Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск
Том 13, № 5 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-5

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

5-13 31
Аннотация
Окись мезитила является важным продуктом органического синтеза, который находит применение в производстве фармацевтических препаратов и в качестве растворителя. Спрос на окись мезитила растет, что определяет необходимость дальнейшего усовершенствования ее производства. Недостатком традиционных способов получения окиси мезитила являются низкие значения конверсии реагентов и селективности. Для их устранения предложено получать окись мезитила в совмещенном реакционно-ректификационном процессе. Объединение в одном аппарате химического превращения и разделения образовавшейся реакционной смеси посредством ректификации позволяет осуществлять непрерывный отвод образовавшихся продуктов из зоны реакции, что увеличивает скорость целевой реакции, конверсию и селективность. В соответствии с современной стратегией разработки химико-технологических процессов выполнен сбор и обработка физико-химической информации о свойствах компонентов и смесей, содержащихся в реакционной системе. На основе экспериментальных данных определены параметры модели фазового равновесия и оценена ее адекватность. Модель фазового равновесия использована для построения диаграммы дистилляции, проверки ее непротиворечивости и проведения расчетных исследований реакционно-ректификационного процесса. Выполнен расчет термохимических параметров целевых реакций, определены константы равновесия, установлена их температурная зависимость. На основе анализа литературных данных предложена кинетическая модель процесса и с помощью нее определены условия, благоприятные для протекания целевого химического превращения. Полученные данные необходимы для проведения анализа статики, построения принципиальной технологической схемы и расчета ее статических параметров.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

14-22 36
Аннотация
Работа посвящена оптимизации синтеза γ-(S)-карбоксиэтильных мономеров ПНК на основе L-Glu. ПНК - перспективные соединения, которые гибридизуются с ДНК или РНК, а благодаря своим свойствам находят применение в молекулярной биологии, персонализированной медицине, а также могут использоваться для создания наноматериалов. Для увеличения выхода целевых мономеров было предложено заменить бензильную защитную группу на карбокси-функции бокового радикала на циклогексильную. Были предложены две синтетические схемы. В первой из них исходным соединением выступала γ-бензил-N-Boc-глутаминовая кислота, которую восстанавливали до β-аминоспирта; гидроксильную функцию защищали диметил-трет-бутилсилильной группой; бензиловый эфир в боковом радикале расщепляли восстановлением на палладиевом катализаторе, используя формиат аммония. Однако осуществить последующее ацилирование циклогексилового спирта не удалось. Во второй из предложенных схем была использована известная последовательность реакций, которая привела к образованию циклического производного Cbz-защищенной глутаминовой кислоты. Затем данным соединением ацилировали циклогексиловый спирт с получением целевого сложного эфира. Последующая трансформация защитных групп эфира приводила в три стадии к дизащищенной L-глутаминовой кислоте. Затем реакцией восстановления был получен желаемый защищенный β-аминоспирт, содержащий циклогексильную защитную группу в боковом радикале. Далее это соединение использовали в реакции Мицунобу с получением полностью защищенного остова мономера ПНК. Последовательно проведенная реакция тиолиза Ns-защитной группы привела к образованию целевого вторичного амина, стабильность которого существенно превзошла стабильность его аналога с бензильной защитой, полученного и исследованного ранее. При этом выход реакции тиолиза повысился в 2 раза. Структура новых соединений подтверждена данными 1Н-ЯМР-спектроскопии.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

23-29 34
Аннотация
Представляется интересным в химическом плане и перспективным - в прикладном получение новых комплексов металлов с бисфосфоновыми лигандами, обладающих востребованным комплексом потребительских свойств. К настоящему времени мало изучена химия комплексов бисфосфоновых кислот, имеющих базовую структуру 1-гидроксиметилен-бисфосфоновой кислоты с боковой цепью, содержащей 11 атомов углерода и оканчивающейся аминогруппой. Основной задачей является получение новых бисфосфонатов s-, p-, d- и f- элементов, их характеризация физико-химическими методами (ЯМР- и ИК-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, дифференциальный термический анализ, оптическая микроскопия, лазерная дифракция) и выявление новых областей применения бисфосфоновых кислот и их солей. В ходе работы получены комплексы Ag, Pb, Ca, с 1-гидроксиметилен-бисфосфоновой кислотой (H2N(CH2)xC(OH)(H2PO3)2) и ее производными, боковая цепочка оканчивается аминогруппой, а длина составляет 11 атомов углерода. Определены кристаллические структуры комплексов состава H2N(CH2)10C(OH)(HPO3)xM (М = Ag, Pb, Ca). Комплексы охарактеризованы методами ИК-спектроскопии, твердофазной 31P-ЯМР-спектроскопии, проведен рентгеноструктурный анализ образцов. Намечены области практического применения полученных комплексов. На примере сточных вод в г. Куопио, Финляндия, показано, что бисфосфоновые кислоты можно применять для очистки сточных вод предприятий от тяжелых металлов (М=Pb, Zn, Cd и др.).
30-37 31
Аннотация
В статье представлен разработанный метод синтеза диоксидов циркония и гафния, легированных редкоземельными элементами (иттрием, эрбием и скандием), с использованием в качестве предшественников индивидуальных и биметаллических маловодных гидроксидов (МВГ) циркония и/или гафния общего состава ZrxHf1-x(OH)3÷1O0.5÷1.5∙0.9÷2.9H2O, 0≤х≤1, а также ацетатов редкоземельных элементов. В свою очередь, МВГ циркония и/или гафния получали гетерофазным взаимодействием оксихлоридов металлов с концентрированным раствором аммиака. Изучены физико-химические свойства маловодных гидроксидов. Показано, что при нагревании до температуры 1200 °С в случае термолиза индивидуальных МВГ образуются моноклинные модификации соответствующих диоксидов, а при термолизе биметаллического МВГ - твердые растворы замещения состава ZrxHf1-xO2 (0≤х≤1) моноклинной модификации. Установлена последовательность стадий термического разложения ацетатов иттрия, скандия и эрбия с образованием оксидов. Получены дикосиды циркония и гафния, стабилизированные оксидами редкоземельных элементов, следующих составов: Y2O3∙4ZrO2, Y2O3∙16ZrO2, Y2O3∙20ZrO2, Y2O3∙4HfO2, Y2O3∙6HfO2, Y2O3∙9HfO2, Y2O3∙18HfO2, Er2O3∙27ZrO2, Er2O3∙35ZrO2, Sc2O3∙10ZrO2, Sc2O3∙13ZrO2. Для каждой фазы рассчитаны параметры элементарной решетки. Установлено, что при стабилизации диоксида циркония оксидом иттрия образуются твердые растворы внедрения на основе ZrO2 тетрагональной модификации (в случае состава Y2O3∙4ZrO2 - кубической модификации), оксидом эрбия - твердые растворы внедрения на основе диоксида циркония кубической модификации; оксидом скандия - твердые растворы на основе диоксида циркония тетрагональной модификации. В статье представлены результаты измерения электропроводности.

СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ

38-48 59
Аннотация
Обязательным условием создания высококачественного асфальтобетонного покрытия является модификация битумного вяжущего. В качестве модификаторов обычно используют либо полимеры, как правило, СБС, либо измельченные вулканизаты. При использовании полимерного модификатора есть ряд недостатков: плохая совместимость полимеров с битумом, расслоение модифицированного вяжущего при перевозке и хранении, коалесценция частиц дисперсной фазы при температурах укладки покрытия. Применение в качестве модификатора измельченных вулканизатов ограничено из-за сложностей, связанных с получением частиц с микроразмерами и высокой удельной поверхностью. В настоящее время удалось разработать и получить методом высокотемпературного сдвигового соизмельчения бинарный смесевой порошок «Полиэпор-РП» на основе резиновой крошки и бутадиен-стирольного термоэластопласта, в котором сочетаются преимущества обоих типов исходных составляющих и устраняются их недостатки. Кроме того, благодаря использованию современных роторных диспергаторов, полученный гибридный модификатор можно вводить в асфальтобетонную смесь путем его равномерного засыпания в смеситель на завершающей стадии смешения, минуя продолжительную и энегрозатратную стадию приготовления модифицированного битумного вяжущего. В работе проведен сопоставительный анализ реологических свойств четырех типов битумных вяжущих в соответствии с американской системой тестирования “SuperРave”: битума марки БНД 60/90; полимерно-битумного вяжущего; битумов, модифицированных активным резиновым порошком марки «Полиэпор-А» и активным бинарным порошком марки «Полиэпор-РП». Установлено, что введение модификаторов «Полиэпор-А» и «Полиэпор-РП» повышает стойкость асфальтобетонного покрытия к образованию колеи и увеличивает стойкость к усталостному растрескиванию, а введение в битум бутадиен-стирольного термоэластопласта положительно влияет только на стойкость к образованию колеи. Используя гибридный модификатор, можно получить резино-полимерное вяжущее, характеризующееся более высокой стабильностью, стойкое к расслаиванию и разделению фаз, что позволит повысить долговечность покрытий.
49-57 30
Аннотация
Термоструктурированием высокоразветвленных ферроценсодержащих полимеров синтезированы новые магнитные наноматериалы с намагниченностью насыщения до 32 Гс·см3/г в магнитном поле 2.5 килоэрстед. Исследованы структура и свойства полученных соединений методами ИК-спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и термогравиметрического анализа. По данным ИК-спектроскопии в ферроценсодержащем полимере, прогретом при 500 °С, содержание 1,3,5-замещенных бензольных колец возрастает. Рентгенодифракционное исследование показало, что железо в таком образце присутствует исключительно в форме магнетита Fe3O4. С повышением температуры прогрева до 600 °С состав образцов становился более сложным, наряду с магнетитом в них содержался цементит Fe3C и вюстит Fe0.97O. Намагниченность ферроценсодержащего полимера зависит от температуры синтеза и термообработки. Для образца, синтезированного при температуре 140 ºС, образование магнитоупорядоченной фазы начинается при прогреве от 500 ºС, и при 800 ºС намагниченность достигает максимального значения 32 Гс·см3/г. Среднестатистические размеры магнитных наночастиц по данным ПЭМ составляют 8-26 нм. Показана принципиальная возможность контроля размера и состава наночастиц, а также их намагниченности, в зависимости от условий получения и температуры структурирования полимеров. Полученные результаты создают хорошую основу направленного синтеза магнитных ферроценсодержащих полимеров с заданными характеристиками.
58-66 23
Аннотация
В настоящей работе рассмотрены свойства ряда коммерчески доступных бутади- ен-нитрильных каучуков (БНК) российского производства, имеющих примерно одина- ковое содержание нитрила акриловой кислоты (НАК) в составе молекулы (26-33%), но различающихся по способу синтеза и выделения. Была произведена оценка влияния остаточных количеств эмульгатора, а также дополнительно введенных в смеси в качестве технологических добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ) - канифоли и стеариновой кислоты - на ряд свойств БНК. Были определены технологические свойства модельных смесей на основе данных каучуков, а именно вязкость по Муни, минимальный и максимальный крутящие моменты под вулканизации, время подвулканизации. Было показано, что как остаточные количества эмульгатора, так и добавленные ПАВ снижают вязкость смесей и увеличивают время вулканизации. Было отмечено, что действие канифоли отлично от действия стеариновой кислоты. В частности, стеариновая кислота в большей степени влияет на снижение вязкости, действуя как межструктурный пластификатор. Были определены физико-механические свойства вулканизатов на основе рассматриваемых смесей. Было показано, что влияние ПАВ на прочностные характеристики резин незначительно и находится в пределах погрешности измерения. Тем не менее, каучуки, полученные с применением разных эмульгаторов, существенно различаются по данным показателям и не могут быть взаимозаменяемыми без изменения рецептуры резиновых смесей и технологических параметров их переработки. Также были проведены исследования стойкости вулканизатов к действию органических растворителей и воды. Было показано значительное снижение стойкости к действию неполярных растворителей вулканизатов, содержащих остаточные количества эмульгатора, а также выявлена тенденция таких вулканизатов к увеличению степени набухания.
67-72 24
Аннотация
В работе изучалось влияние неполимерных компонентов резиновой смеси на поверхностные свойства бутадиен-стирольного каучука, полученного растворной полимеризацией. В качестве неполимерных компонентов в каучук вводились ингредиенты, широко используемые в практике резиновой промышленности: наполнители, поверхностно-активные вещества различной природы, а также вулканизующий агент - сера. Свободная поверхностная энергия образцов, как количественная характеристика их поверхностных свойств, определялась с помощью метода Оуэнса-Вендта-Рабеля-Каелбле. Установлено, что поверхностные свойства эластомерных композиций существенно зависят от растворимости ингредиентов резиновой смеси и их адсорбционных свойств. Показано, что наиболее существенное влияние на поверхностную энергию бутадиен-стирольного каучука оказывает наполнитель, на поверхности которого адсорбция каучука происходит в меньшей степени. Влияние поверхностно-активных веществ на поверхностную энергию резиновых смесей различно и зависит от природы ПАВ. Частично растворимый компонент сера в малых количествах не влияет на поверхностную энергию образцов каучука, но в количествах, превышающих предел ее растворимости, существенно снижает свободную-поверхностную энергию образцов.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

73-81 36
Аннотация
В статье рассматривается применение системного подхода для построения информационно-алгоритмической поддержки фармацевтической разработки твердых лекарственных форм. Проведено информационное моделирование жизненного цикла фармацевтической разработки лекарственного препарата, начиная c этапа изучения активной фармацевтической субстанции и заканчивая утилизацией препарата. Данные модели построены в нотации IDEF0. Приводится обобщенная блок-схема, отражающая в самом общем виде итерационный процесс разработки готовой лекарственной формы применительно к дальнейшему трансферу технологии. В основу применения системного подхода положен принцип QbD - «Качество, запланированное при разработке». Для реализации принципа QbD проведено построение системных теоретико-множественных моделей информационной поддержки фармацевтической разработки в скобочной нотации Мелентьева. Также приведена модель для управления процессом прессования, где учитываются все технологические стадии при разработке твердой лекарственной формы. В статье построены функциональные модели в нотации IDEF0 технологического процесса: от подготовки помещений, персонала и компонентов лекарственной формы до стадии фасовки и упаковки готовой лекарственной формы. Подробно рассмотрено построение информационной интеллектуальной системы управления фармацевтической разработкой, при этом особенное внимание уделено построению базы данных лекарственных и вспомогательных веществ на примере твердых лекарственных форм. В скобочной нотации Мелентьева приведено наполнение базы данных вспомогательных веществ, необходимых для дизайна твердой лекарственной формы. Построены модель «Сущность-связь» и реляционная модель для базы данных лекарственных и вспомогательных веществ.

ЮБИЛЕИ

82-83 8
Аннотация
16 октября 2018 года состоялось торжественное собрание, приуроченное к празднованию 100 лет со дня основания Второго Московского государственного университета.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)