Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi
Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.
postitatud http:// www. kõike head. ru/
Sissejuhatus
1. Ioonne vedelik
1.2 Ioonsete vedelike omadused
1.3 Ioonsed vedelikud teaduses
2. Peenorgaaniline süntees
2.1 TOC-i omadused
Järeldus
Sissejuhatus
Vaatamata paljude tuntud katalüsaatorite olemasolule vajab keemiatehnoloogia ja orgaaniline süntees pidevalt uusi, tõhusamaid ja keskkonnasõbralikumaid katalüsaatoreid, reaktsioonikeskkondi ja lahusteid. Orgaanilise põhi- ja peensünteesi tööstuslike protsesside väljatöötamisel ja täiustamisel, samuti naftakeemias, on vaja uusi lähenemisviise, et lahendada olemasolevaid majandus- ja keskkonnaprobleeme, mis on seotud kõrgete energiakulude ja keskkonnareostusega. Kaasaegne lähenemine orgaanilises sünteesis lahustitena kasutatavate lenduvate orgaaniliste ühendite asendamise probleemi lahendamisele hõlmab ioonsete vedelike kasutamist. Ioonsete vedelike kasutamine uute reaktsioonikeskkondadena võib lahendada lahusti emissiooni ja kallite katalüsaatorite taaskasutamise probleemi.
Peenorgaaniline süntees (TOS) on suur hulk keemilisi ühendeid: ravimid, värvained, keemilised lisandid, pestitsiidid, pindaktiivsed ained, spetsiaalsed polümeersed materjalid, sünteetilised ensüümid jne. Lisaks valmistatakse reeglina iga peenorgaanilise sünteesi produkti -- keeruline mitmeetapiline protsess. Selle orgaanilise keemia alaharu spetsiifikat iseloomustavad just peened transformatsioonid enamikes tehnoloogilistes protsessides ja suur hulk üleminekuid sihtaine poole liikumisel, mitte tootmise mastaape.
1. Ioonne vedelik
1.1 Ioonsete vedelike omadused
Termin "ioonsed vedelikud" tähendab aineid, mis on vedelikud temperatuuril alla 100 °C ja koosnevad orgaanilistest katioonidest, näiteks 1,3-dialküülimidasoolium, N-alküülpüridiinium, tetraalküülammoonium, tetraalküülfosfoonium, trialküülsulfoonium ja mitmesugused anioonid: Cl-, [ ВF4] -, [PF6]-, [SbF6]-, CF3SO3-, [(CF3SO2)2N]-, ROSO3-, RSO3-, ArSO3-, CF3CO2-, CH3CO2-, NO3-, [A12C17]-.
Aniooni olemusel on suur mõju ioonsete vedelike omadustele – sulamistemperatuurile, termilisele ja elektrokeemilisele stabiilsusele ning viskoossusele. Ioonsete vedelike polaarsust, samuti hüdrofiilsust või hüdrofoobsust saab optimeerida katiooni/aniooni paari sobiva valikuga ning iga uus anioon ja katioon annab lisavõimalusi ioonsete vedelike omaduste muutmiseks.
1.2 Ioonsete vedelike omadused
Suurenenud tähelepanu ioonvedelikele on tingitud järgmistest spetsiifilistest omadustest:
1. Lai valik vedelat olekut (> 300 °C) ja madalaid sulamistemperatuure (Tm< 100 °С).
2. Kõrge elektrijuhtivus.
3. Hea lahustumisvõime mitmesuguste anorgaaniliste, metallorgaaniliste ja orgaaniliste ühendite ning loodusliku ja sünteetilise päritoluga polümeeride suhtes.
4. Katalüütiline aktiivsus, mis suurendab orgaaniliste reaktsioonide selektiivsust ja sihtprodukti saagist.
5. Mittelenduv, korduvkasutatav.
6. Mittesüttivus, mitteplahvatusohtlikkus, mittetoksilisus ja sellest tulenev kahjulike keskkonnamõjude puudumine.
7. Piiramatud võimalused soovitud omadustega ioonsete vedelike sihipärasel sünteesil.
Kvaliteedid 3 ja 4 muudavad ioonsed lahustid polümeeri sünteesis eriti atraktiivseks.
1.3 Ioonsed vedelikud teaduses
Ioonsed vedelikud on ainulaadsed objektid keemiauuringuteks, nende kasutamiseks katalüüsis, orgaanilises sünteesis ja muudes valdkondades, sealhulgas biokeemilistes protsessides. Kirjanduses kirjeldatud ioonsete vedelike arv on praegu väga suur (umbes 300). Ioonsete vedelike potentsiaalne arv on praktiliselt piiramatu ja seda piirab ainult sobivate orgaaniliste molekulide (katioonsete osakeste) ning anorgaaniliste, orgaaniliste ja metallikompleksi anioonide olemasolu. Erinevate hinnangute kohaselt võib katioonide ja anioonide võimalike kombinatsioonide arv sellistes ioonsetes vedelikes ulatuda 1018-ni. Joonisel 1 on kujutatud mõningaid kirjanduses kirjeldatud enim uuritud ioonseid vedelikke.
1.4 Ioonsete vedelike saamise meetodid
Valmistamismeetodid on üsna lihtsad ja neid saab hõlpsasti laiendada. Kõige sagedamini kasutatakse kolme peamist sünteesimeetodit:
Vahetusreaktsioon vajalikku B-aniooni sisaldava hõbedasoola ja vajaliku katiooniga halogeenderivaadi vahel
A+: Ag+B- + A+Hal- > A+B- + AgHal (1)
N-alküülhalogeniidi derivaadi kvaterniseerimisreaktsioon metallhalogeniididega:
N+ – AlkHal- + MAln > N+ – AlkМНa1 – n+1 (2)
Ioonivahetusreaktsioonid ioonivahetusvaikudel või savidel.
Riis. 1 - Ioonsed vedelikud
(Ri = H, alküül, arüül, hetarüül, allüül jne, sealhulgas funktsionaalrühmad, x = 1-4, m = 2, 3. X- = [ВF4]-, [PF6]-, -, - , - , 2-, [AlkSO3]-, [СlO4]-, [СF3SO3]-, [СН3СОО]-, [СuСl2]-, [Сu2Сl3]-, [Сu3Сl4]-, [А1С14]-, [АlBr4]- , [АlI4]-, [АlСl3Эt]-, [Аl2С17]-, [А13Сl10]-, (СF3S02)2N-, -, -, [Мe(СО)n]- jne)
Teine praktiliselt oluline suund ioonsete vedelike sünteesil on nende valmistamine otse reaktoris. Sel juhul segatakse vastav N-alküülhalogeniid ja metallhalogeniid reaktoris ning vahetult enne keemilise protsessi või katalüütilise reaktsiooni käivitamist tekib ioonne vedelik. Enamasti valmistatakse ioonseid vedelikke alumiiniumkloriidi ja orgaaniliste kloriidide segu põhjal. Kahe tahke aine segamisel toimub eksotermiline reaktsioon ja moodustuvad eutektilised segud sulamistemperatuuriga kuni -90 °C. See on reeglina läbipaistev, värvitu või kollakaspruun vedelik (värvus on tingitud lisandite olemasolust ja reaktsioonimassi kohalikust ülekuumenemisest ioonse vedeliku valmistamise ajal). Ioonsed vedelikud on oma omaduste mitmekesisuse ja iseärasuste tõttu osutunud katalüüsi ja orgaanilise sünteesi jaoks väga atraktiivseks.
Seoses ioonsete vedelike keskkonnasõbralikkusega tuleks ja hinnatakse järgmistes uuringutes palju ümber, kuigi üldiselt teeb asjaolu, et need on taaskasutatavad, mittesüttivad ja madala küllastunud auru rõhuga, täieõiguslikeks osalejateks. roheline” keemia, isegi võtmata arvesse tootlikkuse ja selektiivsuse kasvu, mille näiteid ülevaates toodi. Ilmselgelt ei leia ioonsed vedelikud oma kõrgete kulude tõttu suuremahulistes protsessides laialdast kasutust, kui ei leita heterogeniseeritud süsteemide täiendavaid eeliseid. Samal ajal võib väikesemahuline keemia, eeskätt metallikompleksi katalüüs, olla nende kasutamiseks viljakas valdkond, aga ka elektrokeemia üldiselt ja eriti elektrokatalüüs.
2. Peenorgaaniline süntees
2.1 TOC-i omadused
Peenorgaaniline süntees (TOS) on keeruka struktuuriga orgaaniliste ainete tööstuslik väikesemahuline tootmine.
Peamised tooraineallikad on orgaanilise põhisünteesi tooted. Peenorgaanilist sünteesi iseloomustab mitmeetapiline iseloom, raskused suuremahulise üleminekuga ning suhteliselt kõrged erienergia- ja tööjõukulud, mis on tingitud sageli madalast reaktorite väljundvõimsusest mahuühiku kohta, märkimisväärsest jäätmete hulgast, keskkonnaprobleemide lahendamise keerukusest. , jne Peenorgaanilise sünteesi protsesside efektiivsust tõstavad peamiselt paindlike plokk-moodulskeemide, automaatjuhtimissüsteemide, biotehnoloogiliste meetodite (vahesaaduste saamiseks ja jäätmete muundamiseks), laserkeemia jms kasutamine.
Peenorgaanilise sünteesi peamised tooted on värvained, ravimid, pestitsiidid, tekstiili abi- ja lõhnaained, polümeermaterjalide keemilised lisandid, filmi- ja fotomaterjalide kemikaalid, keemilised reaktiivid jne.
2.2 Orgaanilise sünteesi edusammude ajalugu
Orgaanilise sünteesi tööstuse edusammud sõltuvad suuresti uute reaktsioonide väljatöötamisest. Sageli loob põhimõtteliselt uus reaktsioon orgaanilises keemias uue ajastu. Näiteks 1928. aastal avastati dieeni sünteesi reaktsioon (O. Diels ja K. Alder), mis seisneb 1,4-asendis kaksik- või kolmiksidet sisaldavate ainete (dienofiilide) lisamises konjugeeritud dieenisüsteemidele. kuueliikmeliste rõngaste moodustamisega:
Joonis 1 – dieeni sünteesi reaktsiooniskeem
See reaktsioon sai aluseks paljude uute sünteetiliste ainete tootmisele, alates paljudest tsüklilistest ühenditest kuni keerukate polütsükliliste süsteemideni, nagu steroidid ja muud heterotsüklilised süsteemid.
Wittigi reaktsioon sai aluseks uuele olefiinide sünteesimeetodile, mille abil saadi suur hulk looduslike ühendite kompleksanalooge, joonis 2.
Joonis 2 – Wittigi reaktsiooni skeem
2.3 Ensüümi immobiliseerimise meetod
Olefiinide sünteesi arengut soodustas polümeerkandjatele immobiliseeritud reaktiivide väljatöötamine. Sel juhul on teine reaktiiv lahuses. Reaktsioon kulgeb nii, et saadus jääb polümeerile ning on teise reagendi ja kõrvalsaaduste liiast filtreerimise ja pesemise teel kergesti eraldatav. Lõppsaadus eraldatakse seejärel polümeermaatriksist ja puhastatakse. See võimaldab läbi viia mitmeetapilise ja töömahuka sünteesi vaheetappides ilma keeruka puhastamiseta. Seda meetodit kasutatakse eriti edukalt peptiidide ja valkude sünteesiks.
Ensüümide immobiliseerimise meetod lahustumatule kandjale on väga tõhus. Ensüüm eraldatakse looduslikust allikast, puhastatakse ja fikseeritakse kovalentse sideme või adsorptsiooni teel anorgaanilise või polümeerse kandja külge. Aine lahus juhitakse läbi sellise immobiliseeritud ensüümiga täidetud kolonni. Kolonni väljumisel eraldatakse toode tavapäraste meetoditega. Sel viisil saab läbi viia mitmeastmelisi protsesse, juhtides lahuse järjestikku läbi mitme erinevate ensüümidega kolonni.
2.4 Faasiülekande katalüsaatori meetod
Uueks etapiks peenorgaanilise sünteesi arengus oli nn faasisiirde katalüüsi kasutamine, mil reaktsioonisegule lisatakse spetsiaalseid aineid - faasiülekande katalüsaatoreid (ammoonium, fosfooniumi soolad, krooneetrid). Need ained hõlbustavad näiteks anioonide ülekandumist vesi- või tahkest faasist orgaanilisse faasi, kus nad reageerivad.
Reaktsioonide arv, mille puhul faasiülekande katalüsaatorid on efektiivsed, on väga suur ja hõlmab peaaegu kõiki karbanione sisaldavaid reaktsioone (Claiseni, Michaeli, Wittigi, Horneri jt reaktsioonid, C-alküülimine, liitmine jne). Faasiülekande katalüüsi kasutamine on paljulubav oksüdatsioonireaktsioonides, kui orgaaniline aine on vees lahustumatu ja oksüdeeriv aine orgaanilises lahustis lahustumatu. Näiteks benseenis lahustumatu kaaliummanganaat annab väikese koguse krooneetriga lisamisel nn karmiinpunase benseeni, mis sisaldab MnO4-iooni, mis toimib tugeva oksüdeeriva ainena. Kaasaegsed orgaanilise sünteesi meetodid kasutavad nüüd edukalt keerukate mitmeetapiliste protsesside planeerimist. Reeglina saab keerulise koostise ja struktuuriga esialgselt sihttoodetele üleminekut läbi viia erineval viisil, millest mõned on enam-vähem ratsionaalsed. Kuna sünteesitavad ühendid muutuvad keerukamaks, kujunevad välja kindlad metodoloogilised põhimõtted efektiivseima skeemi valimiseks.
Järeldus
ioonne vedel orgaaniline süntees
Hetkel on ioonsete vedelike ja nende omaduste uurimine maailmateaduses väga paljulubav ja väga oluline valdkond. Eriti huvitav on ioonsete vedelike koostoime erinevate ainetega uute ainete edasise tootmisega.
Ioonsed vedelikud mängivad peenorgaanilise sünteesi tehnoloogiate lihtsustamisel väga olulist rolli. Kuna TOC on töömahukas protsess, on teadusringkonnad huvitatud uute katalüsaatorite, näiteks ioonsete vedelike, leiutamisest.
Kasutatud allikate loetelu
1. Yagfarova, A.F., Metoodiline juhend ioonvedelike kohta / A.R. Gabdrakhmanova, L.R. Minibaeva, I.N. Musin. - Bülletään: KTU, 2012, 192-196.
2. Gabdrakhmanova, A.R., Ioonsete vedelike metoodiline käsiraamat / A.F. Yagfarova, L.R. Minibaeva, A.V. Klinov. - Bülletään: KTU, 2012, 63-66.
3. Bykov, G. V. Orgaanilise keemia ajalugu. - M., 1976. 360 s.
4. Reichsfeld, V.O., Erkova L.N., Seadmed põhilise orgaanilise sünteesi ja sünteetiliste kummide tootmiseks / Reichsfeld V.O., Erkova L.N. - M. - St., 1965.
Postitatud saidile Allbest.ru
...Sarnased dokumendid
Orgaaniliste ühendite, materjalide ja toodete saamine orgaanilise sünteesi teel. Orgaanilise sünteesi arengu peamised suunad ja väljavaated. Järgneva orgaanilise sünteesi lähteainete rühmad. Orgaanilise sünteesi meetodid.
abstraktne, lisatud 15.05.2011
Biogaasi kui uue energiaallika tootmistehnoloogia ja kasutusvaldkonnad. Meetodid kariloomade ja kodulindude jäätmete töötlemiseks biokütuste tootmiseks. Ohutuseeskirjad mikrobioloogialaboris töötamisel.
kursusetöö, lisatud 06.10.2012
"Pseudo-tasakaalu sünteesi" olemus. Kongruentselt lahustuvate ainete süntees, võttes arvesse kolmekomponentsete süsteemide faasidiagrammi. Aurusadestamise meetod. Redoksreaktsioonid lahustes. Ainete füüsikalis-keemilised puhastamise meetodid.
test, lisatud 01.07.2014
Meetodid süsteemide projekteerimiseks lõikevedelike kasutamiseks lihvimisoperatsioonides. Filtrites ja settimismahutites jahutusvedeliku mehaanilistest lisanditest puhastamise protsessi matemaatiline mudel. Vedelike ja mehaaniliste lisandite liikumise uurimine.
lõputöö, lisatud 23.01.2013
Orgaanilise sünteesi arengusuunad. Sünteesgaas alternatiivina naftale. Etanooli tootmine etüleeni otsese katalüütilise hüdratsiooni teel. Etüleenist etanooli kaudu atseetaldehüüdi sünteesi kaheetapilise protsessi asendamine üheetapilise oksüdatiivse protsessiga.
kursusetöö, lisatud 27.02.2015
Hüdraulikasüsteemide töövedelikele esitatavad nõuded. Hüdraulikaõlide klassifikatsioon ja nimetused kodumaises praktikas. Seos vedelike molekulaarstruktuuri ja füüsikaliste omaduste vahel. Töövedelike puhastamine ja regenereerimine.
test, lisatud 27.12.2016
Separaatori tööpõhimõtte tunnused, otstarve. Ketasseparaatorite kasutamine erinevate vedelike ja tahkete ainete eraldamise protsessi juhtimise tõhustamiseks. Eraldamiseks kasutatavate seadmete eripära.
artikkel, lisatud 22.02.2018
Nanomaterjalide saamise meetodid. Nanoosakeste süntees amorfsetes ja järjestatud maatriksites. Nanoosakeste tootmine null- ja ühedimensioonilistes nanoreaktorites. Struktuurset tüüpi tseoliidid. Mesopoorsed aluminosilikaadid, molekulaarsõelad. Kihilised topelthüdroksiidid.
kursusetöö, lisatud 12.01.2014
Lamekangi mehhanismi konstruktsioonianalüüs ja süntees, selle kinemaatilised ja jõuarvutused. Lihtsate ja keerukate ülekandemehhanismide diagrammide koostamine ja parameetrite arvutamine. Nukkmehhanismi lülid, selle dünaamiline analüüs. Cam profiili süntees.
kursusetöö, lisatud 29.12.2013
Bentoniitsavide kasutamine rauamaagi graanulite tootmisel, nende koostises olevad mineraalid. Orgaaniliste lisandite mõju uurimine toorgraanulite omadustele. Sidumislisandite füüsikalised ja keemilised omadused, nende reoloogilised omadused.
Ioonsete vedelike segunemine erinevate lahustitega on toodud tabelis 1.4.
Tabel 1.4. IL-de segunemine erinevate lahustitega. Ei Lahusti I
A1C13 - alus - AICI3 - hape 1 Vesi 80.1 Mittesegunev Reageerib Reageerib 2 Propüleenkarbonaat 64.4 Segunev Segune Reageerib 3 Metanool 33.0 Segune Reageerib 4 Atsetonitriil 26.6 Segunev Metüüleen Reageerib 26 A7 Segunevad Reageerib 26 A7. 8.93 Segune Segune 7 THF 7.58 Segune Segune Reageerib 8 Trikloroetüleen 3.39 Ei segune Mitte
ei segune
segunev 9 Süsinikdisulfiid 2.64 Ei segune Mitte
ei segune
segunev 10 Tolueen 2,38 Ei segune Segune Reageerib 11 Heksaan 1,90 Ei segune Ei
ei segune
segatud
Ioonne vedelik (+PF Tavaliselt võrreldakse ioonsetes vedelikes toimuvaid protsesse tüüpilistes orgaanilistes lahustites toimuvate protsessidega. Sellest vaatenurgast lähtudes nõrgade aluseliste omadustega ühendite puhul käitub aluseline IL sarnaselt DMF-ga. Teisest küljest, happelised vedelikud käituvad happesuses nagu trifluoroäädikhape. Toatemperatuuril on ioonsed vedelikud suurepärased lahustid ja samal ajal on nad võimelised toimima katalüsaatoritena paljudes reaktsioonides, nagu Friedel-Crafts, Diels-Alder, isomerisatsioon ja redutseerimisreaktsioonid.
[EM1m]Cl-AlCl3 ja teistel haloaluminaadi ioonvedelikel on Lewise happesus, mida saab kontrollida AlCl3AlCl3 kahe komponendi molaarsuhte muutmisega. Kõik see muudab ioonsed vedelikud mittevesipõhise reaktsioonikeskkonnana huvitavateks objektideks. Nende süsteemide Lewise happesuse määrab kloriidi aktiivsus. Tasakaalu kloroaluminaadi vedelikus toatemperatuuril saab kirjeldada kahe võrrandiga:
AICI4" + AICI3 AI2C17*
Esimene kirjeldab protsessi aluselistes sulamites, kui AlCl3AlCl molaarsuhe on väiksem kui üks, ja teine - happelistes sulamites, kus suhe on suurem kui üks. See tähendab, et moodustub rohkem anioone C G, AICI4", AI2CI7" ja nende suhtelised kogused määratakse tasakaaluga: 2A1SC" *
ALCL" + CG Heptakloroaluminaadi ioon on tugev Lewise hape, tänu Lewise aluse konjugaadis olevale klooriioonile. Neutraalne ioonne vedelik on vedelik, kus AlCl3AlmCl molaarsuhe on võrdne ühikuga ja esineb ainult AICI4* ioon. Sellel on Nüüd on võimalik neutraliseerida puhverdatud happelisi IL-sid tahkete metallide alküülkloriide.
Ioonsete vedelike täielik lahustuvus lahustites muudab need mugavaks spektrofotomeetrilisteks mõõtmisteks, eriti nähtavates ja UV-piirkondades. Neid saab kasutada koos orgaaniliste lahustitega ning solvatatsiooni tulemusena IL-ioonid hajuvad ning selle tulemusena muutuvad mõned füüsikalis-keemilised omadused: viskoossus väheneb ja lahuse juhtivus suureneb. Happeliste ja aluseliste ioonsete vedelike IR-spektrite võrdlemisel ilmneb aromaatse ringi kerge moonutus, mis on vähem pinges, võrreldes väiksema katiooniga soolaga. See tähendab, et vesinikside tsükli teisel süsinikuaatomil oleva vesinikuaatomi ja kloriidiooni vahel on kas väga nõrk või puudub üldse. Põhitüüpi IL-des on vesiniksideme pinge endiselt märkimisväärne. Üks IL-de eeliseid on nende termiline stabiilsus laias temperatuurivahemikus, mis võimaldab edukalt kontrollida nendes vedelikes toimuvaid reaktsioone. Seega hakkab +PF6" lagunema temperatuuril ~ 620 K ja märgatava kiirusega 670 K juures. IL lagunemine toimub ühe mehhanismi järgi nii õhus kui ka lämmastikukeskkonnas. On leitud, et kuumutamisel õhus IL oksüdeerumist ei toimu.
Ioonseid vedelikke on mugav kasutada ja nende tootmine on odav. Need on head lahustid ja nende baasil katalüütiliste süsteemide loomise võimalus muudab need eelistatavamaks katalüütiliste reaktsioonide läbiviimiseks. Ioonsete vedelike valikuga on võimalik saavutada reaktsioonisaaduste eraldumine teise faasi.
IL-de käitumist ioniseeriva kiirguse mõjul ei ole praktiliselt uuritud. Ühe tuntuima 1,3-dialküülimidasoolkatioonil (+PF6") põhineva IL-i kiirgusstabiilsuse esialgne hinnang näitab, et see on suhteliselt vastupidav ioniseerivale kiirgusele (nagu benseen) ja stabiilsem kui süsteem, mis põhineb tributüülfosfaadi ja petrooleumi segu On näidatud, et uuritud tingimustes ei lagune ioonsed vedelikud, kui nad puutuvad kokku ioniseeriva kiirgusega tuvastatavates kogustes, oma orgaanilisteks komponentideks.
Teemast lähemalt 1.5.2. Ioonsete vedelike omadused:
- 3.5. Elementaarfosfori polümerisatsiooni kiirgus-keemilise protsessi uurimine orgaanilistes lahustites ioonsete vedelike juuresolekul 3.5.1. Alglahuste dielektrilised omadused
A. S. Solodov, M. S. Solodov, S. G. Koshel
Teaduslik juhendaja - S. G. Koshel, keemiadoktor. teadused, professor
Jaroslavli Riiklik Tehnikaülikool
Ioonsed vedelikud kuuluvad nn roheliste lahustite hulka, mis vastavad rohelise keemia põhimõtetele. Ioonsed vedelikud on madala temperatuuriga sulasoolad, millel on mitmeid omadusi, näiteks: mittelenduvus, keemiline stabiilsus, keskkonnaohutus, kõrge ioonjuhtivus, hea lahustumisvõime ja elektrokeemilise "akna" laius.
Ioonseid vedelikke kasutatakse elektrolüütide komponendina mitmesuguste uut tüüpi elektrokeemiliste seadmete jaoks (liitiumakud, kondensaatorid, päikesepaneelid). Membraanide aktiivsete komponentidena on võimalik kasutada ioonseid vedelikke. Membraanid on kütuseelementide peamised komponendid, mis võivad töötada karmides tingimustes.
Ioonsete vedelike kasutamine elektrokeemilistes protsessides on märkimisväärne eelis võrreldes traditsiooniliste elektrolüütidega. Ioonsete vedelike kasutamine polümeeri mittevesilahustena elektrokeemilistes ja elektrokatalüütilistes reaktsioonides: elektrooksüdatsioon, elektroreduktsioon on paljutõotav. Paljud orgaanilised substraadid lahustuvad ioonsetes vedelikes paremini kui vees. Metalli sadestumine ioonsetest vedelikest, mis sisaldavad sama metalli katioonina, toimub üsna kergesti.
Ioonsete vedelike – elektrolüütide galvaniseerimise tootmiseks kasutamise peamine eelis seisneb selles, et need ei ole vesilahused, see tähendab, et pinnakatete elektrolüüditamisel ei teki vesinikku. Seega on sisuliselt võimalik saada katteid, mis on pragudeta ja korrosioonikindlamad.
Uurimistöö seisukohalt on huvitavad koliinkloriidi eutektikal põhinevad ioonsed vedelikud. Eutektilisel koliinkloriidil põhinevaid ioonseid vedelikke saab hõlpsasti kasutada ümbritseva keskkonna tingimustes. Oleme saanud ja läbi viinud uuringud järgmiste koliinikloriidi eutektiliste segude kohta etüleenglükooliga, uureaga, oksaalhappega ja kroomkloriidiga. On kindlaks tehtud nende eutektikumide elektrijuhtivuse sõltuvus temperatuurist.
Targa kodu tehnoloogia loodi üht eesmärki silmas pidades – säästa rutiinsetele majapidamistöödele kuluvat aega. Targa kodu süsteemis kasutatavad uued tehnoloogiad torkavad silma oma mitmekesisuses. Abiga nn...
Teaduslik juhendaja - A. A. Kiselev, Ph.D. ped. Teadused, professor Jaroslavli Riiklik Tehnikaülikool Turusuhete arendamine nõuab uue finantspoliitika rakendamist, tootmise efektiivsuse suurendamist igas konkreetses keemiaettevõttes ...
K. E. Razumova Teaduslik juhendaja - S. N. Bulikov, majandusdoktor. Teadused, dotsent Jaroslavli Riiklik Tehnikaülikool Muudatuste ja uuenduste asjakohasus on tingitud vajadusest kohandada organisatsioon välise ja sisemise ...
PETROKEEMIA, 2007, köide 47, nr 5, lk. 339-348
UDK 541.48-143:542.97
© 2007 F. A. Nasirov, F. M. Novruzova, A. M. Aslanbeyli, A. G. Azizov
Aserbaidžaani Riikliku Teaduste Akadeemia naftakeemiaprotsesside instituut, Bakuu E-post: [e-postiga kaitstud] Toimetusse saadetud 02.06.2007
Kokkuvõtlikult on esitatud andmed olefiinide ja dieenide katalüütilise muundamise protsesside kohta, kasutades lahustitena ioonseid vedelikke (IL). Nende ühendite rollist keskkonnaprobleemide lahendamisel käsitletakse rohelise keemia vaatenurgast. Arvesse võetakse mõningaid tööstuslikke protsesse, mis hõlmavad ioonseid vedelikke.
Rohelise keemia ülddefinitsioon on keemiatoodete ja protsesside kavandamine ja arendamine, mis vähendavad või kõrvaldavad ohtlike ainete kasutamist ja tootmist. Iga ainet ja selle tootmismeetodit keemiliste muundamiste kaudu võib käsitleda seoses nende võimaliku mõjuga keskkonnale. “Rohelise keemia” ülesanne taandub keemiliste protsesside väljatöötamisele, mis ühelt poolt on majanduslikult vastuvõetavad ja teisalt saastavad keskkonda minimaalselt. Selliste “puhtate” tööstusprotsesside arendamisel tuleks lähtuda töödes toodud 12 “rohelise keemia” põhimõttest.
Keskkonnasõbralike lahustite kasutamine või üldse ilma lahustiteta protsessid on rohelise keemia üks olulisemaid valdkondi. Tüüpilised orgaanilised lahustid on sageli üsna lenduvad ühendid, nii et lisaks ohtlikele õhusaasteainetele on need tavaliselt tuleohtlikud, mürgised või kantserogeensed. IL-de kasutamine pakub uute "rohelise keemia" protsesside loomisel suurt teaduslikku ja praktilist huvi.
Edusamme IL-de kasutamisel katalüüsis kirjeldatakse üksikasjalikult paljudes raamatutes ja ülevaateartiklites, sealhulgas teostes.
Olulist edu on saavutatud IL-de kasutamisel olefiinide ja dieenide katalüütilise muundamise protsessides, nagu dimerisatsioon, oligomerisatsioon, alküülimine ja metatees. IL-de potentsiaali uute kandjatena eelnimetatud homogeensete katalüüsireaktsioonide jaoks hinnati täielikult tänu terve rühma keemikute teedrajavale tööle ja põhjalikule uurimistööle.
SISSEJUHATUS IOONSETEST VEDELIKUST
Ioonsed vedelikud kui uus alternatiivsete lahustite klass on pälvinud palju tähelepanu nende madala aururõhu, toksilisuse puudumise ja võime tõttu suhelda metallorgaaniliste ühenditega, mis avab laialdased väljavaated nende kasutamiseks katalüüsis. Põhimõtteliselt saavutatakse katiooni ja aniooni kombinatsiooni muutmisega tohutult palju erinevaid IL-e, mida saab omakorda valida iga konkreetse reaktsiooni jaoks. Samal ajal tuleb selle uue lahustiklassi toksilisust ja kulusid hinnata igal üksikjuhul eraldi.
IL-id, mis koosnevad suurest lämmastikku sisaldavast orgaanilisest katioonist ja palju väiksemast anorgaanilisest anioonist, on ühendid, mille Gpl on tavaliselt alla 100–150 °C.
Kirjanduses on mainitud mitmesuguseid katioon-anioonühendusi, mis on võimelised moodustama toatemperatuuril IL-e (RTIL). See asjaolu eristab neid klassikalistest sulasooladest (näiteks NaCl, mille Gpl = 801 °C, Na3AlF3, mille Gpl = 1010 °C, tetrabutüülfosfooniumkloriid, mille Gpl = 80 °C, LiCl: KCl segu = 6:4 koos Gpl = 352 °C C jne). Izhkt - vedelikud ptk. arr. suurte asümmeetriliste katioonidega molekulis, mis takistab anioonide tihedat pakkimist. IL-d sisaldavad ammooniumi, sulfooniumi, fosfooniumi, liitiumi, imidasooliumi, püridiiniumi, pikoliiniumi, pürrolidiiniumi, tiasooliumi, triasooliumi, oksasooliumi ja pürasooliumi katioone erinevate asendajatega.
Eriti huvipakkuvad on vedelad soolad, mis põhinevad dialküülimidasooliumi katioonil
mida iseloomustavad lai valik füüsikalis-keemilisi omadusi, mis saadakse tavaliselt imidasoolhalogeniidide anioonivahetuse teel.
IL-anioonid jagunevad kahte tüüpi. Esimene koosneb polünukleaarsetest anioonidest (nt.
A12 C1-, A13 C1 10, Au2C17, Fe2C17 ja Sb2B-!), mis tekivad vastava Lewise happe interaktsioonil mononukleaarse aniooniga (näiteks
A1C1-) ning on eriti tundlikud õhu ja vee suhtes. Teine tüüp on mononukleaarsed anioonid, mis on osa neutraalsetest stöhhiomeetrilistest IL-dest,
nt VB4, RB6, 2pS133, SiS12, 8pS1-,
N№802)-, N(№802)-, S(SBz802)3, SBzС02,
SB3803, CH380- jne.
Lähteühendi alküülrühmade (imidasool, püridiinium, fosfoonium jt) muutmisega, samuti seotud anioonide tüübiga, on teoreetiliselt võimalik süntees tohutul hulgal erinevate füüsikalis-keemiliste omadustega IL-sid. Töö autorid viitavad kuni ühe triljoni (1018) võimaliku katiooni/aniooni kombinatsiooni olemasolule IL-des.
Kõige sagedamini kasutatakse N-alküülpüridiinil või 1,3-dialküülimidasooliumil põhinevaid kloroaluminaati, tetrafluoroboraati või heksafluorofosfaati. N-alküülpüridiinium- või 1,3-dialküülimidasooliumkloriididest ja alumiiniumtrikloriidist saadud orgaanilistel kloroaluminaat-IL-del on lai vedelfaasi piir kuni 88 °C.
IL-de füüsikalisi ja keemilisi omadusi (tihedus, elektrijuhtivus, viskoossus, Lewise happesus, hüdrofoobsus, vesiniksidemete moodustamise võime) saab kontrollida katioonsete ja anioonsete komponentide tüübi ja vahekorra muutmisega. Sel juhul on võimalik luua soovitud omadustega IL-sid, mis sobivad kasutamiseks katalüüsis.
IL-sid nimetatakse "rohelisteks lahustiteks" - madala aururõhu tõttu on need mittelenduvad ja seetõttu ei sütti; Lisaks ei segune need mitmete tavaliste orgaaniliste lahustitega, mis annab tõelise alternatiivi kahefaasiliste süsteemide loomiseks. See omadus hõlbustab produktide eraldamist reaktsioonisegust, samuti katalüsaatori regenereerimist ja selle koos IL-ga süsteemi tagastamist. Kahefaasiline vedelik-vedelik katalüüs soodustab homogeense katalüsaatori "heterogeniseerumist" ühes faasis (tavaliselt polaarses, antud juhul IL-s) ja orgaaniliste toodete teises faasis. Toode eraldatakse katalüsaatori lahusest lihtsa dekanteerimisega ja katalüsaatorit kasutatakse korduvalt ilma tõhusust vähendamata
protsessi tõhusus, selektiivsus ja aktiivsus. Ioonset tüüpi katalüsaatorit saab hõlpsasti IL-faasis hoida, ilma et oleks vaja sünteesida spetsiaalseid ligande. Juhul, kui katalüsaator ei ole laetud, saab kalli siirdemetalli üleminekut (leostumist) orgaanilisse faasi piirata, kasutades funktsionaalseid ligande, mis on spetsiaalselt sisestatud IL-i struktuuri. IL-des läbiviidud keemiliste reaktsioonide termodünaamilised ja kineetilised omadused erinevad traditsiooniliste lenduvate orgaaniliste lahustite omadest, mis pakub samuti suurt huvi.
Kirjanduses on kirjeldatud palju keemilisi reaktsioone, milles IL-e kasutatakse söötmena. Sellised reaktsioonid hõlmavad krakkimist, hüdrogeenimist, isomerisatsiooni, dimerisatsiooni, oligomerisatsiooni jne. On teada, et paljudes katalüütilistes süsteemides kasutatavatel IL-del on suurem aktiivsus, selektiivsus ja stabiilsus kui traditsiooniliste lahustite puhul. Need tagavad sageli parema saagise, reaktsiooniproduktide väga selektiivse jaotuse ja mõnel juhul kiirema protsessikineetika. Reaktsioonid IL-des toimuvad ka madalamal rõhul ja temperatuuril kui tavalised reaktsioonid, mis toob kaasa energia- ja kapitalikulude olulise vähenemise.
IOONILISED VEDELIKUD OLEFIINIDE JA DIEENIDE MUUNDAMISE KATALÜÜTILISTES PROTSESSIDES
Olefiinide ja dieenide dimerisatsiooni, oligomerisatsiooni, alküülimise ja metateesi katalüütilised protsessid IL-des avavad uusi võimalusi nende muundamiseks väärtuslikumateks olefiinideks ja muudeks toodeteks. Lahusti roll nendes homogeensetes katalüütilistes protsessides on monomeeride, ligandide ja katalüsaatorite molekulide lahustamine ja stabiliseerimine ilma nendega interakteerumata ja monomeeridega vaba koordinatsioonikeskuse pärast konkureerimata.
Lahustitena on IL-id ainulaadsed oma nõrga koordinatsioonivõime poolest, mis katalüütilise kompleksi suhtes sõltub aniooni olemusest. IL-id, mida iseloomustab madal nukleofiilsus, ei konkureeri orgaanilise molekuliga koordineerimise eest metalli elektrofiilses keskmes. Mõnel juhul on nende ülesanne lihtsalt pakkuda metallorgaanilise komplekskatalüsaatori jaoks polaarset, nõrgalt koordineerivat keskkonda ("kahjutu" lahustina) või kokatalüsaatorina (näiteks kloroaluminaadi või klorostanaadi IL-de puhul), et nad saaksid u.
toimib otsese lahusti, kaaslahustina ja katalüsaatorina.
Enamik IL-sid moodustavad teadaolevalt kahefaasilisi segusid paljude olefiinidega ja need süsteemid pakuvad kõiki nii homogeense kui ka heterogeense katalüüsi eeliseid (nt pehmed protsessitingimused, homogeensetele katalüsaatoritele iseloomulik kõrge efektiivsuse/selektiivsuse suhe, reaktsioonisaaduste lihtne eraldamine, heterogeensete katalüsaatorite optimaalne tarbimine).
Praegu on IL-des enim uuritud reaktsioon madalamate olefiinide dimeriseerimine, mida katalüüsivad nikliühendid, kasutades kloroaluminaadi tüüpi lahustit.
Prantsuse Naftainstituut (FIN) on välja töötanud katalüütilise protsessi propüleeni dimeriseerimiseks kloroaluminaadis IL, mis põhineb 1-bu-
til-3-metüülimidasooliumkloriid (bmimCl) - nn. nikli protsess. Katalüsaator koosneb L2NiCl2-st (L = Ph3P või püridiin) koos EtAlCl2-ga (bmimCI/AlQ3/EtAlQ2 = 1/1,2/0,25) ja aktiivsest katalüsaatorist
nikli(II)+AlClooni kompleks, mis moodustub in situ L2NiCl2 alküülimisel EtAlCl2-ga happelises alküülkloroaluminaadis IL-des. Kuna viimased soodustavad ioonsete metallide komplekside dissotsiatsiooni, eeldati, et neil on sellele reaktsioonile kasulik mõju. 5°C ja atmosfäärirõhul ulatub protsessi tootlikkus kuni ~250 kg dimeeri/g Ni, mis on palju rohkem kui
Artikli edasiseks lugemiseks peate ostma täisteksti 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
