К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 44
Текст из файла (страница 44)
В качестве примера использования ионообменных рассмотрим, как с их помощью получают полностью ленную воду. При пропускании водного раствора, содержащего соли,' рез катионит протоны сульфогрупп обмениваются на со щиеся в растворе катионы, в результате чего все катионы зываются связанными катионитом, а в растворе ост только анионы в форме кислот: т ! н Х(сна)а НС1 о Х(сна)а НВг М(СНа), НУ й! М(СН,), + НС1 й М(СН ) +НВг — и М(сна)а+ НР ! и! Такого рода процессы применяются для разделения и очистки аминокислот, алкзлоидов, фармацевтических препаратов. Ионообменники регенерируют, обрабатывая их кислотами (для катионитов) или щелочами (для анионитов).
15. Синтетическое волокно Такие природные волокнистые материалы (натуральные волокна), как шелк и шерсть, являются белковыми веществами (см. гл. 22). Их молекулы построены из длинных цепей аминокислот, которые связаны между собой амидными связями. В настоящее время широкое применение получили синтетические аналоги этих веществ на основе полиамидов. В поли- амидах фрагменты, образующие макромолекулы, связаны между собой так же, как и аминокислоты в молекуле белка (шерсти), т. е.
амидными связями. Из таких полимеров наибольшее промышленное применение получили анид (найлон), представляющий собой продукт поликонденсации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина: НООС (Сна)4 СО!ОН + Н!МН (Сна)Е Хн!гн + + й(ьОС вЂ” (СН,),— СО!Ой+ НХН вЂ” (СН,),— МН,— е НООС(сна)4СО «ХН(СНт)аХНОС(сна)4СО) Мн(сна)аМна + + нгнаО и капрон (перлон), являющийся продуктом поликонденсации а-аминокапроновой кислоты (см. гл. 22): Если этот раствор пропускать теперь через анионит, то все кислоты будут связаны диметиламиногруппами и в результате будет получена обессоленнзя вода: 383 382 й аН+ КВг О Н+МаС1— О Н+ЫУ и ! й! е ~~Юзк+ Нвг о ЯОаХа + НС1 а1,1+ НР и! н,х — (сн,),— со.'бй+ Нмн — (сн,),— собй + + Н!Мн — (Сна)а — СО!ОН + — 4 а Хна(сна)а — СΠ— [ХН вЂ” (Сна)а — СО]е — МН(сна)а — СООН + нгнаО Пропуская под давлением расплав найлона или капрона через фильеры с мельчайшими отверстиями, получают волокна, превосходящие по прочности натуральные.
Полизмидные волокна применяются в производстве корда авто- и авиапокрышек, для изготовления прочных и негниющих рыболовных сетей и т. д. В последнее время разработаны методы, позволяющие п лучать нить волокна прямо с поверхности раздела фаз, где происходит реакция поликонденсации (например, бензольно раствора дихлорангидрида адипиновой кислоты и водного ра твора гексаметилендиамина). Структурой, сходной с полиамидами, обладают и полиэф ры.
Поликонденсацией терефталевой кислоты и этиленглик ля получают полиэфирное волокно лаесая (терилерр лия, дакрон — США): ... + НООС вЂ” СаН4 — СО~ОН+ Н~Π— СНг — СНг — О~Н+ + НООС вЂ” СаН4 — СО~ОН+ Н~Π— СНгСНг — ОН+ ... — ~ -р НООССаН4СΠ— [ — Π— СНгСНг — ОСΠ— СаН4 — СΠ— )а — ОСНгСНг 16. Непредельные карбоновые кислоты Состав непредельных одноосновных кислот с одной ной связью можно выразить общей формулой С Нг„гс Как и для любых бифункциональных соединений, для них рактерны реакции как кислот, так и олефинов.
а„'р-Н дельные кислоты несколько превосходят по силе соотв вующие жирные кислоты„так как двойная связь, нахо ся рядом с карбоксильной группой, усиливает ее кисл свойства. Ак иловая кислота. Простейшая непредельная о ионная кислота СНг —— СН вЂ” СООН может быть получена м окислением акролеина: СН;-СН-С-' — + СН;-~Н-СООН О а также окислением аллилового спирта СНг=СН вЂ” СНг гидролизом нитрила акриловой кислоты СН =СН вЂ” СХ В технике акриловую кислоту получают из этиленоксида и синильной кислоты через этиленциангидрин: НгС вЂ” СНг+ НСЫ вЂ” т НгС вЂ” СН СМ вЂ” ~. нон ОН этиленоксид этиленцианрндрид — + Н,С вЂ” СН,— СООН вЂ” + СН,=СН вЂ” СООН ОН 3-оксипропионоаал кислота Акриловая кислота (т.
пл. 13 'С, т. кип. 140 'С) легко полимеризуется, давая высокомолекулярную полиакриловую кислоту: иСН=СНг — э ... — СН вЂ” СНг — СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СНг — .. ! СООН СООН СООН СООН Полимерные эфиры акриловой кислоты применяются для получения пленкообразующих веществ, связующих веществ и пластических масс. Нитрил акриловой кислоты — жидкость (т. кип. 78'С), получается дегидратацией оксинитрила или присоединением синильной кислоты к ацетилену в присутствии солей меди(1): НС=СН + Н вЂ” СЫ вЂ” т СНг — — СН вЂ” С1т' Акрилонитрил производится химической промышленностью в больших количествах, так как он является одним из исходных мономеров для получения важных высокополимерных синтетических материалов.
Путем полимеризации акрилонитрнла или сополимеризации его с некоторыми другими мономерами получают ценные синтетические волокна, заменяющие шерсть (нитрон — Россия, орлон, акрилан — США и др.). Сополимеризацией акрилонитрила с бутадиеном получают бензостойкие синтетические каучуки, а тройной сополимер на основе бутадиена, стирола и акрилонитрила дает особо прочные пластмассы, Метак иловая кислота (2-метилпропеновая) (т. пл. 16 'С, т. кип. 160 'С). Ее получают отщеплением воды от а-оксиизомасляной кислоты (которую, в свою очередь, получают вз ацетона циангидринным синтезом): рррндаррг «Органачкррр «иаир» 384 385 сн 3" С=О- НСМ 3" С" н' сн сы сн- СН .' '~ОН нон 3 3 С, С вЂ” но в НЗС=С вЂ” СООН СНЗ"..фО СН3 метакриловая кислота Полимеры на основе ее сложных эфиров, например метил-' метакрилата, применяют для производства прозрачных стек ловидных пластических масс — органического стекла (плексиглас).
Полимеризацию можно выразить следующей схемой: сн сн, сн ! ! ! НЗС=С + НЗС=С + Н С=С -~ ... — е ! СООСН3 СООСН3 СООСН3 ! — е ... — СН3 — С вЂ” СН3 — С вЂ” СН3 — С вЂ” ... ! ! ! СООСН, СООСН, СООСН, При сухой перегонке полимеров эфиров акриловой и м такриловой кислот происходит обратный процесс деполимер зации с образованием исходных мономеров. Синтетические мате малы на основе полиме и изво х ак илоной и метак илоной кислот. риловая, а также метакриловая кислоты в присутствии ор нических или неорганических пероксидов и кислорода ле полнмеризуются при температурах ниже 100'С.
Полиме акриловой (так же, как метакриловой) кислоты и ее произ ных (сложные эфиры, нитрилы, амиды) называются пол рилатами. Это обширный и разнообразный класс плас ских масс, имеющий большое техническое значение. Поли ры производных акриловой кислоты бесцветны, светосто и прозрачны; некоторые из них представляют собой тве упругие стекла; другие — более мягкие, каучукоподоб даже воскообразные вещества. В различных областях техники и быта наибольшее нение получили полиакрилатные стекла. Ценным техн свойством полиакрилатов является способность про 386 ультрафиолетовые лучи: кварцевое стекло пропускает 100'/о ультрафиолетовых лучей, полиметилметакрилатное — 73, 5, зеркальное силикатное — 3, обычное силикатное — 0,6'.4 .
Органическое стекло в 10 раз прочнее силикатного по отношению к удару, легко поддается механической обработке и обладает значительно меньшей плотностью. Недостатком его является невысокая твердость. Акриловые водные эмульсии (тнпа латекса) применяются з производстве липких медицинских пластырей, для получения немнущихся тканей и входят в состав композиций при производстве искусственной кожи.
Они используются как покрытия для металла и дерева, а также в промышленности строительных материалов для придания водонепроницаемости бетону, в качестве грунтовки при внутренней окраске стен, для пропитки пористых строительных материалов и т. д. Олеиновая линолевая и линоленовая кислоты. Олеиновая кислота С13Н33СООН в виде глицеринового эфира чрезвычайно распространена в природе. Бе строение выражается формулой СН вЂ” (СН ) — СН=СН вЂ” (СН )» — СООН Олеиновая кислота — бесцветная маслянистая жидкость, легче воды, на холоду затвердевает в игольчатые кристаллы, плавящиеся при 14'С.