CC BY
11
№ 6 (87)
AuiSli am те)
UNIVERSUM:
технические науки
июнь, 2021 г.
СИНТЕЗ АЦЕТИЛЕНОВОГО АМИНОСПИРТА НА ОСНОВЕ ЭТАНОЛАМИНА
И 2-МЕТИЛБУТ-3-ИН-2-ОЛА
Журабоев Фозилжон Мамасолиевич
докторант Национального университета Узбекистана Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: _ [email protected]
Нурмонов Сувонкул Эрхонович
д-р техн. наук, профессор Национального университета Узбекистана Республика Узбекистан, г.Ташкент E-mail: nurmonov [email protected]
SYNTHESIS OF ACETYLENE AMINO ALCOHOL BASED ON ETHANOLAMINE
AND 2-METHYLBUT3-IN-2-OL
Foziljon Juraboev
Doctoral student of the National University of Uzbekistan Uzbekistan, Tashkent
Suvonkul Nurmonov
Doctor of Sciences, Professor of the National University of Uzbekistan Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье описан синтез 5-[(2-гидроксиэтил)амино]-2-метилпент-4-ин-2-ола на основе этаноламина с ацетиленовым спиртом и описаны квантово-химические свойства полученного вещества. Была продемонстрирована роль 1,4-диоксана в этом процессе.
ABSTRACT
The article describes the synthesis of 5-[(2-hydroxyethyl)amino]-2-methylpent-4-yn-2-olbased on ethanolamine with acetylene alcohol and describes the quantum-chemical properties of the resulting substance. The role of 1,4-dioxane in this process has been demonstrated.
Ключевые слова: ацетиленовый спирт, этаноламин, триэтиламин, хлорид меди (I), квантово-химические расчеты, электронная плотность.
Keywords: acetylene alcohol, ethanolamine, copper I-chloride, quantum-chemical calculation, electron density.
Введение. В связи с особенностями строения полифункциональных соединений ацетилена и их широким спектром биологического действия, существует интерес к исследованиям, направленных на создание лекарственных (в виде универсальных блок-синтонов) и сельскохозяйственных препаратов с помощью тонкого органического синтеза. Исходя из вышесказанного, целесообразно провести исследования по синтезу аминоспиртов ацетилена и их производных. Но сложная структура 2-метилбут-3-ин-2-ола и этаноламинов, которые являются важным сырьем для синтеза выбранных нами ацетиленовых аминоспиртов, еще больше усложняет процессы синтеза. Поэтому мы сочли необходимым теоретически оценить реакционные (активные) центры этих молекул [1, 6, 7].
Роль информационных технологий в поиске простых, быстрых и эффективных решений целей и задач научных работ имеет особое значение.
Одной из таких компьютерных программ, широко используемых в хи-мии, является программа HyperChem от Hypercube Inc. Зная структуру молекулы вещества, мы можем сказать его свойства, а также его реакционную способность. Используя программу HyperChem, можно определить пространственную структуру молекулы вещества и параметры, применимые к этому веществу [2, 3, 4].
Методика исследования. Для синтеза использованы реагенты квалификации «х.ч.»: 2-метилбут-3-ин-2-ол, этаноламин, хлорид меди (I), а также растворители 1,4-диоксан и хлороформ.
Библиографическое описание: Журабоев Ф.М., Нурмонов С.Э. Синтез ацетиленового аминоспирта на основе этаноламина и 2-метилбут-3-ин-2-ола // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 6(87). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/11949
№ 6 (87)
AuiMi am те)
UNIVERSUM:
технические науки
июнь, 2021 г.
В трёхгорлую колбу объёма 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещали 6,1 г (0,1 моль) этаноламина, 100 мл диоксана, 10,4 мл или 9,4 г (0,1 моль) ацетиленового спирта (2-метилбут-3-ин-2-ол), 0,02 г соли хлорида меди (I) и 3 г (0,1 мол) параформа. Реакционную смесь нагревали при 90-950С в течение 4-5 часов при перемешивании. Затем процесс останавливали и готовый продукт оставляли на 1 сутки.
Затем реакционную смесь переносили в делительную воронку на 1000 мл. Остаток в реакционной колбе промывали 10-15 мл дистиллированной водой. Вливали 100 мл хлороформа в реакционную смесь в воронке, экстрагировали и отделяли органическую часть. Этот процесс повторяли не менее 3 разов.
Органические продукты, выделенные из реакционной смеси, состоят из аминоспирта, ацетилена и растворителей. Хлороформ в этой смеси отгоняли на водяной бане при температуре 60-80°С. Затем отгоняли диоксан при 98-110°С.
Квантово-химические расчеты распределения электронной плотности в исходных материалах были выполнены в программе HyperChem 8 с использованием полуэмпирических методов MNDO3 и PM3 [5, 6, 7].
Обсуждение результатов. Эти методы имеют большое преимущество из-за их точности и близости полученных теоретических результатов к практическим результатам, а также простоты их расчета. Получены модельные вещества 2-метилбут-3-ин-2-ол и этаноламины. Было изучено распределение заряда в молекулах вещества (см. рис. 1).
0.272
-0.237 0.382
-0.730
-0.103
0.416
а) ' б)
Рисунок 1. Распределение заряда в молекулах 2-метилбут-3-ин-2-ола (а) и этаноламина (б) (HyperChem 8)
По полученным результатам идентифицированы активные реакционные центры веществ и сделаны следующие выводы о направленности процесса и образовавшихся веществах:
1) Ацетиленовый спирт образует тс-комплекс с катализатором хлорида меди (I) (схема 1), уменьшая плотность электронных облаков в тройной связи.
Н3С
НО—-С—с=с—нф
/ ^ '
н3с ¿/
CI
Си*
с\
Схема 1.
В результате атом водорода, связанный с углеродом, имеющего тройную связь, активируется и его положительный заряд увеличивается.
2) поскольку атом водорода в гидроксильной группе этаноламина имеет наивысшее значение положительного заряда, его молекулы ориентируются атомом кислорода в растворителе (1,4-диоксане), что дополнительно увеличивает активность атома азота в этаноламине. Взаимодействие формальдегида и этаноламина ведет к образованию соли а-метило-ламина;
3) а-метилоламин взаимодействует с промежуточным комплексом, состоящим из хлорида меди (I) и ацетиленового спирта, в результате чего образуется продукт реакции - 5 - [(2-гидроксиэтил) амино] -2-метилпент-4-ин-2-ол и вода.
Таким образом, реакцию синтеза ацетиленовогоаминоспирта из 2-метилбут-3-ин-2-ола и этаноламина можно выразить следующим образом (схема 2):
Си2С12; 90 °С
СН3 - (СН3)С(ОН) -С = СН + сн2о + nh2 - сн2 - сн2он ->
1,4 - dioxane
^ СН3 - (СН3)С(ОН) -с = с -CH2-NH -СН2- СН2ОН + Н20 Схема 2. Реакция синтеза ацетиленового аминоспирта
Выводы. Определены возможности синтеза новых веществ на практике на основе реакционных способностей и свойств веществ, определяемых с помощью компьютерных программ, было изучено на примере вышеуказанных химических соединений. Было показано, что механизм реакции протекает в
направлении, противоположном реакции Фаворского. Установлено, что этот процесс протекает под каталитическим действием реакционной среды - 1,4-диоксана и С^СЬ. Таким образом, на основе реакции Манниха был синтезирован новый ацетиленовый аминоспирт и обоснован механизм его реакции.
№ 6 (87)
UNIVERSUM:
технические науки
июнь, 2021 г.
Список литературы:
1. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., et. al. (2007) // Gaussian 03 (Revision E0.1), Gaussian Inc., Pittsburgh PA.
2. Чуев Г.Н. Молекулярные модели сольватации в полярных жидкостях. // Успехи химии. - 2003. - Т. 72, № 9. -С. 827-851.
3. Tomasi J. Quantum Mechanical Continuum Solvation Models. // Chem. Rev. - 2005. - V. 105, No. 8.- P. 2999-3094.
4. Солиев М.И. и др. Расчет электронных строении молекулы некоторых веществ с основе компьютерных программ // Журнал «Новые информационные технологии в науке». ООО «АЭТЕРНА» 2015. № 2, Т-2. С. 12-14.
5. Темкин О.Н. Химия ацетилена // Соросовский образовательный журнал. - 1998. -№ 12. -С. 52-58.
6. Степанов Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия. -М:.-2001. -С. 128-139.
7. Солиев М.И., Охундадаев А.К. Теоретическое расчёты электронных строении молекулы ментола и тимола // Журнал «Вопросы науки и образования».-2018.-№8(20).Россия. /https://scientiiicpublication.ru. Дата обращения:
8. Нурманов С.Э. и др. Электронная структура ароматических ацетиленовых спиртовых и моделирование их винилирования // «Современные научные исследования и инновации» [Электронный ресурс]. 2015. № 3.
14.09.2020.
URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23501671 (Дата обращения: 05.06.2021).
