У дома > други > Уравнението на реакцията за поликондензация на аминокапронова киселина. Високомолекулни съединения


Уравнението на реакцията за поликондензация на аминокапронова киселина. Високомолекулни съединения




Задача 433
Какви съединения се наричат ​​амини? Начертайте схема за поликондензация на адипинова киселина и хексаметилендиамин. Назовете получения полимер.
Решение:
Аминисе наричат ​​производни на въглеводороди,образувани чрез заместване в последните водородни атоми за групи -NH2, -NHR или -NR" :

В зависимост от броя на водородните атоми при азотния атом, заместени с радикали ( Р ), амините се наричат ​​първични, вторични или третични.

Група -NH2 , който е част от първичните амини, се нарича аминогрупа. група от атоми >NH във вторичните амини се нарича имино група.

Поликондензационна схема адипинова киселинаи хексаметилендиамин:

Анид (найлон) е продукт на поликондензация на адипинова киселина и хексаметилендиамин.

Задача 442
Какви съединения се наричат ​​аминокиселини? Напишете формулата на най-простата аминокиселина. Начертайте схема за поликондензация на аминокапронова киселина. Как се нарича полученият полимер?
Решение:
Аминокиселинисе наричат ​​съединения, чиято молекула съдържа и двете амин(-NH2) и карбоксилни групи(-СООН). Най-простият им представител е аминооцетна киселина (глицин): NH2-CH2-COOH.

Схема на поликондензация на аминокапронова киселина:

Поликондензационният продукт на аминокапроновата киселина се нарича капрон (перлон). от капронвземете влакна, които са по-здрави от естествените влакна. Тези влакна се използват в производството на облекло, въжета за автомобилни и самолетни гуми, за производството на издръжливи и устойчиви на гниене риболовни мрежи и съоръжения, изделия от въжета и др.

Това е кристално вещество с Tmelt = 68,5 - 690 C. Да се ​​разтвори добре във вода, алкохол, етер и други органични разтворители. Водните разтвори на киселините предизвикват хидролиза до ε - амино-

нокапронова киселина. При нагряване до 230 - 2600 С в присъствието на малки количества вода, алкохол, амини, органични киселини, полимеризира до образуване на полиамидна смола.

ly. Това е продукт на мащабно производство.

ω-Додекалактам (лауринлактам) се получава чрез многоетапен синтез от 1,3-бутадиен.

3CH2

Laurin lactam е кристално вещество с Tmelt = 153 - 1540 C, лесно разтворимо в алкохол, бензен, ацетон, слабо във вода. При нагряване той се полимеризира в полиамид, но

полимеризацията протича по-лошо от тази на ε-капролактам. (Лауринова или додеканова киселина - CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Методи за получаване на полиамиди Полиамидите обикновено се отнасят към групата на поликондензационните полимери, т.е. полимери,

отделяни в резултат на реакции на поликондензация. Такова назначение не е много правилно,

тъй като полимери от този тип могат да бъдат получени както чрез поликондензация, така и чрез полимеризация

зация на мономери. При поликондензация се получават полиамиди от ω-аминокарбоксилни киселини

(или техни естери), както и от дикарбоксилни киселини (или техни естери) и диамини. Основните методи на полимеризация са хидролитична и каталитична полимеризация на лакта-

mov ω-аминокиселини. Изборът на метод се определя от възможностите на суровинната база и изискванията -

mi към свойствата на съответния полиамид.

В промишлеността полиамидите се получават по четири основни начина:

Хетерополикондензация на дикарбоксилни киселини или техни естери с органични диамини

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

N H2 O

- хетерополикондензация на хлориди на дикарбоксилни киселини с органични диа-

- хомополикондензацияω-аминокарбоксилни киселини (аминокиселини) или техни естери;

N H2 O

- полимеризация на аминокиселинни лактами.

катализатор

n (CH2)n

HN(CH2)n CO

4.3. Полиамидно етикетиране Системата за полиамидно етикетиране се основава на метода на производство и химикала

структура. Редица полиамиди, особено ароматните, имат свои собствени имена, установени

предоставени от фирми производители.

За алифатни полиамиди след думата "полиамид" ("найлон" в чуждестранна литература)

кръгли), последвани от едно или две числа, разделени със запетая (или точка). Ако полиамидът се синтезира от един мономер (аминокиселина или лактам), се поставя едно число,

съответстващ на броя на въглеродните атоми в мономера. Например, полиамид, получен от

е-капролактам или от е-аминокапронова киселина, означен като "полиамид 6"; полимер от аминоенантова киселина - "полиамид 7", полимер от аминоундеканова киселина -

"полиамид 11". В техническата литература думата "полиамид" често се заменя със съкращението "PA" или буквата "P". След това горните обозначения се представят като "PA-6", "PA-11", "P-7". Съставът на две числа, разделени със запетая, показва, че полиамидът е получен чрез поликондензация на диамин с дикарбоксилна киселина или нейни производни.

Числото (числото) преди десетичната запетая показва броя на въглеродните атоми в диамина; числото (числото) след десетичната запетая е броят на въглеродните атоми в използваната киселина или нейното производно. Например, "Полиамид 6,6" се получава от хексаметилендиамин и адипинова киселина; "Полиамид 6.10" -

от хексаметилендиамин и себацинова киселина. Обърнете внимание, че запетаята (или точката)

разделянето на две числа може да липсва. И така, Държавният стандарт 10539 - 87

предписано е да се обозначи полиамидът, получен от хексаметилендиамин и себацинова киселина в поли, както в амидите "полиамид, получен 610". от алифатни амини и ароматни киселини, линеен структурен елемент се обозначава с число, показващо броя на въглеродните атоми в молекулата

kule, а връзката на киселините се обозначава с началната буква на техните имена. Например, полиамид

получен от хексаметилендиамин и терефталова киселина, наричан "полиамид"

Имената на полиамидните съполимери се състоят от имената на отделните полимери с указание

процентен състав в скоби (в литературата се използва тире вместо скоби). Първият посочен е полиамидът, който е повече в съполимера. Например име-

„Полиамид 6.10 / 6.6 (65:35)“ или „Полиамид 6.10 / 6.6 - 65/35“ означава, че съполимерният ко-

изработени от 65% полиамид 6.10 и 35% полиамид 6.6. В някои случаи се използва опростена нотация. Например записът P-AK-93/7 означава, че съполимерът е получен от 93% AG сол и 7% ω-капролактам (тук "A" означава AG сол, "K" - капролактам).

В допълнение към тези обозначения, стандартизирани в Русия, в техническата и референтната литература може да има собствени имена на отделни видове и марки, въведени от фирмите.

лиамиди. Например "Technamid", "Zytel-1147" и др.

4.4. Производство на алифатни полиамиди От многото полиамиди, синтезирани до момента, най-практичният

интерес представляват:

Полиамид 6 (поли-ε-капроамид, поликапроамид, капрон, найлонова смола, найлон-6,

капролон Б, капролит),

Полиамид 12 (поли-ω-додеканамид),

Полиамид 6.6 (полихексаметилен адипамид, анид, найлон 6.6),

Полиамид 6.8 (полихексаметиленсуберинамид),

Полиамид 6.10 (полихексаметилен себацинамид),

Полиамиди 6 и 12 се получават в областта чрез полимеризация на съответните лактами. Операционна система-

талови полиамиди се образуват по време на поликондензацията на хексаметилендиамин и двуосновни киселини

4.4.1. Полимеризация на лактами Полиамид 6 и полиамид 12 се получават предимно по този начин.

4.4.1.1. Полиамид 6

Полиамид 6 или поликапроамид се получава чрез полимеризация на ε-капролактам в

липсата на хидролитични агенти или катализатори, които подпомагат отварянето на лактамния пръстен. Процесът на полимеризация под действието на вода се нарича хидролитична полимеризация.

ция. Каталитична (анионна или катионна) полимеризация на ε-капролактам протича в присъствието на алкални или киселинни катализатори.Основното количество PA-6 се получава чрез хидролитична полимеризация на капролактам.

Хидролитична полимеризация на ε-капролактам тече под действието на вода, сол-

отделяне на киселини, соли или други съединения, които причиняват хидролиза на лактамния цикъл. образование-

Редукцията на полиамида протича на два етапа. Химията на процеса може да бъде представена чрез схемата:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Първият етап от процеса, хидролиза на капролактам до аминокапронова киселина, е най-бавният етап от процеса, което ограничава общата му скорост. Следователно, в

Във вода полимеризацията на капролактам се извършва в присъствието на катализатори. Най-често това са самата аминокапронова киселина или солта на AG (хексаметилен адипат, солта на ади-

пинова киселина и хексаметилендиамин - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), в които реагентите са в строго еквимолекулни съотношения.

Макромолекулата на получения полиамид съдържа свободни крайни карбоксилни и аминогрупи, поради което е склонен към деструктивни реакции и по-нататъшна поликондензация.

ция при нагряване по време на обработка. За да се получи по-стабилен продукт, тези групи могат да бъдат блокирани чрез въвеждане на монофункционални вещества в реакционната маса - алкохоли, киселини или амини. Такива съединения, наречени стабилизатори или регулатор-

вискозитет, реагират с крайните групи и по този начин стабилизират полимера, ограничавайки способността му да влиза в по-нататъшни реакции. Това гарантира възможността за

получаване на полимер с дадено молекулно тегло и вискозитет чрез промяна на количеството на стабилизатора

задръствания. Оцетната и бензоената киселина често се използват като стабилизатор.

Хидролитичната полимеризация е обратим процес и равновесното състояние зависи от температурата. При провеждане на реакцията в температурния диапазон 230 - 2600 С съдържанието на мо-

броя и олигомерите в получения полиамид е 8 - 10%. При такива температури всички реагенти и полиамид могат да бъдат активно окислени от атмосферния кислород. Поради това процесът се провежда в инертна атмосфера от сух азот с висока степен на пречистване.

Процесът на полимеризация може да се извърши по периодични или непрекъснати схеми, като се използва оборудване с различни конструкции. На фиг. Фигура 3 показва схема за производство на PA 6 по непрекъснат метод в реактор от колонен тип. Технологичният процес на сгъване

Състои се от етапите на подготовка на суровините, полимеризация на ε-капролактам, охлаждане на полимера, неговото смилане, измиване и сушене.

Подготовката на суровините се състои в разтопяване на капролактам при 90 - 1000 С в отделен апарат

степен 3 с разбъркване. В апарат 6 се приготвя 50% воден разтвор на AG сол. Приготви се-

Приготвените течности се подават непрекъснато от дозиращи помпи 1 и 4 през филтри 2 и 5

в горната част на реактор 7 (колона с височина около 6 м с хоризонтална перфорация

mi метални прегради, които допринасят за турбулентността на потока от реагенти, когато се движат отгоре надолу). Реакторът се нагрява през кожухни секции с динил (евтектична смес от дифенил и дифенилов етер). Температурата в средната част на колоната е около 2500 C,

в долната - до 2700 С. Налягането в колоната (1,5 - 2,5 МРа) се осигурява от подаването на азот и па-

рами от получената вода.

Полимеризацията започва веднага след смесването на компонентите. освободен по време на реакцията

и водата, въведена с AG солта, се изпарява. Неговите пари, издигайки се по колоната, допринасят за турбулентност и смесване на реакционната маса и увличат парите на капролактам с тях.

При излизане от колоната сместа от пари последователно навлиза в обратен хладник 8

и 9. В първия капролактамът се кондензира, връщайки се в колоната. съкратено-

Във втория водните пари се отстраняват за почистване. Конверсията на мономера в колоната е около 90%.

Капролактам

за почистване

Ориз. 3. Схема за производство на полиамид 6 (поликапроамид) по непрекъснат метод:

1, 4 - дозиращи помпи; 2, 5 - филтри; 3 - стопилка на капролактам; 6 - апарат за разтваряне на AG сол; 7 - колона-реактор; 8, 9, - хладилници; 10 - машина за рязане; 11 - шайба-екстрактор; 12 - филтър; 13 - вакуумна сушилня; 14 - въртящ се барабан за поливане.

Полученият разтопен полимер се изстисква през матрица с прорези в ко-

долната част на колоната под формата на лента върху студената повърхност на въртящ се

прецизна вода от напоителния барабан 14, се охлажда и с помощта на направляващи и теглещи ролки постъпва в режещата машина 10 за смилане.

екстрактор 11. Съдържанието на нискомолекулни съединения след измиване е по-малко от

1,5%. Измитите трохи се отделят от водата на филтъра 12 и се изсушават във вакуумна сушилня

13 при 125 - 1300 С до съдържание на влага не повече от 0,2%.

Анионна полимеризацияε-капролактам може да се използва в разтвор или в стопилка

числа при температури под точката на топене на полимера.

катализатор

n (CH2)5

HN(CH2)5CO

Полимеризацията се извършва в присъствието на каталитична система, състояща се от смес от

тализатор и активатор. Алкалните метали и техните хидроксиди могат да служат като катализатори.

карбонати, други съединения. В технологията се използва главно натриева сол ε - капро-

лактам, образуван от взаимодействието на натрий с лактам.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Тази сол лесно реагира с лактама, за да образува N-ацилно производно, което се добавя

се свързва с лактама, пораждайки полиамидна верига и оставайки в нейния край, докато завърши

консумация на мономер.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5 - NH

Активаторите (кокатализатори) помагат за ускоряване на реакцията. В тяхното качество

Използват се N-ацилни производни на лактам или съединения, способни да ацилират лактам

там при условия на полимеризация (анхидриди на карбоксилни киселини, естери, изоцианати и др.). Под

под въздействието на такава система, полимеризацията на ε-капролактам протича без индукционен период

при атмосферно налягане и завършва при 140 -

1800 С за 1 - 1,5 часа с мономерна конверсия от 97 - 99%.

Капролактам

Такива "меки" условия и скоростта на полимеризация

позволяват да се извършва не в реактори, а във форми,

с конфигурацията и размерите на бъдещите продукти.

Друго предимство на анионната полимеризация е

възможността за получаване на полиамиди с равномерно разпределение

капролактам

усукана сферолитна структура, без свиващи се черупки

вина, пори, пукнатини и други дефекти.

Методът на анионна полимеризация на ε-капролактам в

стопяват се в присъствието на натриева сол на ε-капролактам

и активаторът се нарича "високоскоростен полимер-

зация”, а полученият полимер е кръстен на

В отоплителен шкаф

разлят или капролон Б. Използва се и при-

производство на капролит:

1 - дозираща помпа; 2 - реактор

заглавие "полиамиден блок" Задаване на собствен

производство на натриева сол на капролактам; 3-

филтър; 4 - топилник; 5 - смесител капро

името на поли-ε-

лактам с N-ацетилкапролактам; 6 - преди-

zirovochny помпа; 7 - смесител; 8 - форма

капроамид се обяснява с факта, че капролон В, имащ същата химична структура като поли-

амид 6, значително се различава от него по свойства. Той показва (Таблица 5) по-висока якост

ност, твърдост, устойчивост на топлина, има по-малко водопоглъщане и др.

Това е обяснено, в

малко по-голямо молекулно тегло на капролита, и второ, по-подредени

структура. Получаването на капролон B включва (фиг. 4)

етапи на подготовка на суровини, смесени

компоненти и полимеризация.

На етапа на приготвяне на суровините капролактамът се разтопява и

напълно изсушени под отрицателно налягане в азотна атмосфера в контейнер

тип с бъркалка 4.

Половината от тази стопилка след филтруване се смесва в апарата.

с изчисленото количество метален натрий за получаване на натриева сол

ε-капролактам, а другата половина - в апарат 5 се смесва със съкатализатор (N - аце-

тилкапролактам). И двете стопилки (разтвори) с температура 135 - 140 0 С се дозират чрез помпа-

mi 1 и 6 в необходимите пропорции в бърз миксер 7, откъдето сместа постъпва в леярските форми, чийто капацитет може да достигне 0,4 - 0,6 m3. Напълнените форми се монтират за 1,0 - 1,5 часа в нагревателни шкафове за полимеризация с постепенно увеличаване

температура от 140 до 1800 С. След това формите с полимера бавно се охлаждат до стайна температура.

температура и от тях се свалят полимерни отливки. При измиване на мономера е необходимо -

тук няма интерес, тъй като съдържанието му не надвишава 1,5–2,5%.

Високоскоростната полимеризация на ε-капролактам се използва за получаване на големи и дебелостенни или нестандартни готови продукти, както и отливки, продуктите от които се приготвят чрез механична обработка.

4.4.1.2. Полиамид 12

Полиамид 12 (поли-ω-додеканамид или найлон 12) се получава в промишлеността по методи

хидролитична и анионна полимеризация на ω-додекалактам.

N H2 O

Хидролитичната полимеризация се извършва в присъствието на вода и киселина (адипинова,

ортофосфорен). Технологията за получаване на найлон 12 по този метод е подобна на технологията за синтез на полиамид 6. Свойствата на полиамид 12 са показани в таблица 5.

Анионната полимеризация на ω-додекалактам също е подобна на тази на ε-капролактам.

При по-ниски температури се образува полимер с по-високо молекулно тегло, по-равномерно развита сферолитна структура и в резултат на това с повишена физ.

механични свойства.

4.4.2. Поликондензация на хексаметилендиамин и дикарбоксилни киселини. Полиамиди от дикарбоксилни киселини и диамини или от аминокиселини се получават по метода

равновесна поликондензация. За синтеза на полимер с високо молекулно тегло е необходимо

dimo отговаря на няколко основни условия. Една от тях се дължи на обратимостта на реакциите на поликондензация. Поради това се образува полимер с достатъчно високо молекулно тегло

е възможно само при навременно и пълно отстраняване на водата, което се постига чрез извършване

процес във вакуум или с непрекъснат ток през реакционната маса от сух инертен газ.

Освен това трябва да се има предвид, че с протичането на реакцията концентрациите на реагентите и скоростта на процеса намаляват. Типичен начин за увеличаване на скоростта на реакциите е повишаване на температурата. Въпреки това, над 3000 C полиамидите започват забележимо да се разлагат.

Закълни се. Следователно, за да се постигне достатъчно преобразуване, е необходимо да се увеличи продължителността

силата на контакт на реагентите. По този начин, молекулното тегло на получените полиамиди може да се контролира по време на тяхното образуване чрез продължителността на процеса.

В допълнение към факторите температура и време, за да се получи високо молекулно тегло

Лиамидът изисква стриктна еквимолекулност на реагентите. Излишъкът на един от тях, дори в рамките на 1%, води до образуването на полимерни вериги, в краищата на които ще има

идентични функционални групи на излишния реагент. При излишък от диамин крайните групи ще бъдат NH2 групи, а при излишък от киселина - COOH групи. Това ще спре реакцията на разпространение на веригата. Еквимолекулността се постига чрез използване на

ликондензация не на самите киселини и диамини, а на техните киселинни соли. Приготвянето на такива соли е

Той е самостоятелен етап в процесите на синтез на полиамид чрез поликондензация. Използвани

йон за поликондензация на соли има редица предимства: солите са нетоксични, лесно кристализират

се лизират, практически не променят, за разлика от диамините, свойства по време на дългосрочно съхранение

nii, не изискват специални условия на съхранение.

Осигуряването на еквимолекулност на реагентите теоретично трябва да доведе до

образуването на полимер с безкрайно голямо молекулно тегло. В промишлената практика обаче, поради неизбежната загуба на част от реагентите и протичането на странични реакции, при които

могат да влязат функционални групи, молекулното тегло на полимерите е в диапазона 10 000 - 50 000.

4.4.2.1. Полиамид 6.6

Полиамид 6.6 (полихексаметилен адипамид, P-66, найлон 6.6, анид) се образува по време на поли-

кондензация на хексаметилендиамин и адипинова киселина.

HN(CH) NHCO(CH) CO

N H2 O

.... .... ..........

... .

. . ... .. . ... .. .... ..

горещо... .. .. ...... ..... . .... .............

. .. ................................ .

..... ..

...... .

..... ....

студ

Полиамид

Фиг.5. Схема за производство на полихексаметилендиадимамид (полиамид 6.6):

1 - центрофуга; 2 - апарат за отделяне на сол от разтвор; 3 - апарат за получаване на сол; 4 - автоклавен реактор; 5 - хладилник; 6 - колектор за кондензат; 7 - машина за рязане; 8 - сушилня; 9 - охлаждаща баня

Първият етап от процеса е синтезът на сол на адипинова киселина и хексаметилендиами-

върху (AG соли). Солевият разтвор се образува в нагрят апарат 3 чрез смесване на 20% ме-

танолов разтвор на адипинова киселина с 50 - 60% разтвор на хексаметилендиамин в метанол. В апарат 2, когато масата се охлади, AG солта, която е слабо разтворима в метанол, се освобождава от разтвора. Кристалите му се отделят от изходната течност в центрофуга 1, изсушават се и се използват

използвани за поликондензация. Сол - бял кристален прах с Tтопене = 190 - 1910 C,

лесно разтворим във вода, стабилен при съхранение на сухо и под формата на водни разтвори.

Процесът на синтезиране на полиамид 6,6 от AG сол не се различава много от процеса на полимеризация

ε-капролактам. Най-важната характеристика е повишената температура на поликонуса

уплътнения. Оптималната скорост на реакцията се достига при 270 - 2800 С. В този случай реакцията протича почти до края и при достигане на равновесие се образува полимер, съдържащ по-малко от 1% мономери и съединения с ниско молекулно тегло. Разпределението на молекулното тегло е доста тясно. Причината за липсата на значителна полидисперсност е страничната де-

структурни процеси, протичащи под въздействието на температура и нискомолекулни фракции. На първо място, високомолекулните фракции се подлагат на унищожаване. За още-

по-активно ограничаване на тяхното присъствие в търговския полимер, те се добавят към реакционната маса -

всички монофункционални съединения, способни да реагират с крайни групи на полиамино-

да Както при синтеза на полиамид 6, такива стабилизиращи съединения (регулатори на вискозитета)

кости) може да бъде оцетна, бензоена киселина. Тези съединения не само ограничават молекулярния

молекулната маса на полимера по време на образуването му, но също така допринасят за постоянството на вискозитета на

полимерна стопилка по време на обработката му, т.е. при претопяване, което може да причини допълнителна поликондензация.

Поликондензацията се извършва в автоклав при налягане 1,5 - 1,9 MPa в азотна атмосфера.

Автоклав 4 се зарежда с AG сол, добавя се оцетна киселина (0,1 - 0,2 mol на mol сол) и

апаратът през ризата се нагрява с динил до 2200 С. След това за 1,5 - 2 часа тъмната

Температурата постепенно се повишава до 270 - 2800 С. След това налягането се понижава до атмосферното и след кратко излагане отново се повишава. Такива промени в налягането се повтарят

няколко пъти. С намаляване на налягането водата, образувана по време на поликондензацията, кипи

се стопява и неговите пари допълнително смесват полимерната стопилка. Водната пара, напускаща автоклава, се кондензира в хладилника 5, събира се в колектора 6 и се изпуска в пречиствателните системи.

канализационни канали. В края на процеса (6 - 8 часа) останалата вода се отстранява под вакуум,

и полиамидната стопилка от апарата през филера се изстисква под формата на лента във ваната 9 с

4.4.2.2. Полиамиди 6.8 и 6.10

Тези полиамиди се получават чрез поликондензация на хексаметилендиамин и съответния ки-

слот (suberic и sebacic) с помощта на технологии, подобни на производствената технология на

диамид 6.6.

Киселините и диаминът се въвеждат в реакцията под формата на техните соли.

От тези полиамиди, само полиамид 610 е от практически интерес досега,

тъй като производството на суберинова киселина е ограничено от нейната сложност.

Свойствата на полиамидите 6.8 и 6.10 са показани в таблица 5.

Смесените полиамиди се произвеждат по подобен начин, когато различни компоненти се въвеждат в поликондензацията, например соли на AG и капролактам, соли на AG, SG и капролак-

4.4.3. Поликондензация на диамини и хлориди на дикарбоксилни киселини

Този метод не е широко използван в индустрията за алифатни полиамиди поради повишената цена на хлоридите на карбоксилната киселина. въпреки това,

той е единственият за синтез на повечето ароматни полиамиди, по-специално фенилон и кевлар.

4.5. Свойства и приложения на алифатни полиамиди Алифатните полиамиди са твърди, подобни на рог продукти от бяло до светло кремаво.

подвижен цвят, топящ се в тесен температурен диапазон (таблица 5). Тесни интервали

стойностите на точката на топене показват ниска полидисперсност и висока концентрация

Тракции в полимерите на кристалната фаза. Съдържанието му може да достигне 60 - 80% и зависи

сита върху структурата на макромолекулите. Редовен алифати-

кални хомополиамиди, чиято отличителна черта е съдържанието в макро-

молекула от радикали само на една киселина и един диамин. Това са например полиамид 6,

полиамид 6.6, полиамид 6.10. Степента на кристалност на материала в продуктите се влияе от условията

в зависимост от неговата обработка, режим на топлинна обработка, съдържание на влага и специални добавки. Сте-

пънчето на кристалността на смесените (получени от два или повече мономера) полиамиди е по-малко. Те са по-малко издръжливи, но имат повишена еластичност, прозрачни.

Високите точки на топене на полиамидите се обясняват със силни водородни връзки между макромолекулите. Броят на тези връзки директно зависи от броя на амидните групи в макромолекулата и следователно е обратно пропорционален на броя на метиленовите групи. Водородните връзки определят до голяма степен всички други свойства. от-

тук: съотношението на метиленовите и амидните групи влияе както на разтворимостта, така и на водоустойчивостта

кост, и по физико-механични, и по други показатели.

HOOC–CH 2 –NH 2 + HOOC–CH–NH 2 HOOC–CH 2 –NH–CO–CH–NH 2

CH3-H2O CH3

глицин аланин глицилаланин пептидна връзка

(гли-ала)

Ди-, три-, .... полипептидите се наричат ​​с името на аминокиселините, които изграждат полипептида, в който всички входящи аминокиселини като радикали завършват на - тиня, а последната аминокиселина звучи непроменена в името.

Смолата се получава чрез поликондензация на ε - аминокапронова киселина или полимеризация на капролактам (лактам ε - капронова киселина) капрон:

N CH 2 CH 2 [- NH - (CH 2) 5 - CO - NH - (CH 2) 5 - CO -] m

капролактам поликапролактам (капрон)

Тази смола се използва при производството на синтетични найлонови влакна.

Друг пример за синтетично влакно е енант.

Enanth е полиамид на енантовата киселина. Енантът се получава чрез поликондензация на 7-аминохептанова киселина, която е в реакцията под формата на вътрешна сол:

N N + H 3 - (CH 2) 6 - COO - [ - NH - (CH 2) 6 - CO -] n + n H 2 O

Enanth се използва за производството на синтетични влакна, в производството на "изкуствена" кожа, кожа, пластмаси и др. Enanth влакната се характеризират с висока якост, лекота и еластичност.

Тестове за самоконтрол на знанията по темата: "Аминокиселини"

1. Наименувайте съединението според систематичната номенклатура

СН 3 - СН - СООН

А) 2-аминопропанова киселина

Б) а-аминопропионова киселина

В) а-аланин

D) 2-аминопропионова киселина

2. Наименувайте съединението според историческата номенклатура

CH 3 - CH - CH - COOH

А) а-амино - b- метилмаслена киселина

B) a-метил - b- аминомаслена киселина

В) 2-амино-3-метилбутанова киселина

Г) 2-метил-3-аминобутанова киселина

3. Аланин H NH 2 принадлежи към серията

4. Продуктите на реакцията са

CH 2 - COOH PCl 5б

NH2 NH3° С

A) A: CH 2 - COONa; B: CH2-COCI; C: CH 2 - CONH 2

B) A: CH 2 - COONa; B: CH2-COCI2; C: CH 2 - CONH 4

C) A: CH 2 - COONa; B: CH2-COOH; C:CH-NH2

D) A: CH 2 - COONa; B: CH2-COOH; C: CH 2 - CONH 2

NH 2 N + H 3 Cl - NH 2

5. Продуктите на реакцията са

CH 2 - COOH CH 3 Brб

NH2 CH3COCl° С


HNO 2д

A) A: CH 2 - COOH; B: CH2-COOH; С:СН2-СООН; D: CH 2 - COOH

N + H 3 Cl - NHCH 3 NH - COCH 3 OH

B) A: CH2-COOCl; B:CH2-COOCH3; С:СН2-СООН; D: CH 2 - COOH

NH2NH2NH-COCH3; о

C) A: CH2-COCI2; B: CH2-COOH; С:СН2-СООН; D: CH 2 - COOH

NH 2 NH-CH 3 NH - COCH 3 NH-N \u003d O

D) A: CH2-COCI2; B: CH2-COBr; С:СН2-СООН; D: CH 2 - COOH

NH 2 NH 2 NH - COCH 3 OH

6. а-Аминокиселините се образуват при нагряване

А) лактами

Б) кетопиперазини

В) лактони

Г) лактиди

7. при нагряване се образуват b-аминокиселини

А) ненаситени киселини

Б) кетопиперазини

В) лактами

Г) лактони

8. при нагряване се образуват g-аминокиселини

А) лактами

Б) ненаситени киселини

В) лактиди

Г) лактони

9. По време на поликондензацията на аминокиселините,

А) пептиди

В) пиперазини

Г) полиени

10. Пептидната връзка в протеиновите молекули е

11. Поликондензацията се различава от полимеризацията:

А) Без образуване на странични продукти с ниско молекулно тегло

Б) Образуване на странични продукти с ниско молекулно тегло

В) Окисляване

Г) Разпад

12. Качествена реакция към a-аминокиселини е реакция c:

А) нинхидрин

Б) а-нафтол

13. Реакционните продукти в синтеза на Strecker-Zelinsky са именувани:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

А) А-а-оксинитрил маслена киселина; B- α-аминонитрил на маслена киселина; C-

D, L-аланин;

Б) А-а-оксинитрил пропионова киселина; B-α-аминонитрил на аминопропионова киселина, C-D, L-аланин;

В) А-а-хидроксинитрил на валерианова киселина; В-а-аминонитрил на валерианова киселина;

C-D, L - треонин;

D) А-а-оксинитрил пропионова киселина; B-α-аминонитрил на пропионова киселина; C-

D, L - аланин.

14. Назовете веществата във веригата на трансформациите:

COOC 2 H 5 O \u003d N-OH [H] (CH 3 CO) 2 O C 2 H 5 ONa

CH 2 - H2OНО - H2OВ - CH3COOHОТ - C2H5OHд

малонов етер

Cl-CH 2 -CH (CH 3) 2 H 2 O (HCl) t 0

–NaClЕ - CH3COOH,И - CO2З

–2C2H5OH

А) А-нитрозомалонов естер; B - оксималонов естер; C-N-ацетилоксималонов естер; D-Na-N-ацетилоксималонов естер; Е-изобутил-N-ацетилоксималонов естер; G-изобутилоксималонов етер; 3-изолевцин;

C) A-нитрозомалонов естер; B - иминомалонов етер; C-N-ацетилиминомалонов естер; D-Na-N-ацетилиминомалонов естер; Е-изобутил-N-ацетилиминомалонов естер; G-изобутилиминомалонов етер; 3-треонин;

C) A-нитрозомалонов естер; В-аминомалонов етер; C-N-ацетиламиномалонов естер; D-Na-N-ацетиламиномалонов естер; Е-изобутил-N-ацетиламиномалонов естер; G-изобутиламиномалонов етер; Z-левцин;

D) А-оксималонов естер; B - нитрозомалонов етер; C-N-ацетилнитрозомалонов естер; D-Na-N-ацетилнитрозомалонов естер; Е-изобутил-N-ацетилнитрозомалон етер; G-изобутилнитрозомалон етер; Z-валин.

ВЪГЛЕХИДРАТИ

Въглехидратите са голяма група органични вещества, широко разпространени в природата. Това са глюкоза, захароза, нишесте, целулоза и др.

Всяка година растенията на нашата планета създават огромна маса въглехидрати, което се оценява на въглеродно съдържание от 4 * 10 10 тона. Около 80% от сухото вещество на растенията са въглехидрати и 20-30% са животински организми.

Терминът "въглехидрати" е предложен през 1844 г. от К. Шмид, тъй като повечето от тези вещества съответстват на формулата Cn(H2O)m. Например, една глюкозна молекула има формулата C 6 H 12 O 6 и е равна на 6 въглеродни атома и 6 водни молекули. По-късно са открити въглехидрати, които не отговарят на този състав, например дезоксихексоза (C 6 H 10 O 5), но терминът е оцелял и до днес.

Въглехидратите са разделени на две големи групи - това са прости въглехидрати или монозахариди (монози), вещества, които не се подлагат на хидролиза, например глюкоза, фруктоза. В природата пентозите и хексозите са по-често срещани. Втората група са сложни въглехидрати, които при хидролизиране дават монозахариди. Сложните въглехидрати от своя страна се делят на олигозахариди и полизахариди. Олигозахаридите се състоят от два до десет монозни остатъка. „Олигос“ означава „малко“ в превод. Най-простите олигозахариди са дизахариди (биози), състоящи се от два монозни остатъка. Например, захарозата C 6 H 12 O 6 се състои от остатъци от две монози: глюкоза и фруктоза. Олигозахаридите, състоящи се от остатъци от три монози, се наричат ​​триози, тези от четири се наричат ​​тетраози и т.н. Полизахаридите (полиозите) се образуват от монози в резултат на тяхната поликондензация.Тоест полиозите са хетероверижни полимери или биополимери, мономерите на които са монози. Хетероверигните полимери съдържат във веригата си не само въглеродни атоми, но и кислородни атоми, например:

NC 6 H 12 O 6 (C 6 H 10 O 5) n + (n-1) H 2 O или (-C 6 H 10 O 4 - O -) n

Въглехидрати

Примери за решаване на проблеми

Има два основни начина за получаване на високомолекулни съединения: полимеризацияи поликондензация.

Полимеризация- реакцията на свързване на мономерни молекули, която протича поради разрушаване на множество връзки.

Полимеризацията може да бъде представена от общата схема:

където R е заместител, например R \u003d H, - CH 3, Cl, C 6 H 5 и др.

n е степента на полимеризация.

Полимеризацията на алкадиени с конюгирани двойни връзки (алкадиени-1,3) протича чрез отваряне на двойни връзки в позиции 1,4 или 1,2, например:

Най-ценните полимери (каучуци) се получават чрез стереорегулярна полимеризация в 1,4-позиция в присъствието на катализатори Ziegler-Natta:

За да се подобрят свойствата на каучука, полимеризацията на 1,3-бутадиен и изопрен се извършва заедно със стирен, акрилонитрил и изобутилен. Такива реакции се наричат ​​съполимеризации. Например,

където R = - (бутадиен - стирен каучук),

R \u003d -C º N (бутадиен - нитрилен каучук).

Поликондензацията е реакция на образуване на макромолекули от ди- или полифункционални съединения, придружена от елиминиране на продукти с ниско молекулно тегло (вода, амоняк, хлороводород и др.).

Поликондензация, включваща само един мономер, се нарича хомополикондензация. Например,

nHO - (CH 2) 6 - COOH (n-1) H 2 O + H - [-O - (CH 2) 6 -CO -] n - OH

7-хидроксихептанов полимер

киселина (мономер)

В резултат на хомополикондензация на 6-аминохексанова киселина

(е-аминокапронова киселина), се получава капронов полимер.

Поликондензация, включваща два мономера, съдържащи различни функционални групи, се нарича хетерополикондензация. Например, поликондензацията между двуосновни киселини и двувалентни алкохоли води до производството на полиестери:

nHOOS - R - COOH + nHO - R¢ - OH [- OC - R - COOR¢ - O -] n + (2n-1) H 2 O

В резултат на хетерополикондензацията на адипинова киселина и хексаметилендиамин се получава полиамид (найлон).

Пример 1

Колко структурни единици (n) са включени в PVC макромолекула с молекулно тегло 350 000?



M m полимер = 350000

Определете броя на структурните връзки - (n).

1. Реакционна схема:

2. Намерете молекулното тегло на елементарната единица

чрез добавяне на атомните маси на елементите, които изграждат състава му – 62,5.

3. Намерете (n). Разделяме молекулното тегло на елементарната единица: 3500: 62,5 = 5600

Отговор: n = 5600

Пример 2

Напишете схема за образуване на изобутиленов димер и тример под действието на сярна киселина, като вземете предвид механизма на тази реакция (катионна полимеризация).

Такъв процес на полимеризация е наблюдаван за първи път от A.M. Бутлеров под действието на сярна киселина върху изобутилен.

Прекратяването на веригата в този случай възниква в резултат на елиминирането на протон (Н +).

Реакцията протича в присъствието на вода, която улавя протон, образувайки хидрониев катион.

Контролни задачи

191. Какви полимери се наричат ​​термопластични, термореактивни?

192. Напишете уравнение за реакцията на съполимеризация на стирен

C6H5–CH=CH2 и бутадиен CH2=CH–CH=CH2. Какви свойства притежава съполимеризационният продукт и къде се използва?

193. Напишете уравненията на реакцията за полимеризация на пропилен

CH2=CH–CH3 и изобутилен H2C=C–CH3.

194. Напишете уравнението за реакцията на поликондензация на адипинова киселина HOOC(СH2)4COOH и хексаметилендиамин NH2(СH2)6NH2. Какъв продукт се образува, какви свойства има и къде се използва?

195. Какви въглеводороди се наричат ​​диени? Дай примери. Каква е общата формула за състава на диеновите въглеводороди? Начертайте схема на полимеризация на един от диеновите въглеводороди.

196. Какви съединения се наричат ​​амини? Начертайте схема за поликондензация на адипинова киселина и хексаметилендиамин. Как се нарича полимерът, образуван в резултат на тази реакция?

197. Изчислете молекулното тегло на PVC, ако степента на полимеризация е 200. Напишете уравнението на реакцията за полимеризация на винилхлорид.

198. Какви съединения се наричат ​​аминокиселини? Напишете формулата на най-простата аминокиселина. Начертайте схема за поликондензация на аминокапронова киселина. Как се нарича полимерът, образуван в резултат на тази реакция?

199. Напишете уравненията на реакцията за получаване на капрон от аминокапронова киселина NH2(CH2)5COOH и найлон от адипинова киселина COOH(CH2)4COOH и хексаметилендиамин NH2(CH2)6NH2.

200. Какво е името на въглеводородите, представени от изопрен? Начертайте схема за съполимеризация на изопрен и изобутилен.