CC BY
3
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОПАРГИЛ СОРБИНАТА
Жураев Илхом Икромович
доц. кафедры "Химическая технология", Навоийский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: [email protected]
Мухиддинов Баходир Фахриддинович
д-р хим. наук, профессор кафедры "Химическая технология", Навоийский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои
Махсумов Абдулхамид Гафурович
д-р хим. наук, профессор кафедры "Химическая технология переработки нефти и газа", Ташкентский химико-технологический институт,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Ахтамов Дилшод Тулкинович
PhD, техн. науки, доц. кафедры "Химическая технология" Навоийский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои
SYNTHESIS AND STUDY OF THE STRUCTURE OF PROPARGYL SORBATE
Ilhom Juraev
Associate Professor of the Department of Chemical Technology Navoi State Mining and Technology University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Bakhodir Mukhiddinov
Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Chemical Technology,
Navoi State Mining and Technology University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Abdulhamid Makhsumov
Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Chemical Technology of Oil and Gas Processing,
Tashkent Chemical-Technological Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Dilshod Akhtamov
PhD of Technical Sciences, associate Professor of the Department of Chemical Technology, Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТAЦИЯ
Синтезирован пропаргил сорбинат на основе пропаргилового спирта и сорбиновой кислоты и исследовано влияния различных факторов, таких как температура, природа растворителей и продолжительность времени ре-акциий. В качестве катализаторов использованы различные концентрaции(4,0-10,0 масс.%) серной кислоты. Определено, что в присутствии 8,0 масс.% серной кислоты наблюдается наибольший выход пропаргилсорбината. Изучено влияние продолжительности времени (10-22 час) реакций на выход основного продукта. Установлено,
Библиографическое описание: СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОПАРГИЛ СОРБИНАТА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Жураев И.И. [и др.]. 2024. 7(121). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/17864
что наибольший выход основного продукта наблюдается при продолжительности реакции в течение 20 часов. Также исследовано влияние температуры (60-1100С) на выход пропаргилсорбината. Определено, что при 100 0С в течении 20 часов наблюдается наиболее высокий выход целевого продукта.
Исследована и доказана структура синтезированной вещества методами ИК- и ЯМР спектроскопии.
ABSTRACT
Propargylsorbate based on propargyl alcohol and sorbic acid were synthesized and the effects of various factors such as temperature, the nature of solvents and the duration of the reaction time were investigated. Various concentrations of sulfuric acid (4.0-10.0 mass.%) were used as catalysts. It was determined that in the presence of 8.0 mass.% sulfuric acid has the highest yield of propargylsorbate. The effect of the time (10-22 hours) of reactions on the yield of the main product has been studied.It was found that the highest yield of the main product occurs at 20 o'clock. The effect of temperature (60-1100C) on the yield of propargyl sorbate was also studied. It is determined that at 1000C for 20 hours the highest yield is observed
The structure of the synthesized substance has been investigated and proven by IR and NMR spectroscopy.
Ключевые слова: пропаргиловый спирт, сорбиновая кислота, пропаргилсорбинат, влияющие факторы, ИК-спектроскопия, ЯМР-спектроскопия.
Keywords: propargyl alcohol, sorbic acid, catalyst, sulfuric acid, concentration, propargylsorbate, temperature, yield, IR spectroscopy, NMR spectroscopy.
Введение
Среди продуктов органического синтеза особое значение имеют ненасыщенные спирты и их производные. В том числе производные пропаргилового спирта с насыщенными, ненасыщенными карбоно-выми и дикарбоновыми кислотами с образованием эфиров, имеют особое значение в мировом масштабе [1-3]. Эти соединения обладают полифункциональными свойствами и применяются в различных отраслях реальной экономики, в том числе в фармацевтике при производстве лекарственных препаратов, в сельском хозяйстве в качестве фунгицидов, гербицидов, бактерицидных и антимикробных препаратов и в промышленности в качестве ингибиторов коррозии металлов, а также в производстве полимерных материалов в качестве термостабилизаторов, пластификаторов, антипиренов и другие модификаторов [4-6].
Среди производных пропаргилового спирта с насыщенными и ненасыщеннными карбоновыми кислотами важное значение имеют такие, как про-паргиловые эфиры бензойной кислоты, метилметак-риловая кислота, акриловая кислота, сорбиновая кислота, палмитиновая кислота и другие [7].
В данной работе приводятся результаты исследования синтеза пропаргилового эфира сорбиновой кислоты и влияния на выход продуктов различных факторов таких как температуры, природы растворителей и продолжительности времени реакций.
Объект и методы исследования
Объектами исследования являются пропаргиловый спирт (Тк= 113,6°С, d= 0,9485 г/см3, п2% = 1,4322), H2SO4 (Тк= 337°С, d= 1,84г/см3, п2% = 1,397), сорбиновая кислота (Тк= 228°С, d=1,204г/см3), №2ТО3С1> 854°С, d=2,53г/см3), бензол(Тк= 80,1°С, d= 0,88г/см3, п2%=1,501), этанол (Тк= 78°С, d= 0,79г/см3, п%=1,361), уксусная кислота (Тк= 118,1°С, d= 1,049г/см3, п%=1,372), ацетон (Тк= 56,1 °С, d= 0,79г/см3, п2%=1,359), ДЭЭ
(Тк= 34,6°С, d= 0,714г/см3, n20D=1,353), ва СаСЪ (Тк= 772°С, d= 2,15г/см3).
Структура синтезированного соединения была изучена методами ИК-, ЯМР-спектроскопии. ЯМР-спектры регистрировали на спектрометре ХЫМ-ECZ400R (1ео1, Япония) для 1Н и 13С в растворе CDaз и СС14 при рабочей частоте 600 МГц. ИК-спектры получали на спектрофотометре Shimаdzu IR Tracer-100.
Синтез пропаргилсорбината
12,88 г (0,115 моль) сорбиновой кислоты и 50 мл бензола (растворитель) смешивали в двугорлой колбе емкостью 100 мл, снабженной водоотделителем и обратным холодильником, затем к смеси с помощью капельной воронки добавляли смесь 8,4 г (0,15 моль) пропаргилового спирта и 0,6 мл серной кислоты до завершения реакции. Смесь исходных веществ в колбе нагревали на масляной бане в течение 20 часов до полного испарения воды. Полученный продукт реакции охлаждали и органический слой промывали в делительной воронке сначала 10% раствором карбоната натрия (3 х 100 мл).
Выделенный органический слой также снова промывали водой (3 раза по 100 мл). Смесь оставили остывать, после чего отделяли верхний слой. Органический слой сушили хлоридом кальция и затем экстрагировали 3 раза по 10 мл бензола. По окончании процесса из экстрагированной смеси удаляли бензол на водяной бане, после чего получали 9,2 г (71,4%; п%=1,5235; d=1,0058) эфира пропаргилсор-биновой кислоты (Тк=110-112 °С).
Полученные результаты и их обсуждение
Пропаргилсорбинатный эфир был синтезирован в различных условиях реакции и было изучено влияние различных факторов: концентрации катализатора, природы растворителей, температуры и продолжительности времени на выход продукта.
Процесс проетекает по следующему уравнению реакции
н3с-сн=сн—с^сн—с^ +н2с-с=сн—► Н3С - сн= сн— сн= сн— с^
он ¿н о-сн2-с=сн
Изученовлияние температуры на выход эфира 1100С. Полученные результаты представлены в
пропаргилсорбината в интервале температур 60- табл.1.
Таблица 1.
Влияние температуры на выход пропаргилсорбината
Структурная формула и название вещества Температура, 0С ----' _____ ' Выход, %
60 70 80 90 100 110
Н3С-СН=СН—сн=сн—с^ о-сн2-с=сн Пропаргил сорбинат 45,7 50,4 57,2 62,6 71,4 66,3
Анализ результатов (табл. 1) исследований показывает, что оптимальная температура выхода основного продукта составила 1000С. Дальнейшее повышение температуры привело к снижению выхода основного продукта. Это объясняется тем, что-образованный продукт содержит двойные и
тройные связи при высокой температуре, образуя олигомерные и полимерные продукты.
Исследовано влияние концентрации катализатора на выход основного продукта, результаты которого представлены на рис.1.
5% 9% \Ж Концентрация, масс.<М)
Рисунок 1. Влияние концентрaции катализатора на выход пропаргилсорбината
Анализ результатов исследований (рис.1) показывает, что при увеличении концентрации катализатора, до 4-8 масс.% выход продукта также увеличивается. Дальнейшее увеличение концентрации катализатора приводит к снижению выхода основного продукта. Это связано с тем, что более 8 масс.% катализатора превращается в пропаргил-сульфонат с первоначально реагирующим про-паргиловым спиртом, что влияет на эквивалентное
количество спирта, что также сказывается на выходе продукта. Наибольший выход продукта наблюдается при концентрации катализатора 8 масс.%, а выход пропаргилсорбината составляет - 71,4%.
Также в гомогенных каталитических реакциях важную роль играет природа растворителей. В качестве растворителей для реакции этерификации использовали этанол, ДЭЭ, ацетон, бензол и уксусную кислоту. Результаты сведены в табл.2.
Таблица 2.
Влияние природы растворителя на выход пропаргилсорбината
Структурная формула и название вещества Растворитель Выход, %
ДЭЭ Ацетон Уксусная кислота Этанол Бензол
Дипольный момент,Б 3,80 2,84 1,74 1,69 0
¿о Н3С—СН=С1^СН=СН—с^ о-сн2—с=сн 27,3 36,8 55,4 63,5 71,4
Пропаргил сорбинат
Анализ результатов исследования (табл. 2) показывает, что выход пропаргилового эфира увеличивается с уменьшением значения дипольного момента растворителей. Например, значение дипольного момента ДЭЭ составляет 3,80 Кл-м, а значение дипольного момента бензола 0,0 Кл-м, выход пропаргил-
сорбината составил 27,3 и 71,4% соответственно. Поэтому степень полярности растворителей оказывает существенное влияние на выход продукта. По своей эффективности изученные растворители располагаются в ряду:
Бензол > Этанол > Уксусная кислота > Ацетон >ДЭЭ
Другим фактором, влияющим на выход реакции тельность реакции. Исследованы влияние продолжи-
эфиров пропаргилового спирта, является продолжи- тельности времени реакции на выход пропаргилсор-
бината, результаты которых приведены в табл. 3.
Таблица 3.
Влияние продолжительности реакции на выход образования пропаргилсорбината
Структурная формула и название вещества Продолжительность реакции,_____
10 12 14 16 18 20 22
Н3С-СН=СН—сн=сн—с^ 0-СН2—С=< Пропаргил сорбинат 41 47 ,1 50 ,4 53 ,5 64 ,2 71 ,4 63 ,8
Анализ результатов исследований (табл.3) показывает, что при увеличении времени реакции до 20 часов выход продукта постепенно увеличивается и выход при этом составляет -71,4%, а дальнейшее увеличение времени реакции снижаетвыход основного продукта. Это можно объяснить тем, что продукты, содержащие двойные и тройные связи,
которые превращаются в олигомерные и полимерные продукты.
Структура синтезированного вещества была изучена и проанализирована с использованием методов ИК- и ЯМР-спектроскопии. Сначала был получен ИК-спектр одного из исходных реагентов, пропаргилового спирта, который показан на рис. 2.
Рисунок 2. ИК-спектр пропаргилового спирта
При анализеИК-спектра пропаргилового спирта было обнаружено в области 3290 см-1 сильное деформационное колебание, связанное С-ОН-группой. Также в спектре наблюдались слабые валентные колебания группы -СН2 в диапазоне 2927-2870 см-1, а деформационные колебания этой группы наблюдались в диапазоне 1448-1410 см-1. Участок спектра де-
формационного поглощения в области 2119 см-1 относится к группе -С=С- Кроме того, в области спектра 914-638 см-1 можно наблюдать деформационные колебания группы HO-CH2- средней интенсивности.
На рисунке 3 представлен ИК-спектр пропаргилсорбината.
Рисунок 3. ИК-спектр пропаргилсорбината
В ИК-спектре образца пропаргилсорбината в области 3302 см-1 наблюдается валентное колебание умеренной интенсивности, принадлежащее группе -C=CH, а в области 2129 см-1 - сильное по интенсивности колебание группы -CH2-C=CH, в области 677 см-1 наблюдаются сильные деформационные колебания этой группы. Валентное колебание группы -CH=CH-CH=CH- средней силы в области 3036 см-1 и деформационные колебания этой группы наблюдали в области 1327 см-1. Также в спектре наблюдались сильные симметричные валентные колебания
группы -CH3 при 2877 см-1 и деформационные колебания этой группы при 1479-1435 см-1.
В области 1717 см-1 проявляется сильное валентное колебание, связанное с карбонильной группой -С=0 в соединении, и валентные колебания, связанные с группой -С=С-СООСН2-.
Структура синтезированного вещества также была изучена методом ЯМР-спектроскопии. На рис. 4 и 5 представлены спектры ЯМР пропаргилсорбината.
Рисунок 4. Спектр ЯМР1Н пропаргилсорбината
Анализ спектра ЯМР (600 MHz, Chloroform-d, 5, ppm, J/Hz) пропаргилсорбината (рис. 4) показал, что сигналы протонов атомов водорода, принадлежащих к группе -CH=CH-, расположенной вблизи карбонильной группы в соединении, составляют 7,26-7,24 и 5,76-5,74 м.д.
При этом атомы водорода, расположенные рядом с этой группой через определенные промежутки подавали соответствующие сигналы в диапазоне 6,73-6,71 и 6,16-6,14 м.д.
Сигналы атомов водорода метиленовой группы -CH2- в соединении проявляется в интервале 4,73-4,71 м.д., атом водорода в группе -C=CH наблюдается при 2,50-2,45 м.д., а атомы водорода в метильной группе -CH3 при 1,85-1,81 м.д.
Анализ спектра ЯМР 13С (рис.5) углерода, принадлежащего карбонильной группе -C=O в эфире, показывает сигнал при 166,41 м.д., а соответствующие атомы углерода в группе -C=C-, расположенной вблизи карбонильной группы в образце, составляют 146,34 и 117,80 м.д. Атомы углерода, принадлежащие к расположенной рядом с группой -C=C-, подают соответствующие сигналы при 140,38 и 129,77 м.д. Атомы углерода, принадлежащие группе -C=C- в соединении проявляются при 78,00-74,82 м.д. Углерод, принадлежащий метиль-ной группе -СН3, наблюдается при 18,75 м.д., а углерод, принадлежащий группе -СН2-О- показал соответствующий сигнал при 51,81 м.д. Полученные ЯМР-спектры подтверждают структуру синтезированного пропаргилсорбината.
Safaiova_Pr-Sorb 13CCDd3_25D52D24_150MHz
-1-,-1-i-1-i-1-i-,-.-,-i-1-.-,-i-1-,-1-•-,-i-1-i-,-•-,-i-,-.-1-.-1-i-i
190 ISO 170 16D 150 1® 130 120 110 100 90 SO 70 60 50 10 3D 20
fl (ppm)
Рисунок 5. Спектр ЯМР 13Спропаргилсорбината
Заключение
Изучено влияние различных факторов на процесс синтеза пропаргилсорбината на основе пропаргило-вого спирта и сорбиновой кислоты и определены оптимальные условия синтеза.
Изучено влияние различных концентраций серной кислоты (H2S04) в качестве катализатора на выход продукта. Было обнаружено, что наибольший выход продукта наблюдается при использовании серной кислоты с концентрацией 8 мас.% по отношению к сорбиновой кислотой.
Список литературы:
1. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Махсумов А.Г., Вапоев Х.М., Бекназаров Х.С. Синтез проп-2-иноксибензола и его производных в присутствии пропаргила бромида. Универсум: химия и биология, 2021 г. (11-2 (89)), 24-28.
2. Сросе Р., Малегори C., Оливери П., Медиси И., Саваглиони А., Росси C. Прогнозирование параметров качества в соломенном вине с помощью ИК-спектроскопии в сочетании с многомерной обработкой данных // Химия пищевых продуктов. - 2020. - Т. 305. - С. 125512.
3. Мао Дж., Цао Х., Олк Д.С., Чу В., Шмидт-Рор К. Усовершенствованная твердотельная ЯМР-спектроскопия природного органического вещества // Успехи ядерно-магнитной резонансной спектроскопии. - 2017. - Т. 100. - С. 17-51.
4. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Махсумов А.Г. и Джалилов А.Т. Синтез арилпропаргиловых эфиров с диалкиламинами и исследование их некоторых физико-химических свойств // Научно-технический журнал "Химия и химическая технология". 3/2022. - С. 38-45.
5. Aliev T.t, Raximova F., Husenov K., Karimov Z., Akhtamov D., Bakhranova O. Purification of model solutions from copper(2+) ions with aqueous extracts from hydrolysates of protein-containing keratin // E3S Web of Conferences (AGRITECH-X-2024), 3 May 2024. Termez, Uzbekistan.
Продолжительность времени реакции осуществляли в интервале 10-22 часов, а эффективный результат был получен, при продолжительности реакции 20 часов. Также исследована температурная зависимость в интервале температур 60-1100С и было установлено, что наибольший выход пропаргилсорбината достигается притемпературы реакции 1000С.
Строение синтезированного вещества изучено и подтверждено методами ЯМР и ИК-спектроскопии.
6. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Махсумов А.Г. "Синтез фенокси-(бутин-2)-диэтиламина и исследование его некоторых физико-химических свойств" // "Кимёнинг ривожида фундаментал, амалий тадкщотлар ва уларнинг истщболлари" мавзусидаги республика илмий-амалий конференцияси материаллари, Тошкент, 2022. - С. 132-133.
7. Khaidarova G., Makhsumov A., Akhtamov D., Tilavova L. The effect of various factors on the yield of 2,3,3-triiode propene-2-ol-1 // IV International Conference on Agricultural Engineering and Green Infrastructure for Sustainable Development (AEGISD-IV 2024), 28-30 March 2024, Tashkent, Uzbekistan.
8. Mukhiddinov Ba, Samadov S., Negmatov S., TilavovaLola, Akhtamov D. Investigation of the kinetics of heat treatment of epoxy polymers // IV International Conference on Geotechnology, Mining and Rational Use of Natural Resources, 13-5 April 2024,Navoi, Uzbekistan.
9. Mukhiddinov B., Tilavova L., Sharipov S., Akhtamov D.. Development and properties study of a composition of polypropylene with polyethylene terephthalate // E3S Web of Conferences (AGRITECH-X-2024), 3 May 2024.Termez, Uzbekistan.
10. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Махсумов А.Г., Турдиева О.Д. Синтез фенокси-(бутин-2)-диметиламин // Кимёнинг ривожида фундаментал, амалий тадкщотлар ва уларнинг истщболлари" мавзусидаги республика илмий-амалий конференцияси материаллари, Тошкент, 2022. - С. 129-130.
11. Madusmanova N.K., Smanova Z.A., Zhuraev I.I. Properties of the New Analytical Reagent 2-Hydroxy-3-Nitrosonaphthaldehyde // Journal of Analytical Chemistry, 2020, Vol. 75, No. 1, pp. 135-138.
12. Juraev I., Karimov M., Rustamov M., Mukhiddinov B. Investigation of the structure and morphology of modified materials based on polyvinyl chloride // E3S Web of Conferences 525, 02024 (2024). GE0TECH-2024.
