Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Чернобровый Александр Николаевич

Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином
<
Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Чернобровый Александр Николаевич. Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином : Дис. ... канд. хим. наук : 05.17.04 : СПб., 2005 81 c. РГБ ОД, 61:05-2/558

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Методы получения 1-амино-4-метилпиперазина его стабильность и кинетические закономерности взаимодействия с азотсодержащими нуклеофилами 7

1.1. Роль пиперазина и его производных в современной науке и промышленности. 7

1.2. Методы получения 1-амино-4-метилпиперазина 9

1.3. Методы получения >Щ-замещенных пиперазинов аминированием.. 10 ди(хлорэтил)аминов 10

1.4. Стабильность 1 -амино-4-метилпиперазина 11

1.5. Исследование реакций хлорирования метилдиэтаноламина 13

1.5.1. Селективность образования К-диГ2-хлорэтил)метиламина в 13

реакциях с различными хлорирующими агентами 13

1.5.2. Механизм хлорирования спиртов хлористым тионилом 15

1.6. Механизм реакций галогеналкиламинов с азотсодержащими нуклеофилами 16

1.7. Кинетические закономерности взаимодействия галогеналкиламинов с азотсодержащими нуклеофилами 20

1.7.1. Основные кинетические закономерности образования малых 20

азотсодержащих гетероциклов 20

1.7.2. Особенности кинетики раскрытия 3-членных азотсодержащих гетероциклов 23

1.7.3. Рассмотрение тепловых эффектов реакций 25

Глава 2. Преимущества предлагаемого способа получения 1-амино-4- метилпиперазина 27

Обсуждение результатов 29

Глава 3. Исследование реакции хлорирования N-метилдиэтаноламина 29

3.1. Поиск оптимальных условий проведения хлорирования 29

N-метилдиэтаноламина 29

3.2. Кинетические закономерности взаимодействия метилдиэтаноламина с хлористым тионилом . 33

Глава 4. Изучение кинетики и механизма реакции ТуГ-ди(2-хлорэтил)метиламина с гидразином 36

4.1. Схема реакции Н-ди(2-хлорэтил)метиламина с гидразином 36

4.2. Изучение оптимальных условий проведения аминирования Ы-диГ2-хлорэтил>)метиламина 39

4.3. Исследование кинетических закономерностей взаимодействия М-диГ2-хлорэтил)метиламина с гидразином 41

Глава 5. Технологический процесс получения 1-амино-4-метилпиперазина из метилдиэтаноламина 54

5.1. Основные стадии технологической схемы производства 54

1 -амино-4-метилпиперазина 54

5.2. Описание технологической схемы 55

5.3. Принципиальная технологическая схема процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина . 60

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 62

Глава 6. Физико-химические методы анализа реакционных смесей. 62

6.1. Газохроматографический анализ. 62

6.2. Хроматомасс-спектроскопический метод анализа 63

6.3. ЯМР спектроскопия 64

6.4. Определение СГ иона в реакционных смесях. 64

6.5. Определение малых количеств СГ иона в реакционных смесях 65

Глава 7. Основные вещества : 66

7.1. Определение выхода Ы-ди(2-хлорэтил)метиламина при хлорировании N-метилдиэтаноламина 66

7.2. Определение выхода 1-амино-4-метилпиперазина при реакции К-диГ2-хлорэтил)метиламина с водным раствором гидразина 66

7.3. Изучение кинетики реакции 1М-ди(2-хлорэтил)метиламина с гидразином по иону СГ 67

7.4. Изучение кинетики хлорирования N-метилдиэтаноламина и аминирования К-(2-хлорэтил)метиламина по тепловыделению 67

7.5. Математическая обработка экспериментальных кинетических зависимостей 68

Выводы 70

Список литературы

Введение к работе

Производные пиперазина, а именно, 1-амино-4-метилпиперазин находят широкое применение в синтезе различных лекарственных препаратов, в том числе в составе антибиотиков последнего поколения, высоко селективных ингибиторов транскрипции вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), антагонистов У2-рецептора физиологически активного пептида вазопрессина и ингибиторов фосфодиестеразы для лечения заболеваний сердечно-сосудистой и церебрально-васкулярных систем, а также может быть использован в молекулярной биотехнологии как структурная единица для синтеза химических зондов. В промышленности производные пиперазина нашли свое применение в качестве консервирующего средства для эпокси- и фенолрезольных смол, поглотителя растворенного в воде кислорода при консервации металлических предметов используемых в системах с кипящей водой.

Однако реализованные в настоящее время, а также описанные в литературе методы получения этого соединения нитрозированием пиперазина или 1-метилпиперазина имеют ряд существенных недостатков: низкий выход целевого продукта, многостадийность и образование большого количества отходов.

Существующее в настоящее время на АО «Олайнфарм» производство 1-амино-4-метилпиперазина из 1-метилпиперазина устарело. Используемый способ производства и реализованная на его основе технология приводит к высокой себестоимости продукции. В то же время данные, позволяющие оптимизировать этот процесс, увеличить выпуск товарной продукции и снизить затраты на ее производство, отсутствуют.

Таким образом, разработка принципиально нового метода и технологии получения 1-амино-4-метилпиперазина является актуальной задачей. В связи с этим в настоящей работе была поставлена цель

6 исследовать другие пути получения 1-амино-4-метилпиперазина, а именно, изучить возможность синтеза этого продукта взаимодействием К-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином.

Новый метод в отличие от существующего на АО «Олайнфарм» позволяет организовать технологический процесс с низким сырьевым индексом и низкой энергоемкостью. Отходы производства в этом случае найдут широкое применение в нефтедобывающей промышленности. Его преимуществами также являются:

низкое давление;

простое аппаратурное оформление;

высокая селективность - высокое качество продукции, удовлетворяющее требованиям потребителей;

Ввиду того, что стадия синтеза является определяющей для всего технологического процесса, в настоящем исследовании ей уделено наибольшее внимание. При этом были поставлены следующие задачи:

разработать оптимальные условия хлорирования метилдиэтаноламина и аминирования 1Ч-ди(2-хлорэтил)метиламина

изучить механизм реакции М-ди(2-хлорэтил)метиламина с гидразином

разработать кинетические модели процесса, адекватно описывающие экспериментальные данные

Сложность проблемы заключается в слабой изученности такого рода процессов, представляющих ряд последовательно-параллельных реакций, приводящих к образованию смеси аминов циклического и линейного строения.

Цели и задачи работы предопределили необходимость использования широкого набора современных физико-химических методов исследования и создания специальных установок для изучения процесса в условиях максимально приближенным к реальным.

Методы получения >Щ-замещенных пиперазинов аминированием.. 10 ди(хлорэтил)аминов

В литературе описан ряд методов получения шестичленных азотсодержащих гетероциклов основанных на реакции N-дихлорэтиламинов с первичными аминами (Рис. 3).

Так, взаимодействием Н-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) с анилином с хорошим выходом был получен 1-метил-4-фенилпиперазин (6) [6]: \ // Аналогично, при взаимодействии (5) с замещенным анилином с выходом 55% происходит образование соответствующего пиперазина (7) [7]:

Так же легко циклизация протекает при добавлении гидроксиламина к этанольному раствору гидрохлорида (5), в результате образуется N-дизамещенный пиперазин (8) [8]:

Таким образом, литературные данные свидетельствуют о том, что метод синтеза замещенных пиперазинов, основанный на реакции дихлорэтиламинов с азотсодержащими нуклеофилами имеет ряд преимуществ перед разработанными в настоящее время методами получения 1-амино-4-метилпиперазина (3) Однако реакция К-ди(хлорэтил)метиламина (5) с гидразином, приводящая к образованию 1-амино-4-метилпиперазина (3) в литературе не описана.

Все гидразины - сильные восстановители и при контакте с окружающей средой в процессе окисления претерпевают различные превращения. В то же время при разработке технологии получения 1-амино-4-метилпиперазина(3) проблема стабильности промежуточных и конечных продуктов реакции имеет большое значение. В связи с этим в данном разделе представляется целесообразным рассмотреть условия стабильности 1-амино-4-метилпиперазина (3). Ввиду того, что литературных данных касающихся этого вопроса недостаточно, имеет смысл выйти за рамки одного соединения и рассмотреть также влияние различных факторов на стабильность близких к 1-амино-4-метилпиперазину (3) соединений.

В соответствии с термодинамическими расчетами [9] в водных растворах возможно разложение гидразина с образованием аммиака, азота и водорода. Известно [10], что скорость разложения гидразина в растворах в отсутствии катализаторов относительно не велика и значительно ускоряется при контакте растворов с гетерогенными катализаторами, такими как платина, палладий, никель. Детальное исследование разложения гидразина на никелевых скелетных катализаторах показало, что скорость разложения увеличивается с понижением концентрации гидразина, ростом щелочности среды и температуры [9].

Так же как и гидразин, разложению подвергается его замещенные аналоги. При стоянии на воздухе препаратов моноалкилгидразинов наблюдается выделение пузырьков газа [11].

При попадании гидразинов на материалы с развитой поверхностью окисление ускоряется и может привести к воспламенению.

Характер продуктов при окислении дизамещенных гидразинов разнообразен. При окислении несимметричного диметилгидразина (9) кислородом воздуха главными продуктами оказались диметилгидразон формальдегида (10), вода и азот по схеме [12] (Рис. 4): [О] н с 3 N-NH2 н3с о 3 -N=CH2 + н20 + N2 н,с Рис. 4. Окисление несимметричного диметилгидразина (9) кислородом воздуха. В небольших количествах образуются также диметилнитрозамин, диметиламин, аммиак, диазометан, формальдегид. Реакция ускоряется на свету и катализируется металлами и их солями.

Стабильность 1-амино-4-метилпиперазина (3) в литературе исследована мало. В работе [13] методом тонкослойной хроматографии был изучен состав продуктов разложения 1-амино-4-метилпиперазина (3) при хранении. При этом показано, что основными продуктами разложения являются 1-метилпиперазин (1) и вода. Авторами предложена следующая схема разложения: / \ [О] / \ 2 H3C-N N-NH2 - 2 H3C-N NH + H20 + N2 З 1 Рис.5 Схема разложения 1-амино-4-метилпиперазина (3) при хранении.

При исследовании влияния различных факторов на скорость разложения 1-амино-4-метилпиперазина (3) было установлено, что наибольшая скорость разложения наблюдается при воздействии воздуха в присутствии света. В то же время авторы отмечают незначительное влияние температуры на скорость реакции. Таким образом, в работе [13] делается вывод, что 1-амино-4-метилпиперазин (3) в процессе хранения подвергается фотохимическому окислению.

Кинетические закономерности взаимодействия метилдиэтаноламина с хлористым тионилом

В результате математической обработки полученных экспериментальных данных с использованием предложенной математической модели были получены следующие ее параметры: In ко =76,47 Еа = 52,14 кДж/моль n = 1,95 Как видно из приведенных выше данных порядок реакции близок ко второму, что подтверждает предлагаемый в литературе бимолекулярный механизм хлорирования N-метилдиэтаноламина (11). Для отработки схемы реакции ]М-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) с гидразином использовали данные ГЖХ, хроматомасс-спектрометрии, П 1 спектроскопии ЯМР С и Н, а также литературные данные [1-6]. С целью идентификации всех компонентов реакционных смесей предварительно были получены спектральные характеристики исходных и конечных продуктов реакций.

Для сравнения ниже приведен масс-спектр 1 -амино-4-метилпиперазина (3). Указаны пики с т/е 41 и минимальной интенсивностью 10% (за исключением области высоких масс) и интенсивность (%): 41 (17.1), 42 (100), 43 (68.7), 44 (54.1),53 (10.4), 54 (14.0),56 (97.8), 57 (24.5),58 (20.6), 70 (27.9),

(10.3), 80 (20.7), 95 (21.3), 96 (12.5), 98(21.3), 99 (73,9), 115 (79.5), 1 16 (5.5). Спектры ЯМР 13С гидрохлорида М-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) и 1-амино-4-метилпиперазина (3) представлены в таблице 5.

Анализ побочных продуктов реакции Ы-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) с водным раствором гидразина, проведенной при мольном отношении 1:10 и концентрации гидразина 50%, показал, что наряду с (3) происходит образование ( в количестве 2%) соединения, масс-спектр которого позволяет сделать предложение, что это ди(Р-гидразиноэтил)метиламин (32): 42 (47.2), 43 (19.2), 56 (100), 58 (12.6), 70 (16.3), 93 (38.1). 99(69.7), 127 (52.8), 128 (3.9). При сравнении масс-спектров примеси и 1-амино-4-метилпиперазина (3) обращает на себя внимание наличие близких по интенсивности групп пиков, а также присутствие в спектре примеси интенсивного пика, с гп/е 127. Кроме того, идентификация соединений, остающихся в кубе после отгона пиперазина (3), методом ЯМР С, а также литературные данные дают основание считать, что остальные примеси представляют собой четвертичные аммониевые основания (33, 34) (Рис. 25), присутствующие в реакционных смесях за счет протекания вторичных реакций.

При степени конверсии исходного хлорэтиламина (5) менее 80% в количестве до 5% хроматомасс-спектрометрически обнаружено соединение (31) (Рис. 24), масс-спектр которого: 41 (13.1), 42 (51.2), 43 (19.4), 44 (77.7), (100), 57 (12.1), 58 (16.2), 70 (48.3), 85 (33.1), 116 (15.0), 118 (5.3), 151 (6.0), 153(2.1).

Таким образом, вышеизложенные данные позволили предложить следующую схему реакции 1М-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) с гидразином [102, 104]. Стадия нейтрализации солянокислого (5) в данном случае не рассматривается

На первой стадии М-ди(2-хлорэтил)метиламин (5) в щелочной среде образует соединение (21) с отщеплением иона хлора. В дальнейшем высокореакционный 1М-метил-М-(Р-хлорэтил)азиридиний хлорид (21) реагирует с гидразином с раскрытием азиридиниевого цикла и образованием

1Ч-(Р-гидразиноэтил)-]Ч-(Р-хлорэтил)метиламина (31), который в результате внутримолекулярной циклизации и отщепления хлористого водорода образует 1-амино-4-метилпиперазин (3). Образование четвертичных аммониевых оснований (33, 34) и М-ди((5-гидрозиноэтил)метиламина (32) в данном случае показано схематично. В действительности аналогично основному процессу эти реакции протекают через азиридиниевый ион.

Из анализа корреляционных матриц видно, что коэффициенты в уравнении регрессии слабо зависят друг от друга, то есть по ним можно непосредственно судить о влиянии фактора на выход пиперазина (3). Анализ остатков выполнен для всех значений зависимых переменных. Показано, что остатки имеют небольшие по абсолютной величине значения, разные знаки и равномерно распределены. Поскольку расхождение между экспериментальными и расчетными значениями не превышает погрешности анализа, это однозначно характеризует адекватность модели. При анализе результатов математической обработки эксперимента обращает на себя внимание то, что выход (3) существенным образом зависит только от мольного соотношения. Максимальный выход пиперазина (3) в исследуемом диапазоне условий составил 76,2%.

Как отмечалось выше (см. пар. 1.7) в литературе практически отсутствуют сведения о кинетических закономерностях реакции N ди(хлорэтил)метиламина (5) с гидразином. В связи с этим для разработки кинетической модели и оптимизации процесса синтеза в заданном интервале мольных соотношений и концентраций гидразина, были экспериментально определены кинетические характеристики реакции К-ди(2 хлорэтил)метиламина (5) с гидразином.

Исследования кинетики проводили в стеклянном реакторе по концентрации выделяющегося в процессе реакции иона хлора и по тепловыделению, на дифференциальном сканирующем калориметре. Неустойчивый в свободном виде 1Ч-ди(2-хлорэтил)метиламин (5) применялся для синтеза в виде его солянокислой соли. Ввиду того, что наиболее значимым факторов влияющим на выход 1-амино-4-метилпиперазина (3) является мольное отношение реагентов (см. пар. 4.2) кинетические исследования проводили при различных мольных отношениях Ы-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) к гидразину - 1:50 (экспериментальная серия 1, таблица 8); 1:10 (экспериментальная серия 2, таблица 9) и 1:5 (экспериментальная серия 3, таблица 10).

Изучение оптимальных условий проведения аминирования Ы-диГ2-хлорэтил>)метиламина

1. Прием исходных компонентов.

Метилдиэтаноламин, хлористый тионил, хлороформ, со склада и дистиллированная вода подаются в мерники поз. 1-4 откуда эти продукты отправляются на синтез.

2. Синтез гидрохлорида К-диГ2-хлорэтил)метиламина с улавливанием хлористого водорода и сернистого газа.

Синтез гидрохлорида К-ди(2-хлорэтил)метиламина (5 НС1) проводят в реакторе поз. 5, в который при включенной мешалке подают необходимое количество хлороформа и метилдиэтаноламина (11). После подачи обратной воды в рубашку и змеевик начинают дозировать хлористый тионил с такой скоростью, чтобы температура не превышала 50С. Затем реакционную смесь нагревают до кипения, подачей горячей воды в рубашку и змеевик. Для улавливания паров хлороформа и хлористого тионила из отходящих газов в холодильник поз. 6 подают оборотную воду. Слив конденсата через утку производится в реактор поз. 5.

3. Отгонка растворителя, сушка и растворение в воде гидрохлорида N ди(2-хлорэтил)метиламина

После окончания синтеза гидрохлорида КГ-ди(2-хлорэтил)метиламина (5 НС1) прекращают возврат конденсирующихся в холодильнике хлороформа и хлористого тионила и начинают отбор в емкость поз. 3. В процессе отгонки реактор поз. 5 обогревают горячей водой с температурой не выше 70С, интенсивность отгонки поддерживают постепенно повышая вакуум в нем до 50 мм. рт. ст. После прекращения отгонки растворителя в реактор подают воду при перемешивании и при температуре до 60С.

4. Приготовление раствора гидразингидрата.

Приготовление водного раствора гидразингидрата производят в реакторе поз. 7 при температуре не выше 60С путем смешения гидразингидрата из мерника поз. 8 и дистиллированной воды из мерника поз. 4. Смешение производится в реакторе поз. 7 снабженном рубашкой и змеевиком охлаждаемом оборотной водой, сливом, уровнемером, барбатером для подачи азота для перемешивания, предохранительным клапаном СППК-4 и термопарой.

5. Синтез 1-амино-4-метилпиперазина.

Синтез гидрохлорида 1-амино-4-метилпиперазина (3 НС1) производят в реакторе поз. 7. К приготовленному в реакторе поз. 7 раствору гидразингидрата насосом прибавляют раствор гидрохлорида гЧ-ди(2-хлорэтил)метиламина (5 НС1) при интенсивном перемешивании путем подачи азота через барбатер и теплосъеме путем подачи оборотной воды в рубашку и змеевик. После окончания смешения растворов смесь перемешивают еще 2 часа. Окончание процесса определяют по концентрации иона хлора.

6. Добавление щелочи, разделение аминного и щелочного слоев.

Нейтрализацию гидрохлоридов 1 -амино-4-метилпиперазина (3 НС1) и других аминов проводят в емкости расслаивателе поз. 9 путем смешения барботажем азота реакционной смеси из реактора поз. 7 растворами едкого натра из емкости поз. 10 при температуре до 100С. Первоначально в емкость поз. 9 подают азот, затем реакционную смесь из реактора поз. 7, включают подачу воды в рубашку и начинают подавать раствор едкого натра. После добавления необходимого количества едкого натра (3.0 - 3.6 моля на 1 моль нетрализуемой соляной кислоты) подачу азота продолжают еще 0.5 -1ч. Затем в емкость поз. 9 прекращают подавать азот и через 15 -30 мин. с помощью движущегося сифона вакуумом через смотровой фонарь отсасывают верхний аминный слой в емкость поз. 11. Сразу после отделения аминов нижний щелочной слой суспендируют перемешиванием током азота и выпавших хлористый натрий отделяют на фильтре, поз. 12. Хлористый натрий после промывки выгружают в полиэтиленовые контейнеры и направляют на захоронение. Фильтрат собирают в емкость поз. 13.

7. Сушка аминного слоя.

Сушку аминного слоя проводят в емкости поз. 14, где смешивают при интенсивном токе азота аминный слой с твердым гранулированным едким натром. После перемешивания в течение 1 - 2 ч. подачу азота прекращают и выдерживают смесь в течение 15-60 мин. для разделения слоев при нагревании до 60 - 70С с подачей горячей воды в рубашку. При этом происходит выпадение на греющие поверхности осадка хлористого натрия. Верхний аминный слой отсасывают с помощью вакуума через движущийся сифон и смотровой фонарь в куб колонны поз. 15. Нижний щелочной слой сливают в емкость поз. 16.

8. Ректификация осушенного аминного слоя.

Ректификацию осушенного аминного слоя проводят в колонне поз. 15, оснащенной кубом-испарителем, конденсатором и емкостями для приема головной, промежуточной фракции и товарного продукта соответственно. Режим работы колонны : давление 10-20 мм. рт. ст., температура куба 40 -80С, верха до 40С (I фракция), 40 - 50С (II фракция), 45 - 55С (III фракция), флегмовое число 1 -3. Вакуум в системе колонны поз. 15 создают масляным или пароэжекторным насосом. Готовый 1-амино-4-метилпиперазин (3) перекачивают на узел разлива. I фракцию, представляющую собой маловодный раствор гидразина собирают в емкость поз. 17, где производится приготовление и хранение 40 - 60% раствора возвратного гидразина. II фракцию подают в куб колонны поз. 15 для повторной ректификации совместно со следующей партией продукта. III фракция представляет собой 95%-ный 1-амино-4-метилпиперазин, который собирают в емкость поз. 18. После окончания процесса кубовый остаток сливают в горячем виде в бочки и направляют на сжигание.

Принципиальная технологическая схема процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина

Определение выхода ди(2-хлорэтил)метиламина (5) при хлорировании N-метилдиэтаноламина (11) проводили в стеклянном реакторе объемом 30 мл. Реакцию изучали в изотермическом режиме, точность поддержания температуры в течение опыта, за исключением начального этапа, составляла 0.5 С. Конечный состав реакционных смесей определяли на спектрометре Varian FT80 (100 МГц) по ПМР спектру. Концентрацию субстрата определяли по изменению площади его дуплета 1.48 м. д. к площади синглета внутреннего стандарта t-BuNH2 (1.27 м. д.), вводимого в реакционную смесь в количестве 0.08 - 0.19 моль/л. Площадь пиков измеряли весовым методом с использованием бумаги фирмы Seteram.

Определение выхода 1-амино-4-метилпиперазина (3) при реакции N-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) с водным раствором гидразина проводили в стеклянном реакторе объемом 30 мл. Реакцию изучали в изотермическом режиме, точность поддержания температуры в течение опыта, за исключением начального этапа, составляла 0.5 С. Конечный состав реакционных смесей определяли методом ГЖХ.

Кинетические эксперименты по изучению реакции аминирования N-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) гидразином проведены в интервале температур 20 - 50С в стеклянном реакторе объемом 30 мл. Реакцию изучали в изотермическом режиме, точность поддержания температуры в течение опыта, за исключением начального этапа, составляла 0.5С. Дозировку солянокислого 1 [-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) в реактор осуществляли весовым методом, заданного количества воды - объемным. Затем включали перемешивание и термостатировали реактор при температуре на 2С ниже рабочей для компенсации теплоты нейтрализации исходной соли гидразином. Дозировку 57.8% раствора гидразина осуществляли весовым методом в количестве равном весу загруженной воды и выводили реактор на рабочую температуру за 1-1.5 мин. Динамику протекания процесса фиксировали по содержанию иона СГ в реакционной смеси. Плотность реакционных смесей определяли пикнометром после 100% конверсии К-ди(2-хлорэтил)метиламина (5).

Кинетические эксперименты по изучению кинетики хлорирования N метилдиэтаноламина (11) и аминирования Ц2-хлорэтил)метиламина (5) по ш тепловыделению проводили методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) на автоматизированном комплексе С-80 фирмы «Seteram». В состав комплекса входят микрокалориметр теплового потока Кальве и компьютерная приставка НР9825, автоматизирующая сбор и первичную обработку экспериментальных данных. Для проведения кинетических опытов использовали двухкамерные реакционные ампулы из стали 10Х17Н13М2Т с разделительными фторопластовыми мембранами. Дозировку исходных компонентов производили в разные камеры при комнатной температуре. Количество загружаемых компонентов контролировали весовым методом. Затем рабочую и контрольную ампулы помещали в измерительный блок калориметра и нагревали до заданной температуры. По достижении теплового равновесия мембрану разрывали встроенным в ампулу штоком-мешалкой, которым также осуществляли первоначальное перемешивание смеси. Дальнейшее перемешивание обеспечивалось качанием блока прибора. Для вычисления скорости тепловыделения по измеряемому сигналу применяли модифицированное уравнение Бакстера, позволяющее проводить эффективную коррекцию динамических искажений при длительности исследуемых процессов более 3 -5 мин. [74].

Для поиска констант скоростей и энергий активации процесса взаимодействия К-ди(2-хлорэтил)метиламина (5) с гидразином использовали программное обеспечение, представляющее собой интерактивную систему «Кинетика-4», функционирующую в режиме диалога «человек - машина» и предназначенную для обработки информации. Интерактивная система «Кинетика-4» состоит из трех подсистем.

Похожие диссертации на Разработка научных основ процесса получения 1-амино-4-метилпиперазина взаимодействием N-ди(2-хлорэтил)метиламина с водным гидразином