Синтез и свойства функциональных кремнийорганических соединений для потенциального применения в фотонике и биофотонике
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
>
Рисунок 2. Масс-спектр соединения 3
Гидролиз соединения 1.
К 0.76г (110-3 моль) соединения (1) в 25 мл ТГФ прибавили 0.07г (410-3 моль) воды в 14 мл ТГФ. Приблизительно через час в растворе наблюдали образование мелких хлопьев, которые с течением времени уплотнились. За гидролизом вели наблюдение в течение 2 месяцев.
Гидролиз соединения 2.
а) К 0.06г (1.6 10-4 моль) соединения (2) в 3 мл ТГФ прибавили 0.006г (310-4 моль) воды в 1 мл ТГФ. Выпадение твердых продуктов гидролиза не наблюдается, раствор остается прозрачным. Методом ГПХ установлено, что в растворе относительное содержание исходного мономера составляет 96% спустя 1 неделю и не меняется со временем.
б) К 0.03г (710-5 моль) соединения (2) в 2 мл ТГФ прибавили 0.005г (310-4 моль) воды в 1 мл ТГФ. Выпадение твердых продуктов гидролиза не наблюдается, раствор остается прозрачным.
Гидролиз соединения 3.
а) К 0.83г (210-3 моль) соединения (3) в 4 мл ТГФ прибавили 0.08г (410-4 моль) воды в 2 мл ТГФ. Приблизительно через час в растворе наблюдали образование мелких хлопьев. За гидролизом вели наблюдение в течение 2 недель. Методом ГПХ установлено, что в растворе находится только исходный мономер.
б) К 0.04г (110-4 моль) соединения (3) прибавили 4 мл воды. Через 7 дней при нанесении раствора на стеклянную подложку образуется прозрачная пленка, не растворимая в органических растворителях, но растворимая в воде. Следовательно, исходное порошкообразное соединение полностью подверглось гидролизу, и образовался водорастворимый полимер. Ввиду его нерастворимости в ТГФ молекулярный вес определить не удалось.
Определение растворимости комплексов РЗМ.
К навеске комплекса РЗМ (0.01 - 0.02 г) прибавили навеску соединения 3. Затем растворили в 2 мл ТГФ. Максимальные концентрации комплекса по отношению к мономеру не превышали 50%.
К навеске комплекса РЗМ (0.02 г) прибавили водный раствор полимера (0.03 г) полученного из соединения 3. Раствор оставался гомогенным до достижения концентрации по комплексу 42%.
Пленкообразование.
Растворы (чистых соединений в ТГФ или содержащие комплекс РЗМ) методом полива наносили тонким слоем на стеклянную подложку и оставляли на воздухе до полного удаления растворителя из пленок. После чего исследовали внешний вид и твердость пленок.
Сольватация определялась методом ИК-спектроскопии. Для этого растворы композиций наносились на крышки КBr и после испарения растворителя снимался ИК-спектр образовавшихся пленок.
Обсуждение результатов
Синтез мономеров
Нами было синтезировано три мономомера.
,2,3,3,4,4,5,5-октафторгексилен-N,N-бис(3-триэтоксипропил)- дикарбамат (соединение 1) был получен по реакции
После смешивания реагентов видимых изменений не наблюдали. За ходом реакции следили по изменению ИК спектра реакционной смеси (по уменьшению относительной интенсивности полосы поглощения, соответствующей характеристическим колебаниям изоцианатного фрагмента исходного кремнийорганического соединения). Оказалось, что реакция протекает достаточно медленно. В реакционной смеси после прибавления катализатора (триэтиламина) и нагревания в течение 1ч при 40-45оС в большем количестве присутствует исходный изоцианат, чем продукт его реакции со спиртом (рис. 3, кривая 1). По мере нагревания относительная интенсивность полосы поглощения изоцианатной группы (2274 см-1) уменьшается, а карбаматной увеличивается (nC=O 1728,5 см-1, dN-H1537 см-1) (рис. 3, кривая 2). Когда в реакционной смеси остаются следовые количества исходного вещества (рис. 3,кривая 3), прекращаем нагревание.
Соединение 1 содержит шесть легко гидролизуемых этокси-групп и представляет собой бесцветную вязкую жидкость.
олигомер золь гель пленка
Рисунок 3. Изменение ИК спектра реакционной смеси в процессе взаимодействия изоцианата с фторированным спиртом.
- реакционная смесь после прибавления катализатора и нагревания в течение 1ч при 40-45оС,
- реакционная смесь после последующего нагревания в течение 6 ч при 60оС,
- реакционная смесь, содержащая следовые количества исходного изоцианата.
Оксихинолил-N -(3-триэтоксипропил)карбамат (соединение 2) был получен по реакции
За ходом процесса следили аналогичным описанному выше способом. Реакцию прекращали, когда в смеси оставались следовые количества исходного изоцианата.
Соединение 2 содержит три легко гидролизуемые этокси-группы и представляет собой желтоватую очень вязкую жидкость.
Соединение 3 - N-2-гидрокси-1,1-ди(гидроксиметил)этил- N-3-триэтоксисилил-пропилмочевина - было синтезировано по следующей реакции
За ходом процесса следили аналогичным описанному выше способом. Реакцию также остановили, когда в смеси осталось лишь небольшое количество изоцианата.
Соединение 3 содержит три легко гидролизуемые этокси-группы и представляет собой белый порошок, ограниченно растворимый в органических растворителях (ТГФ, ацетон), но растворимый в воде.
Для идентификации выделенных соединений использовали методы ИК и ЯМР 1Н спектроскопии (рис. 4-6), а также масс-спектрометрии (рис. 7, 8).
Рисунок 4. ЯМР 1Н спектр соединения 1, CDCl3
Рисунок 5. ЯМР 1Н спектр соединения 2, CDCl3
Рисунок 6. ЯМР 1Н спектр соединения 3, (CD3)2C=O.
Рисунок 7. Масс-спектр соединения 2
Рисунок 8. Масс-спектр соединения 3
Для исследования процессов терморазложения синтезированных соединений использовали также масс-спектрометрический анализ. ?/p>