Synthesis of characterization of peculiarities of furan-type acetals and ketals

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

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.