Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 7
1.1. Способы получения и свойства замещенных К,К'-диимидов 7
бинафтилгексакарбоновой кислоты 7
1.2. Физико-химические свойства диоксида тиомочевины 13
1.3. Физико-химические свойства замещенных К,К'-диимидов 16
перилентетракарбоновой кислоты 16
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 25
2.1. Методики исследований 25
2.1.1. Синтез восстановителя - диоксида тиомочевины 25
2.1.2. Иодометрический метод определения диоксида тиомочевины 25
2.1.3. Методика проведения кинетического опыта при разложении диоксида
тиомочевины 26
2.1.4. Методика получения продуктов циклизации кубогена на углеродном
волокне 27
2.1.5. Методика проведения кинетического опыта по восстановлению
кубогена красного диоксидом тиомочевины 28
2.1.6. Синтез 13,14-дикарбокси-13,14-дигидро-Л,К'-ди(4-хлорфенил) диимида
3,4,9,10-перилентетракарбоновой кислоты 28
2.1.7. Методика определения ионов дитионита в растворе ДОТМ 28
ГЛАВА 3. Обсуждение результатов 30
3.1. Кинетика разложения диоксида тиомочевины 30
3.1.1. Кинетика разложения диоксида тиомочевины в аэробных условиях ... 30
3.1.2. Кинетика разложения диоксида тиомочевины 33
в анаэробных условиях 33
3.2. Кинетика и механизм восстановительной циклизации кубогена
красногов анаэробных условиях 37
3.3. Кинетика и механизм восстановительной циклизации кубогена
красногов аэробных условиях 38
3.4. Изучение возможности нанесения продуктов восстановительной
циклизации на углеродное волокно 44
Основные результаты работы 48
Список цитируемой литературы
📖 Введение
Реакция восстановительной циклизации замещенных ХИ-диимидов бинафтилгексакарбоновой кислоты (кубогенов) лежит в основе получения периленовых красителей в процессах печатания тканей и крашения волокон [1]. Важными областями применения периленовых производных является их ис-пользование в качестве лазерных красителей, противоопухолевых препаратов [2], преобразователей световой энергии в электрическую.
Реакция циклизации кубогенов до периленовых производных ранее подробно изучалась в работах Рябинина, Шулеповой, Ворожцова [1, 3]. В частности, показана эффективность использования в качестве воссстановителя диоксида тиомочевины (ДОТМ). Данный восстановитель применяется в отделке текстильных материалов, в реакциях восстановления кетонов и альдегидов до спиртов и в фармацевтике [4]. Его реакционная способность и физико-химические свойства достаточно подробно изучались сотрудниками кафедры физической и коллоидной химии ИГХТУ. Показано, что восстанови-тельная активность ДОТМ может изменяться в зависимости от условий про-ведения реакции (рН, температура, растворитель), что связано с образованием интермедиатов, образующихся при распаде его молекул. В работах, посвященных исследованию циклизации кубогенов, этой особенности восстановителя не уделяется внимание, но отмечается тот факт, что концентрация ДОТМ влияет на состав конечных продуктов циклизации. Между тем для подробного раскрытия механизма циклизации, по нашему мнению, необходим учет стадий распада молекул восстановителя и определение их кинетических характеристик, что являлось одной из задач настоящей работы.
Другим интересным аспектом проведения реакции циклизации кубогенов является получение продуктов - периленовых производных - на твердой поверхности, в частности, пленочных покрытий, которые могут представлять интерес для создания новых элементов оптических преобразователей энергии.
С этой точки зрения хорошим объектом является углеродная основа, которая может являться как проводником, так и полупроводником. Данными свойствами обладает углеродное волокно. Образование периленового покрытия на углеродном волокне из раствора кубогена возможно, как путем химического восстановления, так и за счет электрохимического осаждения. Поиск условий проведения реакции циклизации на углеродном волокне являлся также одной из задач настоящей работы.
Исследование проведено с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием ФГБОУ ВО «ИГХТУ».
✅ Заключение
1. При разложении диоксида тиомочевины в водно-щелочном растворе впервые обнаружен факт замедления скорости реакции при добавке тиомочевины. Показано, что распад молекул ДОТМ протекает по двум параллельным направлениям: с разрывом связи углерод-сера и без разрыва данной связи.
2. Имеются существенные отличия в количествах образующихся продуктов разложения в аэробных и анаэробных условиях. В первом случае реакция разложения протекает до конца и основным промежуточным продуктом являются дитионитанионы. Во втором полного разложения ДОТМ не наблюдается, дитионит накапливается в незначительных количествах.
3. На основании полученных кинетических кривых проведено математичекое моделирование кинетики реакции разложения ДОТМ в анаэробных условиях, получены числовые значения констант скорости отдельных стадий.
4. Реакция циклизации калиевой соли N,N'- ди(4-хлорфенил)диимида 1,1'-бинафтил-4,4',5,5',8,8' - гексакарбоновой кислоты под действием ДОТМ в анаэробных условиях преимущественно протекает с образованием дианионаЦК- ди(4-хлорфенил)диимида -3,4,9,10 - перилентетракарбоновой кислоты за счет анионов сульфоксиловой кислоты SO22-.
5. Реакция циклизации калиевой соли N,N'- ди(4-хлорфенил)диимида 1,1'-бинафтил-4,4',5,5',8,8' - гексакарбоновой кислоты под действием ДОТМ в аэробных условиях при небольших концентрациях восстановителя протекает с образованием тетраниона N,N'- ди(4-хлорфенил)диимида -3,4,9,10 - перилентетракарбоновой кислоты за счет анионов дитионита S2O42-. При больших концентрациях наряду с указанными анионами образуются анион радикалы, за счет которых при циклизации образуется побочный продукт - тетраанион 13,14-дикарбокси-13,14-дигидро-Л,К-ди(4-хлор-фенил) диимида 3,4,9,10- перилентетракарбоновой кислоты.
6. При восстановительной циклизации кубогена красного в присутствии углеродного волокна на поверхности последнего возможно образование твердой фазы, в состав которой входят вышеупомянутые продукты циклизации. При этом наиболее эффективным является электрохимический способ с циклическим изменением потенциала, в результате которого, предположительно, образуется полимерный продукт.