя стеклопластика большинству любителей следует использовать смолу с содержанием воска.
Смолы, не содержащие восковой добавки, как упомянутые выше отделочные, относятся к конструкционным. Таким образом, конструкционные смолы не содержат воска. Отделочные смолы содержат воск.
На всем протяжении процесса постройки, за исключением последних слоев, должна использоваться конструкционная смола. Причина этого заключается в том, что стеклопластик представляет собой неоднородный материал, о чем зачастую многие не в курсе. Стеклопластик – это набор слоев стекловолоконного армирования, каждый из которых пропитан смолой и приклеен к соседнему. Можно построить полную аналогию с листом фанеры и ее склееными слоями шпона.
Поверхности слоев ламината, пропитанных конструкционной смолой, сохраняют липкость в процессе набора толщины и обеспечивают прочную связь с последующими слоями. Эти связи называют промежуточными. Если бы для целей ламинирования использовалась отделочная смола, для обеспечения адгезии слоев всплывающий к поверхности воск необходимо было удалять перед каждым последующим слоем, и существует только два способа, как это сделать.
Во-первых, воск с поверхности можно попытаться смыть или стереть растворителем типа ацетона. Однако данный метод , по крайней мере в отношении больших площадей, имеет такой минус, что по ходу процесса воск накапливается и больше размазывается вокруг. Второй, и наиболее эффективный метод - удалить воск шлифованием. При ламинировании будет крайне утомительным делом, если каждый новый слой необходимо будет подвергать такой обработке перед укладкой последующего. Поэтому наш вам совет – в первую очередь использовать конструкционную смолу, чтобы процесс ламинирования можно было вести непрерывно. При этом будет обеспечена надежная промежуточная связь слоев, которая в случае применения отделочной смолы всегда была бы под вопросом. К вощеной поверхности смола просто не клеится.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 253.
