Пентаэритрит или 2,2-диметилолпропандиол.

Это бесцветное твердое вещество в tпл=263,5 °С мало растворим в ацетоне, эфире, бензоле в промышленности пентаэритрит используется для получения высокомолекулярных соединений. При взаимодействии с ангидридами кислот чаще используется фталевый ангидрид, маслами, оксидом этилена, например , пентафталевые смолы является основой лакокрасочной материалов высокого качества. Также пентаэритрит используется для производства тетранитропентаэритрита, мощного взрывчатого веществ.

Способы получения

1) Из формальдегида и ацетальдегида в присутствии гидрата окиси кальция или других щелочных металлов. Это промышленный метод наиболее распространенный

2) Из формальдегида и акролеина

В присутствии гидрата окиси кальция или других гидратов щелочных металлов.

CH3COH + HCOH à HOCH2-CH2-COH + CH2O à (HOCH2)2CH-COH + HCHO à

à (HOCH2)3C-COH

(HOCH2)3C-COH + HCHO + 0.5 Ca(OH)2 à C (CH2OH)4 + 0.5 Ca(OOCH)2

Различают два способа периодический и непрерывный

В качестве конденсировавшегося агента используют гидроксид Ca, причем берется 20% избыток по сравнению со стехиометрическим при этом ОВР, которая в общем виде может быть записана следующем образом:

CH3COH + 4 HCHO + .5 Ca(OH)2 à C (CH2OH)4 + 0.5 Ca(OOCH)2

В реактор с мешалкой и охлаждающей рубашкой и змеевиками загружают все известковое молоко и формалин в 25% избытке. Затем постепенно добавляют водный раствор ацетальдегида. Такой порядок ввода компонентов способствует подавлению самоконденсации ацетальдегида. Температура при этом постепенно повышается от 30-50 °С. После окончания процесса реакционную массу нейтрализуют серной кислотой. В том количестве чтобы связать все ионы кальция виде сульфата который отделяют фильтрованем.

Водны растовр продуктов выпаривают отгоняя воду и муравьиную кислоту, затем проводят кристаллизацию, отделяют кристаллы на фильтре и перекристаллизовыают их из воды с добавкой активированного угля выход пентаэритрита по ацетальдегиду составляетс от 60-70% использование NaOH в качестве конденсировавшего агента приводит к тому что после реакции нейтрализуют только избыток щелочи, а формиат натрия, отделяют от пентаэритрита при кристаллизации.

Непрерывный способ.

Технологическая схема приведена на рисунке 40.

Конденсацию проводят в каскаде реакторов с мешалками, охлаждающими рубашками и змеевиками водный раствор NaOH и формалина подают только в первый реактор, а водный раствор ацетальдегида в каждый реактор каскада. Жидкость перетекает из одного аппарата в другой которые работают при температуре постепенно повышающейся от 30 до 50 °С. По выходе из последнего реактора нейтрализуют оставшуются щелочь серной кислотой в нейтрализаторе поз.3 и отфильтровыают шлам на фильтре поз. 4. Жидкость направляют в отпарную колонну 5. Там отгоняют формальдегид содержащийся в нем, метанол и значительную часть воды, которая конденсируется в кондесаторе поз. 6 и идут на переработку. Жидкий сироп из куба колоны 5 кроме пентаэритрира, содержит до 10% дипентаэритрита. (HO-CH2)3-C-CH2-O-H2C-C(CH2OH)3

А также сахаристые вещества и смолы. Этот сироп кристаллизуют при охлаждении в аппарате 7. Отфильтровывают сырой пентаэритрит на фильтре 8. и направляют его на перекристаллизацию с активировнным углем. Для этого растворяют сырой продукт в воде при нагревании в аппарате 9. отфильтровывают уголь на фильтре 10 и кристаллизуют пентаэритрит при охлаждении в аппарате 11 и затем отфильтровывают от маточного раствора на фильтре 12. Промывая небольшим количеством воды полученный пентаэритрит подвергают сушке и расфасовке. Выход продукта 65-75%. Иногда конденсацию проводят смесью кольцевой и натриевой щелочи, В этом случае ионы кальция осаждаются из реакционной смеси серной кислоты отфильтровывая не растворимый сульфат кальция. В растворе остается лишь формиат натрия, что облечает последующее выделение пентаэритрита и снижение его потери с маточным раствором.

 

Дифенилолпропан

 

Или технический продукт структурная формула следующая. Это бесцветные кристаллы с tпл= 156-167 °С растворимы в метилово, этиловом изопроиловом и бутиловых спиртах, уксусной кислоте, ацетоне, диэтиловом эфире. Эдфенилолпропан широко применятся в качестве исходного продукта для получения эпоксидных смол, фенолсмол поликарбонатов антиоксидантов, гербецидов, Был получен Дианиным в 1891 г.

Способы получения

1. Конденсация фенола ацетном в присутствии серной и соляной кислоты или же хлористого водорода, что дает более чистый продукт

2. Из гидропероксида кумаола в присутствии серной кислоты

3. На основе реакции изопропенилацетата и фенола.

Реакция альдегидов и кетонов с ароматическими соединениями сходн с реакциями алкилирования и принадлежит к реакциям электрофильного замещения.

Остановимся на 1-ом способе: пара-пара’-бис-2,2- гидроксифенилпропан.

Реакция может быть записана следующим образом:

В этом случае образуется многочисленные побочные продукты. В первую очередь в результате реакции конденсации образуется окись мезитила

Во-вторую очередь образуется пропенилфенол:

Это продукт дегидратации первоначально образующиегося гидроксипроизводного, а также образуются многоядерные фенолы продукты конденсации и циклизации образующихся оксимезитила и изопропенилфенола с фенолом, изомеризации дифенилолпропана и т.д. Для подавления побочных процессов используют избыток фенола, мольное соотношение фенол-ацетон поддерживают в пределах 3:1÷10:1. Различают 3 варианта осуществления этого способа:

1 Вариант: в качестве катализатора используют 70-76% серная кислота с тиогликолевой кислотой в качестве промоутер, температура 30-40 °С. Недостаток этого варианта:

1) Избыток серой кислоты из-за разбавления образующейся водой

2) Необходима регенерация кислоты

3) Побочное сульфирование фенолов

4) Образование большого количества сточных вод

В качестве катализатора используется безводный HCl, c промоутером H2S, тиогликолевая кислота, меркаптаны, t= 50-60 C. Процесс ведут насыщенная смесь фенола с ацетоном безводным HCl вместе с промутером. Этот вариант имеет ряд преимуществ по сравнению с первым. Но также недостатки как сильная коррозия аппаратуры и образование кислых вод сохраняется.

В качестве катализаторов используются сульфокатиониты активность которых растет при их дополнительной просушке. На активность катионитов существенно влияют промоутеры. Меркаптаны вводят в сульфокатионит или добавляют в небольшом количестве меркаптаны в исходное сырье. Температура процесса 60-90 °С, время реакции от 0,5-3 часов. Но проведение процесса при максиальных значениях температуры и времени ведет в повышению побочных веществ и снижению селективности, поэтому процесс ведут при t=75 C и времени 1 ч.

Технологическая схема дифенилпроан рис. 37. Фенол и ацетон в мольном соотношении 5:1 смешивают с меркаптаном и подогревают до 75 С. Смесь поступает в верхнюю часть реактора 2, представляющего собой колону заполненную катионитом. Реагенты подают с такой скоростю что бы время пребывания жидкости в аппарате составляло 1 ч. Полученную массу направляют в ректификационную колону 3, где отгоняют легкая фракция содержащая промоутер, непревращенный ацетон, воду и часчть фенола. В системе ректификационнфх колон 4 из этой фракции отгоняют ацетон плюс промоутер и воду. Оставляя в кубе фенол. Воду выводят на очистку, а ацетон и фенол возвращают на реакцию. Кубовый остаток колоны 3 содержит фенол, дифенилолпропан и побочные вещества. Фенол отгоняют в вакуум-ректифиационной колоне поз.5. и возвращают в реактор. Дефинилолпропан выделяют перекристаллизацией из органического растворителя. Смесь растворяют, в аппарате 6 и кристаллизуют при охлаждении в кристаллизаторе 7. Выпавшие кристаллы дефинилолпроана отделяют на центрифуге 8. Из маточного раствора в ректификационной колоне 9 регенириурют растворитель возвращаемый на стадию перекристаллизации. Кубовый остаток колон 9 содержащий значительное количество дифенилолпроана и побочных веществ направляют на дополнительную обработку в блок 10, откуда дифенилолпропан возвращают на перекристаллизацию, а тяжелые примеси на сжигание. Выход дифенилолпроана 90%

Мономеры для силаксановых каучуков.

Для синтеза силаксановых каучуков используется диалкил или алкиларил дихлорсиланы. Наибольшее примение получили - диметилдихлорсилан. Диэтилдихлор силан, винилметилдихлорсилан .Способы получения:

1) Синтез с помощью металлорганических соединений

2) Взаимодействие хлорпроизводных с кремнием

3) Замещение в гидридхлорсиланах водорода на органические радикалы.

Метод 1

Это первый промышленный метод синтеза алкиларилхлорсиланов. Для проведения этих реакций можно использовать ртуть, цинк, натрий, литий, алюминий, и магний – органическией синтез или реакцию Гриньяра.

R-Hal + Mg à R-Mg-Hal

Где R – этил, метил, фенил Hal чаще всего хлор.

Вторая стадия:

SiCl4 +R-Mg-Hal à R-Si-Cl3+MgCl2

Затем эта реакция последовательно параллельна:

RSiCl3 +RMgCl à R2SiCl2 + MgCl2

R2SiCl2 + RMgCl à R3SiCl + MgCl2

R3SiCl + RMgCl à R4Si + MgCl2

Получаем смесь алкилхлорсиланов.

Путем изменения соотношений исходных реагентов и условий процесса можно смещать реакцию в направлении образования определнного мономера. Реакция протекает с выделением большого количества теплоты, поэтому проводятися в разбавленных растворах и с большими предосторожностями.

Достоинства: гибкость, т.е одинаково пригоднсть для получения мономеров ралзной степени алкилирования. Выход 70% от теоретического.

Недостаток:

1) взрыво и пожароопасность

2) трудность регулирования процесса

Используется в основном для синтеза органохлорсиланов с разными радикалами у атома кремения, а именно для получения метилфенилдихлорсилана, этилфенилдихлорсилан и т.д.

Второй метод является основным промышленными методом получения кремний органических мономеров.

Используются галогеналкилы и кремний:

2 CH3Cl + Si à (CH3)2SiCl2

2 C6H5Cl + Si à (C6H5)2SiCl2

Побочная реакция:

4 CH3Cl + Si à CH3SiCl3 + (CH3)3SiCl

Кроме того получается тетраметилсилан, тетрахлорсилан и т.д. Выход по этом методу 80%. Катализаотр используемая металлическая медь t= 300 C и выше. Процесс осуществляют в аппаратах с механическим перемешиванием или кипящим слоем.

Без катализатора процесс проводят при значительно более высокой температуре в результате образуется большое количество побочных продуктов. Прятомй синтез используют для получения метил, этил, фенил, хлор силанов.

Достоинства:

1) одностадийность процесса

2) нет растворителя

3) используется более дешевое сырье

3 Метод:

В качестве сырья используют гидрохлорсиланы и алкены

CH2=CHR + HSiCl3 à RCH2CH2SiCl3

В результате получая алкил трихлорсилан

CH2=CHR + R’SiHCl2 à RCH2CH2Si(R)Cl2

где R – органический радикал или функциональная группа CN, Cl. Карбоксильная группа аминогруппа.

Этот метод представляет интерес для синтеза кремний органических соединений с разными радикалами у атоми кремния. Выделения кремния органических мономеров в чистом виде представляет значительные трудности, тк. температуры кипеня продуктов лежат в узком интервале температур. Ректификация алкилхлорсиланов осуществляют в колоннах с большим флегмовым числом. Все алкиларилхлорсиланы – жидкости легко гидролизующиеся водой и влагой воздуха с выделением HCl. Ониобададют резким специфическим запахом, хорошо растворяются в обычных органических растворителях. Фенил хлорсиланы и метилхлор слан имеют высокую термическую стабильность.

Мономеры для уретановых каучуков.

Уретановые каучуи получают взаимодействием диизоцианатов с соединением содержащим две или более гидроксильные группы. В качестве гидроксил содержащих соединений используют просты или сложные полиэфиры с молекулярной массой около 2 тыс. Чаще применяют полимер оксиды пропилена и тетрагидрофурана.

Промышленные методы синтеза диизоцианатов основаны на реакции хлорангидрида угольной кислоты с их солями:

2 COCl2 + H2NRNH2 à OCNRNCO + 4 HCl

Соотношение стехиометрическое или избыток фосгена. Реакция осуществляют в растворе ксилола, толуола хлорбензола или ортодихлорбензола. В качестве катализаторов используется третичные амины, галогениды металлов, трехфтористрый бор.

Вариант фосгенирования:

1) Проведения процесса под давление в одну или две стадии:

2) Непрерыно или периодически

В промышленности наиболее распространен получения диизоцианатов в две стадии.

Метатолуилендиамин ТДА и фосген в избытках и на первой стадии проводят холодное фосгенироваине t = 0-5 C/

А потом проводят горячее фосгенирование

Фосген растворяют в растворителе и на холоду при перемешивании добавляют весь амин. Все компоненты должны быть тщательно осушены над хлоридом алюминия или кальция. Суспензия карбомаил хлорида на второй стадии обрабатывают дополнительным количеством фосгена при температуре 150-200 С Диизоцианат выделяют вакуумной ректификацией. Выход составляет 90% избыточной фосген извлекают из отходящих газов тем же растворителем и возвращают в реакцию. Перспективным метод это фосгенирование силил замещенных аминов. Этот метод разработан у нас в стране.

RNHSi(CH3)3 + COCl2 à RNCO + (CH3)3SiCl

и запатентован в англии, США , Франции. Преимущество: используется стехиометрическое количество фосгена или небольшой избыток.