Получение 2-метилпропена дегидратацией 2,2-диметилэтанола-1
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
В»ее электроотрицателен и оттягивает на себя электронную плотность. В группах СН3 может проявляется эффект сверхсопряжения - частичное смещение s электронов трех С-Н связей на соседнюю С-С связь. В этой молекуле три группы СН3 могут оказывать такое воздействие. Но на основании имеющихся экспериментальных данных iитают, что в статическом состоянии сверхсопряжения нет, а во время химической реакции проявляется [37].
Атомы углерода находятся в состоянии гибридизации sp3 - гибридизации. Молекула трет-бутилового спирта представляет собой диполь. Она содержит полярные связи С-Н, С-О, О-Н и имеет следующий вид:
CH3
v ?+ ?? ?+
CH3 > C > О < Н
^
CH3
В молекуле изобутилена проявляется индукционный I-эффект, и эффект сверхсопряжения вследствие чего атомы радикалов связанных с ненасыщенной группой являются активированными. Двойная связь (s и p) сказывается на реакционной способности молекулы, т.к. p-связь менее прочная, чем s под воздействием реагентов [26].
Молекула изобутилена имеет следующее электронное строение:
H
| ?+ ?-
H ? C C = CH2
|
H H ? C ? H
|
H
Молекула воды имеет угловое строение. Угол Н-О-Н =104,50.. Связь О-Н в молекуле воды является полярной, на атоме кислорода существует частично отрицательный заряд d-, на атоме водорода частично положительный заряд d+ . В целом молекула воды является диполем [38].
?- ?+
O ?? H
?+ |
H
Молекулы воды и спирта образуют водородные связи. Они оказывает большое влияние на свойства веществ. Это особый вид меж- или внутри- молекулярного взаимодействия осуществляется протонизированным атомом водорода и атомом имеющим электронноотрицательный характер.
В качестве катализатора предпологается использовать ионообменные смолы. Это так называемые синтетические иониты, представляющие собой нерастворимые в воде и органических растворителях высокомолекулярные полиэлектролиты, способные обменивать подвижные ионы при контакте с растворами электролитов. В зависимости от типа ионогенной группы их разделяют на аниониты и катиониты [39].
В присутствии ионитов дегидратация протекает при более низкой температуре, чем на обычно применяемых в гетерогенном катализе оксидных катализаторах. В сравнении с классическим гомогенным кислотным катализом иониты позволяют избежать агрессивной среды в реакторе и обеспечивают селективное, а иногда и более быстрое протекание дегидратации, в результате достигается повышение выхода целевых продуктов [40].
Используемые нами катиониты КУ-2 являются структурируемым полимером, полученным суспензионной сополимеризацией стирола и дивинилбензола. Сульфо-группы вводят в сополимер путем сульфохлорирования с последующим омылением продукта реакции.
КУ-2 имеет макропористую структуру - это система, где твердая фаза пронизана порами достигающими нескольких десятков нм (рис 1.2.2.). Макропористые ионообменные смолы являются агломератами беспорядочно упакованных сферолитов, между которыми имеется непрерывная сеть пор. Эти смолы обладают наибольшей механической прочностью (в сравнении с гелевидными ионитами) [39].
Рис. 1.2.2. Макропористая структура ионита
КУ-2 выпускается в виде прозрачных шариков от желтого до темно-коричневого цвета и имеет следующее строение:
?СН2 ?СН?СН2 ?СН?СН2 ?СН?
| | |
| SO3H |
?СН2 ?СН?СН2 ?СН?СН2 ?СН?
1.2.3 Химические свойства реагентов и продуктов реакции
Рассмотрим наиболее типичные реакции, в которые могут вступать реагенты и продукты реакции.
.2.3.1 Химические свойства трет-бутилового спирта
Они обусловлены присутствием реакционноспособной гидроксильной группы - ОН. Реакции с участием этой группы проходят либо с разрывом связи О-Н либо связи С-О [38].
Реакции замещения:
). Замещение атома водорода в группе -ОН вследствие разрыва связи О-Н.
взаимодействие с активными металлами:
(СН3)3С-ОН + 2Nа > 2(СН3)3С-ОNа + Н2
Третбутанолят натрия
- реакция этерификации (под действием температуры и водоотнимающего реагента):
(СН3)3С-ОН + С2Н5ОН > СН3СООС2Н5
третбутилацетат
(СН3)3С-ОН + НОNO2 > (СН3)3С-О-NO2 + Н2О
третбутиловый эфир азотной кислоты
). Замещение ОН -группы вследствие разрыва связи С-О.
образование галогеналканов (под действием температуры и водоотнимающего реагента):
(СН3)3С-ОН + НВr > (СН3)3С-Вr + Н2О
бромтретбутан
(СН3)3С-ОН + РCl5 > (СН3)3С-Cl +POCl3 + НСl
- образование аминов (под действием температуры и Al2O3):
(СН3)3С-ОН + НNН2 > (СН3)3С- NН2 + Н2О
третбутиламин
Реакции отщепления:
Внутремолекулярная дегидратация (под действием температуры и
водоотнимающего реагента):
(СН3)3С-ОН> (СН3)2С=СН2 + Н2О
дегидрирование не характерно для трет-бутилового спирта.
Реакции окисления:
полное окисление:
(СН3)3С-ОН +6О2 > 4СО2 + 5 Н2О
неполное окисление [35]:
(СН3)3С-ОН + [О] > (СН3)3С-НО + Н2О
уксусный альдегид
1.2.3.2 Химические свойства изобутелена
Высокую реакционную способность изобутилена обуславливает наличие ?-связи и двух электродонорных СН3-групп. Он способен вступать в различные реакции присоединения и окисления [38]:
.Реакции присоединения:
гидрирование:
(СН3)2С=СН2 + Н2 > (СН3)3-СН
трет-бутан
галогенирование:
(СН3)2С=СН2 + Вr2 > (СН3)2С Вr -