Патент на изобретение №2182897
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИФТОРМЕТИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ
(57) Реферат: Изобретение относится к химической технологии фуллеренов и их производных, которые применяют в качестве реагентов для производства смазочных материалов. Способ осуществляют путем взаимодействия фуллерена с трифторметилирующими реагентами, в качестве которых используют трифторацетаты металлов, выбранные из группы: серебро (I), медь (II), палладий (II), хром (II). Процесс ведут при температуре 300-400oС и давлении 10-3-10 Па. Технический результат – повышение выхода трифторметильных производных фуллерена. Изобретение относится к химической технологии фуллеренов и их производных, которые могут применяться в качестве реагентов в органическом синтезе. Как и фторпроизводные фуллеренов, трифторметильные производные обладают полезными фрикционными характеристиками, что говорит о возможности их применения в качестве смазочных веществ. Однако первые из перечисленных соединений для этой цели малопригодны вследствие гидролиза с образованием плавиковой кислоты (HF), в то время как вторые устойчивы к действию воды. Таким образом, трифторметилированные фуллерены являются перспективными соединениями для производства различных смазочных материалов. Трифторметилированными фуллеренами называют вещества, молекулы которых содержат углерод и фтор, причем все атомы фтора входят в состав метильных групп, присоединенных к фуллереновой сфере. Трифторметильные производные фуллеренов относятся к перфторалкильным производным. Перфторалкильные производные могут быть получены посредством взаимодействия фуллерена С60 Наиболее близким к предложенному способу является способ получения трифторметильных производных по реакции фуллерена с трифторметилиодидом в гексафторбензоле. Выдерживание раствора С60 в гексафторбензоле с избытком трифторметилиодида в запаянной ампуле при 200oС в течение 24 часов приводит к получению продукта, содержащего от 3 до 14 СF3 Недостатком указанного способа является наличие в продуктах трифторметилирования исходных реагентов и продуктов их разложения. Решаемая задача: получение трифторметильных производных фуллеренов, не содержащих исходных реагентов (фуллерена и трифторметилирующего агента) и продуктов их разложения. Решаемая задача достигается предложенным способом, заключающимся в получении трифторметильных производных фуллеренов в результате реакций фуллеренов с трифторацетатами серебра(I), меди(II), палладия(II), хрома(II) при температуре 300-400oС и давлении 10-3-10 Па. Отличием предложенного способа является то, что в качестве реагентов, приводящих к образованию продуктов трифторметилирования, используют трифторацетаты серебра(I), меди(II), палладия(II) или хрома(II) и процесс ведут при 300-400oС и давлении 10-3-10 Па. При нагревании трифторацетатов образуются СF3 радикалы, которые присоединяются к фуллеренам по двойным связям. Более легколетучие трифторметильные производные фуллеренов отгоняются в вакууме из реакционной зоны, а исходные реагенты и продукты разложения трифторацетатов остаются. Поэтому конечный продукт трифторметилирования не загрязнен непрореагировавшим С60 и продуктами разложения трифторацетатов. Температура для каждого синтеза была выбрана в соответствии с температурой разложения конкретного трифторацетата. Нижний температурный предел – температура, при которой начиналась реакция в твердой фазе, верхний – температура, выше которой начинается возгонка исходного фуллерена, т.е. загрязнение продукта. Интервал по давлению выбран 10-3-10 Па в связи с тем, что при давлении 10-3 Па эти реакции можно проводить в масс-спектрометре, а до 10 Па в установке для твердофазных синтезов. Давление ниже чем 10-3 Па выбирать нельзя, т.к. в этом случае отгоняется исходный фуллерен; давление выше чем 10 Па нельзя использовать, т.к в этом случае не будет наблюдаться никакой отгонки продукта. Сущность изобретения заключается в получении трифторметильных производных фуллеренов посредством взаимодействия фуллеренов с трифторацетатами серебра(I), меди(II), палладия(II), хрома(II) при температуре 300-400oС и давлении 10-3-10 Па. Фуллерен смешивают с трифторацетатом упомянутого выше металла при комнатной температуре, перетирают и полученную таким образом реакционную смесь выдерживают при 300-400oС в вакууме (давление 10-3-10 Па). При этих условиях образующийся продукт трифторметилирования вследствие испарения покидает горячую реакционную зону и осаждается на более холодных частях реакционного оборудования в виде мелких кристаллов желто-коричневого цвета. Суммарный выход всех трифторметильных производных составляет 80-90%. Масс-спектры ионизации посредством лазерной десорбции (ЛДМС) продуктов трифторметилирования С60 и С70 состоят из набора отрицательных ионов С60(СF3)n – и С70(СF3)n – соответственно; в обоих случаях доминируют ионы с нечетным n. Для С60 n изменяется от 1 до 20, для С70 – от 1 до 22. Важно отметить, что в полученных масс-спектрах отсутствуют пики С60, С70 и продуктов разложения трифторацетатов (оксидов или фторидов). Пример 1. 0,120 г фуллерена С60 и 0,810 г трифторацетата серебра(I) смешивают и перетирают в агатовой ступке на воздухе. Полученную таким образом реакционную смесь насыпают в никелевую лодочку. Лодочку помещают в стеклянную пробирку в горизонтальном положении. Пробирку с лодочкой загружают в стеклянную толстостенную трубку, один конец которой запаян, а другой присоединяется к вакуумной системе. Трубку с пробиркой и лодочкой помещают в трубчатую печь таким образом, что часть пробирки, где находится лодочка с реакционной смесью, располагается в зоне нагрева печи, а остальная часть – в холодной зоне. Реакционную смесь выдерживают в течение 6 ч в вакууме (давление 10-2 Па) при температуре 300oС. Образующийся при этом продукт собирается на холодной части пробирки, и после окончания опыта его счищают. Согласно данным ЛДМС полученный продукт представляет собой смесь трифторметильных производных от С60(СF3)2 до С60(СF3)20. Суммарный выход всех трифторметильных производных, содержащихся в получаемом продукте, составляет 86%. Пример 2. 0,086 г фуллерена С60 и 0,381 г трифторацетата меди(II) смешивают и перетирают. Полученную таким образом реакционную смесь насыпают в платиновую лодочку. Далее выполняют те же операции, что и в примере 1, с той лишь разницей, что реакционную смесь выдерживают при температуре 350oС и давлении 10-1 Па. Полученный продукт, согласно данным ЛДМС, представляет собой смесь трифторметильных производных от С60(СF3)2 до С60(СF3)8. Суммарный выход всех трифторметильных производных, содержащихся в получаемом продукте, составляет 83%. Пример 3. 0,100 г фуллерена С60 и 0,428 г трифторацетата палладия(II) смешивают, перетирают и помещают в реакционное оборудование, как в примере 1. Реакционную смесь выдерживают в течение 6 ч (давление 10-2 Па) при 370oС. Образующийся при этом продукт собирается на холодной части пробирки, и после окончания опыта его счищают. Согласно данным ЛДМС продукт содержит трифторметильные производные от С60(СF3)2 до С60(СF3)6. Суммарный выход всех продуктов реакции составляет 82%. Пример 4. 0,070 г фуллерена С60 и 0,230 г трифторацетата хрома(II) смешивают, перетирают и помещают в реакционное оборудование, как в примере 1. Реакционную смесь выдерживают в течение 6 ч в вакууме (давление 10-2 Па) при 400oС. Образующийся при этом продукт собирается на холодной части пробирки, и после окончания опыта его счищают. Согласно данным ЛДМС продукт содержит трифторметильные производные от С60(СF3)2 до С60(СF3)4. Суммарный выход всех продуктов реакции составляет 80%. Таким образом, результатом предложенного является получение трифторметильных производных с высокими выходами (80-90%), не содержащих исходных реагентов и продуктов их разложения. Формула изобретения
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 03.03.2003
Извещение опубликовано: 27.12.2004 БИ: 36/2004
|
||||||||||||||||||||||||||
