Помощь студентам в учебе
Исследование кинетики 2,3- присоединения циклических аминов к 2,4,1-енинонам
|
Введение 4
1 Литературный обзор 7
1.1 Химические свойства соединений и особенности реакции
аминирования кетонов 7
1.2 Методы исследования кинетики органических соединений 27
2 Практическая часть 43
2.1 Объекты исследования 43
2.2 Реагенты и оборудование 45
2.3 Методика синтеза и аналитический контроль 45
3 Результаты и их обсуждения 47
3.1 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-1,5-дифенилпент-2-
ен- 4-ин-1-он 48
3.2 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-(4-толил)-1-
фенилпент-4-ин-1-он 52
3.3 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фенил-1-(4-
толил)пент-4-ин-1-он 56
3.4 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фени-1-(4-
бромфенил)пент-4-ин-1-он 60
3.5 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фени-1-(4-
фторфенил)пент-4-ин-1-он 64
3.6 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фени-1-(4-
метоксифенил)пент-4-ин-1-он 68
3.7 Обобщенные результаты ктнетического исследования 72
3.8 Термодинамические расчеты 73
3.9 Принципиальная технологическая схема 77
3.10 Расчет материального баланса 81
Заключение 84
Список используемой литературы 86
1 Литературный обзор 7
1.1 Химические свойства соединений и особенности реакции
аминирования кетонов 7
1.2 Методы исследования кинетики органических соединений 27
2 Практическая часть 43
2.1 Объекты исследования 43
2.2 Реагенты и оборудование 45
2.3 Методика синтеза и аналитический контроль 45
3 Результаты и их обсуждения 47
3.1 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-1,5-дифенилпент-2-
ен- 4-ин-1-он 48
3.2 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-(4-толил)-1-
фенилпент-4-ин-1-он 52
3.3 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фенил-1-(4-
толил)пент-4-ин-1-он 56
3.4 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фени-1-(4-
бромфенил)пент-4-ин-1-он 60
3.5 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фени-1-(4-
фторфенил)пент-4-ин-1-он 64
3.6 Результаты исследования синтеза 3-морфолинил-5-фени-1-(4-
метоксифенил)пент-4-ин-1-он 68
3.7 Обобщенные результаты ктнетического исследования 72
3.8 Термодинамические расчеты 73
3.9 Принципиальная технологическая схема 77
3.10 Расчет материального баланса 81
Заключение 84
Список используемой литературы 86
Актуальность и научная значимость настоящего исследования обусловлена необходимостью получения кинетических данных для развития теоретических знаний о механизмах реакции и возможности разработки технологических схем производств биологически активных соединений.
Объект исследования: винилацетиленовые кетоны с различными заместителями.
Предмет исследования: кинетика присоединения морфолина к 2,4,1- енинонам.
Цель работы: исследовать кинетику 2,3-присоединения циклических аминов к 2,4,1-енинонам и оценить влияние природы заместителей в кетонах, а также температуры на скорость реакции.
Гипотеза исследования: реакция 2,3-присоединения морфолина к 2,4,1-енинонам является быстрой, кинетически контролируемой обратимой реакцией. По всей видимости, константы скорости реакции будут закономерно возрастать с ростом температуры. Электроноакцепторные заместители должны приводить к увеличению скорости 2,3-присоединения, электронодонорные, напротив, уменьшать скорость реакции.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Подбор условий спектрофотометрического контроля за концентрациями реагентов и продуктов реакции присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
2. Изучение влияния природы заместителя в 2,4,1-ениноне и влияния температуры на константы скорости реакции 2,3- присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
3. Расчет термодинамических параметров для реакции 2,3- присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
4. Разработка технологических схем производства для реакции 2,3- присоединения и 4,5- присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
5. Расчет материального баланса для технологических схем.
Теоретическо-методологическую основу данного исследования составляют теоретическая база органической и физической химии и общенаучные методы, применяемые в работе, такие как обобщение, дедукция, индукция и эксперимент.
Методы исследования: в работе использовались методы научного исследования и экспериментальные методы, такие как спектрофотометрия, хроматография, кинетические методы. Все экспериментальные данные обработаны методами математической статистики.
Научная новизна исследования: впервые исследована кинетика 2,3- присоединения аминов к 2,4,1-енинонам с различными заместителями при разных температурах.
Практическая значимость: сами винилацетиленовые кетоны и продукты, синтезируемые на их основе, обладают широким спектром биологической активности. Полученные результаты позволят дать рекомендации по разработке технологических схем получения продуктов присоединения циклических аминов к винилацетиленовым кетонам, подобрать оптимальные условия их синтеза и выделения целевого продукта.
Научная обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечена тщательностью проведения экспериментов и применением надежных современных методов спектрофотометрического и хроматографического исследований.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в подготовке и написании литературного обзора, получении всех экспериментальных данных по спектрофотометрическому исследованию кинетики, обработке результатов, в том числе построении зависимостей, и в обсуждении результатов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Основные результаты магистерской диссертации докладывались на следующих конференциях:
- XXIII Всероссийская конференция молодых ученых-химиков (с международным участием) (Нижний Новгород, 2020);
- XXXVI Международная научно-практическая конференция «Химия, физика, биология, математика: теоретические и прикладные исследования» (Москва, 2020).
Работа опубликована в виде тезисов доклада на конференции в Нижнем Новгороде и в виде статьи в сборнике статей по материалам конференции в Москве.
На защиту выносятся:
1. Результаты по установлению констант реакций 2,3-присоединения морфолина к 2,4,1-енинонам с различными заместителями при разных температурах
2. Результаты расчета термодинамических параметров исследованных реакций
3. Технологическая схема 2,3-присоединения аминов к 2,4,1-енинонам и ее материальный баланс;
4. Технологическая схема 4,5-присоединения аминов к 2,4,1-енинонам и ее материальный баланс.
Структура магистерской диссертации: Диссертация состоит из введения, разделов, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 90 страницах, содержит 50 рисунок, 36 схем, 42 таблицы, список литературы включает в себя 46 источников.
Объект исследования: винилацетиленовые кетоны с различными заместителями.
Предмет исследования: кинетика присоединения морфолина к 2,4,1- енинонам.
Цель работы: исследовать кинетику 2,3-присоединения циклических аминов к 2,4,1-енинонам и оценить влияние природы заместителей в кетонах, а также температуры на скорость реакции.
Гипотеза исследования: реакция 2,3-присоединения морфолина к 2,4,1-енинонам является быстрой, кинетически контролируемой обратимой реакцией. По всей видимости, константы скорости реакции будут закономерно возрастать с ростом температуры. Электроноакцепторные заместители должны приводить к увеличению скорости 2,3-присоединения, электронодонорные, напротив, уменьшать скорость реакции.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Подбор условий спектрофотометрического контроля за концентрациями реагентов и продуктов реакции присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
2. Изучение влияния природы заместителя в 2,4,1-ениноне и влияния температуры на константы скорости реакции 2,3- присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
3. Расчет термодинамических параметров для реакции 2,3- присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
4. Разработка технологических схем производства для реакции 2,3- присоединения и 4,5- присоединения морфолина к винилацетиленовым кетонам;
5. Расчет материального баланса для технологических схем.
Теоретическо-методологическую основу данного исследования составляют теоретическая база органической и физической химии и общенаучные методы, применяемые в работе, такие как обобщение, дедукция, индукция и эксперимент.
Методы исследования: в работе использовались методы научного исследования и экспериментальные методы, такие как спектрофотометрия, хроматография, кинетические методы. Все экспериментальные данные обработаны методами математической статистики.
Научная новизна исследования: впервые исследована кинетика 2,3- присоединения аминов к 2,4,1-енинонам с различными заместителями при разных температурах.
Практическая значимость: сами винилацетиленовые кетоны и продукты, синтезируемые на их основе, обладают широким спектром биологической активности. Полученные результаты позволят дать рекомендации по разработке технологических схем получения продуктов присоединения циклических аминов к винилацетиленовым кетонам, подобрать оптимальные условия их синтеза и выделения целевого продукта.
Научная обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечена тщательностью проведения экспериментов и применением надежных современных методов спектрофотометрического и хроматографического исследований.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в подготовке и написании литературного обзора, получении всех экспериментальных данных по спектрофотометрическому исследованию кинетики, обработке результатов, в том числе построении зависимостей, и в обсуждении результатов.
Апробация и внедрение результатов работы велись в течение всего исследования. Основные результаты магистерской диссертации докладывались на следующих конференциях:
- XXIII Всероссийская конференция молодых ученых-химиков (с международным участием) (Нижний Новгород, 2020);
- XXXVI Международная научно-практическая конференция «Химия, физика, биология, математика: теоретические и прикладные исследования» (Москва, 2020).
Работа опубликована в виде тезисов доклада на конференции в Нижнем Новгороде и в виде статьи в сборнике статей по материалам конференции в Москве.
На защиту выносятся:
1. Результаты по установлению констант реакций 2,3-присоединения морфолина к 2,4,1-енинонам с различными заместителями при разных температурах
2. Результаты расчета термодинамических параметров исследованных реакций
3. Технологическая схема 2,3-присоединения аминов к 2,4,1-енинонам и ее материальный баланс;
4. Технологическая схема 4,5-присоединения аминов к 2,4,1-енинонам и ее материальный баланс.
Структура магистерской диссертации: Диссертация состоит из введения, разделов, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 90 страницах, содержит 50 рисунок, 36 схем, 42 таблицы, список литературы включает в себя 46 источников.
1. В работе проведен литературный обзор по особенностям строения и свойств винилацетиленовых кетонов, а также по использованию аналитических методов для определения констант реакций присоединения аминов к винилацетиленовым кетонам.
2. В процессе исследования удалось создать и отработать воспроизводимую методику спектрофотометрического контроля для определения констант реакции 2,3-присоединения морфолина к 2,4,1- енинону. Эксперимент проводился с привлечением современных методов исследования, что гарантирует получение достоверных и надежных результатов.
3. Определены константы скорости реакции присоединения морфолина к дифенилпентдиенонам (замещенным винилацетиленовым кетонам). Константы определены при температурах 0, 10, 20, 30 и 40ОС. С повышением температуры скорость реакции присоединения закономерно увеличивается.
4. Установлено, что электроноакцепторные заместители со стороны кетогруппы закономерно увеличивают скорость реакции, так как уменьшают электроотрицательность двойной связи линейно сопряженного енинона, что делает ее более выгодным центром для нуклеофильной атаки. Элетронодородные заместители уменьшают скорость реакции, проявляя противоположный эффект по сравнению с электроноакцепторными заместителями.
5. Рассчитаны термодинамические параметры реакции 2,3- присоединения морфолина к 2,4,1-енинонам. Низкие значения энергии активации подтверждают обратимый характер этой реакции.
6. Показано, что 2,3-присоединение морфолина к 2,4,1-енинонам протекает быстро даже при низких температурах, является кинетически контролируемым и обратимым. Целевой продукт разрушается при высоких температурах, что следует учитывать при разработке способов выделения готового продукта и составлении технологических схем.
7. 4,5-Присоединение морфолина к 2,4,1-енинонам необратимо, термодинамически контролируемо, но протекает медленно. Такой процесс требует высоких температур и длительного времени. Все это следует учитывать при разработке технологической схемы процесса.
8. Составлена технологическая схема получения продукта 2,3- присоединения морфолина к винилацетиленовому кетону с учетом выявленных кинетических и термодинамических закономерностей реакции.
9. Составлена технологическая схема получения продукта 4,5- присоединения морфолина к винилацетиленовому кетону с учетом выявленных кинетических и термодинамических закономерностей реакции.
10. Произведен расчет материального баланса для обеих технологических схем.
2. В процессе исследования удалось создать и отработать воспроизводимую методику спектрофотометрического контроля для определения констант реакции 2,3-присоединения морфолина к 2,4,1- енинону. Эксперимент проводился с привлечением современных методов исследования, что гарантирует получение достоверных и надежных результатов.
3. Определены константы скорости реакции присоединения морфолина к дифенилпентдиенонам (замещенным винилацетиленовым кетонам). Константы определены при температурах 0, 10, 20, 30 и 40ОС. С повышением температуры скорость реакции присоединения закономерно увеличивается.
4. Установлено, что электроноакцепторные заместители со стороны кетогруппы закономерно увеличивают скорость реакции, так как уменьшают электроотрицательность двойной связи линейно сопряженного енинона, что делает ее более выгодным центром для нуклеофильной атаки. Элетронодородные заместители уменьшают скорость реакции, проявляя противоположный эффект по сравнению с электроноакцепторными заместителями.
5. Рассчитаны термодинамические параметры реакции 2,3- присоединения морфолина к 2,4,1-енинонам. Низкие значения энергии активации подтверждают обратимый характер этой реакции.
6. Показано, что 2,3-присоединение морфолина к 2,4,1-енинонам протекает быстро даже при низких температурах, является кинетически контролируемым и обратимым. Целевой продукт разрушается при высоких температурах, что следует учитывать при разработке способов выделения готового продукта и составлении технологических схем.
7. 4,5-Присоединение морфолина к 2,4,1-енинонам необратимо, термодинамически контролируемо, но протекает медленно. Такой процесс требует высоких температур и длительного времени. Все это следует учитывать при разработке технологической схемы процесса.
8. Составлена технологическая схема получения продукта 2,3- присоединения морфолина к винилацетиленовому кетону с учетом выявленных кинетических и термодинамических закономерностей реакции.
9. Составлена технологическая схема получения продукта 4,5- присоединения морфолина к винилацетиленовому кетону с учетом выявленных кинетических и термодинамических закономерностей реакции.
10. Произведен расчет материального баланса для обеих технологических схем.