Введение к работе
Актуальность работы. Совершенствование методов синтеза ацетатов целлюлозы, занимающих особое место среди производных целлюлозы и широко используемых в производстве искусственных волокон, пластических масс и лаков, является актуальной задачей и на сегодняшний день.
Одним из приоритетных направлений исследований в области разработки методов получения ацетатов целлюлозы является поиск нозых оптимальных каталитических систем, поскольку природа используемого катализатора во многом определяет химический состав, а значит строение и свойства ацетатов.
Существующие в настоящее время способы получения ацетатов .целлюлозы основаны на применении таких катализаторов, как серная, хлорная и их смесей, и не лишены некоторых недостатков. Поэтому 'определенный интерес представляет изучение возможности использования кислот Льюиса, которые, как известно, широко применяются в химии углеводов, в органическом синтезе в качестве катализаторов. Исследования не образования ацетатов целлюлозы в присутствии кислот Льюиса носят эпизодический характер и являются недостаточными.
Данная диссертационная работа является частью исследований, проводимых в Лаборатории каталитического синтеза на основе полиуглеводов Института органической химии Академии наук Республики Кыргызстан по теме "Надмолекулярное строение целлюлозы, модифицированной кислотами Льюиса", to гос.регистрации GI.86.0III037.
Цель и задачи работы. Цель работы заключалась в исследовании закономерностей реакции ацетилирования целлюлозы и сопровождающих её деструктивных процессов в присутствии кислот Льюиса в качестве катализаторов. В связи с этим были поставлены следующие задачи: изучить влияние природы кислот Льюиса, их количественных соотношений, температуры и продолжительности процесса на скорость и глубину образования ацетатов целлюлозы и деструктивных процессов; на основе количественной оценки кинетических и термодинамических характеристик реакций выявить и предложить возможный механизм этих реакций, оценить влияние структуры исходных целлюлоз, активирующего агента и присутствия разбавителей на реакционную способность полимера, изучить свойства ацетатов целлюлозы различного состава, модифицированных кислотами Льюиса.
Научная новизна. Исследованы процессы ацетилирования и деструкции целлюлозы в различных реакционных условиях в среде уксус -ного ангидрида в присутствии кислот Льюиса и установлен ряд их каталитической активности. На основе найденных кинетических и
термодинамических характеристик предложены возможные механизмы реакций этарификации и сопровождающей её деструкции. Показана возможность получения в одну стадию растворимых в органических растворителях ацетатов целлюлозы, проведён количественный анализ распределения заместителей в них методом ЯМР С в растворе. Комплексно изучены структура и свойства ацетатов.
Практическая ценность работы. Показана возможность и перспективность использования кислот Льюиса в качестве катализаторов в реакции синтеза ацетатов целлюлозы; разработан способ получения ацетатов целлюлозы с повышенной температурой начала размягчения; найдена условия "ультра-быстрой" этерификации и условия образования первичного растворимого ацетата целлюлозы; определены оптимальные условия, обеспечивающие образование ацетатов целлюлозы с необходимым значением величины и степени полимеризации; показано, что совместное присутствие серной кислоты и пятихлористой сурьмы или четыреххлористого олова усиливает их каталитический эффект.
Вклад автора. Диссертантом намечены и обоснованы цель и задачи работы, изучена научная и патентная литература, касающаяся реакции ацэтилирования и сопровождающих её деструктивных процессов, подобраны методики и поставлены экспериментальные исследования, обработаны результаты, выявлены закономерности; физическими и физико-химическими методами изучены свойства полученных ацетатов. Результаты исследований обобщены в виде научных трудов лично или в соавторстве при непосредственном участии диссертанта. Некоторые результаты экспериментальных данных получены при технической помощи со стороны ИОХ АН СССР (Шашков А.С), НйИХТЦ, г.Ташкент (Усманов Т.И.), Кыргызского госуниверситета (Сатывалдиев А.С), лаборатории структурного анализа ИОХ АН Республики Кыргызстан (Дзуманазарова А.З.).
Апробация работы. Основные результаты исследований долонены и обсуждены на У Всесоюзной конференции "Физика и химия целлюлозы", г.Ташкент, 1982 г.; Республиканском мекведоыственноы семинаре-совещании "Переработка, деструкция и стабилизация полимерных материалов", г.Душанбе, 1983 г.; УШ Межреспубликанской конференции молодых ученых, г.Фрунзе, 1986 г.; IX Межреспубликанской научной конференции молодых ученых, г.Фрунзе, 1938 г.; Всесозной научно-технической конференции "Химия, технология и применение целлюлозы и её производных"» г.Суздаль, 1990 г.; УІ Всесоюзной конференции "Физика и химия целлюлозы", г.Минск, 1990 г.; Всесоюзной конференции "Химия и реакционная способность целлюлозы и её производных", г.Чодпон-Ата, 1991 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ. На зашиту выносятся;
результати исследований особзнностзй реакции ацетилирова-ния целлюлозы уксусным ангидридом и сопровождающих её деструктивных процессов в условиях льюисовского катализа;
оценка кинетических и термодинамических параметров реакций;
механизмы реакций этерификации целлюлозы и деструкции макромолекулы полимера, протекающих под воздействием активного ацкли-рующего комплекса "уксусный ангидрид + кислота Льюиса";
синтез получаемых в одну стадию растворимых ацетатов целлюлозы и данные количественного анализа распределения ацетильных групп в ангидроглюкозных звеньях;
результаты структурных исследований ацетатов целлюлозы, модифицированных кислотами Льюиса.
Структура к объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, б глав обсуждения полученных экспериментальных данных, выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков и 22 таблицы. Список литературы включает 141 ссылку на работы отзчзственных и зарубежных авторов.
