Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Objavljeno na http:// www. allbest. ru/
Uvod
1. Jonska tečnost
1.2 Osobine jonskih tečnosti
1.3 Jonske tečnosti u nauci
2. Fina organska sinteza
2.1 Karakteristike TOC-a
Zaključak
Uvod
Uprkos postojanju širokog spektra poznatih katalizatora, hemijskoj tehnologiji i organskoj sintezi su stalno potrebni novi, efikasniji i ekološki prihvatljiviji katalizatori, reakcioni mediji i rastvarači. Prilikom razvoja i unapređenja industrijskih procesa za osnovnu i finu organsku sintezu, kao iu petrohemiji, potrebni su novi pristupi za rješavanje postojećih ekonomskih i ekoloških problema povezanih s visokim troškovima energije i zagađenjem okoliša. Moderan pristup rješavanju problema zamjene hlapljivih organskih spojeva koji se koriste kao rastvarači u organskoj sintezi podrazumijeva korištenje ionskih tekućina. Upotreba ionskih tekućina kao novih reakcijskih medija može riješiti problem emisije rastvarača i ponovne upotrebe skupih katalizatora.
Fina organska sinteza (TOS) je ogroman broj hemijskih spojeva: lijekova, boja, hemijskih aditiva, pesticida, površinski aktivnih tvari, specijalnih polimernih materijala, sintetičkih enzima itd. Osim toga, po pravilu se proizvodi svaki proizvod fine organske sinteze. -- složen proces u više faza. Upravo su suptilne transformacije u većini tehnoloških procesa i veliki broj prijelaza u kretanju prema ciljnoj supstanci ono što karakteriše specifičnosti ove podgrane organske hemije, a ne obim proizvodnje.
1. Jonska tečnost
1.1 Karakteristike jonskih tečnosti
Izraz “jonske tekućine” označava tvari koje su tekućine na temperaturama ispod 100°C i koje se sastoje od organskih katjona, na primjer, 1,3-dialkilimidazolija, N-alkilpiridinijuma, tetralkil amonijuma, tetraalkilfosfonijuma, trialkilsulfonijuma i raznih anjona: Cl-, [ VF4] -, [PF6]-, [SbF6]-, CF3SO3-, [(CF3SO2)2N]-, ROSO3-, RSO3-, ArSO3-, CF3CO2-, CH3CO2-, NO3-, [A12C17]-.
Priroda anjona ima veliki uticaj na svojstva jonskih tečnosti – tačku topljenja, termičku i elektrohemijsku stabilnost i viskozitet. Polaritet, kao i hidrofilnost ili hidrofobnost jonskih tekućina mogu se optimizirati odgovarajućim odabirom para katjon/anion, a svaki novi anjon i kation pruža dodatne mogućnosti za variranje svojstava jonskih tekućina.
1.2 Osobine jonskih tečnosti
Povećana pažnja na ionske tekućine je zbog prisutnosti sljedećih specifičnih svojstava:
1. Širok raspon tečnog stanja (> 300 °C) i niske temperature topljenja (Tm< 100 °С).
2. Visoka električna provodljivost.
3. Dobra sposobnost rastvaranja prema raznim neorganskim, organometalnim i organskim jedinjenjima i polimerima prirodnog i sintetičkog porijekla.
4. Katalitička aktivnost, koja povećava selektivnost organskih reakcija i prinos ciljnog proizvoda.
5. Neisparljiv, za višekratnu upotrebu.
6. Nezapaljivost, neeksplozivnost, netoksičnost i rezultirajuće odsustvo štetnih uticaja na životnu sredinu.
7. Neograničene mogućnosti u ciljanoj sintezi jonskih tečnosti sa željenim svojstvima.
Kvalitete 3 i 4 čine jonske rastvarače posebno atraktivnim u sintezi polimera.
1.3 Jonske tečnosti u nauci
Jonske tečnosti su jedinstveni objekti za hemijska istraživanja, njihovu upotrebu u katalizi, organskoj sintezi i drugim oblastima, uključujući biohemijske procese. Broj jonskih tečnosti opisanih u literaturi trenutno je veoma velik (oko 300). Potencijalni broj jonskih tečnosti je praktično neograničen i ograničen je samo dostupnošću odgovarajućih organskih molekula (katjonskih čestica) i anorganskih, organskih i metalnih kompleksnih anjona. Prema različitim procjenama, broj mogućih kombinacija katjona i anjona u takvim jonskim tekućinama može doseći 1018. Na slici 1 prikazane su neke od najistraženijih ionskih tekućina opisanih u literaturi.
1.4 Metode za dobijanje jonskih tečnosti
Metode pripreme su prilično jednostavne i lako se mogu proširiti. Najčešće se koriste tri glavne metode sinteze:
Reakcija izmjene između soli srebra koja sadrži potreban B-anion i derivata halogena sa potrebnim kationom
A+: Ag+B- + A+Hal- > A+B- + AgHal (1)
Reakcija kvaternizacije derivata N-alkil halida sa metalnim halogenidima:
N+ - AlkHal- + MAln > N+ - AlkMNa1- n+1 (2)
Reakcije jonske izmjene na smolama ili glinama za izmjenu jona.
Rice. 1 - Jonske tečnosti
(Ri = H, alkil, aril, hetaril, alil, itd., uključujući funkcionalne grupe, x = 1-4, m = 2, 3. X- = [VF4]-, [PF6]-, -, - , - , 2-, [AlkSO3]-, [SlO4]-, [SF3SO3]-, [SN3SOO]-, [SuSl2]-, [Su2Sl3]-, [Su3Sl4]-, [A1S14]-, [AlBr4]- , [AlI4]-, [AlSl3Ét]-, [Al2S17]-, [A13Sl10]-, (SF3S02)2N-, -, -, [Me(SO)n]-, itd.)
Drugi praktično važan pravac u sintezi jonskih tečnosti je njihova priprema direktno u reaktoru. U ovom slučaju, odgovarajući N-alkil halid i metalni halid se miješaju u reaktoru i ionska tekućina se formira neposredno prije početka kemijskog procesa ili katalitičke reakcije. Najčešće se ionske tekućine pripremaju na bazi mješavine aluminij hlorida i organskih hlorida. Kada se dvije čvrste tvari pomiješaju, dolazi do egzotermne reakcije i formiraju se eutektičke smjese s tačkama topljenja do -90 °C. To je, u pravilu, prozirna, bezbojna ili žuto-smeđa tekućina (boja je posljedica prisustva nečistoća i lokalnog pregrijavanja reakcione mase tokom pripreme jonske tekućine). Jonske tekućine, zbog raznolikosti i posebnosti svojih svojstava, pokazale su se vrlo atraktivnim za katalizu i organsku sintezu.
Što se tiče "ekološke prihvatljivosti" jonskih tečnosti, mnogo toga bi trebalo i biće ponovo vrednovana u narednim studijama, iako ih, generalno gledano, činjenica da se mogu reciklirati, nezapaljive i da imaju nizak pritisak zasićene pare čini punim učesnicima u " zelena” hemija, čak i bez uzimanja u obzir onih dobitaka u produktivnosti i selektivnosti, čiji su primjeri dati u pregledu. Očigledno, zbog svoje visoke cijene, malo je vjerovatno da će jonske tekućine naći široku upotrebu u procesima velikih razmjera osim ako se ne pronađu dodatne prednosti heterogeniziranih sistema. Istovremeno, mala hemija, prvenstveno kataliza metalnih kompleksa, može biti plodno područje za njihovu upotrebu, kao i elektrohemija uopšte i elektrokataliza posebno.
2. Fina organska sinteza
2.1 Karakteristike TOC-a
Fina organska sinteza (TOS) je industrijska manja proizvodnja organskih supstanci složene strukture.
Glavni izvori sirovina su proizvodi osnovne organske sinteze. Finu organsku sintezu karakteriše višestepena priroda, poteškoće sa tranzicijom velikih razmera i relativno visoki specifični troškovi energije i rada, zbog često niskog izlaza po jedinici zapremine reaktora, značajne količine otpada, složenosti rešavanja ekoloških problema. , itd. Efikasnost procesa fine organske sinteze se uglavnom povećava upotrebom fleksibilnih blok-modularnih shema, automatskih upravljačkih sistema, upotrebom biotehnoloških metoda (za dobijanje međuproizvoda i pretvaranje otpada), laserske hemije itd.
Glavni proizvodi fine organske sinteze su boje, lijekovi, pesticidi, tekstilna pomoćna sredstva i mirisi, kemijski aditivi za polimerne materijale, kemikalije za filmske i fotografske materijale, kemijski reagensi itd.
2.2 Istorija napretka u organskoj sintezi
Napredak u industriji organske sinteze u velikoj mjeri ovisi o razvoju novih reakcija. Često fundamentalno nova reakcija stvara novu eru u organskoj hemiji. Na primjer, 1928. godine otkrivena je reakcija sinteze diena (O. Diels i K. Alder), koja se sastoji od dodavanja supstanci koje sadrže dvostruku ili trostruku vezu (dienofili) u položaju 1,4 konjugovanim dienskim sistemima. sa formiranjem šestočlanih prstenova:
Slika 1 - Šema reakcije sinteze diena
Ova reakcija je postala osnova za proizvodnju mnogih novih sintetičkih supstanci, od širokog spektra cikličkih jedinjenja do složenih policikličkih sistema, kao što su steroidi i dalji heterociklički sistemi.
Wittigova reakcija postala je osnova nove metode za sintezu olefina, uz pomoć koje je dobiven veliki broj složenih analoga prirodnih spojeva, slika 2.
Slika 2 - Šema Wittigove reakcije
2.3 Metoda imobilizacije enzima
Razvoj sinteze olefina olakšan je razvojem reagensa imobiliziranih na polimernim nosačima. U ovom slučaju, drugi reagens je u rastvoru. Reakcija se odvija na takav način da proizvod ostaje na polimeru i lako se odvaja filtriranjem i ispiranjem od viška drugog reagensa i nusproizvoda. Konačni proizvod se zatim odvaja od polimerne matrice i pročišćava. Ovo omogućava izvođenje višestepenih i radno intenzivnih sinteza bez složenog pročišćavanja u međufazama. Ova metoda se posebno uspješno koristi za sintezu peptida i proteina.
Metoda imobilizacije enzima na nerastvorljivom nosaču je veoma efikasna. Enzim se izoluje iz prirodnog izvora, pročišćava i fiksira na neorganski ili polimerni nosač kovalentnom vezom ili adsorpcijom. Otopina supstance se propušta kroz kolonu ispunjenu takvim imobiliziranim enzimom. Na izlazu iz kolone, proizvod se odvaja konvencionalnim metodama. Na ovaj način se mogu izvoditi višestepeni procesi propuštanjem otopine uzastopno kroz nekoliko kolona s različitim enzimima.
2.4 Metoda katalizatora faznog prijenosa
Nova faza u razvoju fine organske sinteze bila je upotreba takozvane katalize faznog prijenosa, kada se u reakcijsku smjesu dodaju posebne tvari - katalizatori faznog prijenosa (amonij, fosfonijeve soli, kraun eteri). Ove tvari olakšavaju prijenos, na primjer, anjona iz vodene ili čvrste faze u organsku fazu, gdje reaguju.
Broj reakcija za koje su katalizatori faznog prijenosa učinkoviti je vrlo velik i uključuje gotovo sve reakcije koje uključuju karbanione (Claisen, Michael, Wittig, Horner i druge reakcije, C-alkilacija, adicija, itd.). Upotreba katalize faznog prijenosa obećava u reakcijama oksidacije kada je organska tvar nerastvorljiva u vodi, a oksidacijsko sredstvo netopivo u organskom otapalu. Na primjer, kalijev manganat, koji je netopiv u benzenu, kada se doda malim količinama kraun etera, daje takozvani grimizni benzen, koji sadrži MnO4-ion, koji služi kao jako oksidacijsko sredstvo. Moderne metode organske sinteze danas uspješno koriste planiranje složenih višefaznih procesa. U pravilu se prijelaz sa početnih na ciljne proizvode složenog sastava i strukture može izvesti na različite načine, od kojih su neki manje-više racionalni. Kako jedinjenja koja se sintetišu postaju složenija, formiraju se određeni metodološki principi za izbor najefikasnije šeme.
Zaključak
organska sinteza jonske tečnosti
Trenutno je proučavanje jonskih tečnosti i njihovih svojstava veoma obećavajuće i veoma važno polje u svetskoj nauci. Posebno je interesantno područje interakcije ionskih tekućina s raznim supstancama, uz daljnju proizvodnju novih tvari.
Jonske tekućine igraju vrlo važnu ulogu u pojednostavljenju tehnologija fine organske sinteze. Budući da je TOC radno intenzivan proces, naučna zajednica je zainteresirana za pronalazak novih katalizatora, kao što su jonske tekućine.
Spisak korištenih izvora
1. Yagfarova, A.F., Metodološki priručnik o jonskim tečnostima / A.R. Gabdrakhmanova, L.R. Minibaeva, I.N. Musin. - Bilten: KTU, 2012, 192-196.
2. Gabdrakhmanova, A.R., Metodološki priručnik o jonskim tekućinama / A.F. Yagfarova, L.R. Minibaeva, A.V. Klinov. - Bilten: KTU, 2012, 63-66.
3. Bykov, G. V. Istorija organske hemije. - M., 1976. 360 s.
4. Reichsfeld, V.O., Erkova L.N., Oprema za proizvodnju osnovne organske sinteze i sintetičkih kaučuka / Reichsfeld V.O., Erkova L.N. - M. - St., 1965.
Objavljeno na Allbest.ru
...Slični dokumenti
Dobivanje organskih spojeva, materijala i proizvoda putem organske sinteze. Glavni pravci i perspektive razvoja organske sinteze. Grupe polaznih supstanci za naknadnu organsku sintezu. Metode organske sinteze.
sažetak, dodan 15.05.2011
Tehnologija proizvodnje i područja primjene bioplina kao novog izvora energije. Metode prerade otpada od stoke i peradi za proizvodnju biogoriva. Sigurnosna pravila pri radu u mikrobiološkoj laboratoriji.
kurs, dodan 06.10.2012
Suština "pseudo-ravnotežne sinteze". Sinteza kongruentno rastvorljivih supstanci uzimajući u obzir fazni dijagram ternarnih sistema. Metoda taloženja parom. Redox reakcije u otopinama. Fizičko-hemijske metode prečišćavanja supstanci.
test, dodano 01.07.2014
Metode projektovanja sistema za korišćenje tečnosti za rezanje u operacijama brušenja. Matematički model procesa čišćenja rashladnog sredstva od mehaničkih nečistoća u filterima i taložnicima. Proučavanje kretanja fluida i mehaničkih nečistoća.
rad, dodato 23.01.2013
Trendovi u razvoju organske sinteze. Sintetski gas kao alternativa nafti. Proizvodnja etanola direktnom katalitičkom hidratacijom etilena. Zamjena procesa u dva koraka za sintezu acetaldehida iz etilena putem etanola oksidativnim postupkom u jednom koraku.
kurs, dodato 27.02.2015
Zahtjevi za radne fluide hidrauličnih sistema. Klasifikacija i oznake hidrauličnih ulja u domaćoj praksi. Odnos između molekularne strukture tekućina i njihovih fizičkih svojstava. Čišćenje i regeneracija radnih fluida.
test, dodano 27.12.2016
Karakteristike principa rada separatora, njegova namjena. Upotreba disk separatora za poboljšanje efikasnosti procesa kontrole odvajanja različitih tečnosti i čvrstih materija. Specifičnosti opreme koja se koristi za separaciju.
članak, dodan 22.02.2018
Metode za dobijanje nanomaterijala. Sinteza nanočestica u amorfnim i uređenim matricama. Proizvodnja nanočestica u nulto-dimenzionalnim i jednodimenzionalnim nanoreaktorima. Zeoliti strukturnog tipa. Mezoporozni aluminosilikati, molekularna sita. Slojeviti dvostruki hidroksidi.
kurs, dodan 01.12.2014
Strukturna analiza i sinteza ravnog polužnog mehanizma, njegovi kinematički i proračuni sila. Izrada dijagrama i proračun parametara jednostavnih i složenih zupčastih mehanizama. Karike bregastog mehanizma, njegova dinamička analiza. Sinteza bregastog profila.
kurs, dodan 29.12.2013
Upotreba bentonitnih glina u proizvodnji peleta željezne rude, njihovih sastavnih minerala. Proučavanje uticaja organskih aditiva na svojstva sirovog peleta. Fizičke i hemijske karakteristike vezivnih aditiva, njihova reološka svojstva.
Mišljivost ionskih tečnosti sa različitim rastvaračima prikazana je u tabeli 1.4.
Tabela 1.4. Mišljivost IL sa različitim rastvaračima. Ne. Rastvarač I
A1C13 - baza - AICI3 - kiselina 1 Voda 80.1 Ne miješa se Reakcije Reakcije 2 Propilen karbonat 64.4 Mišljive Reakcije koje se miješaju 3 Metanol 33.0 Reakcije koje se miješaju Reakcije 4 Acetonitril 26.6 Mišljive Reakcije Mišljivo Mišljivo Reagira se s hlorom 26.6 Mišljivo Mišljivo Reagira se s etil hlorom. ide 8.93 Mišljivo Mišljivo 7 THF 7.58 Mišljivo Mišljivo Reaguje 8 Trihloretilen 3.39 Ne može se mešati Ne
se ne miješa
može se mešati 9 Ugljendisulfid 2.64 Ne meša se Ne
se ne miješa
mešljivo 10 Toluen 2.38 Ne meša se Reakcije koje se mešaju 11 Heksan 1.90 Ne meša se Ne
se ne miješa
mješovito
Jonska tečnost (+PF Obično se procesi u ionskim tečnostima porede sa onima u tipičnim organskim rastvaračima. Sa ove tačke gledišta, s obzirom na jedinjenja koja pokazuju slaba bazična svojstva, bazični IL će se ponašati slično kao DMF. S druge strane, kisele tečnosti će se ponašati u kiselosti ponašaju se kao trifluorosirćetna kiselina. Na sobnoj temperaturi, jonske tečnosti su odlični rastvarači i, u isto vreme, mogu da deluju kao katalizatori za brojne reakcije, kao što su Friedel-Crafts, Diels-Alder, izomerizacija i reakcije redukcije.
[EM1m]Cl-AlCl3 i druge haloaluminat jonske tečnosti imaju Lewisovu kiselost, koja se može kontrolisati promjenom molarnog omjera dvije komponente AlCl3AlCl3. Sve to čini ionske tekućine zanimljivim objektima kao nevodenim reakcionim medijima. Lewisova kiselost ovih sistema određena je aktivnošću hlorida. Ravnoteža u tečnosti hloroaluminata na sobnoj temperaturi može se opisati sa dve jednačine:
AICI4" + AICI3 AI2C17*
Prvi opisuje proces u bazičnim topljeninama, kada je molarni odnos AlCl3AlCl manji od jedan, a drugi - u kiselim topljeninama, gde je taj odnos veći od jedan. To znači da se formira više aniona C G, AICI4", AI2CI7", a njihove relativne količine su određene ravnotežom: 2A1SC" *
ALCL" + CG Heptakloroaluminatni jon je jaka Lewisova kiselina, zahvaljujući jonu hlora u konjugatu Lewisove baze. Neutralna jonska tečnost je ona u kojoj je molarni odnos AlCl3AlmCl jednak jedinici i prisutan je samo AICI4* ion. sada postaje moguće neutralizirati puferirane kisele IL-ove čvrste metalne alkil hloride.
Potpuna rastvorljivost jonskih tečnosti u rastvaračima čini ih pogodnim za spektrofotometrijska merenja, posebno u vidljivom i UV oblastima. Mogu se koristiti zajedno s organskim otapalima, a kao rezultat solvatacije dolazi do disperzije IL iona i, kao posljedica toga, promjene nekih fizičko-kemijskih svojstava: smanjenje viskoznosti i povećanje vodljivosti otopine. Prilikom upoređivanja IR spektra kiselih i bazičnih jonskih tekućina, otkriva se blago izobličenje aromatičnog prstena, koji je manje napregnut za razliku od soli koja ima manji kation. To znači da je vodikova veza između atoma vodika na drugom atomu ugljika u prstenu i hloridnog jona ili vrlo slaba ili nepostojeća. U osnovnom tipu IL, napetost vodonične veze je još uvijek značajna. Jedna od prednosti IL je njihova termička stabilnost u širokom temperaturnom rasponu, što omogućava uspješnu kontrolu reakcija koje se odvijaju u ovim tekućinama. Dakle, +PF6" počinje da se razgrađuje na temperaturi od ~ 620 K, a primetnom brzinom na 670 K. Raspadanje IL se odvija prema jednom mehanizmu i u vazduhu i u azotnoj sredini. Utvrđeno je da kada se zagreje u vazduhu ne dolazi do oksidacije IL.
Jonske tečnosti su pogodne za upotrebu i jeftine za proizvodnju. Oni su dobri rastvarači, a mogućnost stvaranja katalitičkih sistema na njihovoj osnovi čini ih pogodnijim za provođenje katalitičkih reakcija. Odabirom ionskih tekućina moguće je postići otpuštanje produkta reakcije u drugu fazu.
Ponašanje IL pod uticajem jonizujućeg zračenja praktično nije proučavano. Preliminarna procjena stabilnosti zračenja jednog od najpoznatijih IL na bazi 1,3 dialkilimidazol kationa (+PF6") pokazuje da je relativno otporan na jonizujuće zračenje (poput benzena) i stabilniji od sistema zasnovanog na mješavina tributil fosfata i kerozina.Pokazano je da se u ispitivanim uvjetima jonske tekućine, kada su izložene jonizujućem zračenju u količinama koje se mogu detektirati, ne raspadaju na sastavne organske komponente.
Više o temi 1.5.2. Svojstva jonskih tečnosti:
- 3.5. Proučavanje radijacijsko-hemijskog procesa polimerizacije elementarnog fosfora u organskim rastvaračima u prisustvu jonskih tečnosti 3.5.1. Dielektrična svojstva početnih rješenja
A. S. Solodov, M. S. Solodov, S. G. Koshel
Naučni rukovodilac - S. G. Koshel, doktor hemije. nauke, profesor
Jaroslavski državni tehnički univerzitet
Jonske tečnosti spadaju u takozvane „zelene rastvarače“, koji odgovaraju principima zelene hemije. Jonske tečnosti su rastopljene soli niske temperature koje imaju niz svojstava, kao što su: neisparljivost, hemijska stabilnost, ekološka sigurnost, visoka jonska provodljivost, dobra sposobnost rastvaranja i širina elektrohemijskog „prozora“.
Jonske tekućine se koriste kao komponenta elektrolita za razne nove vrste elektrohemijskih uređaja (litijumske baterije, kondenzatori, solarni paneli). Moguće je koristiti ionske tekućine kao aktivne komponente membrana. Membrane su glavne komponente gorivnih ćelija koje mogu raditi u teškim uvjetima.
Utvrđena je značajna prednost u korištenju jonskih tekućina u elektrohemijskim procesima u odnosu na tradicionalne elektrolite. Obećavajuće je korištenje ionskih tekućina kao nevodenih polimernih otopina za elektrohemijske i elektrokatalitičke reakcije: elektrooksidaciju, elektroredukciju. Mnogi organski supstrati su rastvorljiviji u jonskim tečnostima nego u vodi. Taloženje metala iz ionskih tekućina koje sadrže isti metal kao katjon događa se prilično lako.
Glavna prednost upotrebe jonskih tečnosti - elektrolita za proizvodnju galvanizacije je to što nisu vodeni rastvori, odnosno nema razvijanja vodonika prilikom elektrodepozicije premaza. Tako je u suštini moguće dobiti premaze koji su bez pukotina i otporniji na koroziju.
Sa stanovišta istraživanja interesantne su jonske tečnosti na bazi eutektika holin hlorida. Jonske tečnosti na bazi eutektičkog holin hlorida mogu se lako koristiti u ambijentalnim uslovima. Dobili smo i sproveli istraživanja sljedećih eutektičkih mješavina holin hlorida sa etilen glikolom, sa ureom, sa oksalnom kiselinom i sa hrom hloridom. Utvrđena je ovisnost električne provodljivosti ovih eutektika o temperaturi.
Tehnologija Smart Home kreirana je s jednim ciljem - uštedom vremena provedenog na rutinskim kućnim poslovima. Nove tehnologije koje se koriste u sistemu pametne kuće zapanjujuće su svojom raznolikošću. Uz pomoć tzv.
Naučni rukovodilac - A. A. Kiselev, dr. ped. nauka, profesor Jaroslavskog državnog tehničkog univerziteta Razvoj tržišnih odnosa zahtijeva implementaciju nove finansijske politike, povećanje efikasnosti proizvodnje u svakom konkretnom hemijskom preduzeću ...
K. E. Razumova Naučni rukovodilac - S. N. Bulikov, doktor ekonomskih nauka. nauka, vanredni profesor Yaroslavl State Technical University Relevantnost promjena i inovacija je zbog potrebe da se organizacija prilagodi zahtjevima eksternih i internih ...
PETROHEMIJA, 2007, sveska 47, broj 5, str. 339-348
UDK 541.48-143:542.97
© 2007 F. A. Nasirov, F. M. Novruzova, A. M. Aslanbeyli, A. G. Azizov
Institut za petrohemijske procese, Nacionalna akademija nauka Azerbejdžana, Baku E-mail: [email protected] Primljeno od strane urednika 02.06.2007
Sumirani su podaci o procesima katalitičke konverzije olefina i diena korištenjem ionskih tekućina (IL) kao otapala. Uloga ovih jedinjenja u rešavanju ekoloških problema razmatra se sa stanovišta zelene hemije. Razmatraju se neki industrijski procesi koji uključuju jonske tekućine.
Opšta definicija zelene hemije je dizajn i razvoj hemijskih proizvoda i procesa koji smanjuju ili eliminišu upotrebu i proizvodnju opasnih supstanci. Svaka supstanca i način njene proizvodnje putem hemijskih transformacija mogu se razmatrati u vezi sa njihovim mogućim uticajem na životnu sredinu. Zadatak „zelene hemije“ svodi se na razvoj hemijskih procesa koji su, s jedne strane, ekonomski prihvatljivi, a sa druge strane minimalno zagađuju životnu sredinu. Prilikom razvoja ovakvih „čistih“ industrijskih procesa, treba se rukovoditi 12 principa „zelene hemije“ datih u radovima.
Upotreba ekološki prihvatljivih rastvarača ili procesa bez rastvarača predstavlja jedno od najvažnijih područja zelene hemije. Tipični organski rastvarači su često prilično hlapljiva jedinjenja, pa osim što su opasni zagađivači vazduha, obično su zapaljivi, toksični ili kancerogeni. Umjesto toga, upotreba IL-a je od velikog naučnog i praktičnog interesa pri kreiranju novih procesa „zelene hemije“.
Napredak u upotrebi IL-a u katalizi detaljno je opisan u brojnim knjigama i preglednim člancima, uključujući radove.
Značajan napredak postignut je u upotrebi IL u procesima katalitičke konverzije olefina i diena, kao što su dimerizacija, oligomerizacija, alkilacija i metateza. Potencijal IL-a kao novih medija za gore spomenute homogene reakcije katalize u potpunosti je cijenjen zahvaljujući pionirskom radu i dubinskom istraživanju cijele grupe hemičara.
UVOD U JONSKE TEČNOSTI
Jonske tečnosti, kao nova klasa alternativnih rastvarača, privukle su veliku pažnju zbog svog niskog parnog pritiska, nedostatka toksičnosti i sposobnosti interakcije sa organometalnim jedinjenjima, što otvara široke izglede za njihovu upotrebu u katalizi. U principu, ogromna raznolikost IL se postiže variranjem kombinacije kationa i aniona, koji se, zauzvrat, mogu odabrati za svaku specifičnu reakciju. Istovremeno, pitanja toksičnosti i troškova ove nove klase rastvarača moraju se procijeniti od slučaja do slučaja.
IL, koji se sastoje od velikog organskog kationa koji sadrži dušik i mnogo manjeg neorganskog aniona, jedinjenja su s Gpl obično ispod 100-150°C.
U literaturi se spominje niz kationsko-anionskih asocijacija sposobnih za formiranje IL-a na sobnoj temperaturi (RTIL). Ova okolnost ih razlikuje od klasičnih rastopljenih soli (na primjer, NaCl sa Gpl = 801°C, Na3AlF3 sa Gpl = 1010°C, tetrabutilfosfonijum hlorid sa Gpl = 80°C, LiCl: smeša KCl = 6:4 sa Gpl = 352° C, itd.). Izhkt - fluidi ch. arr. sa velikim asimetričnim kationima u molekulu, sprečavajući blisko pakovanje anjona. IL sadrže amonijum, sulfonijum, fosfonijum, litijum, imidazolijum, piridinijum, pikolinij, pirolidinijum, tiazolijum, triazolijum, oksazolijum i pirazolijum katione sa različitim supstituentima.
Posebno su zanimljive tečne soli na bazi dialkilimidazolijum kationa, iz
karakteriše širok spektar fizičko-hemijskih svojstava, koja se obično dobijaju anjonskom izmjenom iz imidazol halogenida.
IL anjoni se dijele na dva tipa. Prvi se sastoji od polinuklearnih aniona (npr.
A12 C1-, A13 C1 10, Au2C17, Fe2C17 i Sb2B-!), nastale interakcijom odgovarajuće Lewisove kiseline sa mononuklearnim anjonom (npr.
A1C1-) i posebno su osjetljivi na zrak i vodu. Drugi tip su mononuklearni anioni koji su dio neutralnih stehiometrijskih IL,
npr. VB4, RB6, 2pS133, SiS12, 8pS1-,
N№802)-, N(№802)-, S(SBz802)3, SBzS02,
SB3803, CH380-, itd.
Promjenom alkil grupa polaznog spoja (imidazola, piridinijuma, fosfonijuma itd.), kao i vrste pridruženih aniona, teoretski je moguća sinteza velikog broja IL-a sa različitim fizičko-hemijskim svojstvima. Autori rada sugeriraju postojanje do jednog triliona (1018) mogućih kombinacija katjona/aniona u IL.
Najčešće korišćeni su kloroaluminatni, tetrafluoroboratni ili heksafluorofosfatni IL na bazi N-alkilpiridina ili 1,3-di-alkilimidazolijuma. Organohloroaluminatni IL dobijeni od N-alkilpiridinijum ili 1,3-dialkilimidazolijum hlorida i aluminijum trihlorida imaju široku granicu tečne faze do 88°C.
Fizička i hemijska svojstva IL-a (gustina, električna provodljivost, viskoznost, Lewisova kiselost, hidrofobnost, sposobnost formiranja vodoničnih veza) mogu se kontrolisati promjenom tipa i omjera kationskih i anjonskih komponenti. U ovom slučaju postaje moguće kreirati IL sa željenim svojstvima pogodnim za upotrebu u katalizi.
IL se nazivaju „zelenim rastvaračima“ – zbog niskog pritiska pare, oni su neisparljivi i stoga se ne zapaljuju; Pored toga, ne mogu se mešati sa brojnim uobičajenim organskim rastvaračima, što predstavlja pravu alternativu za stvaranje dvofaznih sistema. Ovo svojstvo olakšava odvajanje proizvoda iz reakcione smeše, kao i regeneraciju katalizatora i vraćanje u sistem zajedno sa IL. Dvofazna kataliza tekućina-tečnost promovira „heterogenizaciju“ homogenog katalizatora u jednoj fazi (obično polarnoj, u ovom slučaju u IL) i organskih proizvoda u drugoj. Proizvod se odvaja od otopine katalizatora jednostavnim dekantiranjem, a katalizator se više puta koristi bez smanjenja efikasnosti
efikasnost, selektivnost i aktivnost procesa. Katalizator jonskog tipa može se lako zadržati u IL fazi bez potrebe za sintetiziranjem posebnih liganada. U slučaju kada katalizator nije napunjen, prijelaz (ispiranje) skupog prijelaznog metala u organsku fazu može se ograničiti korištenjem funkcionalnih liganada posebno uvedenih u IL strukturu. Termodinamičke i kinetičke karakteristike kemijskih reakcija koje se izvode u IL razlikuju se od onih u tradicionalnim hlapljivim organskim otapalima, što je također od velikog interesa.
Mnoge hemijske reakcije u kojima se IL koriste kao medij su opisane u literaturi. Takve reakcije uključuju krekiranje, hidrogenaciju, izomerizaciju, dimerizaciju, oligomerizaciju, itd. Poznato je da IL koji se koriste u brojnim katalitičkim sistemima pokazuju veću aktivnost, selektivnost i stabilnost nego u slučaju tradicionalnih rastvarača. Često daju bolje prinose, visoko selektivnu distribuciju produkta reakcije i u nekim slučajevima bržu kinetiku procesa. Reakcije u IL se također dešavaju pri nižim pritiscima i temperaturama od konvencionalnih reakcija, što dovodi do značajnog smanjenja troškova energije i kapitala.
JONSKE TEČNOSTI U KATALITIČKIM PROCESIMA ZA KONVERZIJU OLEFINA I DIENA
Katalitički procesi dimerizacije, oligomerizacije, alkilacije i metateze olefina i diena u IL otvaraju nove mogućnosti za njihovu konverziju u vrednije olefine i druge proizvode. Uloga rastvarača u ovim homogenim katalitičkim procesima je da otapa i stabilizuje molekule monomera, liganada i katalizatora bez interakcije sa njima i bez nadmetanja sa monomerima za upražnjeni koordinacioni centar.
Kao rastvarači, IL su jedinstveni po svojoj slaboj koordinacionoj sposobnosti, koja u odnosu na katalitički kompleks zavisi od prirode anjona. IL, koje karakteriše niska nukleofilnost, ne natječu se s organskim molekulom za koordinaciju u elektrofilnom centru metala. U nekim slučajevima, njihova uloga je jednostavno da obezbede polarnu, slabo koordinirajuću sredinu za katalizator organometalnog kompleksa (kao "bezopasno" otapalo) ili kao kokatalizator (na primer, u slučaju kloroaluminata ili klorostanata IL), tako da mogu cca.
djeluju kao direktni rastvarač, ko-rastvarač i katalizator.
Poznato je da većina IL formira dvofazne smjese s mnogo olefina, a ovi sistemi nude sve prednosti i homogene i heterogene katalize (npr. blagi procesni uvjeti, visok omjer efikasnosti/selektivnosti karakterističan za homogene katalizatore, lako odvajanje produkta reakcije, optimalna potrošnja heterogenih katalizatora).
Trenutno, najviše proučavana reakcija u IL je dimerizacija nižih olefina katalizirana spojevima nikla koristeći rastvarač tipa hloroaluminata.
Francuski institut za naftu (FIN) razvio je katalitički proces za dimerizaciju propilena u kloroaluminatnom IL na bazi 1-bu-
til-3-metilimidazolijum hlorid (bmimCl) - tzv. proces nikla. Katalizator se sastoji od L2NiCl2 (L = Ph3P ili piridin) u kombinaciji sa EtAlCl2 (bmimCI/AlQ3/EtAlQ2 = 1/1,2/0,25) i aktivnog katalizatora
nikl(II)+AlCl- kompleks nastao in situ tokom alkilacije L2NiCl2 sa EtAlCl2 u kiselim alkilhloroaluminatnim IL. Budući da potonji pospješuju disocijaciju ionskih metalnih kompleksa, pretpostavlja se da imaju povoljan učinak na ovu reakciju. Pri 5°C i atmosferskom pritisku, produktivnost procesa dostiže i do ~250 kg dimera/g Ni, što je mnogo više od toga.
Da biste dalje čitali članak, morate kupiti cijeli tekst ELISEEV O.L., LAPIDUS A.L. - 2010
AZIZOV A.G., ALIEVA R.V., VELIEVA F.M., GULIEV B.V., IBRAGIMOVA M.D., KHANMETOV A.A. - 2008
