Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan
Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.
Postat på http:// www. allt bäst. ru/
Introduktion
1. Jonisk vätska
1.2 Egenskaper hos joniska vätskor
1.3 Joniska vätskor i vetenskapen
2. Fin organisk syntes
2.1 Karakteristika för TOC
Slutsats
Introduktion
Trots att det finns ett brett utbud av kända katalysatorer, är kemisk teknik och organisk syntes ständigt i behov av nya, mer effektiva och miljömässigt acceptabla katalysatorer, reaktionsmedier och lösningsmedel. Vid utveckling och förbättring av industriella processer för grundläggande och fin organisk syntes, såväl som inom petrokemi, behövs nya tillvägagångssätt för att lösa befintliga ekonomiska och miljömässiga problem förknippade med höga energikostnader och miljöföroreningar. En modern metod för att lösa problemet med att ersätta flyktiga organiska föreningar som används som lösningsmedel i organisk syntes involverar användningen av joniska vätskor. Användningen av joniska vätskor som nya reaktionsmedier kan lösa problemet med lösningsmedelsutsläpp och återanvändning av dyra katalysatorer.
Fin organisk syntes (TOS) är ett stort antal kemiska föreningar: droger, färgämnen, kemiska tillsatser, bekämpningsmedel, ytaktiva ämnen, speciella polymera material, syntetiska enzymer, etc. Dessutom, som regel, produktionen av varje produkt av fin organisk syntes -- en komplex process i flera steg. Det är de subtila omvandlingarna i de flesta tekniska processer och det stora antalet övergångar i riktning mot målämnet som kännetecknar särdragen hos denna undergren av organisk kemi, och inte produktionens skala.
1. Jonisk vätska
1.1 Karakteristika för joniska vätskor
Termen "joniska vätskor" avser ämnen som är vätskor vid temperaturer under 100 °C och består av organiska katjoner, till exempel 1,3-dialkylimidazolium, N-alkylpyridinium, tetraalkylammonium, tetraalkylfosfonium, trialkylsulfonium och olika anjoner: Cl-, [ ВF4] -, [PF6]-, [SbF6]-, CF3SO3-, [(CF3SO2)2N]-, ROSO3-, RSO3-, ArSO3-, CF3CO2-, CH3CO2-, NO3-, [A12C17]-.
Anjonens natur har ett stort inflytande på egenskaperna hos joniska vätskor - smältpunkt, termisk och elektrokemisk stabilitet och viskositet. Polariteten, såväl som hydrofiliciteten eller hydrofobiciteten hos joniska vätskor kan optimeras genom lämpligt val av katjon/anjonparet, och varje ny anjon och katjon ger ytterligare möjligheter att variera egenskaperna hos joniska vätskor.
1.2 Egenskaper hos joniska vätskor
Ökad uppmärksamhet på joniska vätskor beror på närvaron av följande specifika egenskaper:
1. Brett område av flytande tillstånd (> 300 °C) och låga smälttemperaturer (Tm< 100 °С).
2. Hög elektrisk ledningsförmåga.
3. God upplösningsförmåga mot en mängd olika oorganiska, metallorganiska och organiska föreningar och polymerer av naturligt och syntetiskt ursprung.
4. Katalytisk aktivitet, som ökar selektiviteten för organiska reaktioner och utbytet av målprodukten.
5. Icke-flyktig, återanvändbar.
6. Ej brandfarlighet, icke-explosivitet, icke-toxicitet och den därav följande frånvaron av skadliga effekter på miljön.
7. Obegränsade möjligheter i målinriktad syntes av joniska vätskor med önskade egenskaper.
Kvaliteterna 3 och 4 gör joniska lösningsmedel särskilt attraktiva vid polymersyntes.
1.3 Joniska vätskor i vetenskapen
Joniska vätskor är unika föremål för kemisk forskning, deras användning i katalys, organisk syntes och andra områden, inklusive biokemiska processer. Antalet joniska vätskor som beskrivs i litteraturen är för närvarande mycket stort (cirka 300). Det potentiella antalet joniska vätskor är praktiskt taget obegränsat och begränsas endast av tillgången på lämpliga organiska molekyler (katjoniska partiklar) och oorganiska, organiska och metallkomplexanjoner. Enligt olika uppskattningar kan antalet möjliga kombinationer av katjoner och anjoner i sådana joniska vätskor nå 1018. Figur 1 visar några av de mest studerade joniska vätskorna som beskrivs i litteraturen.
1.4 Metoder för att erhålla joniska vätskor
Förberedelsemetoderna är ganska enkla och kan lätt skalas upp. De tre huvudsakliga syntesmetoderna är vanligast:
En utbytesreaktion mellan ett silversalt som innehåller den nödvändiga B-anjonen och ett halogenderivat med den nödvändiga katjonen
A+: Ag+B- + A+Hal- > A+B- + AgHal (1)
Kvaterniseringsreaktion av N-alkylhalogenidderivat med metallhalogenider:
N+ - AlkHal- + MAln > N+ - AlkМНa1- n+1 (2)
Jonbytarreaktioner på jonbytarhartser eller leror.
Ris. 1 - Joniska vätskor
(Ri = H, alkyl, aryl, hetaryl, allyl, etc., inklusive funktionella grupper, 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]-, etc.)
En annan praktiskt viktig riktning i syntesen av joniska vätskor är deras framställning direkt i reaktorn. I detta fall blandas motsvarande N-alkylhalogenid och metallhalogeniden i en reaktor och en jonisk vätska bildas precis innan den kemiska processen eller katalytiska reaktionen startas. Oftast framställs joniska vätskor baserade på en blandning av aluminiumklorid och organiska klorider. När två fasta ämnen blandas sker en exoterm reaktion och eutektiska blandningar bildas med smältpunkter ner till -90 °C. Detta är som regel en transparent, färglös eller gulbrun vätska (färgen beror på närvaron av föroreningar och lokal överhettning av reaktionsmassan under beredningen av den joniska vätskan). Joniska vätskor, på grund av mångfalden och särdragen hos deras egenskaper, har visat sig vara mycket attraktiva för katalys och organisk syntes.
När det gäller joniska vätskors "miljövänlighet" bör och kommer mycket att omvärderas i efterföljande studier, även om det faktum att de är återvinningsbara, icke brandfarliga och har ett lågt mättat ångtryck gör dem till fullvärdiga deltagare i " grön” kemi, även utan att ta hänsyn till de vinster i produktivitet och selektivitet, som exempel gavs i granskningen. Uppenbarligen, på grund av deras höga kostnad, är det osannolikt att joniska vätskor kommer att finna utbredd användning i storskaliga processer om inte ytterligare fördelar med heterogeniserade system hittas. Samtidigt kan småskalig kemi, främst metallkomplexkatalys, vara ett bördigt område för deras användning, liksom elektrokemi i allmänhet och elektrokatalys i synnerhet.
2. Fin organisk syntes
2.1 Karakteristika för TOC
Fin organisk syntes (TOS) är en industriell småskalig produktion av organiska ämnen med komplex struktur.
De huvudsakliga råvarukällorna är produkter av grundläggande organisk syntes. Fin organisk syntes kännetecknas av flerstegsnatur, svårigheter med storskalig övergång och relativt höga specifika energi- och arbetskostnader, på grund av den ofta låga produktionen per volymenhet av reaktorer, en betydande mängd avfall, komplexiteten i att lösa miljöfrågor , etc. Effektiviteten hos fina organiska syntesprocesser ökas främst genom användning av flexibla blockmodulära system, automatiska styrsystem, användning av bioteknologiska metoder (för att erhålla mellanprodukter och omvandla avfall), laserkemi, etc.
Huvudprodukterna för fin organisk syntes är färgämnen, droger, bekämpningsmedel, textila hjälpämnen och dofter, kemiska tillsatser för polymermaterial, kemikalier för film och fotografiska material, kemiska reagenser, etc.
2.2 Framstegshistoria inom organisk syntes
Framsteg inom den organiska syntesindustrin beror till stor del på utvecklingen av nya reaktioner. Ofta skapar en fundamentalt ny reaktion en ny era inom organisk kemi. Till exempel 1928 upptäcktes reaktionen av diensyntes (O. Diels och K. Alder), som består av tillsats av ämnen som innehåller en dubbel- eller trippelbindning (dienofiler) i 1,4-position till konjugerade diensystem med bildandet av sexledade ringar:
Figur 1 - Diensyntesreaktionsschema
Denna reaktion blev grunden för produktionen av många nya syntetiska ämnen, från en mängd olika cykliska föreningar till komplexa polycykliska system, såsom steroider och ytterligare heterocykliska system.
Wittig-reaktionen blev grunden för en ny metod för syntes av olefiner, med hjälp av vilken ett stort antal komplexa analoger av naturliga föreningar erhölls, figur 2.
Figur 2 - Schema för Wittig-reaktionen
2.3 Enzymimmobiliseringsmetod
Utvecklingen av olefinsyntes underlättades av utvecklingen av reagens immobiliserade på polymerbärare. I detta fall är det andra reagenset i lösning. Reaktionen fortskrider på ett sådant sätt att produkten förblir på polymeren och lätt separeras genom filtrering och tvättning från överskottet av det andra reagenset och biprodukterna. Slutprodukten klyvs sedan från polymermatrisen och renas. Detta tillåter flerstegs- och arbetsintensiva synteser att utföras utan komplex rening i mellanliggande steg. Denna metod används särskilt framgångsrikt för syntes av peptider och proteiner.
Metoden att immobilisera enzymer på en olöslig bärare är mycket effektiv. Enzymet isoleras från en naturlig källa, renas och fixeras till en oorganisk eller polymer bärare genom kovalent bindning eller adsorption. Lösningen av substansen passerar genom en kolonn fylld med ett sådant immobiliserat enzym. Vid utgången av kolonnen separeras produkten med konventionella metoder. På detta sätt kan flerstegsprocesser utföras genom att lösningen passerar sekventiellt genom flera kolonner med olika enzymer.
2.4 Fasöverföringskatalysatormetod
Ett nytt steg i utvecklingen av fin organisk syntes var användningen av så kallad fasöverföringskatalys, när speciella ämnen tillsätts reaktionsblandningen - fasöverföringskatalysatorer (ammonium, fosfoniumsalter, kronetrar). Dessa ämnen underlättar överföringen av till exempel anjoner från den vattenhaltiga eller fasta fasen till den organiska fasen, där de reagerar.
Antalet reaktioner för vilka fasöverföringskatalysatorer är effektiva är mycket stort och inkluderar nästan alla reaktioner som involverar karbanjoner (Claisen, Michael, Wittig, Horner och andra reaktioner, C-alkylering, addition, etc.). Användningen av fasöverföringskatalys är lovande i oxidationsreaktioner när den organiska substansen är olöslig i vatten och oxidationsmedlet är olösligt i ett organiskt lösningsmedel. Till exempel kaliummanganat, som är olösligt i bensen, när det tillsätts med små mängder kroneter, ger den så kallade crimson bensenen, som innehåller MnO4-jonen, som fungerar som ett starkt oxidationsmedel. Moderna metoder för organisk syntes använder nu framgångsrikt planering av komplexa flerstegsprocesser. Som regel kan övergången från initiala till målprodukter med komplex sammansättning och struktur utföras på olika sätt, av vilka några är mer eller mindre rationella. När föreningarna som syntetiseras blir mer komplexa, bildas vissa metodologiska principer för att välja det mest effektiva schemat.
Slutsats
jonisk flytande organisk syntes
För närvarande är studiet av joniska vätskor och deras egenskaper ett mycket lovande och mycket viktigt område inom världsvetenskapen. Särskilt intressant är området för interaktion av joniska vätskor med olika ämnen, med vidare produktion av nya ämnen.
Joniska vätskor spelar en mycket viktig roll för att förenkla fina organiska syntesteknologier. Eftersom TOC är en arbetsintensiv process, är forskarvärlden intresserade av att uppfinna nya katalysatorer, såsom joniska vätskor.
Lista över använda källor
1. Yagfarova, A.F., Metodologisk handbok om joniska vätskor / A.R. Gabdrakhmanova, L.R. Minibaeva, I.N. Musin. - Bulletin: KTU, 2012, 192-196.
2. Gabdrakhmanova, A.R., Metodologisk handbok om joniska vätskor / A.F. Yagfarova, L.R. Minibaeva, A.V. Klinov. - Bulletin: KTU, 2012, 63-66.
3. Bykov, G. V. Organisk kemis historia. - M., 1976. 360 s.
4. Reichsfeld, V.O., Erkova L.N., Utrustning för tillverkning av grundläggande organisk syntes och syntetiska gummin / Reichsfeld V.O., Erkova L.N. - M. - St., 1965.
Postat på Allbest.ru
...Liknande dokument
Erhålla organiska föreningar, material och produkter genom organisk syntes. Huvudinriktningar och utsikter för utvecklingen av organisk syntes. Grupper av utgångsämnen för efterföljande organisk syntes. Metoder för organisk syntes.
abstrakt, tillagt 2011-05-15
Produktionsteknik och användningsområden för biogas som ny energikälla. Metoder för att bearbeta boskaps- och fjäderfäavfall för att producera biobränsle. Säkerhetsregler vid arbete i ett mikrobiologiskt laboratorium.
kursarbete, tillagt 2012-10-06
Kärnan i "pseudo-jämviktssyntes". Syntes av kongruent lösliga ämnen med hänsyn till fasdiagrammet för ternära system. Ångdeponeringsmetod. Redoxreaktioner i lösningar. Fysikalisk-kemiska metoder för rening av ämnen.
test, tillagt 2014-07-01
Metoder för att designa system för att använda skärvätskor i slipoperationer. Matematisk modell av processen för rengöring av kylvätska från mekaniska föroreningar i filter och sedimenteringstankar. Studie av förflyttning av vätskor och mekaniska föroreningar.
avhandling, tillagd 2013-01-23
Trender i utvecklingen av organisk syntes. Syntesgas som alternativ till olja. Framställning av etanol genom direkt katalytisk hydratisering av eten. Ersättning av tvåstegsprocessen för syntes av acetaldehyd från eten via etanol med en enstegsoxidativ process.
kursarbete, tillagd 2015-02-27
Krav på arbetsvätskor i hydraulsystem. Klassificering och beteckningar av hydrauloljor i hemmet. Samband mellan vätskors molekylära struktur och deras fysikaliska egenskaper. Rengöring och regenerering av arbetsvätskor.
test, tillagt 2016-12-27
Egenskaper för separatorns funktionsprincip, dess syfte. Användningen av skivseparatorer för att förbättra effektiviteten i processtyrningen av separationen av olika vätskor och fasta ämnen. Specifikationer för utrustning som används för separation.
artikel, tillagd 2018-02-22
Metoder för att erhålla nanomaterial. Syntes av nanopartiklar i amorfa och ordnade matriser. Produktion av nanopartiklar i nolldimensionella och endimensionella nanoreaktorer. Zeoliter av strukturell typ. Mesoporösa aluminiumsilikater, molekylsiktar. Dubbla hydroxider i lager.
kursarbete, tillagt 2014-12-01
Strukturanalys och syntes av en platt spakmekanism, dess kinematik och kraftberäkningar. Konstruktion av diagram och beräkning av parametrar för enkla och komplexa växelmekanismer. Länkar av kammekanismen, dess dynamiska analys. Syntes av kamprofil.
kursarbete, tillagd 2013-12-29
Användningen av bentonitleror vid framställning av järnmalmspellets, deras ingående mineraler. Studie av organiska tillsatsers inverkan på råpellets egenskaper. Fysikaliska och kemiska egenskaper hos bindande tillsatser, deras reologiska egenskaper.
Blandbarheten av joniska vätskor med olika lösningsmedel presenteras i tabell 1.4.
Tabell 1.4. Blandbarhet av IL med olika lösningsmedel. Nej. Lösningsmedel I
A1C13 - bas - AICI3 - syra 1 Vatten 80.1 Ej blandbart Reagerar Reagerar 2 Propylenkarbonat 64.4 Blandbart Blandbart Reagerar 3 Metanol 33.0 Blandbart Reagerar Reagerar 4 Acetonitril 26.6 Blandbart Blandbart Reagerar Blandbart 20 Macetylen 8eton. ,93 Blandbar Blandbar 7 THF 7,58 Blandbar Blandbar Reagerar 8 Trikloretylen 3.39 Ej blandbar Ej
blandas inte
blandbar 9 Koldisulfid 2,64 Ej blandbar Ej
blandas inte
blandbar 10 Toluen 2,38 Ej blandbar Blandbar Reagerar 11 Hexan 1,90 Ej blandbar Ej
blandas inte
blandad
Jonisk vätska (+PF Vanligtvis jämförs processer i joniska vätskor med de i typiska organiska lösningsmedel. Ur denna synvinkel, med avseende på föreningar som uppvisar svaga basiska egenskaper, kommer den grundläggande IL att bete sig på samma sätt som DMF. Å andra sidan, sura vätskor kommer att bete sig i surhet beter sig som trifluorättiksyra. Vid rumstemperatur är joniska vätskor utmärkta lösningsmedel och kan samtidigt fungera som katalysatorer för ett antal reaktioner, såsom Friedel-Crafts, Diels-Alder, isomerisering och reduktionsreaktioner.
[EM1m]Cl-AlCl3 och andra haloaluminatjoniska vätskor har Lewis-syra, som kan kontrolleras genom att ändra molförhållandet mellan de två komponenterna i AlCl3AlCl3. Allt detta gör joniska vätskor till intressanta föremål som icke-vattenhaltiga reaktionsmedier. Lewis-surheten i dessa system bestäms av aktiviteten hos kloriden. Jämvikt i en kloroaluminatvätska vid rumstemperatur kan beskrivas med två ekvationer:
AICI4" + AICI3 AI2C17*
Den första beskriver processen i basiska smältor, när molförhållandet för AlCl3AlCl är mindre än en, och den andra - i sura smältor, där förhållandet är större än ett. Detta innebär att fler anjoner C G, AICI4", AI2CI7" bildas och deras relativa kvantiteter bestäms av jämvikten: 2A1SC" *
ALCL" + CG Heptakloroaluminatjon är en stark Lewis-syra, tack vare klorjonen i den konjugata Lewis-basen. En neutral jonisk vätska är en där molförhållandet av AlCl3AlmCl är lika med en och endast AICI4*-jonen är närvarande. Den har nu blir det möjligt att neutralisera buffrade sura ILs fasta metallalkylklorider.
Den fullständiga lösligheten av joniska vätskor i lösningsmedel gör dem bekväma för spektrofotometriska mätningar, särskilt i de synliga och UV-områdena. De kan användas tillsammans med organiska lösningsmedel, och som ett resultat av solvatisering sker dispergering av IL-joner och som en konsekvens en förändring av vissa fysikalisk-kemiska egenskaper: en minskning av viskositeten och en ökning av lösningens konduktivitet. När man jämför IR-spektra för sura och basiska joniska vätskor avslöjas en lätt förvrängning av den aromatiska ringen, som är mindre ansträngd i motsats till saltet, som har en mindre katjon. Detta betyder att vätebindningen mellan väteatomen på den andra kolatomen i ringen och kloridjonen är antingen mycket svag eller obefintlig. I bastyp IL är vätebindningsspänningen fortfarande betydande. En av fördelarna med IL är deras termiska stabilitet över ett brett temperaturområde, vilket gör det möjligt att framgångsrikt kontrollera reaktionerna som uppstår i dessa vätskor. Således börjar +PF6" att sönderdelas vid en temperatur av ~ 620 K, och med en märkbar hastighet vid 670 K. Nedbrytningen av IL sker enligt en mekanism både i luft och i en kvävemiljö. Det har visat sig att vid uppvärmning i luft sker ingen oxidation av IL.
Joniska vätskor är bekväma att använda och billiga att producera. De är bra lösningsmedel, och möjligheten att skapa katalytiska system baserade på dem gör dem att föredra för att utföra katalytiska reaktioner. Genom att välja joniska vätskor är det möjligt att uppnå frisättning av reaktionsprodukter till en annan fas.
Beteendet hos IL under påverkan av joniserande strålning har praktiskt taget inte studerats. En preliminär bedömning av strålningsstabiliteten hos en av de mest välkända IL:erna baserad på 1,3-dialkylimidazolkatjonen (+PF6") visar att den är relativt resistent mot joniserande strålning (som bensen) och mer stabil än ett system baserat på en blandning av tributylfosfat och fotogen Det har visat sig att joniska vätskor under de studerade förhållandena, när de utsätts för joniserande strålning i detekterbara mängder, inte sönderdelas till sina ingående organiska komponenter.
Mer om ämne 1.5.2. Egenskaper hos joniska vätskor:
- 3.5. Studie av den strålningskemiska processen för polymerisation av elementär fosfor i organiska lösningsmedel i närvaro av joniska vätskor 3.5.1. Dielektriska egenskaper hos initiala lösningar
A. S. Solodov, M. S. Solodov, S. G. Koshel
Vetenskaplig handledare - S. G. Koshel, doktor i kemi. vetenskaper, professor
Yaroslavl State Technical University
Joniska vätskor tillhör de så kallade "gröna lösningsmedlen", som motsvarar principerna för grön kemi. Joniska vätskor är smälta salter vid låg temperatur som har ett antal egenskaper, såsom: icke-flyktighet, kemisk stabilitet, miljösäkerhet, hög jonledningsförmåga, god upplösningsförmåga och bredden på det elektrokemiska "fönstret".
Joniska vätskor används som en komponent i elektrolyter för olika nya typer av elektrokemiska enheter (litiumbatterier, kondensatorer, solpaneler). Det är möjligt att använda joniska vätskor som aktiva komponenter i membran. Membran är huvudkomponenterna i bränsleceller som kan fungera under svåra förhållanden.
En betydande fördel har konstaterats med att använda joniska vätskor i elektrokemiska processer jämfört med traditionella elektrolyter. Användningen av joniska vätskor som icke-vattenhaltiga polymerlösningar för elektrokemiska och elektrokatalytiska reaktioner: elektrooxidation, elektroreduktion är lovande. Många organiska substrat är mer lösliga i joniska vätskor än i vatten. Utfällning av en metall från joniska vätskor som innehåller samma metall som en katjon sker ganska lätt.
Den största fördelen med att använda joniska vätskor - elektrolyter för galvaniseringsproduktion är att de inte är vattenlösningar, det vill säga det finns ingen väteutveckling under elektroavsättning av beläggningar. Således är det i princip möjligt att få beläggningar som är sprickfria och mer korrosionsbeständiga.
Ur forskningssynpunkt är joniska vätskor baserade på kolinklorid-eutektika intressanta. Joniska vätskor baserade på eutektisk kolinklorid kan lätt användas under omgivande förhållanden. Vi har erhållit och genomfört studier av följande eutektiska blandningar av kolinklorid med etylenglykol, med urea, med oxalsyra och med kromklorid. Beroendet av den elektriska ledningsförmågan hos dessa eutektika på temperaturen har fastställts.
Smart Home-tekniken skapades med ett mål i åtanke – att spara tid på rutinarbete i hushållet. Ny teknik som används i det smarta hemsystemet är slående i sin mångfald. Med hjälp av den så kallade...
Vetenskaplig handledare - A. A. Kiselev, Ph.D. ped. Vetenskaper, professor Yaroslavl State Technical University Utvecklingen av marknadsrelationer kräver implementering av en ny finanspolitik, en ökning av produktionseffektiviteten vid varje specifikt kemiskt företag ...
K. E. Razumova Vetenskaplig handledare - S. N. Bulikov, doktor i nationalekonomi. Vetenskaper, docent Yaroslavl State Technical University Relevansen av förändringar och innovationer beror på behovet av att anpassa organisationen till kraven från externa och interna ...
PETROKEMI, 2007, volym 47, nr 5, sid. 339-348
UDC 541.48-143:542.97
© 2007 F. A. Nasirov, F. M. Novruzova, A. M. Aslanbeyli, A. G. Azizov
Institutet för petrokemiska processer, National Academy of Sciences i Azerbajdzjan, Baku E-post: [e-postskyddad] Mottaget av redaktören 2007-06-02
Data om processerna för katalytisk omvandling av olefiner och diener med användning av joniska vätskor (IL) som lösningsmedel sammanfattas. Dessa föreningars roll för att lösa miljöproblem diskuteras utifrån grön kemi. Vissa industriella processer som involverar joniska vätskor övervägs.
Den allmänna definitionen av grön kemi är design och utveckling av kemiska produkter och processer som minskar eller eliminerar användning och produktion av farliga ämnen. Varje ämne och metoden för dess framställning genom kemiska omvandlingar kan övervägas i samband med deras eventuella påverkan på miljön. Uppgiften med "grön kemi" handlar om utvecklingen av kemiska processer som å ena sidan är ekonomiskt acceptabla och å andra sidan minimalt förorenar miljön. När man utvecklar sådana "rena" industriella processer bör man vägledas av de 12 principerna för "grön kemi" som ges i verken.
Användningen av miljövänliga lösningsmedel eller processer utan lösningsmedel alls representerar ett av de viktigaste områdena inom grön kemi. Typiska organiska lösningsmedel är ofta ganska flyktiga föreningar, så förutom att vara farliga luftföroreningar är de vanligtvis brandfarliga, giftiga eller cancerframkallande. Användningen av IL är istället av stort vetenskapligt och praktiskt intresse när man skapar nya "grön kemi"-processer.
Framsteg i användningen av IL i katalys beskrivs i detalj i många böcker och översiktsartiklar, inklusive verk.
Betydande framsteg har uppnåtts i användningen av IL i processer för katalytisk omvandling av olefiner och diener, såsom dimerisering, oligomerisering, alkylering och metates. Potentialen hos ILs som nya medier för de ovan nämnda homogena katalysreaktionerna uppskattades till fullo tack vare banbrytande arbete och djupgående forskning av en hel grupp kemister.
INTRODUKTION TILL JONISKA VÄTSKOR
Joniska vätskor, som en ny klass av alternativa lösningsmedel, har väckt stor uppmärksamhet på grund av deras låga ångtryck, bristande toxicitet och förmågan att interagera med organometalliska föreningar, vilket öppnar breda möjligheter för deras användning i katalys. I princip uppnås en stor variation av IL genom att variera kombinationen av katjon och anjon, som i sin tur kan väljas för varje specifik reaktion. Samtidigt måste toxicitets- och kostnadsfrågorna för denna nya klass av lösningsmedel bedömas från fall till fall.
IL, bestående av en stor kväveinnehållande organisk katjon och en mycket mindre oorganisk anjon, är föreningar med Gpl vanligtvis under 100-150°C.
Litteraturen har nämnt en mängd olika katjon-anjonföreningar som kan bilda rumstemperatur-IL:er (RTILs). Denna omständighet skiljer dem från klassiska smälta salter (till exempel NaCl med Gpl = 801°C, Na3AlF3 med Gpl = 1010°C, tetrabutylfosfoniumklorid med Gpl = 80°C, LiCl: KCl-blandning = 6:4 med Gpl = 352° C, etc.). Izhkt - vätskor kap. arr. med stora asymmetriska katjoner i molekylen, vilket förhindrar tät packning av anjoner. IL innehåller ammonium-, sulfonium-, fosfonium-, litium-, imidazolium-, pyridinium-, picolinium-, pyrrolidinium-, tiazolium-, triazolium-, oxazolium- och pyrazoliumkatjoner med olika substituenter.
Av särskilt intresse är flytande salter baserade på dialkylimidazoliumkatjonen, från
kännetecknas av ett brett spektrum av fysikalisk-kemiska egenskaper, som vanligtvis erhålls genom anjonbyte från imidazolhalogenider.
IL-anjoner delas in i två typer. Den första består av polynukleära anjoner (t.ex.
A12 C1-, A13 C1 10, Au2C17, Fe2C17 och Sb2B-!), bildade genom interaktionen av motsvarande Lewis-syra med en mononukleär anjon (t.ex.
A1C1-) och är särskilt känsliga för luft och vatten. Den andra typen är mononukleära anjoner som ingår i neutrala stökiometriska IL,
t.ex. VB4, RB6, 2pS133, SiS12, 8pS1-,
N№802)-, N(№802)-, S(SBz802)3, SBzС02,
SB3803, CH380-, etc.
Genom att ändra alkylgrupperna i utgångsföreningen (imidazol, pyridinium, fosfonium, etc.), såväl som typen av associerade anjoner, är syntesen av en enorm mängd IL med olika fysikalisk-kemiska egenskaper teoretiskt möjlig. Författarna till arbetet föreslår att det finns upp till en biljon (1018) möjliga kombinationer av katjon/anjon i IL.
De vanligast använda är kloroaluminat-, tetrafluorborat- eller hexafluorfosfat-IL baserade på N-alkylpyridinum eller 1,3-di-alkylimidazolium. Organokloroaluminat-IL erhållna från N-alkylpyridinium- eller 1,3-dialkylimidazoliumklorider och aluminiumtriklorid har en bred vätskefasgräns upp till 88°C.
De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos IL (densitet, elektrisk ledningsförmåga, viskositet, Lewis-syra, hydrofobicitet, förmåga att bilda vätebindningar) kan kontrolleras genom att ändra typen och förhållandet mellan katjoniska och anjoniska komponenter. I detta fall blir det möjligt att skapa IL med de önskade egenskaperna som är lämpliga för användning i katalys.
IL kallas "gröna lösningsmedel" - på grund av deras låga ångtryck är de icke-flyktiga och antänds därför inte; Dessutom är de oblandbara med ett antal vanliga organiska lösningsmedel, vilket ger ett verkligt alternativ för att skapa tvåfassystem. Denna egenskap gör det lättare att separera produkter från reaktionsblandningen, såväl som att regenerera katalysatorn och återföra den till systemet tillsammans med IL. Tvåfas vätske-vätskekatalys främjar "heterogenisering" av en homogen katalysator i en fas (vanligtvis polär, i detta fall i en IL) och organiska produkter i en annan. Produkten separeras från katalysatorlösningen genom enkel dekantering och katalysatorn används upprepade gånger utan att minska effektiviteten
processens effektivitet, selektivitet och aktivitet. Katalysatorn av jontyp kan lätt bibehållas i IL-fasen utan behov av att syntetisera speciella ligander. I det fall då katalysatorn inte är laddad, kan övergången (urlakning) av en dyr övergångsmetall till den organiska fasen begränsas genom att använda funktionella ligander specifikt införda i IL-strukturen. De termodynamiska och kinetiska egenskaperna hos kemiska reaktioner som utförs i IL skiljer sig från de i traditionella flyktiga organiska lösningsmedel, vilket också är av stort intresse.
Många kemiska reaktioner där IL används som medium rapporteras i litteraturen. Sådana reaktioner inkluderar krackning, hydrering, isomerisering, dimerisering, oligomerisering, etc. Det är känt att IL som används i ett antal katalytiska system uppvisar större aktivitet, selektivitet och stabilitet än i fallet med traditionella lösningsmedel. De ger ofta bättre utbyten, mycket selektiv distribution av reaktionsprodukter och i vissa fall snabbare processkinetik. Reaktioner i IL sker också vid lägre tryck och temperaturer än konventionella reaktioner, vilket leder till en betydande minskning av energi- och kapitalkostnader.
JONISKA VÄTSKOR I KATALYTISKA PROCESSER FÖR OMVANDLING AV OLEFINER OCH DIENER
Katalytiska processer för dimerisering, oligomerisering, alkylering och metates av olefiner och diener i IL öppnar nya möjligheter för deras omvandling till mer värdefulla olefiner och andra produkter. Lösningsmedlets roll i dessa homogena katalytiska processer är att lösa upp och stabilisera molekylerna av monomerer, ligander och katalysatorer utan att interagera med dem och utan att konkurrera med monomererna om det lediga koordinationscentret.
Som lösningsmedel är IL:er unika i sin svaga koordinationsförmåga, vilket i förhållande till det katalytiska komplexet beror på anjonens natur. ILs, kännetecknade av låg nukleofilicitet, konkurrerar inte med den organiska molekylen om koordination vid metallens elektrofila centrum. I vissa fall är deras roll helt enkelt att tillhandahålla en polär, svagt koordinerande miljö för den organometalliska komplexkatalysatorn (som ett "ofarligt" lösningsmedel) eller som en samkatalysator (till exempel i fallet med kloroluminat eller klorostannat ILs), så att de kan cirka.
fungerar som ett direkt lösningsmedel, hjälplösningsmedel och katalysator.
De flesta IL är kända för att bilda tvåfasblandningar med många olefiner, och dessa system erbjuder alla fördelarna med både homogen och heterogen katalys (t.ex. milda processförhållanden, hög effektivitet/selektivitetsförhållande som är karakteristiskt för homogena katalysatorer, enkel separation av reaktionsprodukter, optimal förbrukning av heterogena katalysatorer).
För närvarande är den mest studerade reaktionen i IL:er dimeriseringen av lägre olefiner katalyserade av nickelföreningar med användning av ett lösningsmedel av kloroluminattyp.
French Petroleum Institute (FIN) har utvecklat en katalytisk process för dimerisering av propen i en kloroaluminat IL baserad på 1-bu-
til-3-metylimidazoliumklorid (bmimCl) - sk. nickelprocess. Katalysatorn består av L2NiCl2 (L = Ph3P eller pyridin) i kombination med EtAlCl2 (bmimCI/AlQ3/EtAlQ2 = 1/1,2/0,25) och en aktiv katalysator
nickel(II)+AlCl-oniskt komplex bildat in situ under alkyleringen av L2NiCl2 med EtAlCl2 i sura alkylkloroluminat-IL. Eftersom de senare främjar dissociationen av joniska metallkomplex, antogs de ha en gynnsam effekt på denna reaktion. Vid 5°C och atmosfärstryck når processproduktiviteten upp till ~250 kg dimer/g Ni, vilket är mycket mer än så
För att läsa artikeln ytterligare måste du köpa hela texten 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
