Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей

В настоящей работе показано, что меркаптоуксусная кислота легко присоединяется по двойной связи полиэфиров малеиновой кислоты и гликолей с образованием сложных полиэфиров меркаптоянтарной кислоты и этилен-, диэтилени триэтиленгликоля (полиэфирокислот)....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Украинский химический журнал
Дата:1984
Автори: Танчук, Ю.В., Корниенко, А.А., Котенко, С.И.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 1984
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183268
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей / Ю.В. Танчук, А.А. Корниенко, С.И. Котенко // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 3. — С. 326-330. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860114896853663744
author Танчук, Ю.В.
Корниенко, А.А.
Котенко, С.И.
author_facet Танчук, Ю.В.
Корниенко, А.А.
Котенко, С.И.
citation_txt Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей / Ю.В. Танчук, А.А. Корниенко, С.И. Котенко // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 3. — С. 326-330. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Украинский химический журнал
description В настоящей работе показано, что меркаптоуксусная кислота легко присоединяется по двойной связи полиэфиров малеиновой кислоты и гликолей с образованием сложных полиэфиров меркаптоянтарной кислоты и этилен-, диэтилени триэтиленгликоля (полиэфирокислот).
first_indexed 2025-12-07T17:36:14Z
format Article
fulltext 3. Липазов Ю. С; Керча Ю. Ю.} Сергеева Л. М. Структура и свойства полиуретанов.­ Киев: Наук. думка, 1970.- 279 с. 4. Исследование множественных переходов в полиуретансемикарбазидах I Ю. Ю. Керча, Ю. С. Липатов, А. П. Греков, Р.•П. illаповал.-Высокомолекуляр. соединения. Сер. А, 1972, 14, N9 15, с. 1187-1192. 5. Об особенностях термического и термомеханического поведения наполненного по­ лиуретансемикарбазида / Ю. С. Липатов, л. А. Косенке, Ю. Ю. Керча, В. Вс Ярошен­ ко.- Докл. АН УССР. Сер. Б, 1975, N9 2, с. 128-131. 6. Жарков В. В., Копусов л. И.~ Козлова Т. В. ИК-спектроскопия для изучения син­ теза и структуры полиуретанов.- Пласт. массы, 1981, .N"2 2, с. 41-45. 7. О характере и механизмах влияния термической предыстории на структуру и мо­ лекулярную подвижность крнсталлиэующегося полиуретана I Ю. В. Зеленев, М. П. Летуновский, Т. В. Козлова, В. В. Жарков.- Высокомолекуляр. соединения. Сер. А, 1978,20, NQ 2, с. 300-313. 8. Печковская К. А. Сажа как усилитель каучука.- М. : Химия, 1968.- 215 с. 9. Температурные переходы в блоксополиуретане и влияние на них границы раздела с твердым телом / Ю. С. Липатов, Л. А. Косенко, Ю. Ю. Керча, Н. А. Липатников.­ Высокомолекуляр. соединения, Сер. А, 1973, 15, ЛС2 5, с. 1057-1066. 10. Крафчик С. С.} Керча Ю. Ю.} Липатов Ю. С. Исследование изотермической кристал­ лизации наполненного линейного полиуретана.- Синтез и физико-химия полимеров, 1971, вып, 8, с. 103-108. 11. Исследование влияния наполнителей па деформационное поведение сегментирован­ ного полиамидоуретана / Ю. Ю. Керча, 10. С. Липатов, Л. А. Косенко, Г. А. ян· голь.- В КВ.: Физико-химические свойства и синтез высокомолекулярных соедине­ ниЙ.- Киев: Наук. думка, 1976, с. 69-76. Институт химии высокомолекулярных соединений АН УССР, Киев УДК 547.261.1 Поступила 03.05.83 83АИМОДЕЯСТВИЕ МЕРКАПТОУКСУСНОЯ КИСЛОТЫ СПОЛИЭФИРАМИ МАЛЕИНО80Й КИСЛОТЫ И ГЛИКОЛЕЯ ю. В. Танчук, А. А. Корниенко, С. и. Котенко в предыдущем сообщении [1] нами показано, что меркаптоуксусная кислота (МУК) легко присоединяется по двойной связи моно- И диэфи­ ров малеиновой кислоты с образованием соответствующих производных карбоксиметилмеркаптоянтарной кислоты. По нашему мнению, эта ре­ акция может быть использована для химической модификации (полной или частичной) непредельных полиэфиров с целью увеличения их гид­ рофильности и получения таким образом иономеров и полиэлектроли­ тов гетероцепного типа, обладающих способностью набухать и раст­ воряться в воде и водных растворах минеральных и органических ос­ нований. В настоящей работе показано, что МУК легко присоединяется по двойной связи полиэфиров малеиновой кислоты и гликолей с образо­ ванием сложных полиэфиров меркаптоянтарной кислоты и этилен-, ди­ этилен- и триэтиленгликоля (полиэфирокислот) по схеме [- соен= СНСО (ОСН2СН2)х О-]n + п HSCH2COOH-+ -+ [-СОСН-CH2CO(OCH2CH2)xO-]n, (1) I зсн.соон где Х= 1, 2 и 3; n=40-47. Изучена кинетика Этой реакции. Скорость образования полиэфирокислот определяли иодометричес- ким титрованием по уменьшению концентрации сульфгидрильныхгрупп (-SH) в процессе реакции. Реакцию проводили в среде диметилфор­ мамида (ДМФА). Как и в случае мономерных эфиров малеиновой кис­ лоты [1], присоединение МУК по двойной связи полиэфиров В этих условиях проходит в отсутствие катализатора (оснований, ди- и три­ этиламина [2] (ТЭА) , метилата натрия [3]). Здесь, как и в случае моно- 326 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, т. 50. N~ 3 -Lgk мерных алкилмалеатов [1, 4], МУК является, по-видимому, не только нуклеофильным агентом, а и катализатором, выступая в роли источни­ ка подвижных атомов водорода (протонов), необходимых для успешно .. го протекания реакции [4]. Причем ДМФА в этом случае выступает не только высокополярной средой, в которой МУК диссоциирует на ионы (HSCH2COOH~HSCH2COO-+H+),но и является хорошим раствори- телем для полигликольмалеатов. Алкантиолы в среде ДМФА без катализатора с эфирами малеино­ вой кислоты не реагируют [4], а непредельные моно- и полиэфиры без катализатора не присоединяют МУК в среде диоксана, плохого для них растворителя. 1,0 JI 2,2 2,4 J ~б 2,8 3,0 .J,2 20 50 100 г; мин Рис. 1. Анаморфозы кинетических кривых реакции МУК сполиэфиром малеиновой кис­ лоты и диэтиленгликоля в ДМФА: 1 - 343; 2 - 323, 3 - 303 К. Рис. 2. Обратная температурная зависимость констант скорости k (1), kI и kIr (2, 3 со­ ответственно) МУК сполиэфиром малеиновой кислоты диэтиленгликоля: 1 - в ДМФА; 2, 3 - в диоксане. Исходная концентрация (СО) реагентов 0,2 моль/л, в диоксане [ТЭА] =0,06 моль/л. Реакция МУК сполиэфирами малеиновой кислоты и диэтиленгли­ коля в среде ДМФА удовлетворительно (коэффициент корреляции 0,987-0,994) описываетсяуравнением второго порядка d [а:укт] = k [СН = СН] [HSCH2COOИJ, (2) где [аддукт], [ен = СИ] и [HSCH2COOH] - соответственно текущие концентрации продукта реакции - полиэфирокислоты, исходного не­ предельного полиэфира и МУК, выраженные в м3/кмоль в расчете на одно мономерное звено (1). в результате решения уравнения (2) найдены константы скорости реакции k·l03=O,75±O,06; 1,72+0,03 и 4,44+0,05 мЗ/кмоль·с соответст­ венно при 303, 323 и 343 К в ДМФА (рис. 1). По значению средней из них (k·l()З= 1,72+0,03 м3/кмоль·с, при 323 К) можно судить о том, что скорость присоединения МУК по двойной связи непредельных полиэфи­ ров примерно в 3 раза ниже скорости соответствующей реакции МУК с мономерными диа.лкилмалеатами (k·l03= 5,50+ 0,04 м3/кмоль·с) и в 25 раз ниже (k·l02=4,36±O,02 мЗ/кмоль·с) скорости С моноалкнлма­ леатами в аналогичныхусловиях [4]. На рис. 2, кривая 2, показано, что кинетика реакции присоединения МУК по двойной связи непредельных полиэфиров в среде ДМФА удов­ летворительно (коэффициент корреляции 0,989) подчиняется уравнению Аррениуса: k = А· ехр (- Е/RT). (3) Найденная из этой зависимости энергия активации (Е) составля­ ет 38,8 кДж/моль; А=-4660. УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1984. Т. 50. N2 3 327 5Г;Л/МОЛ6 I J Из анализа приведенных данных можно сделать вывод, что реак­ цИЯ МУК сполиэфирами малеиновой кислоты в среде ДМФА прохо­ дит по обычному механизму нуклеофильного присоединения подобно аналогичной реакции МУК с мономерными диалкилмалеатами [4]. Од­ нако полимерная природа непредельных соединений несколько снижа­ ет скорость реакции, по-видимому, за счет свернутого клубкообразного конформационного состояния их макромолекул в растворе. х 21 Х I 2 б /0 /4- 20 ДО /[(/ '1;.'У.t.'ч [!JA]-/О/МОЛhjл Рис. 3. Анаморфозы кинетических кривых реакции .l\-\YK сполиэфиром малеиновой кис­ лоты и диэтиленгликоля в диоксане при различных гонцентрациях ТЭА,МОЛЬ/Л: }­ 0,15; 2-0,10; 3-0,08; 4-0,06; 5-0,04; 6-0,02. Т=323 К. Со=0,2 моль/л. Рис. 4. Зависимость констант скорости реакции kI t1) И kп (2) от концентрации ТЭА (катализатора) в реакционной среде при 323 1(. Со=0,2 моль/л. В данной работе мы не смогли изучить влияние природы раствори­ теля на исследуемое превращение, как это было сделано в случае мо­ номерных алкилмалеатов [4], поскольку исходные непредельные поли­ эфиры обладают ограниченной растворимостью и, кроме ДМФА, удов­ летворительнорастворяютсятолько в диоксане. ТЭА. моль/л М3/КМОЛЬ·С 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,15 0.20 0,22 (5 ,20±0 ,02).10-4 (1 ,19±0 ,06). 10-3 (1 ,60±0 ,04).10-3 (2,41 ±О ,05) ·10-3 (3 ,47±0 ,03).10-3 (6 ,О4±О ,07). 10-3 (1,О5±0 ,04).10-2 (1 ,25±0 ,02).10-2 (2 ,08±О ,05).10-4 (4,27±0 ,03).10-4 (б ,54±0 ,Об) ·10-4 (8 ,33±О ,04) ·10-4 (1 ,бб±О ,03) ·10-3 (4 ,ОО±О ,07) ·10-3 (1 ,025±0 ,03) ·10-2 ВзаимодействиеМУК с непредельными полиэфирами в растворе диоксана осуществляется только в присутствии катализатора, в качест­ ве которого использован ТЭА. Причем, удобные для исследования ско­ рости реакции достигаются при значительной его концентрации ([ТЭА] =0,1 моля на 1 моль полиэфира или МУК). При постоянной концентрации ТЭА реакция удовлетворительно описывается уравнени­ ем второго порядка (2). Однако эта закономерность не совсем обычна. На анаморфозах кинетических кривых четко проявляется излом, сви­ детельствующий о резком изменении (уменьшении) скорости реакции после достижения определенной степени превращения (25-60 О/О ) двойных связей (рис. 3). Анаморфоза состоит из двух частей - началь­ ной, описывающей более быстрый, и завершающей, описывающей мед­ ленный этап реакции. Такое двухступенчатое превращение непредель- 328 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, т. 50, NQ 3 НЫХ полиэфиров И МУК в полиэфиры карбоксиметилмеркаптоянтарной кислоты наблюдается при всех соотношениях исходных реагентов 1" ТЭА и при проведении реакции в температурном интервале 303-343 К. Во всех случаях начальный (1) и более медленный завершающий (11) этап превращения удовлетворительно (коэффициент корреляции 0,984­ 0,998) описываются уравнением второго порядка (2). Значения констант скорости реакции (kI и kII) полиэфира малеи­ новой кислоты идиэтиленгликоля (СН=СН) с МУК в диоксане при различной концентрации ТЭА в реакционной среде приведены в таблице (температура реакции 323+0,2 К, при [СН=СН]= [МУК] = =0,2 моль/л). Температурная зависимость kI и kII (см. рис. 2, кривые 1 и 3) реакции, проводимой в диоксане, также удовлетворительно (ко­ эффициент корреляции 0,992 и 0,989) подчиняется уравнению Аррениу­ са (каждая ступень превращения в отдельности). Только после завер­ шения начальной ступени наблюдается значительное увеличение энер­ гетического барьера (E1= 19,54, а EI I=44,8 кДж/моль). Однако, несмот­ ря на столь существенное энергетическое различие в двухступенчатом взаимодействии МУК снепредельными полиэфирами и учитывая то, что и в среде дисксана и в среде ДМФА образуются одни и те же поли­ эфиры карбоксиметилмеркаптоянтарнойкислоты, по-видимому, нет ос­ нований предполагать, что в процессе протекания реакции происходит изменение механизма превращения. Скорее всего, здесь имеет место конформационный переход (сворачивание) макромолекул из развер­ нутого в более компактное (ближе к глобулярному) конформационное состояние за счет ухудшения качества взаимодействия полимер-раст­ воритель (среда) вследствие присоединения к полимерной цепи поляр­ ных SСН2СООН-групп. В конечном итоге, такой конформационный пе­ реход приводит к возникновению и увеличению стерических препятст­ вий для подхода нуклеофильных агентов к электрофильным двойным связям, еще не вступившим в реакцию. При этом увеличивается энерге­ тический барьер и уменьшаетсяскорость реакции. С увеличением концентрации катализатора в реакционной среде увеличивается скорость реакции на начальной (kI ) и завершающей (k I I ) ступенях превращения. Причем эта закономерность (рис. 4) в от­ личие от аналогичной закономерности, наблюдаемой при реакции мер­ каптосоединений с мономерными алкилмалеатами [1, 4], не линейна и свидетельствует,по-видимому, о том, что увеличение концентрацииТЭА в реакционной среде ускоряет реакцию в результате его каталитичес­ кой активности и одновременно улучшает качество растворителя. Последнее вызывает разрыхление или частичное разворачивание макромолекулярных клубков, вследствие чего уменьшаются стеричес­ кие факторы, затрудняющие подход нуклеофильных агентов к двойным связям. При большой концентрации ТЭА излом на анаморфозах кине­ тических кривых смещается в область более высоких степеней превра­ щения двойных связей (см. рис. 3) и уменьшается разность в скоростях kI И kII ступеней превращения (см. таблицу). Исходные полиэфиры малеиновой кислоты и этилен- (1), диэти­ лен- (11) и триэтиленгликоля (111) получали взаимодействием м алеино­ вого ангидрида с гликолями по известной методике [5]. Их характе­ ристика: 11 111 Средняя молекулярная масса (по концевым СООН-груnпам) 6600 Степень полимеризации (n) 46 ,5 Количество ОСН2СН2-звеньев (х) 1 Бромное число, r/lOO г 112 Экв ивалентная (молекулярная) мас- са мономерного звена (n=l) ]42 8200 44 2 85 186 7800 40 3 69 230 Диметилформамид, диоксан и триэтиламин очищали по известной методике [6], сушили и перегоияли. Меркаптоуксуснуюкислоту дваж- УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, т. 50, .N'!! 3 329 ды перегоняли в атмосфере аргона при небольшом вакууме (19,99Х Х 102 н/м2 ) , т. кип. 382-384 К, кислотное число 607, вычисленное 609,06 мг КОН/г, содержание SН-групп 38,3; вычислено 39 о/о. Кинетические опыты проводили в атмосфере аргона, температуру поддерживали с помощью ультратермостата U-I0 с точностью ±О,2 К при интенсивном перемешивании.Скорость реакции не зависела от ско­ рости перемешивания.Методика проведения кинетических опытов и оп­ ределения текущей концентрации НS-групп в реакционной среде иодо­ метрическимтитрованиемприведена в работе [2]. Полиэфир карбоксимегилмеркатоянтрной кислоты идиэтиленгликоля (V). К раствору 18,6 г полиэфира малеиновой кислоты и диэтиленгликоля (11) в 200 мл ДМФА прибавляли 9,3 г МУК в атмосфере инертного газа аргона, перемешивали на кипящей водяной бане 6 ч. Степень превращения M~·K определяли иодометрическим титрованием проб реакционной смеси, отбираемых через каждые 2 ч. После практически полного исчезновения J\t\~'I< в реакционной смеси, обратный хо­ лодильник заменяли прямым и растворитель (ДМФ.4) отгоняли в вакууме водоструй­ ного насоса на водяной бане при 33З±5 1( в атмосфере инертного газа. Вязкий бес­ цветный или слегка желтоватый остаток выдерживали в вакууме 1-0,3 мм в течение 5 ч до постоянного веса. Получали 27,8 г. Выход количественный. Найдено, о/о: С 42,33~ Н 4,27, S 13,80. сьньо-з. Вычислено, о/о: С 41,02, Н 4,30, S 13,69. Кислотное число 202,65, вычислено 201,3S мг КОН/г. Полиэфир карбоксимезилмеркапгоянгарной кислоты и этиленгликоля (/V) полу­ чен аналогично. Выход 99,3 о/о. Найдено, о/о: С 42,23, Н 5,11, S 11,37. C8H2006S. Вычислено, о/о: С 43,16, Н 5,07, S 11,52. Кислотное число 239,68, вычислено 238,12 мг КОН/г. Полиэфир карбоксимезилмеркапгоянтрной кислоты и хриэтяенгликоля (У!) получен аналогично. Выход количественный. Найдено, о/о: С 43,86, Н 5,38, S 10,11. сьньо,в. Вычислено, о/о: С 44,71, Н 5,63, S 9,95. Кислотное ЧИС.110 182,00, вычислено 181,23- мг I(OH/r. ИI(-спектры полиэфиров TV, V, VT идентичны и характеризуются наличием в них широких полос поглощения соответственно в области 3600-3200 CM-1, 2900-2700 и 1720-1710, соответствующих валентным колебаниям ан-, СН2- и с=о связи сложноэфирныхгрупп. Следует от­ метить, что в ИК-спектрах отсутствуют полосы в области 1670­ 1640 CM-1, соответствующие валентным колебаниям с=с и хорошо вы­ раженным вИК-спектрах непредельных исходных полиэфиров 1-111. 1. Тинчик Ю. В., Корниенко А. А. Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с эфира­ ми малеиновой кислоты.- Жури. орган. химии, 1981, 17, Н!! 10, с. 2094-2098. 2. Танчук ю. В., Корниенко А. А. Взаимодействие децилмеркаптана с моноарнаамида­ ми малеиновой кислоты.- Там же, 1977, 13, N2 10, с. 2107-2111. З. Szabo J. Е; Stiller Е. Т. Reaction of шегсартапв with unsaturated compounds.- J. Агпег, Chem. Soc., 1948, 70, N 10, р. 3667-3668. 4. Тинчик Ю. В., Корниенко А. А. Взаимодействие декантиола с эфирами малеиновой и акриловой кислоты.-Жури. орган. химии, 1980: 16, лr~ 8, с. 1612-1617. 5. Торопцева А. М., Белгородская К. В., Бондаренко В. М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединениЙ.- Л. : Химия, 1972.- 233 с. 6. Общий практикум по органической химии.- М. : Мир, 1965.- 629 с. Отделение нефтехимии Института физика-органической Поступила 06.06.83 химии и углехимии АН УССР, Киев 330 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, Т. 50, Н!! 3
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-183268
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0041–6045
language Russian
last_indexed 2025-12-07T17:36:14Z
publishDate 1984
publisher Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
record_format dspace
spelling Танчук, Ю.В.
Корниенко, А.А.
Котенко, С.И.
2022-02-08T15:41:13Z
2022-02-08T15:41:13Z
1984
Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей / Ю.В. Танчук, А.А. Корниенко, С.И. Котенко // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 3. — С. 326-330. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
0041–6045
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183268
547.261.1
В настоящей работе показано, что меркаптоуксусная кислота легко присоединяется по двойной связи полиэфиров малеиновой кислоты и гликолей с образованием сложных полиэфиров меркаптоянтарной кислоты и этилен-, диэтилени триэтиленгликоля (полиэфирокислот).
ru
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
Украинский химический журнал
Химия высокомолекулярных соединений
Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
Interaction of Mercapto-acetic Acid with Maleic Acid and Glycol Polyesters
Article
published earlier
spellingShingle Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
Танчук, Ю.В.
Корниенко, А.А.
Котенко, С.И.
Химия высокомолекулярных соединений
title Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
title_alt Interaction of Mercapto-acetic Acid with Maleic Acid and Glycol Polyesters
title_full Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
title_fullStr Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
title_full_unstemmed Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
title_short Взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
title_sort взаимодействие меркаптоуксусной кислоты с полиэфирами малеиновой кислоты и гликолей
topic Химия высокомолекулярных соединений
topic_facet Химия высокомолекулярных соединений
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183268
work_keys_str_mv AT tančukûv vzaimodeistviemerkaptouksusnoikislotyspoliéfiramimaleinovoikislotyiglikolei
AT kornienkoaa vzaimodeistviemerkaptouksusnoikislotyspoliéfiramimaleinovoikislotyiglikolei
AT kotenkosi vzaimodeistviemerkaptouksusnoikislotyspoliéfiramimaleinovoikislotyiglikolei
AT tančukûv interactionofmercaptoaceticacidwithmaleicacidandglycolpolyesters
AT kornienkoaa interactionofmercaptoaceticacidwithmaleicacidandglycolpolyesters
AT kotenkosi interactionofmercaptoaceticacidwithmaleicacidandglycolpolyesters