Hãy vẽ sơ đồ phản ứng polycondensation của axit aminocaproic. Hợp chất có trọng lượng phân tử cao

Nhiệm vụ 433
Hợp chất nào được gọi là amin? Hãy vẽ sơ đồ phản ứng trùng ngưng axit adipic và hexamethylenediamine. Gọi tên polyme thu được.
Giải pháp:
aminami dẫn xuất hydrocarbon được gọi làđược hình thành bằng cách thay thế các nguyên tử hydro cuối cùng bằng các nhóm -NH 2, -NHR hoặc -NR" :

Tùy thuộc vào số lượng nguyên tử hydro ở nguyên tử nitơ được thay thế bởi các gốc ( R ), amin được gọi là bậc một, bậc hai hoặc bậc ba.

Nhóm -NH2 , là một phần của amin bậc một, được gọi là nhóm amino. Nhóm nguyên tử >NH trong các amin bậc hai nó được gọi là nhóm imino.

Sơ đồ đa ngưng tụ axit adipic Và hexamethylenediamine:

anid (nylon) là sản phẩm đa ngưng tụ của axit adipic và hexamethylenediamine.

Nhiệm vụ 442
Những hợp chất nào được gọi là axit amin? Viết công thức axit amin đơn giản nhất. Hãy vẽ sơ đồ phản ứng polycondensation của axit aminocaproic. Tên của polyme thu được là gì?
Giải pháp:
Axit amin là những hợp chất mà phân tử của nó chứa cả hai amin(-NH2) và nhóm cacboxyl(-COOH). Đại diện đơn giản nhất của họ là axit aminaxetic (glyxin): NH2-CH2-COOH.

Sơ đồ đa ngưng tụ của axit aminocaproic:

Sản phẩm đa ngưng tụ của axit aminocaproic được gọi là nylon (perlon). Từ nylon sợi thu được có độ bền vượt trội so với sợi tự nhiên. Những sợi này được sử dụng trong sản xuất quần áo, dây lốp ô tô và máy bay, để sản xuất lưới và thiết bị đánh cá bền và chống mục nát, các sản phẩm dây thừng, v.v.

Đây là chất kết tinh có nhiệt độ Tm = 68,5 – 690 C. Tan nhiều trong nước, rượu, ete và các dung môi hữu cơ khác. Dung dịch nước của axit gây thủy phân thành ε-ami-

axit nocaproic. Khi đun nóng đến 230 - 2600 C với sự có mặt của một lượng nhỏ nước, rượu, amin, axit hữu cơ, nó sẽ polyme hóa tạo thành nhựa polyamit.

ly. Nó là một sản phẩm của sản xuất quy mô lớn.

ω-Dodecalactam (laurin lactam) thu được bằng cách tổng hợp nhiều bước từ 1,3-butadien.

3 CH2

Laurinlactam là chất kết tinh có nhiệt độ nóng chảy = 153 – 1540 C, tan nhiều trong rượu, benzen, axeton, ít tan trong nước. Tuy nhiên, khi đun nóng, nó polyme hóa thành polyamit,

quá trình trùng hợp diễn ra kém hơn so với ε-caprolactam. (Axit lauric hoặc dodecanoic - CH3 (CH2)10 COOH.)

4.2. Các phương pháp sản xuất polyamit Polyamit thường được phân loại là polyme polycondensation, tức là polyme, theo

do phản ứng đa ngưng tụ. Việc quy kết như vậy không chính xác lắm,

vì các polyme loại này có thể thu được bằng cả quá trình đa ngưng tụ và polyme-

ation của monome. Polyamit thu được từ axit ω-aminocarboxylic bằng phản ứng polycondensation

(hoặc este của chúng), cũng như từ axit dicarboxylic (hoặc este của chúng) và diamine. Các phương pháp trùng hợp chính là trùng hợp thủy phân và xúc tác lactate

di chuyển axit ω-amino. Việc lựa chọn phương pháp được xác định bởi khả năng của cơ sở nguyên liệu thô và các yêu cầu -

tính chất của polyamit tương ứng.

Trong công nghiệp, polyamit được sản xuất theo bốn cách chính:

Sự ngưng tụ dị thể của axit dicarboxylic hoặc este của chúng với diami- hữu cơ

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

NH2O

- ngưng tụ dị thể của clorua axit dicarboxylic với di- hữu cơ

- ngưng tụ đồng nhất axit ω-aminocarboxylic (axit amin) hoặc este của chúng;

NH2O

- trùng hợp các axit amin lactam.

chất xúc tác

n(CH2)n

HN(CH2)nCO

4.3. Ghi nhãn polyamit Hệ thống ghi nhãn polyamit dựa trên phương pháp sản xuất và hóa học của chúng.

kết cấu. Một số polyamit, đặc biệt là các polyamit thơm, có tên riêng,

do các công ty sản xuất cung cấp.

Đối với polyamit béo, sau từ “polyamit” (“nylon” trong văn học nước ngoài)

tròn) được theo sau bởi một hoặc hai số cách nhau bằng dấu phẩy (hoặc dấu chấm). Nếu polyamit được tổng hợp từ một monome (axit amin hoặc lactam) thì sẽ có một số,

tương ứng với số nguyên tử cacbon có trong monome. Ví dụ, polyamit thu được từ

ε-caprolactam hoặc từ axit ε-aminocaproic, được gọi là "polyamit 6"; polyme từ axit aminoenanthic - “polyamit 7”, polyme từ axit aminoundecanoic -

"Polyamid 11". Trong tài liệu kỹ thuật, từ “polyamid” thường được thay thế bằng chữ viết tắt “PA” hoặc chữ “P”. Sau đó, các ký hiệu trên được thể hiện là “PA-6”, “PA-11”, “P-7”. Thành phần của hai số cách nhau bằng dấu phẩy chỉ ra rằng polyamit thu được bằng cách trùng ngưng diamine với axit dicarboxylic hoặc các dẫn xuất của nó.

Số (chữ số) trước dấu thập phân thể hiện số lượng nguyên tử cacbon trong diamine; số (chữ số) sau dấu thập phân là số nguyên tử cacbon có trong axit hoặc dẫn xuất của nó được sử dụng. Ví dụ: "Polyamid 6,6" thu được từ hexamethylenediamine và axit adipic; "Polyamit 6.10" -

từ hexamethylenediamine và axit sebacic. Cần lưu ý rằng dấu phẩy (hoặc dấu chấm)

tách hai số có thể bị thiếu. Do đó, Tiêu chuẩn Tiểu bang 10539 – 87

quy định để chỉ định polyamit thu được từ hexamethylenediamine và axit sebacic trong poly, ka kmida "Polyamid thu được 610". từ các amin béo và axit thơm, thành phần cấu trúc tuyến tính được ký hiệu bằng một số chỉ số lượng nguyên tử cacbon trong mol.

cule và liên kết axit được chỉ định bằng chữ cái đầu trong tên của chúng. Ví dụ, polyamit,

được làm từ hexamethylenediamine và axit terephthalic, được chỉ định là “Polyamide

Tên của copolyme polyamit bao gồm tên của các polyme riêng lẻ chỉ ra

đặt thành phần phần trăm trong ngoặc (trong tài liệu, dấu gạch nối được sử dụng thay cho dấu ngoặc). Polyamit có nhiều hơn trong chất đồng trùng hợp được chỉ định đầu tiên. Ví dụ, tên

Các từ “Polyamide 6.10/6.6 (65:35)” hoặc “Polyamide 6.10/6.6 - 65/35” có nghĩa là chất đồng trùng hợp là co-

Được làm từ 65% polyamit 6.10 và 35% polyamit 6.6. Trong một số trường hợp, ký hiệu đơn giản được sử dụng. Ví dụ, ký hiệu P-AK-93/7 có nghĩa là chất đồng trùng hợp được điều chế từ 93% muối AG và 7% ω-caprolactam (ở đây “A” biểu thị muối AG, “K” - caprolactam).

Ngoài những tên gọi được tiêu chuẩn hóa ở Nga, trong tài liệu kỹ thuật và tài liệu tham khảo có thể có tên riêng của từng loại và nhãn hiệu do các công ty giới thiệu.

lyamit. Ví dụ: “Technamid”, “Zytel-1147” và các loại khác.

4.4. Sản xuất polyamit béo Trong số nhiều polyamit được tổng hợp cho đến nay, lớn nhất trên thực tế là

Quan tâm là:

Polyamit 6 (poly-ε-caproamit, polycaproamit, nylon, nhựa nylon, nylon-6,

caprolon B, caprolit),

Polyamit 12 (poly-ω-dodecanamit),

Polyamit 6,6 (polyhexametylen adipamit, anit, nylon 6,6),

Polyamit 6,8 (polyhexametylen suberinamit),

Polyamit 6,10 (polyhexamethylene sebacinamide),

Polyamit 6 và 12 được sản xuất về mặt kỹ thuật bằng cách trùng hợp các lactam tương ứng. Os-

Tal polyamit được hình thành bằng cách polycondensation hexamethylenediamine và axit dibasic

4.4.1. Bằng cách trùng hợp lactam, phương pháp này tạo ra chủ yếu là polyamit 6 và polyamit 12.

4.4.1.1. Polyamit 6

Polyamit 6 hoặc polycaproamid thu được bằng cách trùng hợp ε-caprolactam trong quy trình

sự hiện diện của các chất thủy phân hoặc chất xúc tác thúc đẩy việc mở chu trình lactam. Quá trình trùng hợp dưới tác dụng của nước được gọi là phản ứng trùng hợp thủy phân.

chuyện. Quá trình trùng hợp xúc tác (anion hoặc cation) của ε-caprolactam xảy ra với sự có mặt của chất xúc tác kiềm hoặc axit. Lượng PA-6 chính thu được bằng quá trình trùng hợp thủy phân caprolactam.

Phản ứng trùng hợp thủy phân của ε-caprolactam tiến hành dưới tác dụng của nước, hòa tan

axit, muối hoặc các hợp chất khác gây thủy phân chu trình lactam. Giáo dục

Quá trình tổng hợp polyamit xảy ra theo hai giai đoạn. Tính chất hóa học của quá trình có thể được biểu diễn bằng sơ đồ:

H2N(CH2 )5 COOH

HN(CH2)5CO

Giai đoạn đầu tiên của quá trình - thủy phân caprolactam thành axit aminocaproic - là giai đoạn chậm nhất của quá trình, hạn chế tốc độ chung của nó. Vì vậy, trong sản xuất

Trong công nghiệp, quá trình trùng hợp caprolactam được thực hiện với sự có mặt của chất xúc tác. Chúng thường là axit aminocaproic hoặc muối AG (hexamethylene adipate, adi-

axit pinic và hexamethylenediamine - HOOC(CH2)4 COOH · H2 N(CH2)6 NH2), trong đó các thuốc thử có tỷ lệ cân bằng phân tử nghiêm ngặt.

Đại phân tử của polyamit thu được có chứa các nhóm carboxyl và amino cuối cùng tự do, đó là lý do tại sao nó dễ bị phản ứng phá hủy và xảy ra quá trình polycondensation hơn nữa.

khi được làm nóng trong quá trình chế biến. Để thu được sản phẩm ổn định hơn, các nhóm này có thể bị chặn bằng cách đưa các chất đơn chức - rượu, axit hoặc amin - vào khối phản ứng. Các hợp chất như vậy, được gọi là chất ổn định hoặc chất điều chỉnh,

nhớt, phản ứng với các nhóm cuối và do đó ổn định polymer, hạn chế khả năng tham gia vào các phản ứng tiếp theo. Điều này tạo cơ hội để

tạo ra polyme có trọng lượng phân tử và độ nhớt nhất định bằng cách thay đổi lượng chất ổn định

sự tắc nghẽn Axit axetic và axit benzoic thường được sử dụng làm chất ổn định.

Phản ứng trùng hợp thủy phân là một quá trình thuận nghịch và trạng thái cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi thực hiện phản ứng ở nhiệt độ 230 – 2600 C, hàm lượng mo-

số lượng và oligome trong polyamit thu được là 8 – 10%. Ở nhiệt độ như vậy, tất cả thuốc thử và polyamit đều có thể bị oxy hóa tích cực bởi oxy trong khí quyển. Do đó, quá trình này được thực hiện trong môi trường trơ ​​của nitơ khô với mức độ tinh chế cao.

Quá trình trùng hợp có thể được thực hiện theo sơ đồ hàng loạt hoặc liên tục bằng cách sử dụng các thiết bị có thiết kế khác nhau. Trong hình. Hình 3 thể hiện sơ đồ sản xuất PA 6 bằng phương pháp liên tục trong lò phản ứng kiểu cột. Quy trình công nghệ đang gấp lại

thu được từ các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu thô, trùng hợp ε-caprolactam, làm nguội polyme, nghiền, rửa và sấy khô.

Chuẩn bị nguyên liệu bao gồm nấu chảy caprolactam ở nhiệt độ 90 – 1000 C trong thiết bị riêng

tốc độ 3 có khuấy. Trong thiết bị 6, dung dịch muối AG 50% được chuẩn bị. Prigo-

Chất lỏng được cung cấp nhiên liệu được cung cấp liên tục bằng bơm định lượng 1 và 4 thông qua bộ lọc 2 và 5

vào phần trên của lò phản ứng số 7 (cột cao khoảng 6 m có đục lỗ ngang

với các vách ngăn bằng kim loại thúc đẩy dòng chảy hỗn loạn của thuốc thử khi chúng di chuyển từ trên xuống dưới). Lò phản ứng được làm nóng qua các phần áo khoác bằng dinyl (hỗn hợp eutectic của diphenyl và diphenyl ete). Nhiệt độ ở phần giữa cột khoảng 2500 C,

ở phía dưới - lên tới 2700 C. Áp suất trong cột (1,5 - 2,5 MPa) được đảm bảo bằng việc cung cấp nitơ và truyền

khung của nước kết quả.

Quá trình trùng hợp bắt đầu ngay sau khi trộn các thành phần. Được giải phóng trong quá trình phản ứng

và nước có chứa muối AG bay hơi. Hơi của nó bốc lên dọc theo cột, góp phần tạo ra sự hỗn loạn và trộn lẫn khối phản ứng và mang theo hơi caprolactam theo chúng.

Khi ra khỏi cột, hỗn hợp hơi lần lượt đi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu 8

và 9. Trong lần đầu tiên, caprolactam được cô đặc và quay trở lại cột. ngưng tụ-

Trong lần thứ hai, hơi nước được loại bỏ để làm sạch. Độ chuyển hóa monome trong cột là khoảng 90%.

Caprolactam

để làm sạch

Cơm. 3. Sơ đồ sản xuất polyamit 6 (polycaproamid) bằng phương pháp liên tục:

1, 4 - bơm định lượng; 2, 5 - bộ lọc; 3 - máy nấu chảy caprolactam; 6 - thiết bị hòa tan muối AG; 7 - cột lò phản ứng; 8, 9, - tủ lạnh; 10 - máy cắt; 11 - máy giặt-vắt; 12 - bộ lọc; 13 - máy sấy chân không; 14 - trống tưới nước quay.

Polyme nóng chảy thu được được ép ra thông qua một khuôn có rãnh thành một đồng

phần dưới của cột có dạng băng trên bề mặt lạnh của một vật quay

nước mịn của trống tưới 14, được làm mát và với sự trợ giúp của con lăn dẫn hướng và kéo, được đưa vào máy cắt 10 để nghiền. Các mảnh vụn polyme thu được được rửa bằng nước nóng trong máy giặt để tách chúng ra khỏi monome còn lại. và oligome.

máy chiết 11. Hàm lượng hợp chất trọng lượng phân tử thấp sau khi rửa ít hơn

1,5%. Các mảnh vụn đã rửa sạch được tách ra khỏi nước trên bộ lọc 12 và sấy khô trong máy sấy chân không

13 ở 125 – 1300 C cho đến khi độ ẩm không vượt quá 0,2%.

Trùng hợp anionε-caprolactam có thể được thực hiện ở dạng dung dịch hoặc làm tan chảy mo-

số ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của polymer.

chất xúc tác

n(CH2)5

HN(CH2)5CO

Quá trình trùng hợp được thực hiện với sự có mặt của hệ thống xúc tác bao gồm hỗn hợp

Talizer và kích hoạt. Kim loại kiềm, hydroxit của chúng,

cacbonat, các hợp chất khác. Kỹ thuật sử dụng chủ yếu muối natri ε - capro-

lactam, được hình thành khi natri phản ứng với lactam.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Muối này dễ dàng phản ứng với lactam tạo thành dẫn xuất N-acyl, dẫn xuất này

liên kết với lactam, tạo thành chuỗi polyamit và tồn tại ở cuối chuỗi cho đến khi hoàn thành

tiêu thụ monome

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5 - NH

Chất kích hoạt (chất đồng xúc tác) giúp tăng tốc độ phản ứng. Trong khả năng của họ

Dẫn xuất N-acyl của lactam hoặc các hợp chất có khả năng acyl hóa lac-

ở đó trong các điều kiện trùng hợp (anhydrit axit cacboxylic, este, isocyanate, v.v.). Dưới

dưới ảnh hưởng của hệ thống như vậy, quá trình trùng hợp ε-caprolactam xảy ra mà không có thời gian cảm ứng

ở áp suất khí quyển và kết thúc ở 140 –

1800 C trong 1 – 1,5 giờ với độ chuyển hóa monome là 97 – 99%.

Caprolactam

Những điều kiện “mềm” như vậy và sự trùng hợp nhanh chóng

cho phép nó được thực hiện không phải trong các lò phản ứng mà dưới các hình thức,

có cấu hình và kích thước của các sản phẩm trong tương lai.

Một ưu điểm khác của trùng hợp anion là

khả năng thu được polyamit với sự phân bố đồng đều

caprolactam

cấu trúc hình cầu xoắn, không có vỏ co ngót

rượu vang, lỗ chân lông, vết nứt và các khuyết tật khác.

Phương pháp trùng hợp anion của ε-caprolactam trong

tan chảy khi có mặt muối natri của ε-caprolactam

và chất kích hoạt được gọi là “polyme tốc độ cao-

cation", và polyme được hình thành trong trường hợp này được gọi là ka-

Trong tủ sưởi

tràn hoặc caprolon B. Nó cũng được sử dụng cho

sản xuất caprolit:

1 - bơm định lượng; 2 - lò phản ứng đã chuẩn bị

tiêu đề "khối polyamit" Chuyển nhượng riêng

đốt muối natri của caprolactam; 3 -

lọc; 4 - máy nấu chảy; 5 - máy trộn capro

tên của poly-ε- thu được bằng phương pháp này

lactam với N-acetylcaprolactam; 6 - lên đến

bơm định cỡ; 7 - máy trộn; 8 - mẫu

caproamid, được giải thích là do caprolon B, có cấu trúc hóa học giống như poly-

amit 6 có những đặc tính khác biệt rõ rệt. Nó thể hiện (Bảng 5) sức mạnh cao hơn

sức mạnh, độ cứng, khả năng chịu nhiệt, ít hấp thụ nước, v.v.

Điều này được giải thích bởi

trọng lượng phân tử cao hơn một chút của caprolite, thứ hai, có trật tự hơn

cấu trúc mới. Việc sản xuất caprolon B bao gồm (Hình 4)

khâu chuẩn bị nguyên liệu, trộn

chuyển hóa các thành phần và sự polyme hóa.

Ở giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu thô, caprolactam tan chảy và

làm khô hoàn toàn dưới áp suất âm trong môi trường nitơ trong thùng chứa-

loại mới có máy khuấy 4.

Một nửa lượng tan chảy này, sau khi lọc, được trộn trong

với lượng natri kim loại tính toán để điều chế muối natri

ε-caprolactam, nửa còn lại được trộn trong thiết bị 5 với chất đồng xúc tác (N - ace-

tilcaprolactam). Cả hai chất tan chảy (dung dịch) có nhiệt độ 135 - 140 0 C đều được định lượng bằng máy bơm -

mi 1 và 6 theo tỷ lệ cần thiết vào máy trộn tốc độ cao 7, từ đó hỗn hợp đi vào khuôn rót, dung tích của khuôn có thể đạt 0,4 - 0,6 m3. Các khuôn đã điền được lắp đặt trong 1,0 - 1,5 giờ trong lò để trùng hợp với mức tăng dần

nhiệt độ từ 140 đến 1800 C. Sau đó, các khuôn có polyme được làm nguội từ từ về phòng

nhiệt độ và vật đúc polymer được chiết xuất từ ​​​​chúng. Khi rửa từ monome cần thiết -

Không có sự thật ở đây vì nội dung của nó không vượt quá 1,5 - 2,5%.

Quá trình trùng hợp tốc độ cao của ε-caprolactam được sử dụng để sản xuất các sản phẩm hoàn thiện có kích thước lớn và có thành dày hoặc không đạt tiêu chuẩn, cũng như các vật đúc, các sản phẩm được chế tạo bằng gia công cơ học.

4.4.1.2. Polyamit 12

Polyamit 12 (poly-ω-dodecanamide hoặc nylon 12) được sản xuất công nghiệp bằng phương pháp

Phản ứng trùng hợp thủy phân và anion của ω-dodecactam.

NH2O

Phản ứng trùng hợp thủy phân được thực hiện với sự có mặt của nước và axit (adipic,

ortho-phốt pho). Công nghệ sản xuất nylon 12 bằng phương pháp này tương tự như công nghệ tổng hợp polyamit 6. Tính chất của polyamit 12 được trình bày ở Bảng 5.

Sự trùng hợp anion của ω-dodecactam cũng tương tự như ε-caprolactam.

Ở nhiệt độ thấp hơn, polyme được hình thành với trọng lượng phân tử cao hơn, cấu trúc hình cầu phát triển đồng đều hơn và do đó có các tính chất vật lý tăng lên.

tính chất cơ học.

4.4.2. Bằng cách đa ngưng tụ hexamethylenediamine và axit dicarboxylic, polyamit từ axit dicarboxylic và diamines hoặc từ axit amin thu được bằng phương pháp

đa ngưng tụ cân bằng. Để tổng hợp polyme có khối lượng phân tử cao cần

chúng ta phải đáp ứng một số điều kiện chính. Một trong số đó là do tính thuận nghịch của phản ứng đa ngưng tụ. Bởi vì điều này, có thể hình thành một loại polymer có trọng lượng phân tử khá cao.

chỉ có thể thực hiện được khi loại bỏ nước kịp thời và hoàn toàn, điều này đạt được bằng cách thực hiện

xử lý trong chân không hoặc với dòng khí trơ khô liên tục đi qua khối phản ứng.

Ngoài ra, cần lưu ý rằng khi phản ứng diễn ra, nồng độ chất phản ứng và tốc độ của quá trình sẽ giảm. Một kỹ thuật điển hình để tăng tốc độ phản ứng là tăng nhiệt độ. Tuy nhiên, trên 3000 C, polyamit bắt đầu phân hủy rõ rệt.

ra khỏi. Vì vậy, để đạt được sự chuyển đổi đủ cần thiết phải tăng thời gian

tốc độ tiếp xúc của thuốc thử. Do đó, trọng lượng phân tử của các polyamit thu được có thể được kiểm soát trong quá trình hình thành chúng theo thời gian của quá trình.

Ngoài các yếu tố nhiệt độ và thời gian để thu được trọng lượng phân tử cao

Liamide yêu cầu đảm bảo tính cân bằng phân tử nghiêm ngặt của thuốc thử. Sự dư thừa của một trong số chúng, thậm chí trong khoảng 1%, sẽ dẫn đến sự hình thành các chuỗi polymer, ở cuối chuỗi sẽ có

các nhóm chức năng giống hệt nhau của thuốc thử dư. Nếu dư thừa diamine thì nhóm cuối sẽ là nhóm NH2 và nếu dư thừa axit thì nhóm cuối sẽ là nhóm COOH. Điều này sẽ dừng phản ứng lan truyền chuỗi. Sự cân bằng phân tử đạt được bằng cách sử dụng

sự ngưng tụ không phải của axit và diamine mà là muối axit của chúng. Việc điều chế các muối như vậy là

là một giai đoạn độc lập trong quá trình tổng hợp polyamit bằng quá trình polycondensation. Đã sử dụng

Giải pháp ngưng tụ muối còn có một số ưu điểm khác: muối không độc, dễ kết tinh

lyse, thực tế không thay đổi, không giống như diamines, tính chất trong quá trình bảo quản lâu dài -

nii, không yêu cầu điều kiện bảo quản đặc biệt.

Về mặt lý thuyết, việc đảm bảo tính cân bằng phân tử của thuốc thử sẽ dẫn đến

sự hình thành một polyme có trọng lượng phân tử lớn vô hạn. Tuy nhiên, trong thực tế công nghiệp, do không thể tránh khỏi sự thất thoát một số thuốc thử và xảy ra các phản ứng phụ, trong đó

Mặc dù các nhóm chức có thể xâm nhập nhưng trọng lượng phân tử của polyme dao động từ 10.000 đến 50.000.

4.4.2.1. Polyamit 6.6

Polyamit 6,6 (polyhexamethylene adipamit, P-66, nylon 6,6, anide) được hình thành bởi poly-

ngưng tụ hexamethylenediamine và axit adipic.

HN(CH) NHCO(CH)CO

NH2O

.... .... ..........

... .

. . ... .. . ... .. .... ..

nóng... .. .. ...... ..... . ................

. .. ................................ .

..... ..

...... .

..... ....

lạnh lẽo

Polyamide

Hình.5. Sơ đồ sản xuất polyhexamethylenediadiamit (polyamit 6.6):

1 - máy ly tâm; 2 - thiết bị tách muối ra khỏi dung dịch; 3 - máy làm muối; 4 - lò phản ứng hấp; 5 - tủ lạnh; 6 - bộ thu ngưng tụ; 7 - máy cắt; 8 - máy sấy; 9 - bồn tắm làm mát

Giai đoạn đầu tiên của quá trình này là tổng hợp muối axit adipic và hexamethylenediamine

trên (muối AG). Dung dịch muối được hình thành trong thiết bị gia nhiệt 3 bằng cách trộn 20% me-

dung dịch tanol của axit adipic với dung dịch hexamethylenediamine 50–60% trong metanol. Trong thiết bị 2, khi khối lượng được làm nguội, muối AG, hòa tan kém trong metanol, được giải phóng khỏi dung dịch. Tinh thể của nó được tách ra khỏi rượu mẹ trong máy ly tâm 1, sấy khô và sử dụng.

được sử dụng cho quá trình đa ngưng tụ. Muối là chất bột kết tinh màu trắng có nhiệt độ nóng chảy = 190 – 1910 C,

Dễ tan trong nước, ổn định khi bảo quản khô và ở dạng dung dịch nước.

Quá trình tổng hợp polyamit 6,6 từ muối AG không khác nhiều so với quá trình trùng hợp

của ε-caprolactam. Tính năng quan trọng nhất là nhiệt độ tăng lên của polycon-

sự cô đặc. Tốc độ phản ứng tối ưu đạt được ở 270 – 2800 C. Trong trường hợp này, phản ứng gần như hoàn thành và khi đạt đến trạng thái cân bằng, một polyme được hình thành chứa ít hơn 1% monome và các hợp chất trọng lượng phân tử thấp. Sự phân bố trọng lượng phân tử khá hẹp. Lý do thiếu tính đa phân tán đáng kể là do các sản phẩm phụ

các quá trình cấu trúc diễn ra dưới tác động của nhiệt độ và các phần trọng lượng phân tử thấp. Trước hết, các phân số phân tử cao có thể bị phá hủy. Đối với bo-

Để chủ động hạn chế sự hiện diện của chúng trong polyme thương mại, hãy thêm -

Có những hợp chất đơn chức có khả năng phản ứng với nhóm đầu cuối của polyamit

Đúng. Giống như trong quá trình tổng hợp polyamit 6, các hợp chất ổn định như vậy (bộ điều chỉnh độ nhớt)

xương) có thể là axit axetic, axit benzoic. Những hợp chất này không chỉ hạn chế khả năng phân tử

khối lượng phân tử của polyme trong quá trình hình thành nó, mà còn góp phần vào sự ổn định độ nhớt của chất phân tán.

sự tan chảy của polyme trong quá trình xử lý, tức là khi nấu chảy lại, có thể gây ra hiện tượng polycondensation tiếp tục.

Quá trình đa ngưng tụ được thực hiện trong nồi hấp dưới áp suất 1,5 - 1,9 MPa trong môi trường nitơ.

Nồi hấp 4 được nạp muối AG, bổ sung axit axetic (0,1 - 0,2 mol mỗi mol muối) và

Thiết bị được làm nóng qua vỏ bọc bằng dinil đến 2200 C. Sau đó, trong 1,5 - 2 giờ, nhiệt độ

nhiệt độ tăng dần lên 270 - 2800 C. Sau đó, áp suất giảm xuống áp suất khí quyển và sau một thời gian ngắn tiếp xúc lại tăng lên. Những thay đổi áp suất như vậy được lặp đi lặp lại

xảy ra nhiều lần. Khi áp suất giảm, nước hình thành trong quá trình đa ngưng tụ sẽ sôi

chất hàn và hơi của nó cũng trộn lẫn polyme tan chảy. Hơi nước ra khỏi nồi hấp được ngưng tụ trong tủ lạnh số 5, được thu về bộ sưu tập số 6 và thải vào hệ thống lọc.

nước thải thải. Khi kết thúc quá trình (6 - 8 giờ), lượng nước còn lại được loại bỏ trong chân không,

và polyamit tan chảy từ thiết bị thông qua khuôn được ép đùn dưới dạng băng vào bể 9 bằng máy chuyên dụng.

4.4.2.2. Polyamit 6.8 và 6.10

Các polyamit này thu được bằng cách polycondensation hexamethylenediamine và ki-

slot (suberin và sebacine) sử dụng công nghệ tương tự công nghệ sản xuất của

Liamit 6.6.

Axit và diamine phản ứng dưới dạng muối của chúng.

Trong số các polyamit này, cho đến nay chỉ có polyamit 610 được quan tâm thực tế;

vì việc sản xuất axit suberic bị hạn chế bởi độ phức tạp của nó.

Các đặc tính của polyamit 6.8 và 6.10 được nêu trong Bảng 5.

Các polyamit hỗn hợp được sản xuất theo cách tương tự khi các thành phần khác nhau được đưa vào quá trình polycondensation, ví dụ, muối AG và caprolactam, muối AG, SG và caprolactam.

4.4.3. Polycondensation của diamines và clorua axit dicarboxylic

Phương pháp này không được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đối với polyamit béo do chi phí clorua axit cacboxylic tăng. Tuy nhiên,

nó là chất duy nhất dùng để tổng hợp hầu hết các polyamit thơm, đặc biệt là phenylone và Kevlar.

4.5. Tính chất và ứng dụng của polyamit béo Aliphatic polyamit là sản phẩm dạng sừng dạng rắn, có màu trắng đến sáng nhạt.

màu sáng, nóng chảy trong khoảng nhiệt độ hẹp (Bảng 5). Khoảng cách hẹp

sự thay đổi điểm nóng chảy cho thấy độ đa phân tán thấp và nồng độ cao

chuyển hóa trong polyme pha tinh thể. Hàm lượng của nó có thể đạt tới 60 – 80% và phụ thuộc vào

sàng về cấu trúc của các đại phân tử. Các hợp chất béo thông thường có độ kết tinh cao nhất.

homopolyamit hóa học, đặc điểm nổi bật của nó là hàm lượng của chúng trong vĩ mô

một phân tử gồm các gốc chỉ có một axit và một diamine. Ví dụ, đây là polyamit 6,

polyamit 6.6, polyamit 6.10. Mức độ kết tinh của vật liệu trong sản phẩm bị ảnh hưởng bởi các điều kiện

Thông qua quá trình xử lý, chế độ xử lý nhiệt, độ ẩm và các chất phụ gia đặc biệt. Ste-

Độ kết tinh của polyamit hỗn hợp (thu được từ hai hoặc nhiều monome) nhỏ hơn. Chúng kém bền hơn nhưng có độ đàn hồi cao hơn và trong suốt.

Nhiệt độ nóng chảy cao của polyamit được giải thích là do liên kết hydro mạnh giữa các đại phân tử. Số lượng các liên kết này phụ thuộc trực tiếp vào số lượng nhóm amit trong đại phân tử và do đó có quan hệ nghịch đảo với số lượng nhóm methylene. Liên kết hydro quyết định phần lớn tất cả các tính chất khác. Từ-

ở đây: tỷ lệ nhóm methylene và amide ảnh hưởng đến cả độ hòa tan và khả năng chống nước

xương, cơ lý và các chỉ số khác.

5.3. ĐẶC ĐIỂM

Polycondensation là phản ứng hình thành các đại phân tử khi các monome kết hợp với nhau, kèm theo sự loại bỏ các chất đơn giản - nước, rượu, amoniac, hydro clorua, v.v. Trong quá trình đa ngưng tụ, một loạt các phản ứng lưỡng phân tử không liên quan đến động học xảy ra. Đặc điểm của phản ứng đa ngưng tụ:

  • 1) thành phần nguyên tố của đơn vị polyme khác với thành phần của monome ban đầu;
  • 2) các đơn vị monome trong phân tử polyme được kết nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị hoặc bán cực;
  • 3) là kết quả của phản ứng, các chuỗi polymer có độ dài khác nhau được hình thành, tức là sản phẩm có tính đa phân tán;
  • 4) polycondensation là một quá trình từng bước.

Bảng 5.4. Các loại hợp chất được hình thành trong quá trình đa ngưng tụ, tùy thuộc vào tính chất của các nhóm chức

(Các) nhóm chức năng đầu tiên Nhóm chức năng thứ hai (b) Nguyên liệu ban đầu Loại hợp chất tạo thành
-H H- Hiđrocacbon Polyhydrocacbon
-H Cl- Dẫn xuất halogen Như nhau
-Anh Br- Dẫn xuất Dihalogen "
-ANH TA NHƯNG- Rượu đa chức Polyester
-Ồ HOOC- Axit hydroxy Polyester
-Ồ ROOC- Este axit hydroxy Như nhau
-NH2 NOOS- Axit amin Polyamide
-NH2 ROOC- Este axit amin Như nhau
-NH2 СlОC- Axit amin clorua "

Cả phân tử đồng nhất và khác nhau đều có thể tham gia vào quá trình đa ngưng tụ. Nhìn chung, các phản ứng này được mô tả bằng sơ đồ sau:

  • X a-A-b → a-(A) X-b + ( X- 1)ab;
  • X a-a-a + x b-B-b → a-(A-B)-b + 2( X- 1)ab,

trong đó a và b là các nhóm chức năng.

Các đặc tính của sản phẩm được hình thành trong quá trình đa ngưng tụ được xác định bởi chức năng của monome, tức là số nhóm chức phản ứng. Phản ứng đa ngưng tụ có thể được sử dụng để tổng hợp các loại polyme chuỗi cacbon và polyme dị vòng khác nhau.

Trong quá trình đa ngưng tụ các hợp chất nhị chức, các polyme mạch thẳng được hình thành (Bảng 5.4). Nếu chức năng monome lớn hơn hai thì các polyme phân nhánh và ba chiều sẽ được hình thành. Số lượng nhóm chức trong đại phân tử tăng lên khi phản ứng diễn ra sâu hơn. Để tổng hợp các polyme tạo sợi, các hợp chất hai chức năng được quan tâm nhiều nhất.

Tùy thuộc vào bản chất của các nhóm chức năng và cấu trúc của polyme thu được, các loại phản ứng hóa học khác nhau có thể được biểu hiện trong phản ứng polycondensation: polyesterification, polyanhydridization, polyamidation, v.v.. Trong bảng 5.5 cung cấp các ví dụ về các loại hợp chất khác nhau được hình thành trong quá trình đa ngưng tụ.

Sự tương tác của các nhóm chức năng của monome có thể dẫn đến sự hình thành polyme hoặc các sản phẩm phân tử thấp có cấu trúc tuần hoàn. Ví dụ, γ-aminobutyric

Bảng 5.5. Các nhóm chức và loại hợp chất được hình thành trong quá trình đa ngưng tụ

Bảng 5.5. (tiếp theo)

Bảng 5.5. (kết thúc)


axit không có khả năng đa ngưng tụ do hình thành chu trình 5 cạnh ổn định - lactam:

Tuy nhiên, axit ζ-aminoenanthic tạo thành một polyme tuyến tính do mất nước:

Tăng khoảng cách giữa các nhóm chức năng làm tăng khả năng hình thành đại phân tử. Chu trình hóa là hướng chính của phản ứng chỉ xảy ra trong những trường hợp khi hình thành các chu trình năm và sáu cạnh có điện áp thấp.

Câu hỏi. Glycine (axit aminoacetic) không có khả năng ngưng tụ trong điều kiện bình thường. Giải thích nguyên nhân có thể xảy ra của hiện tượng này.

Trả lời. Khi hai phân tử glycine tương tác với nhau, sẽ thu được vòng diketipiperazine sáu cạnh thoải mái theo sơ đồ

Trong trường hợp này, trong điều kiện tổng hợp bình thường, polyme không được hình thành.

Tùy thuộc vào cấu trúc của các chất ban đầu và phương pháp thực hiện phản ứng, có thể có hai biến thể của quá trình đa ngưng tụ: cân bằng và đa ngưng tụ không cân bằng.

Polycondensation cân bằng là một quá trình tổng hợp polymer được đặc trưng bởi hằng số tốc độ thấp và tính chất biến đổi thuận nghịch. Polycondensation là một quá trình gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một phản ứng cơ bản của sự tương tác của các nhóm chức năng. Như một định đề, người ta thường chấp nhận rằng khả năng phản ứng của các nhóm chức cuối cùng không thay đổi theo sự phát triển của chuỗi polymer. Quá trình đa ngưng tụ cân bằng là một hệ thống phức tạp gồm các phản ứng trao đổi, tổng hợp và phá hủy, được gọi là trạng thái cân bằng đa ngưng tụ. Nói chung, các phản ứng đa ngưng tụ có thể được biểu diễn dưới dạng phản ứng của các nhóm chức, ví dụ:

~COOH + HO~ ~COO~ + H 2 O.

Theo đó, hằng số cân bằng được biểu thị như sau:

K N p =

.

Nghĩa ĐẾN N p không đổi ở tất cả các giai đoạn của quá trình đa ngưng tụ, tức là không phụ thuộc vào mức độ polyme hóa. Như vậy, để tổng hợp polyethylene terephthalate ở 280°C ĐẾN N p = 4,9 và polyhexamethylene adipamit ở 260°C ĐẾN N p = 305.

Các yếu tố ảnh hưởng đến trọng lượng phân tử và độ đa phân tán của polyme đa ngưng tụ. Tốc độ tổng thể của quá trình đa ngưng tụ có thể được ước tính bằng cách xác định số lượng nhóm chức trong các mẫu lấy từ hỗn hợp phản ứng ở các khoảng thời gian khác nhau. Kết quả được biểu thị bằng mức độ hoàn thành của phản ứng X m, được định nghĩa là tỷ lệ các nhóm chức đã phản ứng tại thời điểm lấy mẫu.

Nếu như N 0 là số nhóm chức ban đầu của một loại, a Nt- số nhóm không phản ứng tại thời điểm lấy mẫu t, Cái đó

Nhiệm vụ. Tính mức độ hoàn thành phản ứng đa ngưng tụ của axit 8-aminocaproic nếu hàm lượng nhóm cacboxyl ban đầu là N 0 = 8,5 10 -3 eq/g và giá trị cuối cùng - Nt= 2,4 · 10 -4 eq/g.

Giải pháp. Sơ đồ phản ứng như sau:

Sử dụng công thức (5.56) chúng ta thấy rằng X m = 0,971.

Để thu được các polyme có trọng lượng phân tử tối đa, các monome được lấy với số lượng tương đương. Mỗi nhóm chức của một chất ban đầu có thể phản ứng với một nhóm chức của một chất ban đầu khác trong quá trình đa ngưng tụ.

Tuy nhiên, phản ứng tổng hợp polyamit hoặc polyester thường được xúc tác bởi H+. Quá trình proton hóa nhóm carboxyl phản ứng có thể được thực hiện nhờ nhóm NOOC- thứ hai. Do đó, tốc độ phản ứng giữa diamine và diaxit hoặc diol và diaxit có thể được mô tả tương ứng là

  • -dc/dt = Kn;
  • -dc/dt = Kn[COOH] [COOH] [OH].

Giả sử sự tương đương của các nhóm chức phản ứng và tính đến điều đó = [OH] = [HOOC] = VỚI, chúng tôi có

Ở đâu VỚI- sự tập trung của các nhóm chức năng; Kp- hằng số tốc độ phản ứng.

Sau khi hội nhập tại t= 0 và VỚI = VỚI 0 chúng tôi có

Nhiệm vụ. Tính hằng số tốc độ của phản ứng đa ngưng tụ của axit sebacic ( M 0 = 202) và 2,5-toluenediamin ( M 0 = 122) nếu sau 40 phút phản ứng ở 260°C nồng độ của các nhóm cacboxyl là Nt= 1,7 · 10 -4 eq/g.

Giải pháp. Sơ đồ phản ứng như sau:

N HOOS(CH 2) 6 COOH + N H 2 NC 6 H 3 (CH 3)NH 2 HO N H+2( N- 1)H 2 O.

Chúng tôi tính toán nồng độ ban đầu của các nhóm carboxyl trong hỗn hợp ban đầu, có tính đến 2 mol monome tham gia phản ứng:

VỚI 0 = 2/(202 + 122) = 0,61 · 10 -3 eq/g.

Sử dụng công thức (5.58), chúng tôi xác định hằng số tốc độ phản ứng:

Xem xét rằng không có thể tích hệ thống đáng kể nào bị loại bỏ khi loại bỏ nước [tức là chúng ta có thể cho rằng Với t = C 0 (1 - X m)], chúng ta có

Nhiệm vụ. Xác định hằng số tốc độ của phản ứng đa ngưng tụ của axit adipic và ethylene glycol Kp và tìm hiểu xem nó có thay đổi khi tăng kích thước phân tử của các chất phản ứng hay không, nếu lấy các chất đó ở mức tương đương


Cơm. 5.7. Sự phụ thuộc (1 - X m) -2 tính từ thời gian đa ngưng tụ t

đại lượng và các giá trị sau về mức độ hoàn thành của phản ứng thu được trong những khoảng thời gian nhất định:

t, phút 20 40 60 120 180
X tôi 0,90 0,95 0,96 0,98 0,99

Giải pháp. Theo phương trình (5.59), nếu Kp không thay đổi khi thay đổi kích thước của các phân tử phản ứng, thì sự phụ thuộc 1/(1 - X m) 2 = f(t) phải tuyến tính. Chúng tôi xây dựng biểu đồ phụ thuộc (Hình 5.7), trước đó đã tính các giá trị 1/(1 - X m) 2:

100; 400; 625; 2500; 1000.

Sự phụ thuộc tuyến tính (xem Hình 5.7) chỉ được quan sát thấy ở mức độ hoàn thành phản ứng thấp. Sơ đồ phản ứng như sau:

Sử dụng phương trình (5.59) chúng ta tính toán Kp Vì t= 40 phút:

= 5,4 · 10 4 .

Tổng tốc độ của quá trình đa ngưng tụ có thể được mô tả bằng phương trình

Ở đâu Kp- hằng số tốc độ của phản ứng đa ngưng tụ; X m là tỷ lệ các nhóm chức của monome đã phản ứng trong thời gian t; Một- lượng sản phẩm có trọng lượng phân tử thấp được hình thành theo thời gian t; ĐẾN N p là hằng số cân bằng đa ngưng tụ.

Để phản ứng đa ngưng tụ hướng tới sự hình thành polyme, lượng sản phẩm có trọng lượng phân tử thấp có trong hỗn hợp phản ứng phải ít hơn

Nhiệm vụ. Xác định hằng số cân bằng đa ngưng tụ “polycondensation - thủy phân” nếu trong quá trình đa ngưng tụ benzidin và axit suberic trong 30 phút, tỷ lệ nhóm cacboxyl tham gia phản ứng là 0,84; hàm lượng nước trong hệ thống là 0,1 · 10 -3 mol/g; K n = 400; V.= 1,3 · 10 -2 mol/(g · phút).

Giải pháp. Sơ đồ phản ứng như sau:

N H 2 N(C 6 H 4) 2 NH 2 + N HOOC(CH 2) 6 COOH H N OH+ N H2O.

K N p =

= 3,3 · 10 -3 .

Mức độ trùng hợp trung bình của sản phẩm đa ngưng tụ phụ thuộc vào hàm lượng sản phẩm phản ứng có khối lượng phân tử thấp, thay đổi theo phương trình cân bằng đa ngưng tụ, tương tự như (6.49). Nhưng

Ở đâu p a- phần mol của sản phẩm có trọng lượng phân tử thấp được giải phóng trong quá trình đa ngưng tụ.

Nhiệm vụ. Xác định lượng dư lượng tối đa cho phép của ethylene glycol dg tính bằng % (khối lượng) trong phản ứng đa ngưng tụ của diethylene glycol terephthalate trong quá trình sản xuất polyme có khối lượng phân tử là 20000, nếu ĐẾN N p = 4,9.

Giải pháp. Sơ đồ phản ứng như sau:


R p = 20000/192 = 104.

Sử dụng công thức (5.61) chúng ta tìm được và một:

p a = ĐẾN N P/ R 2 = 4,9/104 2 = 4,5 10 -4 mol/mol,

X= 4,5 · 10 -4 · 62 · 100/192 = 0,008% (trọng lượng).

Nhiệm vụ. Tính khối lượng phân tử trung bình về số lượng và trọng lượng phân tử trung bình của polyme thu được từ quá trình đa ngưng tụ 4-amino-2-chloroethylbenzen nếu mức độ hoàn thành của phản ứng là 99,35%. Đánh giá độ đa phân tán của sản phẩm phản ứng.

Giải pháp. Thật dễ dàng để chứng minh điều đó

Ở đâu X m là mức độ hoàn thành của phản ứng; M 0 - trọng lượng phân tử của đơn vị monome.

Sơ đồ phản ứng như sau:

Theo phương trình (1.70)

bạn = Mw/Mn - 1 = 1,0.

Nếu như N 0 là số nhóm chức ban đầu của một loại thì mức độ hoàn thành của phản ứng đa ngưng tụ có thể được biểu thị như sau:

Giải pháp. Sơ đồ phản ứng đa ngưng tụ như sau:

Chúng tôi tìm thấy X m theo phương trình (5.64):

X m = 0,0054 · 436 · 30/(2 + 0,0054 · 436 · 30) = 0,971.

Để tính thành phần phân số của các sản phẩm đa ngưng tụ của các hợp chất nhị chức tuyến tính, người ta có thể sử dụng phương trình Flory làm phép tính gần đúng đầu tiên

Ở đâu Wp- phần khối lượng của phần polyme với mức độ trùng hợp P n.

Trong hình. Hình 5.8 cho thấy các đường cong MWD vi phân mô tả độ đa phân tán của các sản phẩm đa ngưng tụ ở các mức độ hoàn thành phản ứng khác nhau X m. Rõ ràng là khi mức độ chuyển đổi của các polyme ban đầu tăng lên thì mức độ đa phân tán cũng tăng lên.

Tuy nhiên, do các phản ứng góp phần thiết lập trạng thái cân bằng đa ngưng tụ, trong nhiều trường hợp, MWD, ngay cả ở mức độ chuyển hóa cao, được đặc trưng bởi các giá trị tương đối nhỏ. bạn(bạn


Hình.5.8. Đường cong MMD vi phân được tính toán bằng phương trình Flory (5.60) cho các mức độ hoàn thành khác nhau X m của phản ứng đa ngưng tụ (các số trên đường cong)

Giải pháp. Sơ đồ phản ứng tổng hợp polyme này như sau:

Sử dụng phương trình (5.65) chúng ta tính toán Wp:

  • MỘT) Wp= 40 · 0,9 40-1 (1 - 0,9) 2 = 0,065;
  • b) Wp= 40 · 0,99 40-1 (1 - 0,99) 2 = 0,0034.

Do đó, khi phản ứng diễn ra sâu hơn, hàm lượng các phân số có trọng lượng phân tử 9000 sẽ giảm đi.

Với sự gia tăng hàm lượng của một loại nhóm chức trong hỗn hợp phản ứng, trọng lượng phân tử của polyme giảm (Hình 5.9).

Ảnh hưởng của việc dư thừa một loại nhóm chức trong môi trường phản ứng có thể được đánh giá bằng quy tắc không tương đương của Korshak. Theo quy định này,

Ở đâu N’ là số mol của hợp chất hai chức năng; T’ là số mol của hợp chất đơn chức.

Quá trình đa ngưng tụ có thể được thực hiện trong trạng thái nóng chảy (nếu monome và polyme đủ ổn định ở nhiệt độ nóng chảy của polyme), trong dung dịch, trong pha rắn, cũng như ở bề mặt tiếp xúc giữa hai pha (chất lỏng không trộn lẫn, chất lỏng - rắn, v.v.). Trong điều kiện chân không cao, đảm bảo loại bỏ các sản phẩm phản ứng có trọng lượng phân tử thấp, ở nhiệt độ dưới hoặc trên T xin vui lòng thực hiện phản ứng tiền polycondensation (tương ứng ở pha rắn hoặc lỏng).

Ví dụ về giải quyết vấn đề

Có hai phương pháp chính để thu được các hợp chất có trọng lượng phân tử cao: sự trùng hợp Và đa ngưng tụ

Polyme hóa- phản ứng nối các phân tử monome, xảy ra do sự phá vỡ nhiều liên kết.

Sự trùng hợp có thể được biểu diễn bằng sơ đồ chung:

trong đó R là nhóm thế, ví dụ R = H, –CH 3, Cl, C 6 H 5, v.v.

n - mức độ trùng hợp.

Phản ứng trùng hợp các alkadien với liên kết đôi liên hợp (1,3 alkadien) xảy ra do sự mở liên kết đôi ở vị trí 1,4 hoặc 1,2, ví dụ:

Các polyme (cao su) có giá trị nhất thu được bằng phản ứng trùng hợp điều hòa lập thể ở vị trí 1,4 với sự có mặt của chất xúc tác Ziegler-Natta:

Để cải thiện tính chất của cao su, quá trình trùng hợp 1,3-butadien và isopren được thực hiện cùng với styren, acrylonitrile và isobutylene. Những phản ứng như vậy được gọi là phản ứng đồng trùng hợp. Ví dụ,

trong đó R = – (cao su butadien – styren),

R = -C º N (cao su butadien – nitrile).

Polycondensation là phản ứng hình thành các đại phân tử từ các hợp chất di hoặc đa chức, kèm theo việc loại bỏ các sản phẩm có trọng lượng phân tử thấp (nước, amoniac, hydro clorua, v.v.).

Quá trình đa ngưng tụ trong đó chỉ có một monome tham gia được gọi là quá trình đa ngưng tụ đồng nhất. Ví dụ,

nHO – (CH 2) 6 – COOH (n-1)H 2 O + H – [–O – (CH 2) 6 – CO –]n – OH

Polyme 7-hydroxyheptan

axit (monome)

Là kết quả của quá trình ngưng tụ đồng thể của axit 6-aminohexanoic

(axit e-aminocaproic) thu được capron polyme.

Quá trình đa ngưng tụ bao gồm hai monome chứa các nhóm chức khác nhau được gọi là quá trình đa ngưng tụ. Ví dụ, quá trình đa ngưng tụ giữa axit dibasic và rượu dihydric dẫn đến việc sản xuất polyesters:

nHOOC – R – COOH + nHO – R¢– OH [– OC – R – COOR¢– O –]n + (2n-1) H 2 O

Là kết quả của quá trình ngưng tụ dị thể của axit adipic và hexamethylenediamine, thu được polyamit (nylon)

Ví dụ 1.

Có bao nhiêu đơn vị cấu trúc (n) có trong đại phân tử polyvinyl clorua có trọng lượng phân tử 350.000?



M m polyme = 350000

Xác định số lượng liên kết cấu trúc – (n).

1. Sơ đồ phản ứng:

2. Tìm khối lượng phân tử của đơn vị cơ bản

việc cộng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố có trong thành phần của nó - 62,5.

3. Tìm (n). Chia khối lượng phân tử của đơn vị cơ bản: 3500: 62,5 = 5600

Đáp án: n = 5600

Ví dụ 2.

Viết sơ đồ tạo thành dimer isobutylene và triper dưới tác dụng của axit sulfuric, có tính đến cơ chế của phản ứng này (trùng hợp cation).

Quá trình trùng hợp như vậy lần đầu tiên được quan sát thấy bởi A.M. Butlerov dưới tác dụng của axit sulfuric trên isobutylene.

Sự chấm dứt chuỗi trong trường hợp này xảy ra do sự tách ra của một proton (H +).

Phản ứng xảy ra với sự có mặt của nước, nước bắt giữ một proton, tạo thành cation hydronium

Nhiệm vụ kiểm tra

191. Những polyme nào được gọi là nhựa nhiệt dẻo, nhiệt rắn?

192. Viết phương trình phản ứng đồng trùng hợp của styren

C6H5–CH=CH2 và butadien CH2=CH–CH=CH2. Sản phẩm copolyme hóa có những đặc tính gì và nó được sử dụng ở đâu?

193. Viết các phương trình phản ứng trùng hợp propylen

СH2=СH–CH3 và isobutylen H2C=C–CH3.

194. Viết phương trình phản ứng đa ngưng tụ của axit adipic HOOC(СH2)4COOH và hexamethylenediamine NH2(СH2)6NH2. Sản phẩm được hình thành là gì, nó có đặc tính gì và được sử dụng ở đâu?

195. Những hydrocacbon nào được gọi là hydrocacbon diene? Cho ví dụ. Công thức chung nào biểu thị thành phần của diene hydrocarbon? Hãy vẽ sơ đồ trùng hợp một trong các hydrocacbon diene.

196. Hợp chất nào được gọi là amin? Hãy vẽ sơ đồ ngưng tụ poly của axit adipic và hexamethylenediamine. Tên của polyme được hình thành sau phản ứng này là gì?

197. Tính khối lượng phân tử của polyvinyl clorua nếu mức độ trùng hợp là 200. Viết phương trình phản ứng trùng hợp của vinyl clorua.

198. Những hợp chất nào được gọi là axit amin? Viết công thức axit amin đơn giản nhất. Hãy vẽ sơ đồ phản ứng polycondensation của axit aminocaproic. Tên của polyme được hình thành sau phản ứng này là gì?

199. Viết các phương trình phản ứng sản xuất nylon từ axit aminocaproic NH2(CH2)5COOH và nylon từ axit adipic COOH(CH2)4COOH và hexamethylenediamine NH2(CH2)6NH2.

200. Tên của hiđrocacbon mà isopren là đại diện là gì? Hãy vẽ sơ đồ đồng trùng hợp của isopren và isobutylene.

HOOC–CH 2 –NH 2 + HOOC–CH–NH 2 HOOC–CH 2 –NH–CO–CH–NH 2

CH 3 –H 2 O CH 3

liên kết peptit glycine alanine glycylalanine

(gli-ala)

Di-, tri-, ....polypeptide được đặt tên theo tên của các axit amin tạo nên polypeptide, trong đó tất cả các axit amin bao gồm các gốc đều kết thúc bằng - phù sa, và axit amin cuối cùng nghe có vẻ không thay đổi trong tên.

Bằng cách trùng hợp ε - axit aminocaproic hoặc trùng hợp caprolactam (lactam ε - axit caproic) sẽ thu được nhựa nylon:

N CH 2 CH 2 [- NH – (CH 2) 5 – CO – NH – (CH 2) 5 – CO –] m

caprolactam polycaprolactam (kapron)

Loại nhựa này được sử dụng trong sản xuất sợi nylon tổng hợp.

Một ví dụ khác về sợi tổng hợp là enant.

Enanth là một polyamit axit enanthic. Chất enant thu được bằng cách đa ngưng tụ axit 7-aminoheptanoic, phản ứng như một muối bên trong:

N N + H 3 – (CH 2) 6 – COO – [ – NH – (CH 2) 6 – CO – ] n + n H 2 O

Enanth được sử dụng để sản xuất sợi tổng hợp, trong sản xuất lông thú, da, nhựa, v.v. Sợi Enanth được đặc trưng bởi độ bền, độ nhẹ và độ đàn hồi cao.

Bài kiểm tra tự kiểm tra kiến ​​thức chủ đề: “Axit amin”

1. Đặt tên hợp chất theo danh pháp hệ thống

CH 3 – CH – COOH

A) Axit 2-aminopropanoic

B) axit a-aminopropionic

C) a-alanin

D) Axit 2-aminopropionic

2. Đặt tên hợp chất theo danh pháp lịch sử

CH 3 – CH – CH – COOH

A) a–amino - b–metylbutyric axit

B) a–metyl - b– axit aminobutyric

C) Axit 2-amino-3-metylbutanoic

D) 2-metyl – 3 – axit aminobutanoic

3. Alanine H NH 2 thuộc bộ truyện

4. Sản phẩm phản ứng là

CH 2 – COOH PCL 5 B

NH 2 NH 3 C

A) A: CH 2 – COONa; B: CH 2 – COCl; C:CH 2 – CỘNG 2

B) A: CH 2 – COONa; B: CH 2 – COCl 2; C:CH 2 – CỘNG 4

C) A: CH 2 – COONa; B: CH 2 – COOH; C:CH – NH2

D) A: CH 2 – COONa; B: CH 2 – COOH; C:CH 2 – CỘNG 2

NH 2 N + H 3 Cl – NH 2

5. Sản phẩm phản ứng là

CH 2 – COOH CH3Br B

NH 2 CH3COCl C


HNO2 D

A) A: CH 2 – COOH; B: CH 2 – COOH; C:CH 2 – COOH; D:CH 2 - COOH

N + H 3 Cl – NHCH 3 NH – COCH 3 OH

B) A: CH 2 – COOCl; B: CH 2 – COOCH 3; C:CH 2 – COOH; D:CH 2 - COOH

NH 2 NH 2 NH-COCH 3 ; Ồ

C) A: CH 2 – COCl 2; B: CH 2 – COOH; C:CH 2 – COOH; D:CH 2 - COOH

NH 2 NH-CH 3 NH – COCH 3 NH-N = O

D) A: CH 2 – COCl 2; B: CH 2 – COBr; C:CH 2 – COOH; D:CH 2 - COOH

NH 2 NH 2 NH – COCH 3 OH

6. a-Axit amin hình thành khi đun nóng

A) lactam

B) ketopiperazine

C) lacton

D) lactua

7. Axit b-amino hình thành khi đun nóng

A) axit không bão hòa

B) ketopiperazine

C) lactam

D) lacton

8. Axit g-amino hình thành khi đun nóng

A) lactam

B) axit chưa bão hòa

C) lactua

D) lacton

9. Quá trình đa ngưng tụ của axit amin tạo ra

A) peptit

C) piperazin

D) polyen

10. Liên kết peptit trong phân tử protein là

11. Polycondensation khác với trùng hợp:

A) Không hình thành các sản phẩm phụ có trọng lượng phân tử thấp

B) Hình thành các sản phẩm phụ có trọng lượng phân tử thấp

C) Sự oxy hóa

D) Sự phân hủy

12. Phản ứng định tính axit amin là phản ứng c:

A) ninhydrin

B) a-naphtol

13. Sản phẩm của phản ứng tổng hợp Strecker-Zelinsky có tên là:

CH 3 HN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) Axit butyric A-α-hydroxynitrile; B-α-aminonitrile axit butyric C-;

D, L – alanin;

B) Axit propionic A-α-hydroxynitrile; B-α-aminonitrile của axit aminopropionic C-D, L – alanin;

C) Axit valeric A-α-hydroxynitrile; B-α-aminonitril của axit valeric;

C-D, L – threonin;

D) Axit propionic A-α-hydroxynitrile; B-α-aminonitrile của axit propionic C-;

D, L – alanin.

14. Kể tên các chất trong chuỗi chuyển hóa:

COOC 2 H 5 O=N-OH [H] (CH 3 CO) 2 O C 2 H 5 ONa

CH 2 – H2O MỘT - H2O TRONG - CH3COOH VỚI - C2H5OH D

este malonic

Cl-CH 2 -CH(CH 3) 2 H 2 O (HCl) t 0

–NaCl E – CH3COOH, VÀ - CO2 Z

–2C2H5OH

A) Este A-nitrosomalon; B – este oxymalonic; Este C-N-acetyloxymmalone; Este D-Na-N-acetyloxymmalonic; Este E-isobutyl-N-acetyloxymmalonic; ete F-isobutyloxymmalone; Z-isoleucine;

B) Este A-nitrosomalon; B – este iminomalonic; Este C-N-acetyliminomalone; Este D-Na-N-acetyliminomalonic; Este E-isobutyl-N-acetyliminomalone; F - isobutyl aminomalonic ete; Z-threonine;

C) Este A-nitrosomalon; B – este aminomalonic; Este C-N-acetylaminomalone; Este D-Na-N-acetylaminomalonic; Este E-isobutyl-N-acetylaminomalonic; ete F-isobutylaminomalone; Z-leucine;

D) Este A-oxymalonic; B – este nitrosomalon; Este C-N-acetylnitrosomalone; Este D-Na-N-acetylnitrosomalon; Este E-isobutyl-N-acetylnitrosomalone; F-isobutylnitrosomalon ete; Z-valin.

CARBOHYDRATE

Carbohydrate là một nhóm lớn các chất hữu cơ phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Đó là glucose, sucrose, tinh bột, cellulose, v.v.

Hàng năm, thực vật trên hành tinh của chúng ta tạo ra một khối lượng carbohydrate khổng lồ, ước tính chứa 4 * 10 10 tấn carbon. Khoảng 80% chất khô thực vật có nguồn gốc từ carbohydrate và 20–30% từ sinh vật động vật.

Thuật ngữ “carbohydrate” được K. Schmidt đề xuất vào năm 1844, vì hầu hết các chất này đều tương ứng với công thức Cn(H2O)m. Ví dụ, một phân tử glucose có công thức C 6 H 12 O 6 và có 6 nguyên tử cacbon và 6 phân tử nước. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng carbohydrate không tương ứng với thành phần này, ví dụ như deoxyhexose (C 6 H 10 O 5), nhưng thuật ngữ này vẫn được bảo tồn cho đến ngày nay.

Carbohydrate được chia thành hai nhóm lớn - đây là những carbohydrate đơn giản hoặc monosacarit (monose), những chất không trải qua quá trình thủy phân, ví dụ như glucose, fructose. Pentose và hexose phổ biến hơn trong tự nhiên. Nhóm thứ hai là carbohydrate phức hợp, khi thủy phân sẽ tạo ra monosacarit. Ngược lại, carbohydrate phức tạp được chia thành oligosacarit và polysacarit. Oligosacarit bao gồm từ hai đến mười gốc monosacarit. "Oligos" có nghĩa đen là "ít". Các oligosacarit đơn giản nhất là disacarit (bioses), bao gồm hai dư lượng monosacarit. Ví dụ, sucrose C 6 H 12 O 6 bao gồm dư lượng của hai monosacarit: glucose và fructose. Các oligosacarit bao gồm dư lượng của ba monoose được gọi là triose, một trong bốn monoose được gọi là tetraose, v.v. Polysacarit (polyose) được hình thành từ các monosacarit do quá trình polycondensation của chúng, nghĩa là polyose là các polyme dị vòng hoặc các polyme sinh học, các monome của chúng là các monosacarit. Các polyme dị vòng chứa trong chuỗi của chúng không chỉ các nguyên tử carbon mà còn cả các nguyên tử oxy, ví dụ:

NC 6 H 12 O 6 (C 6 H 10 O 5) n + (n-1) H 2 O hoặc (-C 6 H 10 O 4 – O -) n

Carbohydrate