Синтез акрилоилморфолина и изучение его ИК-спектров

АННОТАЦИЯ

В работе показано новый метод получение акрилоилморфолина. Предлагаемый нами метод осуществляется при относительно низких температурах и атмосферном давлении. Согласно этого метода, сначала получают ацетилморфолин при взаимодействии морфолина с ацетилхлоридом. Затем получается акрилоилморфолин из ацетилморфолина с формальдегидом в щелочной среде.

ABSTRACT

The work shows a new method for obtaining acryloylmorpholine. The proposed method is carried out at relatively low temperatures and atmospheric pressure. According to this method, acetylmorpholine is first obtained by the interaction of morpholine with acetyl chloride. Then acryloylmorpholine is obtained from acetylmorpholine with formaldehyde in an alkaline medium.

Ключевые слова: уксусная кислота, пятихлористый фосфор, акрилоилморфолин, ацетилморфолин, формальдегид, щелочная среда.

Keywords: acetic acid, phosphorus pentachloride, acryloylmorpholine, acetylmorpholine, formaldehyde, alkaline medium.

В настоящее время органические соединения с винильной группой широко используются в различных областях народного хозяйства, химической промышленности, в частности, в производстве полимерных веществ и сополимеров, в производстве красителей, а также в фармацевтике в качестве основного сырья.

Ускорение научно-технического развития определяется не только ростом промышленности, но и увеличением продолжительности и качества полимерных материалов и их изделий. Очень важно искать новые возможности для синтеза мономеров для полимерных веществ [1,2].

Принимая во внимание, изложенное выше, мы поставили перед собой задачу разработать новый метод получения мономеров. Известно, что мономеры, полученные в присутствии формальдегида, в основном получают каталитическими реакциями при высоких температурах или высоких давлениях. Предлагаемый нами метод осуществляется при относительно низких температурах и атмосферном давлении. Согласно этого метода, сначала получают ацетилморфолин при взаимодействии морфолина с ацетилхлоридом. Затем получается акрилоилморфолин из ацетилморфолина с формальдегидом в щелочной среде. Ацетилхлорид сначала получают взаимодействием уксусной кислоты с пентахлоридом фосфора. Уравнения реакции приведены ниже:

Реакцию проводили действием щелочи при различных мольных соотношениях ацетилморфолина и формальдегида в интервале температур 55-95°С. Образовавшийся продукт получен перегонкой при температуре 158 ⁰С (50 мм.рт.ст). Полученные результаты показаны в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние мольного соотношения продуктов и длительности процесса на выход акрилоилморфолина.

На рис.1 показано влияние времени и мольного соотношения исходного сырья на выхода продукта

Рисунок 1. Влияние времени и мольного соотношения исходного сырья на выход продукта

Как видно из результатов исследования (табл. 1 и рис. 1), с увеличением времени реакции до 8 час возрастает выход акрилоилморфолина, потом выход не меняется. Выход продукта был выше, когда соотношение ацетилморфолина и формальдегида составляло 1: 2, и реакция продолжалась в течение 8 часов.

На следующем эксперименте изучалось влияние температуры на выход акрилоилморфолина. Полученные результаты показаны ниже в таблице 2 и рис. 2.

Таблица 2.

Влияние температуры на выход продукта

Как видно из результатов исследования (табл. 2 и рис. 2), с увеличением температуры реакции до 85 ⁰С возрастает выход акрилоилморфолина, далее выход не меняется. Из этого можно сделать вывод, что оптимальными условиями для получения акрилоилморфолина являются: температура реакции 85 ⁰С в течение 8 часов , когда мольное соотношение исходного сырья составляет 1:2.

Рисунок 2. . Влияние температуры на выход продукта

Изучены физико-химические свойства полученного акрилоилморфолина. Первоначально, определяли показатель преломления и вязкость акрилоилморфолина с помощью рефрактометра и вискозиметра. При 20 ⁰С показатель преломления составил 1.508, а вязкость 12 мПа*с [3].

Полученный акрилоилморфолин был исследован методами ИК –спектроскопии. ИК-спектр акрилоилморфолина показан ниже на рисунке 2.

Рисунок 2. ИК-спектр акрилоилморфолина

На ИК-спектре видно, что полосы акрилоилморфолина соответствуют полосам поглощения, соответствующие валентным колебаниям связей в областях 2858 см^-1, имеются полосы поглощения, подтверждающие наличие СН₂- групп. Характерной связью является группа СН₂=СН-, которая показана при 1716 см^-1 на ИК-спектре. ИК-спектр содержит полосы поглощения в области 1625 см^-1 подтверждающие наличие -С=О группы. Полосы поглощения в области 1249 см^-1 и 1112 см^-1 соответствуют трет-аминах [4,5].

Список литературы:

1. Тожидинов М.Б, Ширинов Ш.Д., Каримов М.У., Джалилов А.Т. Синтез акрилоилмочевины из ацетилмочевины и формальдегида. Universum:химия и биология, 2019 № 8(62), 51-53 с.
2. Платье Н.А. Сливинский Е.В. Основы химии и технологии мономеров. М.: Наука: МАИК“Наука/Интерпериодика”, 2002.-696 с.
3. Прянишников Н.Д. Практикум по органической химии. М. Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 4-ое изд. 1956. – 244 с.
4. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М. Издательство «Мир» 1965. – 216 с.
5. Тарасевич Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. М. МГУ- 2012. – 55 с.