چشم انداز استفاده از مایعات یونی در الکتروشیمی مایعات یونی و سنتز آلی ریز تهیه مایعات یونی

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http:// www. همه بهترین. en/

معرفی

1. مایع یونی

1.2 خواص مایعات یونی

1.3 مایعات یونی در علم

2. سنتز آلی خوب

2.1 ویژگی های TOC

نتیجه

معرفی

علیرغم وجود طیف گسترده ای از کاتالیزورهای شناخته شده، مهندسی شیمی و سنتز آلی به طور مداوم به کاتالیزورها، محیط واکنش و حلال های جدید، کارآمدتر و قابل قبول برای محیط زیست نیاز دارند. هنگام توسعه و بهبود فرآیندهای صنعتی برای سنتز آلی اولیه و ریز و همچنین در پتروشیمی، رویکردهای جدیدی برای حل مشکلات اقتصادی و زیست محیطی موجود مرتبط با هزینه های بالای انرژی و آلودگی محیطی مورد نیاز است. یک رویکرد مدرن برای حل مشکل جایگزینی ترکیبات آلی فرار مورد استفاده به عنوان حلال در سنتز آلی شامل استفاده از مایعات یونی است. استفاده از مایعات یونی به عنوان محیط واکنش جدید می تواند مشکل انتشار حلال و استفاده مجدد از کاتالیزورهای گران قیمت را حل کند.

سنتز آلی خوب (TOS) تعداد زیادی از ترکیبات شیمیایی است: داروها، رنگ‌ها، افزودنی‌های شیمیایی، آفت‌کش‌ها، سورفکتانت‌ها، مواد پلیمری خاص، آنزیم‌های مصنوعی و غیره. این دگرگونی‌های ظریف در بیشتر فرآیندهای تکنولوژیکی، تعداد زیادی انتقال در پیشرفت به ماده هدف است که ویژگی‌های این زیر شاخه از شیمی آلی را مشخص می‌کند، و نه مقیاس تولید.

1. مایع یونی

1.1 خصوصیات مایعات یونی

اصطلاح "مایعات یونی" به موادی گفته می شود که در دمای کمتر از 100 درجه سانتیگراد مایع هستند و از کاتیون های آلی تشکیل شده اند، به عنوان مثال، 1،3-دیالکیل ایمیدازولیوم، N-الکیل پیریدینیم، تتراکیل آمونیم، تترا آلکیل فسفونیوم، تری آلکیل سولفونیوم و آنیون های مختلف: Cl-, [BF], [BF3]، [BF]، [BF]، [BF]، [B3] [(CF3SO2) 2N]-، ROSO3-، RSO3-، ArSO3-، CF3CO2-، CH3CO2-، NO3-، [A12C17]-.

ماهیت آنیون تأثیر زیادی بر خواص مایعات یونی - نقطه ذوب، پایداری و ویسکوزیته حرارتی و الکتروشیمیایی دارد. قطبیت و همچنین آب دوستی یا آبگریزی مایعات یونی را می توان با انتخاب مناسب جفت کاتیون/آنیون بهینه کرد و هر آنیون و کاتیون جدید امکانات بیشتری را برای تغییر خواص مایعات یونی فراهم می کند.

1.2 خواص مایعات یونی

توجه بیشتر به مایعات یونی به دلیل وجود خواص ویژه زیر است:

1. طیف گسترده ای از حالت مایع (> 300 درجه سانتیگراد) و نقطه ذوب پایین (Tm< 100 °С).

2. هدایت الکتریکی بالا.

3. قدرت انحلال خوب با توجه به انواع ترکیبات معدنی، آلی فلزی و آلی و پلیمرهای با منشاء طبیعی و مصنوعی.

4. فعالیت کاتالیزوری، باعث افزایش گزینش پذیری واکنش های آلی و بازده محصول هدف می شود.

5. غیر فرار، قابل استفاده مجدد.

6. غیر قابل احتراق، عدم خطر انفجار، غیر سمی بودن و در نتیجه عدم وجود اثرات مضر بر محیط زیست.

7. امکانات بی حد و حصر در سنتز مستقیم مایعات یونی با خواص مطلوب.

کیفیت 3 و 4 حلال های یونی را به ویژه در سنتز پلیمر جذاب می کند.

1.3 مایعات یونی در علم

مایعات یونی اشیایی منحصر به فرد برای تحقیقات شیمیایی، استفاده از آنها در کاتالیز، سنتز آلی، و سایر زمینه ها، از جمله فرآیندهای بیوشیمیایی هستند. تعداد مایعات یونی شرح داده شده در مقالات در حال حاضر بسیار زیاد است (حدود 300). به طور بالقوه، تعداد مایعات یونی عملا نامحدود است و تنها با در دسترس بودن مولکول های آلی مناسب (ذرات کاتیونی) و آنیون های کمپلکس معدنی، آلی و فلزی محدود می شود. بر اساس تخمین‌های مختلف، تعداد ترکیب‌های ممکن از کاتیون‌ها و آنیون‌ها در چنین مایعات یونی می‌تواند به 1018 برسد.

1.4 روشهای بدست آوردن مایعات یونی

روش های پخت بسیار ساده است و به راحتی می توان آن را افزایش داد. سه روش اصلی سنتز وجود دارد که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند:

واکنش تبادل بین نمک نقره حاوی B-آنیون مورد نیاز و مشتق هالوژن با کاتیون مورد نیاز

A+: Ag+B- + A+Hal- > A+B- + AgHal (1)

واکنش کواترنیزاسیون یک مشتق N-الکیل هالید با متال هالید:

N+ - АlkНal- + MНaln > N+ - АlkМНа1- n+1 (2)

واکنش های تبادل یونی روی رزین های تبادل یونی یا خاک رس.

برنج. 1 - مایعات یونی

(Ri \u003d H، آلکیل، آریل، هتاریل، آلیل، و غیره، از جمله گروه های عاملی، x \u003d 1-4، m \u003d 2، 3. X- \u003d [BF4] -، [РF6] -، -، -، -، -، 2-، [AlkSOF] -3، CO4] [AlkSOF] -، [СuСl2] -، [Сu2 Cl3]-، [Cu3Cl4]-، [A1C14]-، [AlBr4]-، [AlI4]-، [AlCl3Et]-، [Al2C17]-، [A13Cl10]-، [CFN-Me، و غیره)

یکی دیگر از جهت های عملی مهم در سنتز مایعات یونی، آماده سازی آنها به طور مستقیم در راکتور است. در این حالت، N-الکیل هالید مربوطه و متال هالید در راکتور مخلوط می شوند و یک مایع یونی درست قبل از شروع فرآیند شیمیایی یا واکنش کاتالیزوری تشکیل می شود. اغلب مایعات یونی بر اساس مخلوطی از کلرید آلومینیوم با کلریدهای آلی تهیه می شوند. هنگامی که دو جامد مخلوط می شوند، یک واکنش گرمازا رخ می دهد و مخلوط های یوتکتیک با نقطه ذوب تا 90- درجه سانتی گراد تشکیل می شود. این، به عنوان یک قاعده، یک مایع شفاف بی رنگ یا زرد مایل به قهوه ای است (رنگ به دلیل وجود ناخالصی ها و گرم شدن بیش از حد موضعی توده واکنش در هنگام تهیه مایع یونی است). مایعات یونی، به دلیل تنوع و ویژگی های خاص خود، برای کاتالیز و سنتز آلی بسیار جذاب هستند.

در مورد "دوستانه با محیط زیست" مایعات یونی، در مطالعات بعدی باید و خواهد شد، اگر چه، به طور کلی، این واقعیت که آنها قابل بازیافت، غیرقابل اشتعال هستند و فشار بخار پایینی دارند، آنها را به مشارکت کامل در شیمی "سبز" تبدیل می کند، حتی بدون در نظر گرفتن این دستاوردها در بهره وری و گزینش پذیری، که نمونه هایی از آنها در بررسی ذکر شد. بدیهی است که به دلیل هزینه بالای آنها، بعید است که مایعات یونی کاربرد گسترده ای در فرآیندهای مقیاس بزرگ پیدا کنند، مگر اینکه مزایای اضافی سیستم های ناهمگن یافت شوند. در عین حال، شیمی با تناژ پایین، در درجه اول کاتالیز پیچیده فلزی، ممکن است منطقه ای حاصلخیز برای استفاده از آنها باشد، همچنین الکتروشیمی به طور کلی و الکتروکاتالیز به طور خاص.

2. سنتز آلی خوب

2.1 ویژگی های TOC

سنتز آلی خوب (TOS) یک تولید صنعتی با تناژ پایین از مواد آلی پیچیده است.

منابع اصلی مواد اولیه محصولات سنتز آلی پایه هستند. سنتز آلی خوب با ماهیت چند مرحله‌ای، مشکلات در انتقال در مقیاس بزرگ و هزینه‌های انرژی و نیروی کار نسبتاً بالا مشخص می‌شود که اغلب به دلیل حذف کم محصول در واحد حجم راکتورها، مقدار قابل توجهی زباله، پیچیدگی حل مسائل زیست‌محیطی و غیره است. محصولات و تبدیل زباله)، شیمی لیزر و غیره.

محصولات اصلی سنتز آلی ریز عبارتند از رنگ‌ها، داروها، آفت‌کش‌ها، مواد کمکی و خوشبوکننده نساجی، افزودنی‌های شیمیایی برای مواد پلیمری، مواد شیمیایی برای مواد فیلم و عکاسی، معرف‌های شیمیایی و غیره.

2.2 تاریخچه پیشرفت در سنتز آلی

پیشرفت در صنعت سنتز آلی تا حد زیادی به توسعه واکنش های جدید بستگی دارد. اغلب یک واکنش اساساً جدید عصر جدیدی در شیمی آلی ایجاد می کند. به عنوان مثال، در سال 1928، یک واکنش سنتز دین (O. Diels و K. Alder) کشف شد که شامل افزودن مواد حاوی یک پیوند دوگانه یا سه گانه (دی انوفیل ها) در موقعیت 1،4 به سیستم های دایین مزدوج با تشکیل حلقه های شش عضوی بود:

شکل 1 - طرح واکنش سنتز دین

این واکنش پایه ای برای تولید بسیاری از مواد مصنوعی جدید از طیف گسترده ای از ترکیبات حلقوی تا سیستم های پیچیده چند حلقه ای، مانند استروئیدها و سیستم های هتروسیکلیک بیشتر شده است.

واکنش ویتیگ اساس روش جدیدی برای سنتز الفین ها شد که با کمک آن تعداد زیادی آنالوگ پیچیده از ترکیبات طبیعی به دست آمد، شکل 2.

شکل 2 - طرح واکنش ویتیگ

2.3 روش بیحرکتی آنزیم

توسعه سنتز الفین ها با توسعه معرف های بی حرکت بر روی حامل های پلیمری ترویج شد. در این حالت معرف دوم در محلول است. واکنش به گونه‌ای پیش می‌رود که محصول روی پلیمر باقی می‌ماند و به راحتی با فیلتر کردن و شستشو از مازاد واکنش‌دهنده دوم و محصولات جانبی جدا می‌شود. محصول نهایی سپس از ماتریس پلیمری جدا شده و خالص می شود. این امر امکان انجام سنتزهای چند مرحله ای و کار فشرده را بدون تصفیه پیچیده در مراحل میانی فراهم می کند. این روش به ویژه برای سنتز پپتیدها و پروتئین ها با موفقیت استفاده می شود.

یک روش بسیار مؤثر، تثبیت آنزیم ها بر روی یک حامل نامحلول است. آنزیم از یک منبع طبیعی جدا شده، خالص شده، بر روی یک حامل معدنی یا پلیمری با پیوند کووالانسی یا با جذب ثابت می شود. محلول یک ماده از یک ستون پر از چنین آنزیمی بی حرکت عبور داده می شود. در خروجی ستون، محصول با روش های مرسوم جدا می شود. بنابراین، انجام فرآیندهای چند مرحله ای با عبور محلول به صورت متوالی از چندین ستون با آنزیم های مختلف امکان پذیر است.

2.4 روش کاتالیزور سطحی

مرحله جدیدی در توسعه سنتز آلی خوب استفاده از به اصطلاح کاتالیز سطحی بود، زمانی که مواد خاصی به مخلوط واکنش اضافه می شود - کاتالیزورهایی برای انتقال سطحی (آمونیم، نمک های فسفونیوم، اترهای تاج). این مواد انتقال، به عنوان مثال، آنیون ها را از فاز آبی یا جامد به فاز آلی، جایی که آنها واکنش می دهند، تسهیل می کنند.

تعداد واکنش‌هایی که کاتالیزورهای سطحی برای آنها مؤثر هستند بسیار زیاد است و تقریباً همه واکنش‌های شامل کربنیون‌ها را شامل می‌شود (واکنش‌های کلایزن، مایکل، ویتیگ، هورنر، و غیره، C-alkylation، اضافات و غیره). استفاده از کاتالیزور سطحی در واکنش های اکسیداسیون، زمانی که ماده آلی در آب نامحلول است و عامل اکسید کننده در حلال آلی است، امیدوار کننده است. به عنوان مثال، منگنات پتاسیم، نامحلول در بنزن، با افزودن مقادیر کمی اتر اتر، به اصطلاح بنزن تمشک می دهد که حاوی یون MnO4- است که به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی عمل می کند. در روش های مدرن سنتز آلی، برنامه ریزی فرآیندهای پیچیده چند مرحله ای اکنون با موفقیت استفاده می شود. به عنوان یک قاعده، انتقال از محصولات اولیه به هدف با ترکیب و ساختار پیچیده می تواند به روش های مختلفی انجام شود که در میان آنها موارد کم و بیش منطقی وجود دارد. با پیچیده تر شدن ترکیبات سنتز شده، اصول روش شناختی خاصی برای انتخاب کارآمدترین طرح شکل می گیرد.

نتیجه

سنتز آلی مایع یونی

در حال حاضر مطالعه مایعات یونی و خواص آنها یک شاخه بسیار امیدوارکننده و بسیار مهم در علم جهان است. به خصوص منطقه تعامل مایعات یونی با مواد مختلف با تولید بیشتر مواد جدید جالب توجه است.

مایعات یونی نقش بسیار مهمی در ساده سازی فن آوری های سنتز آلی خوب دارند. از آنجایی که TOC یک فرآیند کار فشرده است، جامعه علمی به اختراع کاتالیزورهای جدید مانند مایعات یونی علاقه مند است.

فهرست منابع استفاده شده

1. Yagfarova، A.F.، کتابچه راهنمای روش شناختی در مورد مایعات یونی / A.R. گابدراخمانوا، ال.ر. مینی باوا، I.N. موسین. - بولتن: KTU، 2012، 192-196.

2. Gabdrakhmanova، A.R.، کتابچه راهنمای روش شناختی در مورد مایعات یونی / A.F. یاگفارووا، L.R. مینی باوا، A.V. کلینوف. - بولتن: KTU، 2012، 63-66.

3. Bykov، GV تاریخچه شیمی آلی. - م.، 1976. 360 س

4. رایشسفلد، وی. - M. - Spt.، 1965.

میزبانی شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

به دست آوردن ترکیبات، مواد و محصولات آلی از طریق سنتز آلی. جهت ها و چشم انداز اصلی برای توسعه سنتز آلی. گروهی از مواد اولیه برای سنتز آلی بعدی. روش سنتز آلی

چکیده، اضافه شده در 1390/05/15


فناوری تولید و زمینه های کاربرد بیوگاز به عنوان منبع جدید انرژی. روش های پردازش ضایعات دام و طیور برای تولید سوخت زیستی قوانین ایمنی برای کار در آزمایشگاه میکروبیولوژیکی

مقاله ترم، اضافه شده در 10/06/2012


جوهر "سنتز شبه تعادل". سنتز مواد محلول متجانس با در نظر گرفتن نمودار حالت سیستم های سه تایی. روش رسوب بخار واکنش های ردوکس در محلول ها روشهای فیزیکی و شیمیایی تصفیه مواد.

تست، اضافه شده در 2014/01/07


روش های طراحی سیستم های استفاده از سیالات برش در عملیات سنگ زنی. مدل ریاضی فرآیند تمیز کردن مایع خنک کننده از ناخالصی های مکانیکی در فیلترها و مخازن ته نشینی بررسی حرکت ناخالصی های مایع و مکانیکی.

پایان نامه، اضافه شده در 2013/01/23


روند توسعه سنتز آلی. گاز سنتز به عنوان جایگزینی برای نفت. تهیه اتانول با هیدراتاسیون کاتالیستی مستقیم اتیلن. جایگزینی فرآیند دو مرحله‌ای برای سنتز استالدئید از اتیلن از طریق اتانول با فرآیند اکسیداتیو یک مرحله‌ای.

مقاله ترم، اضافه شده در 2015/02/27


الزامات سیالات کاری سیستم های هیدرولیک طبقه بندی و نامگذاری روغن های هیدرولیک در عمل داخلی. رابطه بین ساختار مولکولی مایعات و خواص فیزیکی آنها. تصفیه و بازسازی سیالات عامل.

تست، اضافه شده در 1395/12/27


ویژگی های اصل عملکرد جداکننده، هدف آن. استفاده از جداکننده های دیسکی برای بهبود کارایی کنترل فرآیند در جداسازی مایعات و جامدات مختلف. مشخصات تجهیزات مورد استفاده برای جداسازی.

مقاله، اضافه شده در 2018/02/22


روشهای بدست آوردن نانومواد سنتز نانوذرات در ماتریس های آمورف و مرتب. به دست آوردن نانوذرات در نانوراکتورهای صفر بعدی و یک بعدی. زئولیت های نوع ساختاری آلومینوسیلیکات های مزوپور، غربال های مولکولی. هیدروکسیدهای دولایه

مقاله ترم، اضافه شده 12/01/2014


تجزیه و تحلیل ساختاری و سنتز مکانیزم اهرمی تخت، محاسبه سینماتیک و نیروی آن. ساخت طرح ها و محاسبه پارامترهای مکانیزم های دنده ساده و پیچیده. پیوندهای مکانیزم بادامک، تجزیه و تحلیل دینامیکی آن. سنتز پروفایل بادامک.

مقاله ترم، اضافه شده 12/29/2013


استفاده از رس های بنتونیتی در تولید گلوله های سنگ آهن، کانی های تشکیل دهنده آنها. بررسی تاثیر افزودنی‌های آلی بر خواص گلوله‌های خام. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بایندرها، خواص رئولوژیکی آنها.

امتزاج پذیری مایعات یونی با حلال های مختلف در جدول 1.4 ارائه شده است.

جدول 1.4. قابلیت امتزاج IL با حلال های مختلف شماره حلال e I

A1C13 - باز - AICI3 - اسید 1 آب 80.1 واکنش دهنده غیرقابل امتزاج 2 کربنات پروپیلن 64.4 امتزاج پذیر امتزاج پذیر 3 متانول 33.0 واکنش امتزاج پذیر 4 استونیتریل 26.6 امتزاج پذیر 5 متیلن امتزاج پذیر کلرید 8.93 C.

قابل امتزاج نه

قابل اختلاط 9 دی سولفید کربن 2.64 غیر قابل امتزاج نه

قابل امتزاج نه

امتزاج پذیر 10 تولوئن 2.38 غیر قابل امتزاج امتزاج پذیر واکنش 11 هگزان 1.90 غیر قابل امتزاج

قابل امتزاج نه

مخلوط کردن

مایع یونی (+PF) معمولاً فرآیندهای موجود در مایعات یونی با حلال‌های آلی معمولی مقایسه می‌شود. از این دیدگاه، با توجه به ترکیباتی که خواص بازی ضعیفی از خود نشان می‌دهند، IL بازی مانند DMF عمل می‌کند. از سوی دیگر، از نظر اسیدیته، IL‌های نوع اسید مانند تری فلوئورواستال رفتار می‌کنند. برای تعدادی از واکنش‌ها، مانند واکنش‌های فریدل-کرافت sa، دیلز-آلدر، واکنش‌های ایزومریزاسیون و کاهش.

[EM1sh]C1-A1C13 و سایر مایعات یونی هالوآلومینات دارای اسیدیته لوئیس هستند که با تغییر نسبت مولی دو جزء A1C13A1C13 قابل کنترل است. همه اینها مایعات یونی را به عنوان رسانه واکنش غیرآبی جالب می کند. اسیدیته لوئیس این سیستم ها با فعالیت کلرید تعیین می شود. تعادل در یک مایع کلرآلومینات در دمای اتاق را می توان با دو معادله توصیف کرد:

AICI4" + AICI3 AI2C17*

اولی فرآیند را در مذاب های اساسی توصیف می کند، زمانی که نسبت مولی A1C13AmC1 کمتر از یک است، و دوم - در موارد اسیدی، که در آن نسبت بیشتر از یک است. این بدان معنی است که آنیون های بیشتری C G، AICI4، AI2CI7" تشکیل می شوند و مقادیر نسبی آنها توسط تعادل تعیین می شود: 2A1SC" *

یون هپتاکلروآلومینات ACL" + SG یک اسید لوئیس قوی است که به دلیل یون کلر موجود در باز مزدوج لوئیس است. مایع یونی خنثی مایعی است که نسبت مولی A1C13LmC1 برابر با واحد است و فقط یون AICI4 * موجود است. در حال حاضر، خنثی کردن آن با متالیک اسید جامد aILlk امکان پذیر شده است.

حلالیت کامل مایعات یونی در حلال ها آنها را برای اندازه گیری های اسپکتروفتومتری به خصوص در نواحی مرئی و UV راحت می کند. آنها را می توان همراه با حلال های آلی استفاده کرد؛ در این مورد، در نتیجه حلال شدن، یون های IL پراکنده می شوند و در نتیجه برخی از خواص فیزیکوشیمیایی تغییر می کنند: کاهش ویسکوزیته و افزایش رسانایی محلول. هنگام مقایسه طیف IR مایعات یونی اسیدی و بازی، اعوجاج جزئی در حلقه معطر مشاهده می شود که در مقایسه با نمک که کاتیون کوچکتری دارد، استرس کمتری دارد. این بدان معنی است که پیوند هیدروژنی بین اتم هیدروژن روی اتم کربن دوم حلقه و یون کلرید یا بسیار ضعیف است یا وجود ندارد. در ILهای نوع پایه، کشش پیوند هیدروژنی هنوز قابل توجه است. یکی از مزایای IL ها پایداری حرارتی آنها در محدوده دمایی وسیع است که کنترل موفقیت آمیز واکنش های رخ داده در این مایعات را ممکن می سازد. بنابراین، +PF6" در دمای ~620 کلوین شروع به تجزیه می کند و با سرعت قابل توجهی در 670 کلوین. تجزیه IL طبق مکانیسم یکسانی هم در هوا و هم در اتمسفر نیتروژن انجام می شود. مشخص شد که وقتی در هوا گرم می شود، اکسیداسیون IL رخ نمی دهد.

مایعات یونی برای استفاده راحت و ارزان هستند. آنها حلال های خوبی هستند و امکان ایجاد سیستم های کاتالیزوری بر اساس آنها آنها را برای انجام واکنش های کاتالیزوری ترجیح می دهد. با انتخاب مایعات یونی می توان به جداسازی محصولات واکنش به فاز دیگر دست یافت.

رفتار IL ها تحت عمل پرتوهای یونیزان عملا مورد مطالعه قرار نگرفته است. ارزیابی اولیه از پایداری تابش یکی از شناخته‌شده‌ترین IL بر اساس کاتیون دی‌الکیل‌لیمیدازول 1،3 (+PF6") نشان می‌دهد که نسبتاً مقاوم در برابر تشعشعات یونیزان (مشابه بنزن) و پایدارتر از سیستمی مبتنی بر مخلوطی از تریبوتیل فسفات است که در شرایط تابشی قابل تشخیص تحت شرایط یونی نشان داده شده است که نفت سفید تحت تأثیر تشعشعات قابل تشخیص است. مقادیر به اجزای آلی تشکیل دهنده خود تجزیه نمی شوند.

بیشتر در مورد موضوع 1.5.2. خواص مایعات یونی:

1. 3.5. بررسی فرآیند تشعشعی-شیمیایی پلیمریزاسیون عنصری فسفر در حلالهای آلی در حضور مایعات یونی 3.5.1. خواص دی الکتریک محلول های اولیه

A. S. Solodov، M. S. Solodov، S. G. Koshel

ناظر - S. G. Koshel، دکتر شیمی. علوم، استاد

دانشگاه فنی دولتی یاروسلاول

مایعات یونی متعلق به به اصطلاح "حلال های سبز" هستند که با اصول شیمی سبز مطابقت دارند. مایعات یونی نمک های مذاب با دمای پایین هستند که دارای تعدادی خواص مانند: عدم فراریت، پایداری شیمیایی، ایمنی محیطی، هدایت یونی بالا، قدرت انحلال خوب، عرض "پنجره" الکتروشیمیایی هستند.

مایعات یونی به عنوان جزئی از الکترولیت ها برای دستگاه های مختلف الکتروشیمیایی از نوع جدید (در باتری های لیتیومی، خازن ها، باتری های خورشیدی) استفاده می شود. استفاده از مایعات یونی به عنوان اجزای فعال غشاها امکان پذیر است. غشاها اجزای اصلی پیل های سوختی هستند که می توانند در محیط های سخت کار کنند.

مزیت قابل توجهی در استفاده از مایعات یونی در فرآیندهای الکتروشیمیایی در مقایسه با الکترولیت های سنتی ایجاد شده است. استفاده از مایعات یونی به عنوان محلول های پلیمری غیرآبی برای واکنش های الکتروشیمیایی و الکتروکاتالیستی امیدوارکننده است: الکترواکسیداسیون، کاهش الکتریکی. بسیاری از بسترهای آلی در مایعات یونی بیشتر از آب حل می شوند. رسوب فلز از مایعات یونی حاوی همان فلز در ترکیب کاتیون به راحتی اتفاق می افتد.

مزیت اصلی استفاده از مایعات یونی - الکترولیت ها در صنایع آبکاری این است که محلول های آبی نیستند، یعنی در حین رسوب الکتریکی پوشش ها، هیدروژن آزاد نمی شود. بنابراین، اساساً می توان پوشش های بدون ترک و مقاوم در برابر خوردگی را بدست آورد.

از نقطه نظر تحقیقات، مایعات یونی مبتنی بر یوتکتیک کولین کلرید مورد توجه هستند. مایعات یونی مبتنی بر یوتکتیک - کولین کلرید ساج را می توان به راحتی در شرایط محیطی کار کرد. ما مخلوط‌های یوتکتیک زیر را از کولین کلرید با اتیلن گلیکول، اوره، با اسید اگزالیک و با کلرید کروم به‌دست آورده‌ایم و مطالعه کرده‌ایم. وابستگی دمایی هدایت الکتریکی این یوتکتیک ها مشخص شده است.

فناوری "خانه هوشمند" با یک هدف در ذهن ایجاد شده است - صرفه جویی در زمان صرف شده برای کارهای خانه. فناوری های جدید مورد استفاده در سیستم خانه های هوشمند از نظر تنوع چشمگیر هستند. با کمک به اصطلاح ...

مشاور علمی - A. A. Kiselev، Ph.D. Ped علم، پروفسور دانشگاه فنی دولتی یاروسلاول توسعه روابط بازار مستلزم اجرای یک سیاست مالی جدید، رشد بهره وری تولید در هر شرکت شیمیایی خاص است.

K. E. Razumova سرپرست - S. N. Bulikov، دکترای اقتصاد. دانشیار، دانشیار دانشگاه فنی دولتی یاروسلاول ارتباط تغییرات و نوآوری ها به دلیل نیاز به انطباق سازمان با الزامات خارجی و داخلی است.

پتروشیمی، 1386، دوره 47، شماره 5، ص. 339-348

UDC 541.48-143:542.97

F. A. Nasirov، F. M. Novruzova، A. M. Aslanbeyli و A. G. Azizov

موسسه فرآیندهای پتروشیمی، آکادمی ملی علوم آذربایجان، باکو ایمیل: [ایمیل محافظت شده]دریافت در 6 فوریه 2007

داده‌های مربوط به فرآیندهای تبدیل کاتالیزوری الفین‌ها و دی‌ن‌ها با استفاده از مایعات یونی (IL) به عنوان حلال خلاصه می‌شوند. نقش این ترکیبات در حل مشکلات زیست محیطی از دیدگاه شیمی سبز مورد بحث قرار گرفته است. برخی از فرآیندهای صنعتی شامل مایعات یونی در نظر گرفته شده است.

تعریف کلی "شیمی سبز" طراحی و توسعه محصولات و فرآیندهای شیمیایی است که استفاده و تولید مواد خطرناک را کاهش یا حذف می کند. هر ماده و روش به دست آوردن آن از طریق دگرگونی های شیمیایی را می توان در ارتباط با تأثیر احتمالی آنها بر محیط زیست در نظر گرفت. وظیفه "شیمی سبز" به توسعه فرآیندهای شیمیایی کاهش می یابد، از یک سو، از نظر اقتصادی قابل قبول است، از سوی دیگر - طبیعت با حداقل آلودگی. هنگام توسعه چنین فرآیندهای صنعتی "پاک"، باید با 12 اصل "شیمی سبز" که در آثار ارائه شده است هدایت شود.

استفاده از حلال های سازگار با محیط زیست یا انجام فرآیندها بدون حلال یکی از مهمترین زمینه های "شیمی سبز" است. حلال های آلی معمولی اغلب ترکیبات به اندازه کافی فرار هستند که علاوه بر خطرناک بودن آلودگی هوا، به شدت قابل اشتعال، سمی یا سرطان زا هستند. استفاده از IL ها به جای آنها از اهمیت علمی و عملی زیادی در توسعه فرآیندهای جدید "شیمی سبز" برخوردار است.

پیشرفت‌ها در کاربرد IL در کاتالیز به طور مفصل در کتاب‌ها و مقالات مروری متعددی از جمله شرح داده شده است.

پیشرفت قابل توجهی با استفاده از IL ها در فرآیندهای تبدیل کاتالیزوری الفین ها و دین ها مانند دیمر شدن، الیگومریزاسیون، آلکیلاسیون و متاتز حاصل شده است. پتانسیل IL ها به عنوان رسانه های جدید برای واکنش های ذکر شده در کاتالیز همگن به لطف کار پیشگامانه و مطالعات عمیق گروهی از شیمیدانان کاملاً قدردانی شد.

مفهوم مایعات یونی

مایعات یونی، به عنوان یک کلاس جدید از حلال‌های جایگزین، به دلیل فشار بخار کم، عدم سمیت و امکان برهمکنش با ترکیبات آلی فلزی، توجه زیادی را به خود جلب می‌کنند که چشم‌انداز وسیعی را برای استفاده از آنها در کاتالیز باز می‌کند. در اصل، طیف عظیمی از IL ها با تغییر ترکیب کاتیون و آنیون به دست می آیند، که به نوبه خود، می توانند برای هر واکنش خاص انتخاب شوند. در عین حال، مسمومیت و مسایل هزینه این دسته جدید از حلال ها باید به صورت موردی ارزیابی شود.

IL ها، متشکل از یک کاتیون آلی حاوی نیتروژن بزرگ و یک آنیون معدنی بسیار کوچکتر، ترکیباتی با Gm معمولاً زیر 100-150 درجه سانتیگراد هستند.

انجمن های کاتیون-آنیون متعددی که قادر به تشکیل ILهای دمای اتاق (RBI) هستند در ادبیات ذکر شده است. این شرایط آنها را از نمک های مذاب کلاسیک متمایز می کند (به عنوان مثال، NaCl با Mm = 801 ° C، Na3AlF3 با Mm = 1010 ° C، کلرید تترابوتیل فسفونیوم با Mm = 80 ° C، مخلوط LiCl:KCl = 6:4 ° C با Mm = 3، و غیره). IZHKT - مایعات Ch. arr با کاتیون های نامتقارن بزرگ در مولکول مانع از بسته بندی نزدیک آنیون ها می شود. IL ها حاوی کاتیون های آمونیوم، سولفونیم، فسفونیوم، لیتیوم، ایمیدازولیوم، پیریدینیم، پی کولینیم، پیرولیدینیم، تیازولیوم، تری آزولیوم، اگزازولیوم و پیرازولیوم با جایگزین های مختلف هستند.

نمک های مایع مبتنی بر کاتیون دی آلکیلیمیدازولیوم از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.

با طیف گسترده ای از خواص فیزیکوشیمیایی مشخص می شود که معمولاً با تبادل آنیون از هالیدهای ایمیدازول به دست می آید.

آنیون های IL به دو نوع تقسیم می شوند. اولی از آنیون های چند هسته ای تشکیل شده است (به عنوان مثال،

A12 C1-، A13 C1 10، Au2C17، Fe2C17 و 8b2B-!)، که از برهمکنش اسید لوئیس مربوطه با آنیون تک هسته ای (به عنوان مثال،

A1C1-) و به ویژه به هوا و آب حساس هستند. نوع دوم آنیون های تک هسته ای هستند که بخشی از IL های استوکیومتری خنثی هستند.

به عنوان مثال، VB4، RB6، 2pS133، SiS12، 8pS1-،

N#802)-، N(#802)-، C(SBz802)3، SBzS02،

SB3803، CH380- و غیره

با تغییر گروه های آلکیل ترکیب اولیه (ایمیدازول، پیریدینیم، فسفونیوم و غیره)، و همچنین نوع آنیون های مرتبط، سنتز طیف عظیمی از IL ها با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت از نظر تئوری امکان پذیر است. نویسندگان این کار وجود حداکثر یک تریلیون (1018) ترکیب کاتیون/آنیون ممکن را در IL ها پیشنهاد می کنند.

متداول ترین آنها کلروآلومینات، تترا فلوئوروبورات یا هگزافلوئوروفسفات IL های مبتنی بر N-alkylpyridinum یا 1،3-dialkylimidazolium هستند. ILهای ارگانوکلروآلومینات به دست آمده از کلریدهای N-alkylpyridinium یا 1,3-dialkylimidazolium و تری کلرید آلومینیوم دارای محدودیت فاز مایع گسترده تا 88 درجه سانتیگراد هستند.

خواص فیزیکی و شیمیایی ILها (چگالی، هدایت الکتریکی، ویسکوزیته، اسیدیته لوئیس، آبگریزی، توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی) را می توان با تغییر نوع و نسبت اجزای کاتیونی و آنیونی کنترل کرد. در این صورت امکان ایجاد IL هایی با خواص مطلوب مناسب برای استفاده در کاتالیز فراهم می شود.

IL ها "حلال های سبز" نامیده می شوند - به دلیل فشار بخار کم آنها فرار نیستند و بنابراین مشتعل نمی شوند. علاوه بر این، آنها با تعدادی از حلال‌های آلی رایج غیرقابل اختلاط هستند، که جایگزینی واقعی برای ایجاد سیستم‌های دو فازی فراهم می‌کند. این خاصیت جداسازی محصولات از مخلوط واکنش و همچنین بازسازی کاتالیزور و بازگشت آن به سیستم همراه با IL را آسان می کند. کاتالیز دو فازی مایع- مایع باعث "ناهمگن شدن" یک کاتالیزور همگن در یک فاز (معمولا قطبی، در این مورد در IL) و محصولات آلی در فاز دیگر می شود. محصول با تخلیه ساده از محلول کاتالیزور جدا می شود و کاتالیزور به طور مکرر بدون کاهش راندمان استفاده می شود.

کارایی، گزینش پذیری و فعالیت فرآیند. یک کاتالیزور نوع یونی را می توان به راحتی در فاز IL بدون نیاز به سنتز لیگاندهای با هدف خاص حفظ کرد. در مواردی که کاتالیزور شارژ نمی شود، انتقال (شستشو) یک فلز واسطه گران قیمت به فاز آلی را می توان با استفاده از لیگاندهای کاربردی که مخصوصاً در ساختار IL وارد شده اند محدود کرد. ویژگی‌های ترمودینامیکی و جنبشی واکنش‌های شیمیایی انجام‌شده در IL با حلال‌های آلی فرار سنتی متفاوت است، که این نیز بسیار مورد توجه است.

مقالات در مورد بسیاری از واکنش های شیمیایی که در آنها IL به عنوان یک محیط استفاده می شود، گزارش می دهد. چنین واکنش هایی شامل ترک خوردگی، هیدروژنه شدن، ایزومریزاسیون، دیمر شدن، الیگومریزاسیون و غیره می باشد. مشخص است که IL های مورد استفاده در تعدادی از سیستم های کاتالیزوری فعالیت، گزینش پذیری و پایداری بیشتری نسبت به حلال های سنتی نشان می دهند. آنها اغلب بازده بهتر، توزیع بسیار انتخابی محصولات واکنش و در برخی موارد سینتیک فرآیند سریعتر را ارائه می دهند. واکنش‌ها در IL همچنین در فشارها و دماهای پایین‌تری نسبت به واکنش‌های معمولی انجام می‌شود، بنابراین منجر به کاهش قابل توجه هزینه‌های انرژی و سرمایه می‌شود.

مایعات یونی در فرآیندهای کاتالیزوری اولفین و تبدیل دین

فرآیندهای کاتالیزوری دایمر شدن، الیگومریزاسیون، آلکیلاسیون و متاتز الفین ها و دین ها در IL فرصت های جدیدی را برای تبدیل آنها به الفین های با ارزش تر و سایر محصولات باز می کند. نقش حلال در این فرآیندهای کاتالیزوری همگن حل کردن و تثبیت مولکول‌های مونومرها، لیگاندها و کاتالیزورها بدون برهمکنش با آنها و بدون رقابت با مونومرها برای یک مرکز هماهنگی خالی است.

به عنوان حلال، ILها از نظر توانایی هماهنگی ضعیف منحصر به فرد هستند، که با توجه به کمپلکس کاتالیزوری، به ماهیت آنیون بستگی دارد. IL با هسته دوستی کم با مولکول آلی برای هماهنگی در مرکز الکتروفیل فلز رقابت نمی کند. در برخی موارد، نقش آنها صرفاً ایجاد یک محیط قطبی و ضعیف برای یک کاتالیزور کمپلکس آلی فلزی (به عنوان یک حلال "بی ضرر") یا به عنوان یک کوکاتالیست (مثلاً در مورد کلروآلومینات یا کلروستانات IL) است، بنابراین می توان از آنها استفاده کرد.

به عنوان یک حلال مستقیم، حلال کمکی و کاتالیزور عمل می کند.

مشخص است که بیشتر ILها مخلوط‌های دو فازی را با الفین‌های زیادی تشکیل می‌دهند و این سیستم‌ها همه مزایای کاتالیز همگن و ناهمگن را دارند (به عنوان مثال، شرایط فرآیند ملایم، نسبت راندمان/انتخاب بالا مشخصه کاتالیزورهای همگن، جداسازی آسان محصولات واکنش، مصرف بهینه کاتالیست ناهمگن).

در حال حاضر، بیشترین واکنش مورد مطالعه در IL، دیمریزاسیون الفین های پایین کاتالیز شده توسط ترکیبات نیکل با استفاده از یک نوع حلال کلرآلومینات است.

موسسه نفت فرانسه (FIN) یک فرآیند کاتالیزوری دیمریزاسیون پروپیلن در یک کلروآلومینات IL بر اساس 1-bu- توسعه داده است.

tyl-3-methylimidazolium کلرید (bmimCl) - به اصطلاح. فرآیند نیکل کاتالیزور شامل L2NiCl2 (L = Ph3P یا پیریدین) در ترکیب با EtAlCl2 (bmimCI/AlQ3/EtAlQ2 = 1/1.2/0.25) و کاتالیزور فعال است.

کمپلکس یونی نیکل (II) + AlCl- در محل بر اثر آلکیلاسیون L2NiCl2 با EtAlCl2 در ILهای آلکیل کلروآلومینات اسیدی تشکیل شده است. از آنجایی که دومی باعث تجزیه کمپلکس های فلزی یونی می شود، فرض بر این بود که آنها تأثیر مفیدی بر این واکنش دارند. در دمای 5 درجه سانتی گراد و فشار اتمسفر، بهره وری فرآیند به 250 کیلوگرم دایمر در گرم نیکل می رسد که بسیار بیشتر از

برای مطالعه بیشتر مقاله، باید متن کامل ELISEEV O.L., LAPIDUS A.L. - 2010

برخی از قوانین و مکانیسم های تنظیم توزیع وزن مولکولی محصولات الیگومریزاسیون اتیلن در حضور سیستم های مجتمع فلزی حاوی ZR (مرور)

A. G. Azizov, R. V. Alieva, F. M. Velieva, B. V. Guliyev, M. D. Ibragimov - 2008