Международный
научный журнал

Синтез сополимеров N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата с акриловой кислотой


Synthesis of N-morfolin-3-chlor-isopropyl acrylatal copolymetric with acrylic acid

Цитировать:
Уринов У.К., Хамрокулов Ж.Б., Максумова О.С. Синтез сополимеров N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата с акриловой кислотой // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 7(61). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/7483 (дата обращения: 23.11.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Изучена радикальная сополимеризация N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата с акриловой кислотой в среде органических растворителей. Установлено, что во всех случаях сополимеры обогащены звеньями N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата (МХИПА). Применение в качестве сомономера МХИПА приводит к увеличению скорости сополимеризации и характеристической вязкости исследуемых сополимеров.

ABSTRACT

Radical copolymerization of N-morpholine-3-chloro-isopropylacrylate with acrylic acid in organic solvents was studied. It is established that in all cases the copolymers are enriched with N-morpholine-3-chloro-isopropylacrylate (MHIPA) units. The use of MHIPA as a comonomer leads to an increase in the rate of copolymerization and the characteristic viscosity of the copolymers under study.

 

Ключевые слова: сополимеризация, акриловая кислота, N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилат, характеристическая вязкость.

Keywords: copolymerization, acrylic acid, N-morpholine-3-chloro-isopropylacrylate, intrinsic viscosity.

 

Введение

Полимеры, содержащие в своем составе функционально-активные группы, обладают широким спектром медико-биологической активности и используются в качестве бактерицидов, фунгицидов, лекарственных препаратов. Чаще всего для получения таких полимеров использовались мономеры винилового и акрилового ряда, содержащие в структуре карбонильные и аминогруппы  [3, с. 188; 4, с. 199].

В работе синтезированы сополимеры N-винилсукцинимида, N-винилпирролидона, изучены особенности получения их полимераналогов в различных условиях и апробированы на примере синтезированных объектов  физико-химические методы [7, с. 6]. Другими авторами представлены результаты инициированной радикальной сополимеризации метилметакрилата с метакриловой кислотой в среде растворителей с различной полярностью: ацетона, толуола и метанола [1, с. 140]. Показано, что в присутствии ацетона и метанола энергия активации увеличивается, а в толуоле снижается. 

Целью данной работы является исследование процесса сополимеризации N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата с акриловой кислотой. 

Экспериментальная часть

Акриловая кислота, N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилат, ДМФА, этиловый спирт перед использованием перегоняли, осушку проводили по стандартным методикам. Инициатор – динитрил азобисизомасляной кислоты (ДАК) – перекристаллизовывали из раствора в абсолютном этиловом спирте, сушили в вакуум-эксикаторе до постоянной массы.

Исследования проводились гравиметрическим методом [2, c. 304].  Этот метод основан на выделении полимера из реакционной среды путем осаждения его в растворители, которые растворяют мономер и не растворяют полимер. Полимер выделяется в виде осадка, который промывают осадителем, а затем высушивают до постоянной массы и взвешивают на аналитических весах. По степени превращения мономера к данному моменту времени определяют скорость реакции. По значениям полученных скоростей полимеризации при различных температурах определяют константы скоростей и по температурной зависимости констант скоростей полимеризации в Аррениусовских координатах оценивают суммарную энергию активации полимеризации.

Реакцию сополимеризации проводили при температуре 60-80 оС в присутствии радикального инициатора ДАК в среде органического растворителя. В качестве растворителя применяли диметилформамид.

Сополимеризацию проводили в стеклянных пришлифованных пробирках. В чистые пробирки с пришлифованными пробками помещали необходимое количество инициатора (ДАК) и наливали растворитель, N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилат, акриловую кислоту в требуемых соотношениях. Смеси перемешивали до растворения инициатора, затем пробирки продували азотом в течение 10 минут, тщательно закрывали стеклянными пробками и помещали в термостат с температурой 60-80 оС. Реакцию сополимеризации проводили до степени конверсии 10-12%, которую определяли по достижении сиропообразной массы. Установлено, что в разных ампулах скорость сополимеризации различна – скорость реакции растет с увеличением содержания N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата в смеси сомономеров. По окончании сополимеризации ампулы охлаждали до комнатной температуры и открывали пробки, содержимое медленно выливали при перемешивании в стакан с осадителем (бензол). Образцы сополимеров сушили лиофильно и взвешивали до постоянной массы на аналитических весах с точностью ±0,0002. Полученные сополимеры представляют собой белые порошкообразные продукты, которые растворяются в воде, этаноле, диметилформамиде.

Синтез N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата проводили согласно методике, описанной в работе [6, с. 55]. Характеристическую вязкость сополимеров измеряли в вискозиметре типа Убеллоде в 0,1н водном растворе  КCl при 20оС. ИК-спектры синтезированных соединений снимали на ИК-Фурье спектрофотометре Sistem-200.

Результаты и их обсуждение

Реакцию сополимеризации МХИПА с АК можно представить следующей общей схемой:

Для определения химического состава и структуры полученных сополимеров применены методы элементного анализа и ИК-спектроскопии. В ИК-спектрах сополимеров полосы поглощения, характерные для двойной связи, отсутствуют, что подтверждает протекание реакции по винильным группам исходных мономеров. В областях поглощения, характерных для морфолинового фрагмента, спектры сополимеров идентичны спектрам исходного МХИПА. Валентные колебания С-О и С=О группы акриловой кислоты находятся в области 1165 см-1 и 1699-1703 см-1.

Для определения влияния состава исходной смеси мономеров на состав образующихся сополимеров реакцию проводили при различных мольных соотношениях сополимеров (табл. 1).

Таблица 1.

Сополимеризация МХИПА с АК в растворе ДМФ (ДАК=5·10-3моль/л, 80оС, 2 часа)

Состав исходной

смеси, % мол

Содержание

азота, %

Состав сополимера,             % мол

[ η],  дл/г

МХИПА

АК

МХИПА

АК            

30

70

2,2

36,22

63,78

0,3

    50

50

3,64

59,93

40,07

0,45

70

30

4,85

79,85

20,15

0,53

 

Полученные данные показывают, что МХИПА является более активным мономером  по сравнению с АК. Для определения относительной активности мономеров были рассчитаны значения константы сополимеризации r1 и r2 графическим методом Файнмана и Росса [5, с. 100] (табл. 2).

Таблица 2.

Значения эффективных констант сополимеризации МХИПА (М1) с АК (М2)

М1

М2

r1

r2

r1·r2

1/ r1

1/ r2

МХИПА

АК

2,0

0,70

1,40

0,50

1,43

 

Из найденных значений констант сополимеризации видно, что r1>1, а  r2<1. Это свидетельствует о том, что в реакции радикальной сополимеризации МХИПА является более активным мономером, чем АК.

Проведена радикальная сополимеризация сложного эфира N-морфолин-3-хлор-изопропилакрилата с акриловой кислотой в среде диметилформамида при 80 оС. Показано, что применение в качестве сомономера МХИПА приводит к возрастанию скорости реакции, увеличению характеристической вязкости полученных сополимеров.

 

Список литературы:
1. Батиг С.М., Мельниченко В.И. Кинетические параметры сополимеризации метилметакрилата с метакриловой кислотой в присутствии растворителей различной полярности // Вісник Донецького національного університету. Сер. А: Природничі науки. – 2014. – № 1. – С. 140-143.
2. Практикум по химии и физике полимеров / Н.И. Авакумова, Л.А. Бударина, С.М. Дивгун и др.; Под ред. В.Ф. Куренкова. – М.: Химия, 1990. –304 с.  
3. Синтез и исследование водорастворимых сополимеров N-винилпирролидона с 2-гидроксиэтилметакрилатом – носителей лекарственных средств / М.В. Соловский, А.М. Корчагин, Е.Б. Тарабукина и др. // Современные полимерные материалы в медицине и медицинской технике: Тез. докл. 1-й Междунар. науч.-практич. конф. – СПб.: НТЦ Медполимер, 2005. – С. 188-191.
4. Синтез полимерных физиологически активных соединений на основе сополимеров N-винилсукцинаминовой и акриловой кислот / Л.И. Шальнова, Г.М. Антонова, Е.Д. Андреева и др. // Пластмассы со специальными свойствами: Сб. науч. тр. – СПб.: Профессия, 2011. – С. 199-201.
5. Сутягин В.М., Ляпков А.А. Определение относительных констант совместной полимеризации винильных мономеров. – Томск: Изд-во ТПУ, 1995. – 100 с.  
6. Уринов У.К., Максумова О.С., Абдумаликова Х.Б. Синтез сложных эфиров морфолина и их радикальная полимеризация // Композиционные материалы. – 2018. – № 2. – С. 55-58.
7. Шальнова Л.И., Лавров Н.А., Николаев А.Ф. О возможности прогнозирования пролонгации фармакологического действия полимерных биологически активных веществ  // Пластические массы. – 2011. – № 9. – С. 6-11.

 

Информация об авторах:

Уринов Улугбек Комилжонович Ulugbek Urinov

д-р филос. (РDh), доц. Ташкентского химико-технологического института, Узбекистан, г. Ташкент

PhD, associate professor of the Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent


Хамрокулов Жалолиддин Бахриддинович Zhaloliddin Khamrokulov

магистрант Ташкентского химико-технологического института, Узбекистан, г. Ташкент

Master student of Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent


Максумова Ойтура Ситдиковна Oytura Maksumova

д-р химических наук, профессор, Ташкентский химико-технологический институт, 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32 

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Tashkent Institute of Chemistry and Technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi str., 32


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.