Структура монооксипропилированного анилина Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 641.725.844

Г. Р. Ярулина, Д. Н. Земский

СТРУКТУРА МОНООКСИПРОПИЛИРОВАННОГО АНИЛИНА

Ключевые слова: структура, ароматические аминоспирты, изомеры.

Установлена структура образующихся ароматических аминоспиртов. Доказано, что характерным на масс-спектрах всех соединений является выброс этокси-группы из молекулярного иона.

Keywords: structure, aromatic amino alcohols, isomers.

The structure formed aromatic аминоспиртов is established. It is proved that on mass spectra of all connections emission of etoksi-group of a molecular ion is characteristic.

Ароматические аминоспирты могут быть использованы во многих областях народного хозяйства, в качестве антикоррозионных присадок, поверхностно - активных веществ, присадок к топливам и смазочным маслам, а также в фармацевтической промышленности [1,2].

Алкоголяты ароматических аминоспиртов являются высокоэффективными сокатализа-торами в процессах полимеризации окисей олефинов и диеновых углеводородов.

Ароматические аминоспирты нашли широкое применение как комплексные ингредиенты вулканизатов [3-5]. Они повышают клейкость резиновых смесей, увеличивают стойкость при воздействии высоких температур, окислителей и динамических нагрузок.

В работе была поставлена задача по определению структуры ароматических аминос-пиртов, так как, несмотря на то, что данной темой занимались длительное время, в настоящее время остаются вопросы, связанные с установлением изомерного состава образующихся ароматических аминоспиртов.

Экспериментальная часть

В данной работе рассмотрен процесс Р-оксиалкилирования анилина окисью пропилена.

В качестве исходных веществ использованы: анилин (ГОСТ 5819-51) и окись пропилена (ГОСТ 23001-88).

Реакцию проводили в металлическом реакторе изотермического типа при постоянном перемешивании, для проведения процесса в кинетической области. Температурный режим в реакторе поддерживался лабораторным термостатом U-2.

Исходная смесь представляла собой расчётное количество анилина и окиси пропилена в мольном соотношении 1:1, температура синтеза 1000С. Окончание реакции определялось постоянным и неизменным значением парциального давления окиси пропилена, которое определялось манометрическим прибором.

По окончанию опыта из реакционной массы осуществлялось удаление непревращенного сырья, то есть анилина и окиси пропилена на лабораторной установке вакуумной перегонки.

Масс-спектры получены на хромато-масс-спектрометре GCmate II (JEOL) (газовый хроматор-гаф: капиллярная колонка DB-5, длина 30м, внутренний диаметр 0.25 мм, неподвижная фаза - неполярный силикон SE-54, газ-носитель-гелий, режим работы: температура инжектора 270 °С, начальная температура печи хроматографа 60 °С, после чего нагрев со скоростью 15°С/мин до 290 °С (выдержка в течение 10 мин); режим работы масс-спектрометра: энергия ионизации 70 эВ, температура источника 250 °С, сканирование в диапазоне 20-600 Да со скоростью 1 скан/с).

Обсуждение результатов

Анализ процесса взаимодействия анилина и окиси пропилена позволяет предложить следующую схему химических превращений, согласно которой количество образующихся изомеров частичного и полного присоединения окиси пропилена равно пяти.

Одним из наиболее эффективных методов по изучению структуры образующихся продуктов является масс-спектрометрия, так как выброс этокси-группы из всех представленных

изомеров является характеристичным. Молекулярные массы образующихся ионов и их интенсивности приведены в таблице 1.

К - N42 + СНз - СН - СН2

"- о

(1) + (2) + СНз - СН - СН2

" о

■> К - NH - СН2 (ОН) - СНз ■> К - NH - СН - СН2 (ОН)

■

СНз

■> К - N - СН2 - СН (ОН) - СНз Сн (СНз) - СН2 (ОН)

-► К - N - [СН (СНз) - СН2 (ОН)]2

■> К - N - [СН2 - СН (ОН) - СНз]2

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Таблица 1 - Масс-спектрометрические данные изомеров оксипропилированного анилина

Структура монооксипропилиро-ванного ароматического анилина т/г

К - NH - СН2 (ОН) - СНз 151 (М+*) с интенсивностью 15%; 120 ([М-{СН2-ОН}]+) с интенсивностью 100%; 77 ([М-^Н-СН2}-{СН2-ОН}]+) с интенсивностью 15%.

К - NH - СН - СН2 (ОН) СНз 151 (М+*) с интенсивностью 44%; 106 ([М-{СН(СНз)-ОН}]+) с интенсивностью 100%; 77 ([М-^Н-СН2}-{СН(СНз)-ОН}]+) с интенсивностью 44%.

К - N - СН2 - СН (ОН) - СНз 1 СН (СНз) - СН2 (ОН) 209 (М+*) с интенсивностью 9%; 189 с интенсивностью 2%, 164 ([М-{СН(СНз)-ОН}]+) с интенсивностью 100%; 146 с интенсивностью 4%, 134 с интенсивностью 6%, 120 с интенсивностью 4%, 106 ([М-{СН2 - СН(СНз)-О}-{СН(СНз)-ОН}]+) с интенсивностью 64%, 91 с интенсивностью 16% и 77 с интенсивностью 20%.

К - N - [СН (СНз) - СН2 (ОН)]2 209 (М+*) с интенсивностью 9%; 178 с интенсивностью 2%, 164 ([М-{СН(СНз)-ОН}]+) с интенсивностью 100%; 146 с интенсивностью 4%, 134 с интенсивностью 6%, 120 с интенсивностью 4%, 106 ([М-{СН2 - СН(СНз)-О}-{СН(СНз)-ОН}]+) с интенсивностью 64%, 91 с интенсивностью 16% и 77 с интенсивностью 20%.

К - N - [СН2 - СН (ОН) - СНз]2 242 (М+-) с интенсивностью 68%, 197 ([М - С2Н5О]+) с интенсивностью 100%, 167 ([М - С2Н5О - СН2О]+) с интенсивностью 72%.

Таким образом, структура образующихся продуктов точно доказана, данный метод с высокой точностью позволяет определить не только структуру, но и количество образующихся изомеров, что предполагает предложить вероятную схему реакций.

Выводы

В работе был изучен изомерный состав образующихся продуктов и их структура методом масс-спектрометрии. Установлено, что характерным на масс-спектрах всех соединений является выброс этокси-группы из молекулярного иона.

Литература

1. Малиновский, М.С. Окиси олефинов и их производные / М.С. Малиновский. - М.: Государственное научно - техническое издательство химической литературы, 1961.

2. Лебедев, Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза / Н.Н. Лебедев. - М.: Химия, 1988. -573 с.

3. Дорофеева, Ю.Н. Особенности синтеза и эффективность стабилизирующих систем / Ю.Н. Дорофеева, Н.И. Ионова, Д.Н. Земский // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - №3. - С. 52 - 56.

4. Дорофеева, Ю.Н. Влияние состава олигомерных аминных стабилизаторов на термоокислительное старение вулканизатов / Ю.Н. Дорофеева, Д.Н. Земский // Каучук и резина. - 2009. - №6. - С. 12 - 13.

5. Ионова, Н.И. Влияние особенностей структуры оксипропилированных ароматических аминов на физико-механические свойства резиновых смесей. Сообщение 2 // Н.И. Ионова, Д.Н. Земский, Ю.Н. Дорофеева, С.К. Курлянд, Е.Г. Мохнаткина // Каучук и резина. - 2011. - №1. - С. 9-12.

© Г. Р. Ярулина - асп. каф. химической технологии органических веществ НХТИ КГТУ, [email protected]; Д. Н. Земский - канд. хим. наук, зав. каф. химической технологии органических веществ НХТИ КГТУ.