Синтез исследование свойств ацеталей и кеталей фуранового ряда

Synthesis of characterization of peculiarities of furan-type acetals and ketals
Цитировать:
Матякубов Р.М., Ахмаджонов Л.Х. Синтез исследование свойств ацеталей и кеталей фуранового ряда // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 5(86). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11735 (дата обращения: 09.10.2024).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье исследованы процесс получения и спектральные характеристики ацетелей и кеталей фуранового ряда, которые рекомендованы в качестве модификатора фурановых полимеров.

ABSTRACT

The process of synthesizing and spectrochemical characteristics of furan-type acetals and ketals is analyzed in this article and is recommended as a furan polymer modifier.

 

Ключевые слова: ацетали, кетали, альдегиды, кетоны, катализатор, растворитель, ИК- и ПМР-спектры, коэффициент миграций.

Keywords: Acetals, ketals, alldegids, ketons, katalizts, solitions, IR – NMP – spekts, koeffients migrations.

 

Ацетали и кетали фурановых альдегидов и α, β-ненасыщенных кетонов представляют собой удобный источник получения фурановых полимеров. Способность формировать в тонком слое полимеры с высокими эксплуатационными характеристиками для антикоррозионной защиты снискала для ацеталей фуранового ряда области применения в качестве основы лаковых составов, полимерной матрицы, стеклопластиков и модификаторов литейных связующих.

Целью настоящей работы является синтез и исследование свойств ацеталей и кеталей фураного ряда переэтерификацией алкоксисиланов и создание технологии их получения.

Одним из способов синтеза ацеталей является прямая конденсация фурановых альдегидов со спиртами в растворителе в присутствии хлоридов металлов в качестве катализатора. Недостатком этого метода является низкий выход основного продукта (11–33 % от теоретического) из-за наличия благоприятных условий для протекания побочных реакций в процессе катализа кислотами Льюиса. Показано, что при получении фурфурилфурфураля указанным методом в значительных количествах образуется олигомер фурфурилового спирта [3; 1; 4; 2; 10].

Более надежным представляется метод получения ацеталей и кеталей фуранового ряда, основанный на использовании в синтезе элементоорганических соединений в присутствии соляной кислоты. Однако повышенная чувствительность фурановых мономеров к хлористому водороду, вызывающая реакции осмоления, снижает эффективность этого метода получения ацеталей и кеталей.

В нстоящей работе синтез ацеталей и кеталей фуранового ряда проведен кислотно-катализируемой переэтерификацией алкоксисиланов фурфуролом, бензальдегидом, фурилакролеином, коричным альдегидом, дифурфурилиденацетоном, дибензилиденацетоном.

При стехиометрическом соотношении компонентов реакция протекает достаточно гладко, обеспечивая теоретический (94–96 %) выход ацеталей и кеталей.

Взаимодействие алкоксисиланов с альдегидами ароматического и гетероциклического рядов приводит к образованию следующих продуктов:

 

где

Изучены физико-химические и спектральные свойства полученных соединений (таблица 1).     Методом тонкослойной хромотографии установлено, что в результате проведенных химических реакций получены индивидуальные вещества с высокой степенью чистоты (98–99 %), имеющие единую химическую природу и характер, подчеркивающий их принадлежность к классу ацеталей и кеталей. ИК-спектры позволили выявить основные особенности поглощения полученных веществ. Характерным для них является поглощение в области 872–920 см–1, относящееся к деформационным колебаниям фуранового цикла. Наличие эфирных связей четко фиксируется полосой поглощения веществ в области 1019–1032 см–1, а двойных связей – в области 1638–1660 см–1, проявляя принадлежность исследуемых соединений к классу ацеталей и кеталей фуранового ряда. В спектре ПМР фурфурилфурфураля 1 сигналы протонов в α-положении фуранового цикла проявляются в виде синглетов в области 7,22 м.д., протоны – в β, β1-положении проявляются в виде неразрешенных мультиплетов в области 6,12 м.д. Протон метиновой группы – СН < дает сигнал в виде синглета в слабом поле в области 9,7 м.д. Протоны группы – ОСН2 проявляются в виде мультиплета в области 4,58 м.д. Аналогично рассмотренному в ПМР-спектре соединения 11 обнаруживаются сигналы протона, находящегося в α-положении фуранового цикла в виде синглета в области 7,2 м.д. в виде неразрешенных мультиплетов проявляются протоны β- и β1-положения фуранового цикла в области 6,14 м.д. Сигнал протонов – >СН-группы проявляются в области 9,7 м.д. в виде синглета. Протоны – ОСН2-групп проявляются в виде мультиплета в области 4,58 м.д., а протоны – СН3-групп – в области 2,18 м.д.

В соединениях III, IV, V, VI кроме сигналов протонов, приведенных для соединений I, II и типичных также для соединений III, IV, V, VI, обнаруживаются сигналы протонов – СН = СН-групп в виде синглетов в области 7,25 и 7,5 м.д.

Таблица 1.

Физико-химические и спектральные характеристики ацеталей и кеталей фуранового ряда

Формула соединения

Ткип. °С

при 10 мм рт. ст.

H20D

ИК-спектры, см-1

ПМР-спектры, м.д.

R f бензоле на силуфоле

1

124

1,4980

880,1019;1640

αH = 7,22 2Н 2βH6,12

=CH-9,8

-CH2O- 4,58

0,81

2

104

1,4880

888,1029;1657

αH 7,2

2βH 6,12

-CH2O- 4,60 CH3 2,18=CH-9,8

0,72

3

116

1,4870

878,1020;1660

αH 7,22;

2βH 6,14;

-CH2O-4,60;=CH-9,8;

-CH3 2,2;-CH=CH-7,28

0,87

4

121

1,4900

876,1032;1654

αH 7,24;

2βH 6,12;

-CH2O- 4,58;-CH3 2,2;

=CH-9,8 –CH=CH-7,25

0,82

5

128

1,5040

872,1028;1638

αH 7,22;

2βH 6,12;

-CH2O- 4,6;-CH=CH- 7,5

0,74

6

126

1,5000

920,1032

αH 7,20;

2βH 6,14;

-CH2O- 4,62;-CH=CH- 7,48

0,91

 

Таким образом синтезированы и исследованы характеристики ацеталей и кеталей фуранового ряда и рекомендованы в качестве модификатора фурановых полимеров.

Связующие марки ФФСК-2, полученные на основе фурфурилфурфураля, рекомендованы для получения термостойких до 400 °С и химостойких стеклопластиков (стеклотекстометов).

Фурановые кетали рекомендеваны в начестве модификаторов для модификации лаковых покрытий. Фурфурилсилаксаны рекомендованы для модификации синтетических связующих типа «Фуритол», применяемых в литейном производстве.

 

Список литературы:

  1. Абдуманнонов А. Получение, исследование свойств и применение ацеталей фуранового ряда: Автореф. дис. – Фергана : НИИПМ, Минхимпром, 1977. – С. 22.
  2. Бельский И.Ф., Шостаковский В.М. Катализ в химии фурана. – М. : Наука, 1972. – С. 230.
  3. В.Г. Кульневич [и др.] // Химия гетероциклических соединений. – 1977. – № 8. – С. 1026.
  4. Исмаилов А.С [и др.]. А.с. (СССР) № 1384588. 29.09.1986. Мирзаев Д.М., Турдибоев И.Х. Перспективы развития экологически чистых пестицидов // The Scientific Heritage. – 2021. – № 64-2. – С. 20–22.
  5. Мирзаев Д.М., Хошимов И.Э. Высокоэффективные методы изучения химического свойства безалкогольных напитков // The Scientific Heritage. – 2020. – № 56-3.
  6. Нишанов М.Ф., Хайдаров А.А., Мирзаев Д.М. Значение изучения среды раствора при профессиональной подготовке студентов направления «Пищевая технология» // Universum: технические науки. – 2020. – № 10-2. – С. 92–94.
  7. Очистка ароматических углеводородов с применением местного сырья Чимианского месторождения / А.О. Собиров [и др.] // Universum: технические науки. – 2020. – № 2-2 (71).
  8. Турдибоев И.Х.У. Использование фенолформальдегидно-фурановых связывающих в литейном производстве // Universum: технические науки. – 2020. – № 7-3 (76).
  9. Яновская Л.А., Юфит С.С. Химия ацеталей. – М. : Химия, 1975. – С. 203.
Информация об авторах

канд. хим. наук, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана

Candidate of Chemical Sciences, Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Fergana

ассистент, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана

Assistant, Ferghana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Ferghana

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top