Вплив розчинника на реакційну здатність аліфатичних пероксикислот

Застосування пероксикислот для одержання ініціаторів радикальної полімеризації. Вивчення фізико-хімічних властивостей продуктів реакції кополімеру стирол-малеїнового ангідриду з пероксидекановою кислотою. Віскозиметрія стиролу та сірковмісних сполук.

Рубрика Химия
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 24.07.2014
Размер файла 130,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ІВАНА ФРАНКА

УДК 541.12.038.2+542.943.7+541.127

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

ВПЛИВ РОЗЧИННИКА НА РЕАКЦІЙНУ ЗДАТНІСТЬ АЛІФАТИЧНИХ ПЕРОКСИКИСЛОТ

02.00.04 - фізична хімія

ДЕРКАЧ ЮЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА

Львів - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізичної та колоїдної хімії Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник- кандидат хімічних наук, доцент дутка Володимир Степанович, Львівський національний університет імені Івана Франка, доцент кафедри фізичної та колоїдної хімії

Офіційні опоненти:- доктор хімічних наук, професор НИКИПАНЧУК Михайло Васильович, Національний університет “Львівська політехніка” професор кафедри загальної хімії

- кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник МІДЯНА Галина Григорівна Інститут фізико-органічної хімії ім. Л.М.Литвиненка Національної академії наук України керівник Відділення фізико-хімії горючих копалин

Захист дисертації відбудеться “_12_” _березня__2008 р. о _1600_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.051.10 з хімічних наук у Львівському національному університеті імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України за адресою: 79005, м. Львів, вул. Кирила і Мефодія, 6 хімічний факультет, ауд. №2.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м. Львів, вул. Драгоманова, 5)

Автореферат розісланий “_8__”__лютого_2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

З.М.Яремко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми: Серед великої кількості сполук, які містять активний кисень, чільне місце займають органічні пероксикислоти. На сьогодні вони знаходять успішне використання в ряді процесів. Пероксикислоти є ефективними окисниками, процеси окиснення за їх участю проходять в м'яких умовах. За допомогою пероксикислот можна отримувати ряд кисневмісних сполук, серед яких епоксиди, діацильні пероксиди, N-оксиди, сульфоксиди, сульфони. Ці продукти окиснення широко застосовуються у промисловості, багато з них є фізіологічно активними речовинами.

Пероксикислоти застосовують для одержання ініціаторів радикальної полімеризації, вони ефективні як протимікробні і протигрибкові засоби. Такі характерні особливості дії пероксикислот, як стерео- і регіоселективність, можливість одержання продуктів окиснення з виходами, близькими до кількісних, роблять їх в багатьох випадках незамінними реагентами.

На даний час коло реакцій окиснення, які протікають з участю пероксикислот, включає сполуки різних класів. Пероксикислоти можуть реагувати як електрофіли з подвійними зв'язками та нуклеофільними групами, що містять атоми з вільними парами електронів, які легко поляризуються: сірку, азот, селен, фтор та інші. Окиснення третинного амінного азоту незмінно приводить до утворення N-оксидів, серед яких є відомі лікарські речовини, антиоксиданти, добавки до полімерних матеріалів та інші цінні продукти.

На сьогодні в літературі є небагато даних про реакційну здатність пероксикислот в різних розчинниках.

Слід чекати, що здатність пероксикислот до гомолітичного розкладу --О--О-- зв'язку та до електрофільних реакцій окиснення амінів, сірковмісних сполук буде значно залежати від середовища, в якому проводиться реакція. Систематичне та ґрунтовне вивчення процесів окиснення аліфатичними пероксикислотами сполук різних класів може суттєво поглибити знання про механізми цих реакцій та використати їх властивості у багатьох технологічних процесах. Незважаючи на значний інтерес, викликаний пероксикислотами та реакціями окиснення за їх участю, вплив розчинників на їх реакційну здатність далеко не вияснений. Квантово-хімічний розгляд реакцій окиснення пероксикислотами органічних сполук може уточнити механізми реакції електрофільного окиснення.

Таким чином, вивчення впливу розчинника на реакційну здатність аліфатичних пероксикислот є актуальною науковою задачею з практичним значенням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами: Робота виконана на кафедрі фізичної та колоїдної хімії Львівського національного університету імені Івана Франка згідно державних науково-технічних програм Міністерства науки та освіти України з пріоритетного напрямку “Хімія” у рамках держбюджетних тем “Реакційна здатність ініціюючих систем в гемолітичних та гетеролітичних процесах з реагентами різної природи та оптимізація їх використання для одержання полімерних композитів” (1997-1999 рр.); “Синтез і фізико-хімічні властивості електропровідних полімерів на основі ароматичних амінів” (номер державної реєстрації 0103U001886, 2003-2005 рр.). Дисертантка особисто виконувала кінетичні та спектроскопічні дослідження, кореляційні та квантово-хімічні розрахунки, вивчала фізико-хімічні властивості продуктів реакції кополімеру стирол-малеїновий ангідрид з пероксидекановою кислотою.

Мета роботи: Метою роботи було вивчити вплив середовища на швидкість реакцій окиснення азот- та сірковмісних сполук пероксикислотами та на реакційну здатність аліфатичних пероксикислот, провести ІЧ-спектроскопічні дослідження ПК, дослідити процес каталітичного розпаду пероксикислот у водно-органічних середовищах в плані пошуку шляхів їх стабілізації, провести модифікацію пероксикислотою кополімеру стиролу з малеїновим ангідридом.

Основні задачі дослідження:

1. Знайти швидкості реакцій окиснення пероксикислотами досліджуваних речовин, енергії активації, величини ДH# та ДS# перехідного стану, дослідити вплив природи розчинників на реакції окиснення пероксикислотами сполук різних класів;

2. Знайти кореляційні залежності між константами швидкості окиснення та основними фізико-хімічними параметрами розчинників, провести квантово-хімічні розрахунки з метою уточнення механізму реакцій окиснення сполук певних класів пероксикислотами;

3. Провести ІЧ-спектроскопію розчинів пероксикислот;

4. Вивчити закономірності розкладу пероксидеканової кислоти у водно-органічних середовищах в присутності солей кобальту та церію;

5. Провести модифікацію кополімеру стиролу з малеїновим ангідридом пероксидекановою кислотою.

Об'єкт дослідження - пероксикислоти, азот- та сірковмісні сполуки та реакції за їх участю.

Предмет дослідження - взаємодія пероксидеканової (ПКК) та пероксинонанової (ПНК) кислот із гетероциклічними сполуками різних класів (N,N-диметиланіліном, піридином, акридином, 8-оксихіноліном, піридинкарбоновими кислотами, диметилсульфоксидом) і вплив реакційного середовища на механізм даних реакцій окиснення.

Методи дослідження. В роботі використані класичні методи дослідження: йодометрія, кислотно-основне титрування, віскозиметрія, ІЧ-спектроскопія. Для підтвердження отриманих висновків застосовували квантово-хімічні розрахунки оптимальної геометрії молекул, теплот утворення речовин та розраховували поверхні потенціальної енергії. Для кількісної оцінки впливу реакційного середовища на константу швидкості окиснення були знайдені відповідні кореляційні співвідношення між константами швидкості окиснення та фізико-хімічними параметрами розчинника.

Наукова новизна одержаних результатів: Вивчено швидкість окиснення N,N-диметиланіліну, піридину та диметилсульфоксиду в різних розчинниках. Вперше знайдено кореляційні залежності, які пов'язують фізико-хімічні параметри розчинників з сумарною константою швидкості окиснення, що дозволяє прогнозувати перебіг процесу в різних середовищах.

Квантово-хімічним методом АМ-1 обчислено оптимальну геометричну структуру та теплоти утворення вихідних речовин та продуктів окиснення. Запропоновано механізм реакції окиснення азотовмісних ароматичних сполук пероксикислотами, який підтверджено квантово-хімічними розрахунками. Розраховані теплоти реакцій окиснення досліджуваних сполук різних класів та знайдені в ході термохімічних дослідів співпадають. Розрахунок поверхонь потенціальної енергії процесів окиснення підтверджує запропонований нами механізм окиснення.

Проведено модифікацію кополімеру стиролу з малеїновим ангідридом пероксикислотами. В ході модифікації вперше отримано пероксидовмісні кополімери, які можна застосовувати як поліініціатори. Знайдено кінетичні та активаційні параметри реакції термічного розпаду пероксидних груп в модифікованих кополімерах.

Практичне значення одержаних результатів: Доведено можливість кількісного визначення сульфоксидів, морфоліну, піперидину, піперазину в різних органічних та водно-органічних середовищах. Показано доцільність використання розчинів перксикислот для проведення реакцій окиснення за їх участю в м'яких умовах. Досліджено реакції кополімеру стирол-малеїновий ангідрид (СТ-МА) з пероксидекановою кислотою та вивчено фізико-хімічні властивості синтезованих продуктів.

Особистий внесок здобувача: Автор особисто відібрала і проаналізувала літературні джерела на тему дослідження, обґрунтувала його актуальність, сформулювала мету і задачі, розробила план вирішення поставлених задач, опрацювала методики досліджень. При виконанні лабораторної частини роботи самостійно провела дослідження кінетики окиснення органічних сполук пероксикислотами, розрахувала за рівнянням Копеля-Пальма та опрацювала кореляційні рівняння, що показують вплив розчинників у досліджуваних реакціях.

Автор опрацювала матеріал, проаналізувала, узагальнила та інтерпретувала отримані результати, підготувала до публікацій основні матеріали, написала всі розділи дисертації, сформулювала висновки і практичні рекомендації дисертаційної роботи.

Апробація результатів дисертації: Результати роботи були представлені на Міжнародному симпозіумі “Сучасні проблеми фізичної хімії” (Донецьк, 2002 р.); International conference “Chemistry of nitrogen containing heterocycles” (Харків, 2003 р.); Міжнародній конференції “Сучасні проблеми фізичної хімії” (Донецьк, 2004 р.); Українській конференції “Домбровські читання 2005” (Чернівці, 2005 р.), на звітній конференції співробітників Львівського університету (2007 р.); ІІІ Всеукраїнській конференції “Домбровські хімічні читання 2007” (Тернопіль, 2007 р.); науково-практичній конференції “Львівські хімічні читання” (Львів, 2007 р.)., Одинадцятій Українській конференції з високомолекулярних сполук (Дніпропетровськ, 1-5 жовтня 2007 р.).

Публікації: За матеріалами дисертації опубліковано 20 наукових праць, з них 6 статей у провідних фахових виданнях та 14 матеріалів і тез доповідей в матеріалах конгресів, з'їздів і науково-практичних конференцій.

Обсяг та структура дисертації: Дисертація викладена на 143 сторінках машинопису; складається зі вступу, огляду літератури, загальної методики і основних методів досліджень, розділу власних досліджень, висновків, списку використаної літератури, який включає 200 джерел вітчизняних та зарубіжних авторів (19 сторінок тексту). Робота ілюстрована 29 таблицями та 46 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури з'ясовує сучасні погляди на використання різних органічних та неорганічних пероксидів в якості окисників, їх ініціюючу, структуруючу здатність. Проведено аналіз основних відомостей про пероксикислоти, викладено погляди щодо механізму реакцій електрофільного окиснення органічних сполук різних класів. Описано вплив основних характеристик розчинника на перебіг реакцій окиснення за участю пероксикислот.

Наведено застосування пероксикислот для кількісного визначення, механізм каталітичної дії сполук перехідних металів в реакціях розпаду пероксикислот, використання їх для модифікації полімерів. Також проаналізовано основні квантово-хімічні підходи до розрахунку багатоатомних систем. Обґрунтовано актуальність наукової задачі дисертації, спрямованої на вирішення питань впливу розчинників на кінетику реакцій окиснення пероксикислотами органічних сполук різних класів.

Загальна методика і методи досліджень: Дослідження кінетики реакцій окиснення пероксидекановою та пероксинонановою кислотами проводили у скляному реакторі в атмосфері аргону. Процеси окиснення проводили в інтервалі температур 298-328 К, точність вимірювання температури складала ±0,05 К. За одержаними експериментальними даними знаходили константи швидкості окиснення. Похибка у визначенні констант швидкості не перевищувала 4 % відносних.

Пероксикислоти синтезували за реакцією взаємодії відповідних кислот з пероксидом водню в сірчанокислому середовищі. Органічні речовини, які використовувались для окиснення, як-от: N,N-диметиланілін, піридин, диметилсульфоксид, б-піколінова кислота, акридин, трилон-Б, 8-гідроксихінолін, дифеніламін, нікотинова кислота, були високого ступеня чистоти (не нижче марки “хч”) і додатково не очищувалися. Органічні розчинники, які використовувалися у роботі, очищали згідно загальноприйнятих методик та переганяли в атмосфері аргону.

Для розрахунку кореляційних рівнянь, які зв'язують константу швидкості реакції з основними фізико-хімічними параметрами розчинників, використовували чотирипараметрове рівняння Копеля-Пальма.

РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТУ

Вплив розчинників на реакцію окиснення диметиланіліну пероксинонановою кислотою: Для дослідження впливу розчинника у реакціях за участю аліфатичних пероксикислот проаналізовано кінетику окиснення N,N-диметиланіліну (ДМА) пероксинонановою кислотою (ПНК), знайшли кореляційні залежності, що пов'язують константу швидкості реакції з основними характеристиками розчинника. Квантово-хімічним методом АМ-1 з пакету програм Win MOPAC-3 було розраховано теплоти утворення вихідних речовин та продуктів реакції окиснення ДМА пероксикислотами, знайдено теплоти реакцій окиснення. Дані квантово-хімічних розрахунків та отриманих термохімічно добре узгоджуються між собою (табл. 2).

У всіх розчинниках окиснення ДМА пероксикислотою задовільно описується кінетичним рівнянням швидкості реакції першого порядку за кожним з реагентів, а сумарний порядок дорівнює двом. Псевдомономолекулярні константи швидкості окиснення визначали на початкових стадіях процесу.

За температурними залежностями сумарних констант швидкості розраховували ефективні енергії активації реакції окиснення в різних розчинниках. Величини ДH# , ДS# та ДG# розраховували за відомими рівняннями теорії перехідного стану, і вони свідчать про складний вплив середовища у досліджуваній реакції. Результати розрахунків наведено в табл.1.

Таблиця 1.

Кінетичні та активаційні параметри окиснення N,N-диметиланіліну пероксинонановою кислотою

за пор

Розчинник

k ?105 с-1, ? k = 0,04 k

Еакт, кДж/моль

ДН#,

кДж/моль

-ДS#,

Дж/моль ?K

ДG#,

кДж/моль

303 К

313 К

323 К

1.

Оцтова кислота

160

369

718

58,0

55,5

116

93,1

2.

Пропанол-2

200

438

749

57,6

55,1

107

90,0

3.

Ацетон

207

348

531

38,3

35,8

170

89,8

4.

Етилацетат

222

343

522

35,5

33,0

178

89,4

5.

Бензен

372

548

703

25,9

23,4

206

88,3

6.

Дихлоретан

412

562

822

28,1

25,6

198

88,1

7.

Толуен

436

641

986

28,8

26,3

195

87,9

*Величини ДН# , ДS#, ДG# розраховані для 303 К.

Похибка у визначенні Еакт 5,0 кДж/моль

Як видно з табл.1, реакція окиснення має найменшу швидкість у оцтовій кислоті, тоді як у толуені - найбільшу.

Відомо, що з найбільшою швидкістю окиснення етиленових сполук, сульфідів, амінів та інших пероксикислотами швидко відбувається у всіх розчинниках, де молекули ПК є у вигляді циклічної сполуки з внутрішньомолекулярним водневим зв'язком:

Розчинники, які здатні утворювати міжмолекулярні водневі зв'язки з молекулами пероксидної сполуки, різко понижують її реакційну здатність, що призводить до зниження швидкості реакції окиснення.

Лінійна залежність між величинами ?Н# та ?S# перехідного стану виявляє складний вплив розчинника в досліджуваній реакції (рис.1). та вказує на наявність компенсаційного ефекту

За тангенсом кута нахилу залежності ДH# = f(ДS#) (рис.1) розраховували ізокінетичну температуру, яка чисельно дорівнює 3605К.

Рис.1. Взаємозв'язок між величинами ДН# та ДS# перехідного стану.

Для оцінки впливу реакційного середовища на швидкість процесу окиснення знайшли кореляційні рівняння, які зв'язують полярність (Y), поляризованість (Р), електрофільність (Е) та основність (В) розчинників з сумарною константою швидкості окиснення. Розрахунки проводили за відомим рівнянням Коппеля - Пальма. Для реакції окиснення ДМА ПНК рівняння Копеля-Пальма має вигляд:

ln k = -9,4414+1,70556Y + 9,46363P -0,02685Е - 0,00113В (R=0,98)

Множинний коефіцієнт кореляції R=0,98 що свідчить про добру кореляцію.

Від'ємний знак коефіцієнта регресії при параметрі основності (В) вказує, що із збільшенням основності зменшується швидкість процесу окиснення. Це, очевидно, пов`язано із зміною реакційної здатності пероксикислоти.

Виключення з розгляду параметра полярності розчинника приводить до деякого зменшення R (0,94) що свідчить про незначний вплив параметру Y на швидкість реакції окиснення.

Трипараметрове рівняння в цьому випадку приймає вигляд:

ln k = -7,1444+4,71608P - 0,03062Е - 0,00158В (R=0,94)

Виключаючи параметр поляризованості, отримаємо суттєве зниження значення R до 0,90, отже, кореляція є незадовільною. При цьому рівняння набуває вигляду:

ln k =-5,35548+0,22208Y- 0,03924Е - 0,0035В (R=0,90)

У випадку виключення параметра електрофільності трипараметрове рівняння виглядає наступним чином:

ln k = -11,22366+2,1007Y + 13,6224P- 2,4609 104 В (R=0,90)

Значення коефіцієнта кореляції в цьому випадку лежать в області низької кореляції (R=0,90), що вказує на вплив інших сольватаційних факторів.

Якщо виключити з розгляду параметр основності розчинників В, то бачимо, що R = 0,97 і це говорить про те, що знову спостерігається відмінна кореляція. Трипараметрове рівняння в цьому випадку набуває вигляду:

ln k = -10,57249+1,86606Y + 12,17735P - 0,02382Е (R=0,97)

Розглянувши наведені рівняння бачимо, що зростання параметрів Y та Р буде приводити до росту константи швидкості окиснення. Від'ємні коефіцієнти при параметрах Е і В свідчать про гальмуючий вплив розчинників на процес окиснення.

На нашу думку, зростання основності середовища буде суттєво знижувати реакційну здатність пероксикислоти, тоді як електрофільний розчинник буде блокувати реакційний центр ДМА. Враховуючи високу основність ДМА, це припущення можна вважати вірним.

За допомогою квантово-хімічного методу АМ-1 було обчислено теплоти утворення вихідних речовин та продуктів реакції окиснення ДМА ПНК, розраховано теплоти хімічних реакцій окиснення ДМА пероксикислотами до N,N-диметиланілін-оксиду. Результати розрахунків наведено в табл.2.

Таблиця 2.

Теплоти реакцій утворення N,N-диметиланілін-оксиду

№ за пор.

Реакція

-ДНхр, кДж

квантово-хімічні дані

-ДНхр, кДж

термохімічні дані

1.

ДМА+ПКК

17,97

18,50

2.

ДМА+ПБК

15,33

16,00

3.

ДМА+ПОК

15,37

15,70

Як свідчать отримані результати, величина вуглеводневого ланцюга молекули пероксикислоти не впливає на тепловий ефект хімічного процесу утворення диметиланілін-оксиду.

Розраховані за термохімічними даними теплові ефекти процесу добре корелюють з величинами, розрахованими квантово-хімічно, що вказує на коректність наших розрахунків.

Вплив природи розчинників на реакції окиснення азотовмісних гетероциклічних сполук пероксидекановою кислотою: Вивчався вплив органічних розчинників, їх фізико-хімічних характеристик на швидкість окиснення азотовмісних сполук (піридину (ПН), акридину (АН), 8-оксихіноліну (ОХН), хіноліну (ХН), дифеніламіну, б-піколінової кислоти (АПК), нікотинової кислоти (НК) та ін.) пероксидекановою кислотою (ПКК).

Ефективні константи швидкості окиснення азотовмісних сполук в ацетоні та сумарні енергії активації наведено в таблиці 3.

Таблиця 3.

Кінетичні параметри окиснення азотовмісних сполук пероксидекановою кислотою в ацетоні (вихідні концентрації азотовмісної сполуки та ПКК - 0,05 моль/л)

№ за пор

Азотвмісна сполука

k•105, с-1; Д k=0,04 k

акт, кДж/моль

303 К

308 К

313 К

318 К

323 К

328 К

1.

Акридин

6,15

8,70

12,30

14,90

21,50

30,30

50,1

2.

Хінолін

4,68

6,10

7,85

8,70

13,30

16,00

42,0

3.

Піридин

4,00

5,75

6,90

8,90

12,50

-

44.8

4.

Дифеніламін

2,36

3,16

3,80

4,80

6,05

-

39,4

5.

8-Оксихінолін

1,16

1,71

2,08

2,67

3,48

4,24

53,1

6.

б-піколінова кислота

0,21

0,44

0,72

1,00

1,29

1.82

31.1

акт розраховано для 303 К

Похибка визначення Еакт =5,0 кДж/моль

Аналізуючи константи швидкості реакцій окиснення, що наведені в таблиці, бачимо, як наявність в б-положенні до атома азоту в ароматичному ядрі замісника сильно понижує реакційну здатність азотовмісної сполуки.

Так, окиснення АПК протікає в 15-17 разів повільніше, ніж АН, а для ОХН швидкість процесу у порівнянні з АН падає у 5-7 разів. Швидкість реакції окиснення зростає в ряду ПН<ХН<АН.

Окиснення піридину пероксидекановою кислотою проводили в 12 розчинниках.

Значення констант швидкості окиснення ПН в різних розчинниках та ефективні енергії активації процесу окиснення наведені в табл.4.

Таблиця 4.

Кінетичні параметри реакції окиснення піридину пероксидекановою кислотою (концентрації ПН та ПКК 0,05 моль/л)

№ за пор

Розчинник

k•105, с-1 Д k=0,04 k

*Eакт, кДж/моль

303К

308К

313К

318К

323К

328К

1.

Діоксан

1,93

2,81

4,57

6,75

9,45

14,8

68,4

2.

Пропанол-2

3,22

4,48

6,15

8,60

11,9

16,0

54,9

3.

Ацетон

4,00

5,75

6,90

8,90

12,5

-

44,8

4.

Етилацетат

4,62

6,65

8,70

11,55

14,8

-

47,7

5.

Толуен

10,2

13,8

19,6

26,2

33,8

43,5

48,1

6.

Бензин

12,4

15,9

21,4

28,1

39,4

52,5

49,9

7.

Тетрахлорметан

13,3

16,3

22,4

29,5

40,6

52,5

50,8

8.

ДМФА

14,3

19,6

28,6

39,5

54,0

72,0

54,0

9.

Хлорбензен

17,9

-

21,8

41,3

59,0

80,0

51,2

10.

Хлороформ

27,7

36,8

55,0

-

97,5

134,5

52,3

11.

Дихлоретан

27,3

32,9

40,6

47,5

57,5

72,0

32,8

12.

Нітробензен

31,0

36,7

46,2

53,0

64,5

-

30,6

Похибка визначення Еакт =5,0 кДж/моль

За відповідними рівняннями було розраховано параметри перехідного стану, наведені в табл.5.

Таблиця 5.

Активаційні параметри окиснення піридину пероксидекановою кислотою (вихідні концентрації ПН та ПКК - 0,05 моль/л, Т=323 К)

№ за пор.

Розчинник

Еакт, кДж/моль

ДH#,

кДж/моль

-ДS#,

Дж/моль•К

ДG#,

кДж/моль

1.

Діоксан

68,4

65,7

85,6

93,5

2.

Пропанол-2

54,9

52,2

125,

92,8

3.

Ацетон

44,8

42,1

156,7

92,7

4.

Етилацетат

47,7

45,0

146,3

92,3

5.

Толуен

48,1

45,4

138,2

90,0

6.

Бензен

49,9

47,2

131,4

89,6

7.

Тетрахлорметан

50,8

48,1

128,3

90,0

8.

ДМФА

54,0

51,3

116,0

88,8

9.

Хлорбензен

51,2

48,5

124,0

88,5

10.

Хлороформ

52,3

49,6

116,4

87,2

11.

Дихлоретан

32,8

30,1

118,2

88,6

12.

Нітробензен

30,6

27,9

187,0

88,3

Похибка визначення Еакт = 5,0 кДж/моль

Між величинами ДН# та ДS# перехідного стану існує лінійна залежність, тобто є компенсаційний ефект в серії наших дослідів. Обчислена ізокінетична температура, яка рівна 372±5 К.

Залежність між сумарною константою швидкості окиснення ПН ПКК у різних розчинниках та основними фізико-хімічними параметрами розчинників задається рівнянням:

ln k = -12,625 + 4,672Y + 7,198P - 0,0359E - 5,98·10-3B , (R=0,81)

Множинний коефіцієнт кореляції R=0,81 виявляє незадовільну кореляцію. Якщо з розгляду виключити кінетичні дані та фізико-хімічні параметри реакції окиснення в ДМФА, то можна отримати рівняння

ln k = -10,735 + 3,883Y + 3,119P + 0,0102E - 9,53·10-3B, (R=0,97),

Множинний коефіцієнт кореляції (R=0,97) виявляє „добру” кореляцію. Очевидно, в ДМФА механізм реакції окиснення ПН ПКК може суттєво мінятися. Поступове виключення з розгляду полярності, поляризованості, електрофільності та основності дає чотири рівняння

ln k = -9,122 + 2,166P + 0,0183E - 8,81·10-2B; (R=0,81);

ln k = -9,515 + 3,827Y - 0,0028E - 0,0102B; (R=0,97);

ln k = -10,647 + 3,891Y + 2,902P- 9,43·10-2B; (R=0,97);

ln k = -15,302 + 3,140Y + 14,698P -0,0916E; (R=0,57).

Отримані дані свідчать, що в реакції окиснення ПН ПКК роль поляризованості та електрофільності розчинника незначна, оскільки при виключенні цих параметрів множинні коефіцієнти кореляції практично не змінюються.

Виключення з розгляду полярності суттєво знижує R з 0,97 до 0,81, що свідчить про вплив параметра Y на швидкість реакції. Найбільше на швидкість реакції впливає основність (В) середовища. Виключення параметра В з розгляду призводить до суттєвого зменшення множинного коефіцієнта кореляції R з 0,97 до 0,57.

Висновок про те, що основність (В) середовища найбільше впливає на швидкість окиснення ПН ПКК підтверджують результати залежності сумарної константи швидкості процесу від параметра В розчинників (рис.2). Результати розрахунків і дані рис.2 засвідчують, що зі збільшенням основності розчинника швидкість реакції окиснення зменшується.

Рис.2. Залежність між константою швидкості окиснення ПН та основністю розчинників (В).

Додатний знак перед Y у чотирипараметровому рівнянні, так і в трипараметрових засвідчує зростання швидкості реакції з ростом полярності розчинника в досліджуваній реакції.

Для реакції окиснення ПН пероксидекановою, пероксиоцтовою та пероксибензойною кислотами було обчислено теплоти хімічних реакцій за теоретично розрахованими квантово-хімічним методом та експериментальними даними. Результати розрахунків добре корелюють між собою. Слід відзначити, що довжина вуглеводневого ланцюга молекули пероксикислоти практично не впливає на тепловий ефект хімічного процесу утворення 1-піридиноксиду.

Квантово-хімічно було розраховано оптимізовану геометричну структури пероксиоцтової кислоти (ПОК) та особливості перебігу реакції ПОК з піридином.

Розрахунок механізму реакції окиснення ПН ПОК вказує на формування на першій стадії проміжного комплексу/

Азот піридинового кільця розташований близько до в-атома кисню ПОК. Молекула ПОК орієнтована до молекули піридину так, що один з атомів водню піридинового кільця взаємодіє з б-, і в-атомами кисню пероксидної групи пероксикислоти.

Формування проміжного комплексу з високим ступенем упорядкованості пояснюють тим, що розраховані значення величин ?S# перехідного стану реакції окиснення ароматичних азотовмісних гетероциклів пероксикислотами мають від'ємні значення, які лежать у межах -85,96 - -187,0 Дж/моль К.

Наступна стадія реакції - перехід в-атома кисню ПОК на атом азоту піридину та утворення N-оксиду. Атом водню пероксикислоти може приєднуватись як до кисню карбонільної групи, так до б-атома кисню пероксидної групи. Кінцевими продуктами реакції окиснення є відповідний N-оксид та оцтова кислота. Проведено розрахунок поверхонь потенціальної енергії для досліджуваної реакції. Результати розрахунків підтверджують запропонований в роботі механізм окиснення.

Вплив природи розчинників на реакцію окиснення диметилсульфоксиду: Цікавість до такого типу реакцій зумовлена великою практичною цінністю як сульфоксидів, так і сульфонів. В наших дослідах не спостерігається витрати пероксикислоти на побічні реакції, що дає змогу використовувати досліджувані пероксикислоти для кількісного визначення сульфоксиду в різних середовищах. Однак цей метод непридатний для аналізу в середовищах, які містять іони металів змінної валентності, а також сполуки, які здатні реагувати з ПК (олефіни, аміни, сульфіди, альдегіди та ін.).

Кінетика процесу окиснення при постійній вихідній концентрації ДМСО задовільно описується кінетичним рівнянням реакції першого порядку. Константи швидкості окиснення ДМСО пероксидекановою кислотою наведені в таблиці 6.

Таблиця 6.

Константи швидкості окиснення ДМСО пероксидекановою кислотою в досліджуваних розчинниках при різних температурах (вихідні концентрації ДМСО та ПКК - 0,05 моль/л)

№ за пор.

Розчинник

k 104, с-1 Д k=0,04 k

акт, кДж/моль

298 К

303 К

308 К

313 К

318 К

1.

Оцтова кислота

2,62

3,54

4,85

6,75

8,15

44,9

2.

Пропанол-2

4,23

6,25

8,70

11,5

18,4

53,9

3.

ДМФА

9,45

12,2

16,5

21,9

27,3

43,2

4.

Ацетон

13,6

17,8

22,6

18,0

33,3

36,1

5.

Хлороформ

13,9

18,6

28,0

34,3

32,6

48,0

6.

Етилацетат

14,9

18,8

24,0

32,0

40,0

39,4

7.

Дихлоретан

16,9

22,5

31,4

-

53,5

46,7

8.

Нітробензен

17,6

24,2

34,7

49,2

66,5

52,2

9.

Тетрахлорметан

19,2

26.0

34,0

49,2

65,0

44,7

10.

Хлорбензен

20,2

28,9

39,4

54,5

76,0

52,3

11.

Діоксан

23,4

26,6

35,9

47,3

60,5

42,7

12.

Бензен

27,6

34,0

43,8

53

72,5

37,7

* похибка визначення *Еакт = 5,0 кДж/моль

За рівняннями теорії перехідного стану було розраховано величини ДH# , ДS# та ДG# . Наявність компенсаційного ефекту, як і для попередніх реакцій, вказує на складний вплив розчинника. Очевидно, на швидкість окиснення значний вплив буде чинити як сольватація пероксикислоти, так і сульфоксидної групи.

Для вивчення впливу розчинників на досліджувану реакцію ми скористалися рівнянням Копеля-Пальма, яке виражає залежність між константою швидкості окиснення та основними характеристиками розчинника.

Для окислювального процесу ДМСО-пероксидеканова кислота отримали рівняння

ln k = -5,799 -2,107Y + 1,825P +0,126E - 7,401·10-5B; (R=0,92)

Невисоке значення множинного коефіцієнта кореляції R=0,92 вказує на незадовільну кореляцію. Аналіз одержаних результатів свідчить, що з серії дослідів випадають кінетичні результати отримані в розчині тетрахлорметану. Виключення цих даних призвело до рівняння

ln k = -4,826 -2,805Y + 0,382P - 0,139E - 6,739·10-4B; (R=0,97),

де параметр R суттєво збільшився до величини 0,97, що вказує на добру кореляцію. Як і у випадку ПН, проведено почергове виключення параметрів Y, В, P, Е та одержано відповідні трьохпараметрові рівняння:

ln k = -6,079 + 0,973P - 0,133E - 0,00114B; (R=0,84)

ln k = -4,676 -2,812Y - 0,140E - 7,465·10-4B; (R=0,97)

ln k = -8,953 -2,344Y + 10,017P +6,865·10-5B; (R=0,47)

ln k = -5,267 -2,894Y + 1,473P - 0,137E ; (R=0,96)

Отримані результати засвідчують, що на процес окиснення ДМСО найбільший вплив чинить електрофільність (Е) середовища, тоді як вплив полярності (Y) незначний, а поляризованістю (Р) та основністю (В) можна нехтувати. Від'ємний знак у всіх рівняннях при параметрі Е свідчить про те, що з ростом електрофільності швидкість окиснення зменшується.

Збільшення полярності (Р) середовища також буде призводити до гальмування процесу окиснення. Ріст полярності в реакції окиснення ДМСО ПКК очевидно сприяє розділенню зарядів в утвореному проміжному комплексі та стабілізує його, що зсуває рівновагу переважно в бік його утворення.

ІЧ-спектроскопія розчинів пер оксикислот: Дані по впливу розчинників на зміщення частоти валентних коливань гідроксильних груп можуть служити основою для пояснення і передбачення різної реакційної здатності сполук, які беруть участь в утворенні водневих зв'язків. Було знято спектри поглинання пероксинонанової та пероксидеканової кислот.

Вузька інтенсивна смуга поглинання в області 3280 см-1, яка відповідає коливанню ОН-групи в молекулі ПНК, зв'язаної внутрішньомолекулярним водневим зв'язком в CCl4, розмивається в діоксані, що засвідчує утворення асоціатів частини молекул пероксикислоти з розчинником з міжмолекулярним водневим зв'язком.

Здатність ПК до утворення міжмолекулярних водневих зв`язків будуть підсилювати ті розчинники, які характеризуються високим значенням основності (В).

При великих концентраціях ПК залежність інтенсивності піка від концентрації відхиляється від лінійної (рис.4).

Згадані факти свідчать про те, що при високому вмісті ПНК в CCl4 частина молекул пероксиду може утворювати між собою асоціати з міжмолекулярним водневим зв'язком. Очевидно, що молекули ПНК з внутрішньомолекулярним водневим зв'язком та асоціати молекул пероксикислоти, які одночасно перебувають у розчині ССl4, матимуть різну реакційну здатність О-О групи.

Рис. 4. Залежність оптичної густини смуги поглинання при 3280 см-1 від концентрації ПНК

Вплив реакційного середовища на розклад перкосикислот: Нами вивчались закономірності розкладу пероксидеканової кислоти у водно-органічних середовищах в присутності солей кобальту та церію. Як відомо, солі металів змінної валентності значною мірою впливають на стійкість розчинів ПК. Оскільки в більшості випадків ПК використовують в середовищах з невеликим вмістом води, то викликає інтерес дослідження їх стійкості в таких середовищах.

Як каталізатори розпаду ПКК були використані ацетат кобальту та бензоат церію. Швидкість каталітичного розкладу ПКК у всіх випадках добре описується кінетичним рівнянням швидкості реакції першого порядку. Попередньо було встановлено, що нагрівання досліджуваних розчинів при температурах 318-323 К без каталізатора на протязі 1-3 годин не змінювала концентрації ПКК, тобто термічний розклад в наших умовах не відбувався. Введення в розчини ПКК каталізатора призводить до зростання швидкості її розкладу.Сумарні константи швидкості каталітичного розкладу, розраховані на початкових стадіях процесу, наведені в табл.7.

Таблиця 7.

Ефективні константи швидкості розкладу ПКК у водно-органічних сумішах

Середовище

Вміст води, % об

Вихідна конц.ПКК моль/л

Конц. каталізатора, Скат 104, моль/л

k ?104 с-1

Сумарна енергія активації, Еакт, кДж/моль

303 К

308 К

313 К

318 К

323 К

Ацетон

20

0,066

8,4

4,39

8,82

15,7

29,9

52,9

98,1

Ацетон

5,0

0,050

8,4

6,2

10,0

16,7

23,6

42,3

76,0

Пропанол-2

20

0,66

2,1

8,75

16,7

24,6

53,7

69,6

101,0

Пропанол-2

5,0

0,05

3,33

22,8

38,8

57,9

85,9

128,2

70,3

Оцтова кислота

20

0,066

8,4

2,8

5,48

8,76

13,9

23,6

85,5

Оцтова кислота

5,0

0,05

3,33

2,1

4,1

6,7

11,0

19,2

83,1

Оцтова кислота

20

0,066

28,0*

3,91

5,59

8,75

12,5

18,8

68,5

Діоксан

5,0

0,05

3,33

1,9

4,2

6,9

13,6

27,0

107,3

Етанол

5,0

0,05

4,2

10,4

51,5

69,6

105,1

-

66,5

ДМФА

5,0

0,05

4,2

43,5

62,8

84,4

-

-

73,2

*Каталізатор бензоат церію

Як видно з отриманих даних, сумарна константа швидкості процесу розкладу залежить від вихідної концентрації ПКК та каталізатора. На швидкість реакції чинить вплив середовище, в якому протікає процес.

З метою пошуку ефективних стабілізаторів розчинів пероксикислот було апробовано трилон-Б, який здатний утворювати міцні комплекси з іонами металів, виключаючи їх таким чином з реакції каталітичного розкладу.

В ході наших досліджень виявлено, що додавання розчину ПКК до реакційної суміші ацетат кобальту-трилон-Б призводить до зменшення швидкості розкладу у порівнянні з реакційними середовищами, які не містять комплексоутворювача.

Реакції кополімеру стиролу з малеїновим ангідридом з пероксидекановою кислотою. Нами вивчено можливість модифікації кополімеру СТ-МА пероксидекановою кислотою. Реакція модифікації кополімеру СТ-МА пероксидекановою кислотою відбувається за схемою:

Продуктом модифікації є полімер, який містить в основному ланцюзі бокові діацильні пероксидні групи. Для модифікованих полімерних продуктів визначали характеристичну в'язкість і вміст активного кисню. Зауважимо, що навіть при великому надлишку ПК не всі ангідридні ланки вступають в реакцію.

При відношенні кількості пероксикислоти до кількості ангідридних ланок 1,5, лише 90% їх вступає в реакцію. Якщо кількість ПКК, взятої для модифікації, становить лише 25% від необхідної кількості, то в реакцію вступає 24,6% ангідридних ланок.

Пероксидна група в макромолекулах модифікованого полімеру здатна розкладатися при температурах понад 333 К, генеруючи вільні радикали. Результати вивчення термостійкості О-О-групи синтезованих кополімерів показано на рис. 5.

Термоліз пероксидних груп у макромолекулі задовільно описується кінетичним рівнянням швидкості реакції першого порядку. Збільшення температури призводить до зростання швидкості термічного розкладення О-О груп макромолекули.

Рис.5. Кінетичні криві термічного розкладу пероксидних груп в макромолекулах кополімеру Температура, К: 1 - 333; 2 - 343; 3 - 348; 4 - 353;5 - 358

Досліджували також швидкість термолізу пероксидних груп молекули кополімеру СТ-МА в діоксані, ацетоні та диметилформаміді. За температурною залежністю констант швидкості термолізу було розраховано сумарні енергії активації швидкості термолізу (табл.8), які лежать в межах 91,1-127,2 кДж/моль і близькі до аналогічних параметрів для реакції розпаду пероксидів.

Таблиця 8.

Сумарні константи термічного розпаду пероксидних зв'язків в макромолекулі пероксидовмісних кополімерів

Розчинник

k•105 c-1, Дk = 0,03k

Еакт, кДж/моль ДЕ=5кДж/моль

333

338

343

348

353

358

Полімер

1,67

-

4,69

7.75

12,8

21,5

98,9

Діоксан

2,14

4,20

8,08

15,4

26,9

-

127,2

Ацетон

2.20

3,61

5,48

8,37

13.7

-

91,1

ДМФА

6.26

9,39

15,1

22,6

38.2

-

105.3

Як видно з табл.8, з найбільшою швидкістю розклад пероксидних груп макромолекули модифікованого кополімеру відбувається в розчині діоксану. Найменша швидкість термолізу пероксидних груп - в твердому кополімері.

Енергія активації термодеструкції пероксидних груп в ацетоні найменша і складає 91,1 кДж/моль. Слід відзначити, що константи швидкості термічного розкладу в твердому полімері та ацетоні близькі. Порівняно невисокі значення енергії активації та близькість значень констант термолізу в полімері та ацетоні вказують на те, що сусідня карбоксильна група чинить суттєвий вплив на стійкість О - О зв'язку.

Як свідчать результати дослідження, при Т=353 К сумарні константи швидкості термолізу зростають від 13,7 10-5 с-1 в ацетоні до 38,2 10-5 с-1 в ДМФА. Слід відмітити, що в цій же послідовності зростає і розмір макромолекулярного клубка в розчині. Тобто, крім природи розчинника суттєвий вплив на швидкість термолізу діацильних пероксидних груп чинить розмір полімерного клубка. Наявність лабільної пероксидної групи в макромолекулі кополімеру дозволяє при її термічному розкладі генерувати вільні полімерні радикали, тому такі поліініціатори можуть бути перспективними для синтезу гребінчастих полімерів.

висновки

1. Вивчено вплив реакційного середовища на швидкість реакцій окиснення диметиланіліну пероксинонановою кислотою. Знайдено ефективні константи швидкості окиснення та сумарні енергії активації процесу. Показано, що з найбільшою швидкістю окиснення протікає в толуені, тоді як в оцтовій кислоті сумарна константа швидкості окиснення найменша. Обчислено величини ?H# та ?S# перехідного стану реакції окиснення N,N-диметиланіліну ПНК. Лінійна залежність між ?H# та ?S# вказує на наявність компенсаційного ефекту.

2. Знайдено кореляційні рівняння, що зв'язують швидкість окиснення N,N-диметиланіліну з основними фізико-хімічними параметрами реакційного середовища. Показано, що на швидкість процесу найбільше впливає поляризованість та електрофільність середовища, а основність та полярність розчинника можна не враховувати.

3. Вивчено кінетику реакції окиснення піридину (ПН) пероксидекановою кислотою в різних розчинниках. Знайдено ефективні константи швидкості окиснення та сумарні енергії активації. Обчислено ?H# та ?S# перехідного стану. Показано, що на реакцію окиснення піридину ПКК впливає нуклеофільність розчинника, тоді як вплив полярності є незначним. Електрофільність та поляризованість практично не впливають на швидкість окиснення ПН ПКК.

4. Досліджено вплив розчинника на реакцію окиснення диметилсульфоксиду (ДМСО) ПКК. Обчислено ефективні константи швидкості процесу та сумарні енергії активації. За рівняннями теорії перехідного стану було розраховано активаційні параметри та підтверджено наявність компенсаційного ефекту. Аналіз кореляційних залежностей на основі рівняння Коппеля-Пальма показує, що на реакцію окиснення ДМСО ПКК вирішальний вплив чинить електрофільність. Полярність, поляризованість та основність суттєво не впливають на перебіг реакції.

5. Напівемпіричним методом АМ-1 обчислені оптимізована геометрична структура та теплоти утворення вихідних речовин (піридину, пероксидеканової кислоти) та продуктів окиснення. Розраховані значення теплот утворення добре співпадають із експериментальними значеннями, отриманими термохімічно. Теплоти реакцій окиснення, розраховані квантово-хімічно та знайдені в ході термохімічних дослідів істотно не відрізняються. Показано, що природа та довжина вуглеводневого радикалу пероксикислоти не впливає на отримані числові значення теплот реакції окиснення. Для підтвердження механізму окиснення було розраховано поверхні потенціальної енергії. Отримані результати добре узгоджуються з експериментальними.

6. Вивчено каталітичний розклад пероксидеканової кислоти у водно-органічних середовищах. Показано, що склад середовища впливає на швидкість процесу. Введення в реакційну суміш трилону-Б приводить до гальмування процесу розкладу. Виявлено, що трилон-Б може окислюватись ПКК. Знайдено кінетичні та активаційні параметри цього процесу.

7. Проведено модифікацію ПКК кополімеру стиролу з малеїновим ангідридом. Показано, що змінюючи молярне співвідношення між концентрацією пероксикислоти та ланками малеїнового ангідриду можна змінювати кількість пероксидних діацильних груп в макромолекулі. Знайдено кінетичні та активаційні параметри реакції розкладу пероксидних груп в модифікованих кополімерах. На цей процес впливає природа реакційного середовища. Модифіковані ПКК реакційноздатні пероксидовмісні полімери можна застосовувати для синтезу гребінчастих полімерів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дутка В.С., Панкевич Р.В., Деркач Ю.В. Кінетика окиснення сульфоксидів пероксикислотами // Укр. хим. журн. - 1997. - Т. 63, № 1. - С. 51-54.

Особистий внесок здобувача: синтез пероксикислоти, виготовлення досліджуваних розчинів та кінетичні дослідження проводились здобувачем самостійно.

2. Дутка В., Деркач Ю. Каталітичне розкладання пероксикапринової кислоти у водно-органічних середовищах // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2005. - Вип. 46. - С. 264-268.

Особистий внесок здобувача: кінетичні дослідження, розрахунок констант швидкості та енергій активації процесу розкладу проводились здобувачем самостійно. Обговорення результатів проводилось спільно з к.х.н., доц. Дуткою В.С.

3. Дутка В., Деркач Ю., Верещак О., Остапович Б. Вплив розчинників на реакцію окиснення N,N-диметиланіліну пероксинонановою кислотою // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2006. - Вип. 47. - С. 302-306.

Особистий внесок здобувача: кінетичні дослідження та розрахунки термодинамічних параметрів проводились здобувачем самостійно, обговорення результатів проводилось за участі всіх авторів.

4. Дутка В., Деркач Ю., Модифікація кополімеру стиролу та малеїнового ангідриду пероксикаприновою кислотою // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2006. - Вип. 47. - С. 285-289. Особистий внесок здобувача: визначення характеристичної в`язкості модифікованих продуктів, розрахунок кінетичних та активаційних параметрів реакції термодеструкції пероксидних груп в молекулах модифікованого співполімеру проводились здобувачем самостійно. Обговорення результатів проводилось спільно з к.х.н. доц. Дуткою В.С.

5. Дутка В., Деркач Ю., Савицька О., Ковальський Я. Особливості окиснення піридин карбонових кислот пероксидекановою кислотою // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. - 2007. - Вип. 48. - С.166-171.

Особистий внесок здобувача - постановка частини експерименту, термодинамічні розрахунки, участь в обговоренні та оформлення статті.

6. Дутка В.С., Ковальський Я.П., Деркач Ю.В., Савицька О.І., Мацюк Н.В. Реакційна здатність аліфатичних пероксикислот в різних розчинниках // Збірник “Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка”. Серія: Хімія - 2007. - Вип.12. - С.49-53.

Особистий внесок здобувача - кількісна оцінка впливу розчинника на процес термодеструкції пероксикислоти за рівнянням Копеля-Пальма та обговорення результатів проводилися здобувачем особисто, обговорення результатів проводилось за участі всіх авторів.

7. Дутка В.С., Стасишин Ю.В*., Панкевич Р.В., Ревкевич О.М., Ткаченко С.Л. Вплив середовища на механізми реакцій за участю аліфатичних пероксикислот // Науково-практична конференція “Львівські хімічні читання - 1995” (м. Львів, 26 травня, 1995). - 1995. - С. 29.

8. Дутка В.С., Деркач Ю.В. Вплив реакційного середовища на реакції каталітичного розкладу пероксикислот та окиснення азотовмісних сполук пероксикислотами // Матеріали Міжнародного симпозіуму “Сучасні проблеми хімії” (м. Донецьк, 31 серпня - 2 вересня 2002 р.). - 2002. - С.35.

9. Dutka V.S., Derkach Yu.V. The influence of environment on the reaction possibility of the nitrogen-containing heterocycles in oxidation processes by peroxide acids // International Conference “Chemistry of Nitrogen Containing Heterocycles” (Kharkiv, September 30 - October 3, 2003). - 2003. - P.159.

10. Дутка В., Деркач Ю. Вплив органічних розчинників на реакційну здатність пероксикислот в реакціях електрофільного окиснення // Дев'ята наукова конференція “Львівські хімічні читання - 2003” (м. Львів, 21-23 травня, 2003). - 2003. - С. Ф14.

11. Дутка В.С., Деркач Ю.В. Вплив розчинника на швидкість реакцій окиснення азотовмісних сполук пероксикислотами // Матеріали міжнародної конференції “Сучасні проблеми хімії” (м.Донецьк, 30 серпня - 2 вересня 2004 р.). - 2004. - С.133.

12. Дутка В., Деркач Ю., Верещак О., Химич М. Вплив органічних розчинників на окислювальні реакції аліфатичних пероксикислот // Десята наукова конференція “Львівські хімічні читання - 2005” (м. Львів, 25-27 травня, 2005). - 2005. - С. Ф68.

13. Дутка В.С., Деркач Ю.В., Верещак О.І., Химич М.В. Окиснення трилону-Б органічними пероксикислотами // Українська конференція “Домбровські хімічні читання 2005” (м.Чернівці, 21-23 вересня, 2005). - 2005. - С.68.

14. Савицька О.І., Стахурська К.Ф., Деркач Ю.В., Дутка В.С. Окиснення піридинкарбонових кислот органічними пероксикислотами // VII Всеукраїнська конференція молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії (м.Дніпропетровськ, 29 травня-2 червня, 2006). - 2006. - С.45.

15. Дутка В.С., Деркач Ю.В. Реакції електрофільного окиснення азотовмісних гетероциклічних сполук // ІІІ Всеукраїнська конференція “Домбровські хімічні читання” (м.Тернопіль, 16-18 травня, 2007). - 2007. - С.41.

16. Деркач Ю.В. Роль середовища в реакціях окиснення азот- та сірковмісних сполук пероксикислотами // ІІІ Всеукраїнська конференція “Домбровські хімічні читання” (м.Тернопіль, 16-18 травня, 2007). - 2007. - С.143.

17. Деркач Ю. Вплив реакційного середовища на процеси окиснення // Одинадцята наукова конференція “Львівські хімічні читання - 2007” (м. Львів, 30 травня - 1 червня 2007). - 2007. - С. Ф53.

18. Дутка В., Деркач Ю., Стахурська К., Загорська В. Фізико-хімічні властивості пероксидовмісних полімерів // Одинадцята наукова конференція “Львівські хімічні читання - 2007” (м. Львів, 30 травня - 1 червня 2007). - 2007. - С. Ф63.

19. В.С.Дутка, К.Ф.Стахурська, Ю.В.Деркач, Н.М.Сіховська. Термічна стійкість пероксидних зв'язків в модифікованих пероксикислотами кополімерах стиролу з малеїновим ангідридом // ІІІ Міжнародна конференція “Сучасні проблеми фізичної хімії” (м.Донецьк, 31 серпня - 3 вересня 2007). - 2007. - С.128.

20. Дутка В.С., Деркач Ю.В. Фізико-хімічні властивості кополімерів модифікованих аліфатичними пероксикислотами // Одинадцята Українська конференція з високомолекулярних сполук (Дніпропетровськ, 1-5 жовтня 2007 р.). - 2007. - С.92.

Примітка: * - Деркач (дівоче прізвище Стасишин).

АНОТАЦІЯ

Деркач Ю.В. Вплив розчинника на реакційну здатність аліфатичних перокисикислот. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 - фізична хімія. - Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2008.

У дисертації представлено результати досліджень впливу розчинників на реакційну здатність аліфатичних пероксикислот. Експериментально знайдено ефективні константи швидкості реакцій окиснення пероксикислотами диметиланіліну, піридину, диметилсульфоксиду, б-піколінової кислоти, нікотинової кислоти. Розраховано кореляційні залежності між константами швидкості реакцій окиснення органічних сполук та основними параметрами розчинників. Показано, що за допомогою кореляційних рівнянь можна прогнозувати вплив середовища в реакціях окиснення.

Квантово-хімічним методом АМ-1 обчислено оптимальну геометричну структуру та теплоти утворення вихідних речовин та продуктів реакції. Запропоновано механізм реакції окиснення азотовмісних ароматичних сполук пероксикислотами, який підтверджено квантово-хімічними розрахунками. Доведено можливість кількісного визначення сульфоксидів, морфоліну, піперидину, піперазину в різних органічних та водно-органічних середовищах. Досліджено реакції копополімеру стирол-малеїновий ангідрид (СТ-МА) з пероксидекановою кислотою. В ході модифікації отримано пероксидовмісні полімери, які можна застосовувати як поліініціатори.

Ключові слова: пероксикислоти, реакційна здатність, вплив середовища, механізми реакцій, модифікація полімерів.

віскозиметрія пероксикислота стирол кополімер

АННОТАЦИЯ

Деркач Ю.В. Влияние растворителя на реакционную способность алифатических пероксикислот - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.04 - физическая химия. - Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2008.

Диссертация посвящена изучению влияния растворителя на реакционную способность алифатических пероксикислот. Экспериментально найдены эффективные константы скорости окисления N,N-диметиланилина, пиридина, б-пиколиновой кислоты, никотиновой кислоты, диметилсульфоксида перокидекановой кислотой. Исследование кинетики реакций окисления пероксидекановой и пероксинонановой кислотами проводили в стеклянном реакторе в атмосфере аргона. Интервал температур составлял 298-328 К, точность измерений ±0,05 К. Полученные экспериментальные данные использовали для определении констант скорости реакций окисления, ошибка при определении не превышала 4% относительных.


Подобные документы

  • Поняття ароматичних вуглеводних сполук (аренів), їх властивості, особливості одержання і використання. Будова молекули бензену, її класифікація, номенклатура, фізичні та хімічні властивості. Вплив замісників на реакційну здатність ароматичних вуглеводнів.

    реферат [849,2 K], добавлен 19.11.2009

  • Характеристика схильності сполук до хімічних перетворень та залежність їх реакційної здатності від атомного складу й електронної будови речовини. Двоїста природа електрона, поняття квантових чисел, валентності, кінетики та енергетики хімічних реакцій.

    контрольная работа [32,1 K], добавлен 30.03.2011

  • Синтез S-заміщеного похідного 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліна та вивчення їх фізико-хімічних властивостей. Прогноз можливих видів їх біологічної дії за допомогою комп’ютерної програми PASS. Залежність дії синтезованих сполук від хімічної структури.

    автореферат [38,4 K], добавлен 20.02.2009

  • Предмет біоорганічної хімії. Класифікація та номенклатура органічних сполук. Способи зображення органічних молекул. Хімічний зв'язок у біоорганічних молекулах. Електронні ефекти, взаємний вплив атомів в молекулі. Класифікація хімічних реакцій і реагентів.

    презентация [2,9 M], добавлен 19.10.2013

  • Полімери як високомолекулярні речовини. Реакція катіонної полімеризації. Стереорегулярна будова полімерів. Утворення високомолекулярної сполуки. Реакції полімеризації вінілхлориду, пропілену. Ненасичені вуглеводні у продуктах деполімеризації полістиролу.

    лекция [639,4 K], добавлен 12.12.2011

  • Загальна характеристика лантаноїдів: поширення в земній корі, фізичні та хімічні властивості. Характеристика сполук лантаноїдів: оксидів, гідроксидів, комплексних сполук. Отримання лантаноїдів та їх застосування. Сплави з рідкісноземельними елементами.

    курсовая работа [51,8 K], добавлен 08.02.2013

  • Дослідження параметрів, що характеризують стан термодинамічної системи. Вивчення закону фотохімічної еквівалентності, методу прискорення хімічних реакцій за допомогою каталізатора. Характеристика впливу величини енергії активації на швидкість реакції.

    курс лекций [443,7 K], добавлен 12.12.2011

  • Методи синтезу поліаніліну, характеристика його фізико-хімічних та адсорбційних властивостей, способи використання в якості адсорбенту. Електрохімічне окислення аніліну. Ферментативний синтез з використанням полісульфокислот в присутності лаккази.

    курсовая работа [810,7 K], добавлен 06.11.2014

  • Хімічний зв’язок між природними ресурсами. Значення хімічних процесів у природі. Роль хімії у створенні нових матеріалів. Вивчення поняття синтетичної органічної та неорганічної речовини, хімічної реакції. Застосування хімії в усіх галузях промисловості.

    презентация [980,0 K], добавлен 13.12.2012

  • Класифікація ферментів. Особлива форма їх молекул. Гіпотези "ключа і замка" та "руки і рукавички". Інгібітори та застосування ферментів. Отримання лікарських препаратів та складних хімічних сполук. Застосування каталази в харчовій і гумовій промисловості.

    презентация [1,3 M], добавлен 19.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.