Синтез изопропенилметилкетона

Предыдущая 29 30 31 32 33 34 353637 38 39 40 41 42 43 44 Следующая

Изопропенилметилкетон СН₂=С(СН₃)-СО-СН₃ был впервые получен в 1891г. О.Валлахомпутем гидролиза оксима этого соединения кислотами. Способность ненасыщенного кетона переходить в прозрачный твердый полимер была описана в 1910г. В промышленности его начали применять с 1935г. В настоящее время изопропенилметилкетон является основой для производства некоторых термопластов.

Получение изопропенилметилкетона дегидратацией 1-гидрокси-2-метилбутанона-3. В промышленности изопропенилметилкетон получают либо дегидратацией 1-гидрокси-2-метилбутанона-3, либо кратковременным нагреванием с безводной щавелевой кислотой, либо действием фосфорного ангидрида на безводный кетон, растворенный в хлороформе:

Самым эффективным катализатором является щавелевая кислота. Дегидратацию щавелевой кислотой осуществляют следующим образом: смесь обоих соединений, к которой добавляют гидрохинон, подают в реактор, нагретый до 403 К, с такой скоростью, чтобы кетон, получающийся в результате дегидратации, как можно быстрее удалялся из зоны реакции.

Исходный кетоспирт 1-гидрокси-2-метилбутанон-3 получают из метилэтилкетона и формальдегида при рН = 8,2-8,6. Обе реакции можно проводить одновременно в одну стадию в газовой фазе. В качестве катализатора используют силикагель или оксид алюминия, содержащий оксиды циркония, церия, тория, цинка. Процесс проводят при 588-693 К. Недостатком процесса является наличие примесей в получаемом изопропенилметилкетоне – формальдегида и продуктов побочных реакций (углеводороды, спирты, смолы).

Получение изопропенилметилкетона из ацетона и ацетилена. Этот промышленный процесс был разработан в 1945г. Синтез диметилэтинилкарбинола проводят в безводной среде при 288 К. Растворителем служит диэтилацеталь, катализатором является едкое кали:

Образующийся алкоголят разлагают водой при 278 К, выделяющуюся щелочь нейтрализуют диоксидом углерода, и диметилэтинилкарбинол очищают перегонкой. Полученный продукт непрерывно гидратируют разбавленной серной кислотой в присутствии катализатора – сульфата двухвалентной ртути. Из водного дистиллята высаливают гидроксикетон и после сушки снова перегоняют. Превращение гидроксикетона в изопропенилметилкетон осуществляют действием фосфорного ангидрида в среде безводного хлороформа. Изопропенилметилкетон выделяют путем фракционированной перегонки.

Синтез винилфенилкетона

Винилфенилкетон С₆Н₅СО-СН=СН₂ впервые был получен в 1906г. Л.Шефером и Б.Толленсом, которые описали также и его полимеризацию. В качестве мономера его начали применять приблизительно с 1936г. в производстве ряда сополимеров.

Винилфенилкетон в промышленности получают по реакции отщепления молекулы бромида водорода от b-бромпропиофенона действием ацетата калия в кипящем спиртовом растворе:

После охлаждения реакционную смесь обрабатывают хлороформом и хлороформную вытяжку освобождают от спирта. Остаток после упаривания растворителя стабилизируют присадкой N-фенил-b-нафталинамина или ацетата меди и подвергают перегонке при пониженном давлении. Выход винилфенилкетона составляет ~ 75%. Продукт, полученный перегонкой с водяным паром, можно непосредственно подвергать полимеризации.

Синтез виниленкарбоната

Виниленкарбонат легко полимеризуется в поливиниленкарбонат, который при гидролизе образует полимерный спирт с гидроксильными группами при каждом атоме углерода:

Мономер виниленкарбонат получают хлорированием этиленкарбоната с последующим дегидpoxлopиpoвaниeм с применением третичных аминов.

Глава 7

АКРИЛОВЫЕ МОНОМЕРЫ

Впервые акриловая (пропеновая, этиленкарбоновая) кислота

СН2=СН-СООН была получена Редтенбахером в 1843 г., который окислил акролеин оксидом серебра, затем А.М. Бутлеровым в 1860 г. путем реакции иодоформа с этилатом натрия. В 1862 г. эту кислоту синтезировал Ф.Ф. Бейльштейн дегидроиодированием β-иодпропионовой и дегидратированием

β-гидроксипропионовой кислот. Полимеризация акриловой кислоты была описана лишь 10 лет спустя Линнеманом.

Гомолог акриловой кислоты - α-метилакриловая кислота, названная позже Ремом метакриловой кислотой, - была получена в 1865 г. Э. Франкландом и Дюппа омылением эфира α-гидроксиизомасляной кислоты. Получение метакриловой кислоты из ацетонциангидрина было описано в 1932 г.

Акриловая и метакриловая кислоты, их сложные эфиры, нитрилы и амиды являются ценными мономерами, полимеризацией которых получают полиакриловую кислоту, полиакрилаты, эфиры: бутил-, трет-бутил-, изобутил-, метил- и этилакрилаты, а также полиакрилонитрил. Полимеризацией некоторых эфиров акриловой кислоты или сополимеризацией с виниловыми мономерами

(2-хлорэтилвиниловый эфир, винилхлорацетат и др.) получают акрилатные (акриловые) каучуки.

Акрилатные каучуки тепло-, озоно- и кислородостойки, устойчивы к действию УФ-излучения, характеризуются низкой газопроницаемостью.

Полиакриловая кислота – распространенный гидрофильный загуститель для разнообразных водных растворов промышленного применения.

Полиакрилаты и полиметакрилаты широко применяются при производстве органического стекла, синтетических волокон, акриловых смол и различных эмульсий, используемых в целлюлозно-бумажной, лакокрасочной, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности. Наиболее широкое распространение получил полиметилметакрилат как основа прозрачных органических стекол. Увеличение производства метакриловых мономеров долгое время тормозилось высокой стоимостью и трудоемкостью применяемых методов их получения. И только в последние 10-15 лет, в связи с необходимостью утилизации дешевой синильной кислоты, получаемой в значительных количествах в качестве побочного продукта в производстве акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена, мощности их производств стали значительно возрастать.

Сополимеризацией акрилатов с другими мономерами значительно улучшаются свойства полимерных материалов и расширяются области их применения. Так, сополимеры акрилатов с небольшим количеством акрилонитрила или винилхлорида улучшают стойкость полимерных материалов к большинству растворителей, сополимеры с акриловой кислотой повышают полярность акрилатов и тем самым улучшают адгезию и способность водных дисперсий к загустеванию, сополимеры с амидами, например с N-метилоламидом, с меламином, аминами, эпоксисоединениями, хлоргидрином и другими мономерами, содержащими реакционноспособные группы, являются основой клеев и лаков холодной и горячей сушки.

Масштабы производства собственно акриловой кислоты гораздо меньше масштабов производства ее производных.

АКРИЛОНИТРИЛ

Акрилонитрил СН2=СН-СN был впервые получен в 1893 г. французом Море, однако практический интерес к нему возник в 1930 г. в связи с получением на его основе бутадиен-нитрильного каучука, обладающего исключительной стойкостью к набуханию в бензине, маслах и многих растворителях. Дальнейшее увеличение производства акрилонитрила связано с разработкой промышленного способа получения синтетических волокон из полимеров акрилонитрила и его сополимеров с другими мономерами.

Акрилонитрил используется в больших количествах также для получения полиакриламида, полиэлектролитов и других продуктов. Синтетические волокна из полимеров акрилонитрила (искусственная шерсть) обладают повышенной устойчивостью к набуханию в органических растворителях, высокой светостойкостью, термостойкостью, прочностью, эластичностью, хорошей окрашиваемостью. Благодаря этим свойствам они применяются для изготовления костюмных тканей, искусственного меха, ковров и т. д. как сами по себе, так и в смеси с хлопком или шерстью. Значительное количество акрилонтирила потребляется в производстве бутадиен-нитрильных синтетических каучуков. Выпускаемые в настоящее время каучуки пербунан (72% бутадиена и 28% акрилонитрила) и пербунан экстра (60% бутадиена и 40% акрилонитрила) набухают в маслах в 30-100 раз меньше, а в бензине в 10-20 раз меньше, чем натуральный каучук.

Акрилонитрил - бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом с т. кип. 350,3 К, т. пл. 191 К, = 0,8064, = 1,3914. Слабо растворяется в воде (при 293 К растворимость 7,3% (мас.)), с водой образует азеотропную смесь, содержащую 87,5% (мас.) акрилонитрила и 12,5% (мас.) воды, т. кип. азеотропной смеси 344 К. Со многими органическими растворителями акрилонитрил смешивается в любых соотношениях.