Новый подход к получению монобромзамещенных ксилолов
Разработка малоотходного и экологически безопасного способа получения бромпроизводных о-ксилола обработкой субстрата молекулярным бромом в водной фазе в темноте. Описание условий, параметров и способов выделения и очистки монобромзамещенных ксилолов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.12.2018 |
| Размер файла | 113,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Новый подход к получению монобромзамещённых ксилолов
Андреев Илья Евгеньевич,
Шибков Олег Олегович,
Климов Дмитрий Игоревич
Черенков Максим Александрович
Аннотация
Приведен пример малоотходного и экологически безопасного способа получения бромпроизводных о-ксилола обработкой субстрата молекулярным бромом в водной фазе в темноте. Указаны способы выделения и очистки целевого продукта. Определены побочные продукты реакции и их количество. Описаны условия и параметры процесса. Методами ЯМР 1Н спектроскопии и газожидкостной хроматографии подтверждено строение полученных соединений. Приведена вероятная схема реакции.
Ключевые слова: о-ксилол, бромирование, алкилбромиды, бромксилолы, условия реакции.
A new approach to the preparation of monobromosubstituted xylenes
Abstract
The example of low-waste and environmentally safe way to produce bromoderivatives of o-xylene by treating the substrate with molecular bromine in the aqueous phase in the dark is made. Methods of isolation and purification final product are shown. Side products and their percentage are identified. The conditions and process parameters are described. The structure of derived compounds was ascertained by 1H NMR and gas-liquid chromatography methods. The probable reaction schemes is shown.
Keywords: o-xylene, bromination, alkylbromides, бромксилолы, reaction conditions.
Введение
Синтез монобромзамещённых ксилолов является актуальной задачей современной органической химии, поскольку последние находят широкое применение в качестве промежуточных соединений для получения красителей, агрохимикатов, термостойких полимеров, витаминов и других биологически активных веществ.
Наиболее широко применяемым способом бромирования ароматических соединений (в частности, о-ксилола) является обработка субстрата молекулярным бромом при его медлен-ном прибавлении при охлаждении (-5…5°С) в различных растворителях (вода, четырёх-хлористый углерод, хлористый метилен) в присутствии катализатора (Fe, J2, FeCl3, AlCl3 и другие). Существенным недостатком данного метода является образование большого количества (до 20%) побочных продуктов: алкилбромидов и дибромксилолов, препятствующих дальнейшему использованию продукта.
Результаты и их обсуждение
Перспективным представляется такой синтез 4-бром-о-ксилола, при котором все стадии протекали бы в мягких условиях, без катализатора, с наименьшим количеством побочных продуктов и отходов.
Основываясь на литературных данных [1] и проведённых ранее экспериментах в ходе которых варьировались температура, бромирующие агенты, соотношение реагентов и так далее, нами был предложен наилучший с технологической точки зрения способ получения 4-бром-о-ксилола: обработка о-ксилола эквимольным количеством молекулярного брома при его медленном прибавлении при охлаждении (-5…5 °С) в воде. В целях снижения содержания в реакционной смеси алкилгалогенидов, являющихся также сильными лакриматорами, бромирование было решено провести в темноте. Колбу полностью покрывали фольгой, чтобы исключить воздействие света на реакционную смесь, приводящее к радикальному протеканию реакции. В общем случае схема реакции может выглядеть следующим образом:
монобромзамещенный ксилол
При добавлении к о-ксилолу молекулярного брома в воде в темноте происходит бромирование в ароматическое ядро с образованием смеси 3- и 4-бром-о-ксилолов. Если же реакция протекает на свету, то арилзамещенные бромксилолы являются побочными продуктами и присутствуют в конечной реакционной смеси в малых количествах. Основными же являются продукты замещения брома в боковую цепь исходного ксилола [2].
К преимуществам данного метода можно отнести отсутствие загрязнения продукта неорганическими солями и незначительное количество отходов. К тому же, выделяющийся в ходе реакции бромоводород переходит в водную фазу, что повышает экологическую безопасность метода и создаёт предпосылки для его дальнейшей регенерации и использовании для других целей.
Подтверждение состава проводилось с помощью методов ЯМР 1Н спектроскопии и газо-жидкостной хроматографии. В спектрах ЯМР 1Н содержатся сигналы протонов метильных групп при 2.36-2.37 м.д., ароматических протонов Н(3) при 7.19 м.д., Н(5) и Н(6) при 7.16-7.18 м.д. В масс-спектрах присутствуют пики молекулярных ионов [Mz 184 и 180], соответствующих 4- и 3-бром-о-ксилолам.
Эксперименты по получению 4-бром-о-ксилола проводились в реакторе периодического действия. Очистка и выделение целевого продукта проводились перегонкой сырца при 112°С и 20 мм.рт.ст. Использование подобной методики позволило сократить количество алкилгало-генидов до 1%, изомерных дибромксилолов до 0.5%. Выход технического 4-бром-о-ксилола составил 94%. Анализ выделенного продукта методом ГХМС показал, что содержание 4-бром-о-ксилола составляет 86%. Основной примесью является 3-бром-о-ксилол (образуется, очевидно, вследствие ориентирующего эффекта метильных групп о-ксилола), содержание которого на уровне 14%.
Выводы
Приведён малоотходный, экономичный и экологичный способ получения бромзамещённых о-ксилолов, подобраны параметры проведения процесса. Бромирование в описанных условиях позволяет избежать образования в значительном количестве побочных продуктов бромирования в боковую цепь (проведение реакции в темноте), а также дибромаддуктов (использование водной фазы в качестве среды и понижение температуры проведения реакции). В дальнейшем планируется ввести полученные бромаддукты в реакции конденсации.
Литература
[1] H. Shaw, H.D. Perlmutter, Chen Gu. J. Org. Chem. 1997. Vol.62. P.236-237.
[2] C. Venkatachalapathy, K. Pitchuman. Tetrahedron. 1997. Vol.53. No.7. P.2581-2584.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Кремнеземы с иммобилизованными серосодержащими группировками. Методика фотометрического определения металлов в водной фазе. Приготовление рабочих растворов. Метод рентгеновского определения металлов в фазе сорбента. Определение кинетических параметров.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 25.05.2015Использование флюса "Экораф–3", его основные составляющие, достоинства и недостатки. Особенности получения состава флюса для рафинирования алюминиевых сплавов от магния, обладающего также покровными свойствами, экологически безопасного в применении.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 19.11.2013Процесс получения ацетилена термоокислительным пиролизом. Зависимость максимально допустимого безопасного давления от концентрации ацетилена в смеси с азотом. Современные способы получения ацетилена. Получение алюминия из отходов переработки ацетилена.
курсовая работа [116,0 K], добавлен 11.10.2010Уравнения реакций промышленных способов получения полиамидов. Обменные и обратные реакции при синтезе полиамидов. Аминолиз, ацидолиз и гидролиз. Молекулярная масса и прочность технических полиамидов, правила безопасного ведения процесса получения.
контрольная работа [78,7 K], добавлен 04.04.2014Обзор роли наноразмерных порошков и других фотокатализаторов, пригодных для разрушения почти всех органических веществ в растворах и воздухе. Исследование методов очистки газов, воздуха и воды от органических примесей, способов получения диоксида олова.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 17.02.2012Состав и физико-химические свойства техногенного карбонатсодержащего отхода Ростовской ТЭЦ-2. Возможности применения КСО для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (Fe3+, Cr3+, Zn2+, Cu2+ и Ni2+), определение условий их выделения с использованием.
статья [13,3 K], добавлен 22.07.2013Методы получения красителей. Получение сульфанилата натрия синтезом. Характеристика исходного сырья и получаемого продукта. Расчет химико–технологических процессов и оборудования. Математическое описание химического способа получения сульфанилата натрия.
дипломная работа [408,2 K], добавлен 21.10.2013Разработка экономически эффективного, технологически реализуемого и экологически безопасного производства. Методы производства едкого натра. Совершенствование реализуемого производства и решение экологических проблем возникающих при его функционировании.
курсовая работа [108,3 K], добавлен 29.03.2009Способы выделения, очистки и анализа органических веществ. Получение предельных, непредельных и ароматических углеводородов, спиртов, карбоновых кислот. Получение и разложение фенолята натрия. Методы выделения белков. Химические свойства жиров, ферментов.
лабораторная работа [201,8 K], добавлен 24.06.2015Методика очистки клеточной стенки от пектиновых и гемицеллюлозных веществ. Получение раствора прочносвязанных с целлюлозой полисахаридов. Разделение фракций по молекулярным массам. Проведение моносахаридного анализа, его этапы и оценка результатов.
курсовая работа [72,5 K], добавлен 03.01.2011Характеристика сернистых примесей. Классификация основых способов очистки от примесей сероводорода и других сернистых соединений. Сорбционные методы очистки газов от сероводорода растворами алканоламинов. Адсорбционные и окислительные методы очистки.
реферат [448,4 K], добавлен 15.05.2015Основы процесса коагуляции. Эффективность и экономичность процессов коагуляционной очистки сточных вод и критерии, ее определяющие. Минеральные коагулянты, применяемые для очистки сточных вод. Новые коагулянты, способы их получения и применения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.11.2010Характеристика источников образования накипи и способов очистки. Анализ физико-химических основ образования накипи и отложений, влияние характера поверхности на этот процесс. Определение скорости очистки для различных реагентов, кинетические зависимости.
дипломная работа [190,2 K], добавлен 09.03.2010Особенности развития мировой и отечественной атомной энергетики. Метод химобменной ректификации комплекса BF3 с диметиловым и диэтиловым эфиром. Способы получения элементарного бора. Методика проведения эксперимента по получению тетрафторбората калия.
курсовая работа [303,4 K], добавлен 12.12.2011Синтез и изучение свойств модифицированных силикагелей. Применение модифицированных кремнеземов в аналитической химии. Методика фотометрического определения металлов в водной фазе. Изучение сорбционных характеристик модифицированного силикагеля.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 14.10.2013Материал анода, катода и технологические параметры электрохимического способа очистки хромсодержащих промывных вод, обеспечивающие оптимизацию процесса. Кинетика анодного поведения металлов и графитовых материалов в слабокислых окислительных средах.
автореферат [874,4 K], добавлен 14.10.2009История изучения химических колебаний. Сущность феномена колебательной химической реакции. Исходные вещества и методы их очистки. Методика получения монооксида углерода. Проведение экспериментов в исследовании систем, содержащих бромиды калия и лития.
дипломная работа [652,7 K], добавлен 04.01.2009Сырье, общая технологическая схема производства алюминия. Процесс получения глинозема, описание электролитической технологии получения алюминия. Его очистка и рафинирование. Определение технической топологии ТХС, специфика определения ее параметров.
лекция [308,5 K], добавлен 14.10.2009Состав установки, используемой для очистки добавочной воды перед ее обработкой серной и дифосфоновой кислотами. Конструкция и принцип действия осветлителя и оборудования системы. Особенности процессов известкования и коагуляции воды сернокислым железом.
реферат [425,7 K], добавлен 11.12.2012Общая характеристика и методы получения Na2SiF6. Теоретические основы метода получения кремнефторида натри при очистке фтороводородной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Технологическая схема и расчет процесса получения Na2SiF6.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.02.2014
