Файл: Томилов А.П. Адиподинитрил и гексаметилендиамин.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 173

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

пользуются для идентификации гексаметилендиамина. Температуры плавления некоторых солей гексаметилендиамина приведены ниже:

Соль

 

NH2 —(СН,)6 —NH2

• НС1

NH,—(СН2 )6 —NH2

• 2H„S04 • Н 2 0 .

N H 2 - ( C H 2 ) 6 — N H , - H 2 S 0 4 . . . .

NH2 —(CH2 )e —NH2 -2HNO, . . . .

NH2 —(CH2 )e —NH2 .C6 H2 (NO,)3 OH

+ H 3 N — ( C H 2 ) 6 — N H - C O O " . . .

Д и а м и

"

Т. пл., °C

Литература

кислота

 

 

1:1

 

248

27

1:2

 

72

28

2:1

 

200

28

 

 

(разложение)

28

2:1

 

115

Избыток

220

1

кислоты

 

29

 

170—174

Если через раствор гексаметилендиамина в азотной кислоте пропускать двуокись углерода, выпадает соль следующего состава:

HN03 -H2 N—(СН2 )6 —NHCOCT H3 N—(СН2 )„—NH2 -HN03

При насыщении двуокисью углерода спиртового раствора гек­ саметилендиамина выпадает соль карбаминовой кислоты, хорошо растворимая в воде, плохо — в метаноле. В водном растворе карбамат частично переходит в карбонат3 1 .

Из солей гексаметилендиамина с органическими кислотами осо­ бо важное значение имеют соли двухосновных кислот, которые при нагревании подвергаются поликонденсации с образованием полиами­ дов. Эти соли обычно готовят смешением спиртовых растворов гек­ саметилендиамина и соответствующей кислоты. Для солей диами­ нов и дикарбоновых кислот возможны две структуры I и I I :

+ +

H 3 N -R - N H 3

H3 NRNH3 OOCRCOO~ ~

"ОС— R'—СО~

 

 

I!

I!

г

О

О

 

н

В работе3 2 предполагается, что соли имеют строение I . Такой же вывод сделан на основании вискозиметрических измерений и рент­ геновских исследований кристаллов солей3 3 . В то же время имеются

данные2 5 - ы ' з в >

заставляющие

считать

более вероятным

существова­

ние продуктов строения I I . Подтверждением структуры

IS является

тот факт, что

дикарбоновые

кислоты

(за исключением

щавелевой)

независимо от отношения взятых реагентов образуют соли, в которых на 1 моль гексаметилендиамина приходится 1 моль кислоты. Щаве­ левая кислота образует, очевидно, соль строения I , так как полу­ чается кислая соль, в которой на 1 моль гексаметилендиамина при­ ходится 2 моль кислоты. В табл. 41 приведены температуры плавле­ ния и выходы солей гексаметилендиамина с простейшими дикарбоновыми кислотами.

189



Т а б л и ц а 41.

Температуры плавления

и выход солей

гексаметилендиамина

 

и дикарбоновых кислот

 

 

 

 

Кислота

Состав соли,

 

Температура

Выход соли,

Литература

моль/моль

плавления соли,

%

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

Щавелевая

2

 

177

84—86

25,

37

Малоновая

1

1

 

138—141

65,6

 

37

Фумаровая

1

1

 

213—215

87

 

37

Янтарная

1

1

 

188—192

82—83

25,

33

Дибромянтарная

1

1

 

131 — 133

92

 

37

Адипиновая

1

1

 

190—191

80—90

25,

32—34

Себациновая

1

1

 

172—173

92—94

32—34

Азелаиновая

1

1

 

146—147

65—68

33,

34

Наибольшее практическое значение имеет соль гексаметилен­ диамина и адипиновой кислоты — гексаметилендиаммонийадипинат,

известная под техническим названием АГ-соли.

Предложено три

варианта получения АГ-соли. По первому

в качестве

растворителя

используют

этиловый

спирт2 7 - 32> 3 8 3 9 . Адипиновую

кислоту

и

гексаметилендиамин,

взятый с 4%-ным

избытком,

нагревают

в

81,4%-ном

спирте до полного растворения кислоты.

После охлаж­

дения выпадает АГ-соль (выход 80—84%). Более

высокий

выход

(до 95—98%)

получается при смешении

адипиновой кислоты и

гексаметилендиамина в растворе метилового

спирта3 6 ' 4 0 . Предложен

также способ

получения АГ-соли в водном растворе3 5 .

 

 

 

 

 

 

Образование

амидов

При нагревании соли первичного амина и карбоновой кислоты (или смеси этих веществ) происходит отщепление воды с образова­ нием амида:

 

 

RNH2 -HOOCR'

 

 

> RNHCOR'

 

 

 

 

 

 

 

- н 2 о

 

 

 

 

При

использовании в

качестве

 

реагентов

гексаметилендиамина

и дикарбоновых кислот

образуются

высокомолекулярные

продук­

ты — полиамиды.

Если молекулу

гексаметилендиамина

обозна­

чить условно аА—а,

а дикарбоновой кислоты б—Б—б,

то про­

цесс

поликонденсации

изобразится

схемой:

 

 

 

 

 

+ б—Б—б

 

+а—А—а

 

 

 

 

 

а—А—а

-—*- аАБб

 

 

-—*- аАБа

• • • и т. д.

 

 

 

 

—аб

 

 

аб

 

 

 

 

Теоретически

такой

рост

цепи неограничен, но практически из-

 

 

 

 

 

 

 

за

одновременно

протекающих

реакций

гидролиза,

ацидолиза,

аминолиза и некоторых

других

процессов

происходит

обрыв цепи.

В результате поликонденсации образуется полимер относительно однородного состава, содержащий 85% и более вещества с примерно одинаковым молекулярным весом4 1 . Схема реакции поликонденса­ ции гексаметилендиамина и адипиновой кислоты и процессов, при­ водящих к обрыву цепи, представлена на следующей странице:

190


—(2л: 1)НоО

хНООС— ( С Н 2 ) 4 - С О О Н + xH2 N—(СН2 )6 —NH, <

НО—[—ОС—(СН2 )4 —CONH—(СН2 )6 —NH—]х —Н

+ н2 о

 

+ НООС—(СН2)4—СООН

H O - I - O C - (CH2 )4 -CONH-(CH2 ) e - N H - ] , - Н

+ H 2 N - ( C H 2 ) e - N H 2

 

1<х

H O - [ - O C - t C H 2 ) 4 - C O N H - ( C H 2 ) 6 - N H - ] m - C O - ( C H 2 ) 4 - C O O H

т <^ х

H 2 N - ( C H 2 ) 6 - N H - [ - O C - ( C H 2 ) 4 - C O N H - ( C H 2 ) 6 - N H - ] « - H

H O - t - O C — ( С Н 2 ) 4 — C O N H — ( C H 2 ) 6 - N H — ] р — Н + НО—[—ОС—(СН2 )4 —CONH—(СН2 )6 —NH—]q —Н

,+

iX

о

|

о + q = х + и

>

Изучение кинетики полимеризации показало, что процесс обра­ зования полиамидов является реакцией второго порядка4 2 . В на­ чальной стадии процесса образуется относительно низкомолекуляр­ ное соединение, содержащее концевые реакционноспособные груп­ пы. При взаимодействии этих групп между собой молекулярный вес полимера постепенно увеличивается. Энергия активации процесса не зависит от молекулярного веса реагирующих молекул и состав­ ляет около 24 ккал/моль. Практического применения процесс поли­ конденсации сплавлением смеси амина и кислоты не получил, так как этим путем трудно получить полиамид с высоким молекулярным весом. Обычно полиамиды готовят при нагревании соответствующих

солей. Этот вопрос подробно обсуждается

в

специальных работах,

посвященных получению полиамидов3 6 ' 4 3 ,

и

здесь не рассматри­

вается.

 

 

Детально изучена поликонденсация солей гексаметилендиамина

со щавелевой4 4 ,

янтарной4 5 ' 4 6 ,

глутаровой 4 5 - 4 7 ,

адипиновоЙ4 8 - 5 3 ,

пимелиновой4 5 ' 5 2 ,

пробковой4 6 ' 6 1 5 2 - В 4 , азелаиновой4 5 ' 4 6 - 5 1 - 5 2 '

6 4 - 5 8 ,

себациновой4 8 - 5 0 ~ 5 2 . 5 1 ~ 5 9 и

фталевыми5 1 - 5 9 - 6 3

кислотами.

Другие

примеры поликонденсации

гексаметилендиамина

с алифатическими

и ароматическими

дикарбоновыми

кислотами

приведены в работе4 3 .

Образование амидов происходит также при взаимодействии гексаметилендиамина с некоторыми производными органических кислот: сложными эфирами, ангидридами и галогенангидридами. Реакция гексаметилендиамина с галогенангидридами монокарбоновых кислот в общем виде выражается уравнением:

H2 N—(СН,)6 —NH2 + RCOC1

>

> RCONH—(СН2 )6 —NHCOR + 2HCI

Реакцию проводят при обычной или пониженной температуре в присутствии свободной щелочи, которая связывает выделяющуюся соляную кислоту. В качестве примера можно привести получение фармацевтического препарата 1,6-бис-(о-оксибензамидо)-гексана пу­ тем нагревания бензольного раствора гексаметилендиамина с хлорангидридом салициловой кислоты6 4 :

При взаимодействии гексаметилендиамина с галогенангидридами дикарбоновых кислот образуются полиамиды. Эта реакция широко используется д л я л получения полиамидов методом так называемой межфазной конденсации6 5 . Впервые метод межфазной конденсации описан в работе6 8 , согласно которой реакцию проводят при минус 15— минус 50 °С смешением водного раствора амина с органическим растворителем (например, бензолом), содержащим хлорангидрид

192


Т а б л и ц а 42.

Хлорангидрид

СОСЦ

С10С—СОС1

С10С—СН,—СОС1 С10С—(СН,)4 —СОС1

СЮС—(СН2 )7 —СОС1 С10С—(СН2 )8 —СОС1

С10С—СН,—СН=СН—СН3 —СОС1 С 1 С С — ^ / - C O C l

,СОС1

С10С—

Примеры реакций межфазной конденсации с участием гексаметилендиамина

Щелочной

агент

NaOH

NaOH

NaOH

Na2 C03

NaOH

NaOH

Na2 C03

NaOH

NaOH

Растворитель хлоран-

Выход

Т. разм.

Литература

 

гидрида

полимера,

полимера

 

 

%

 

 

 

 

CC!4

70

 

72,

73

Без

растворителя,

48

 

74

в

газовой фазе

 

 

 

 

 

То же

 

260—270

81

 

 

с6н6

 

69, 71,

72,

 

 

 

 

75—80

 

»

 

212—215

41

 

 

 

71,

7779 , 80,

 

 

 

82

 

»

 

72,

83

 

о-С0 Н6 СН3

330—340

84,

85

 

С,Н6 ОН

55

185—220

72, 79, 85

NaOH

То же

89

150

86

^/\coci

С 1 0 С — \ ^ у — С 0 С 1

Na2 C03

2

С1

2

78

72

СН