Сделайте прогноз применения процессов синтеза мономеров

Для этих реакций характерна большая глубина превращения, чем для реакции синтеза моно­функционального соединения. Даже самая простая схема син­теза бифункционального соединения, например, нитрование бен­зола:

показывает, что при его получении достигается большая глубина превращения исходных соединений (бензола и азотной кислоты), чем при получении монофункциональных продуктов. И если в последнем случае можно получить продукт при малой глубине пре­вращения (большой выход можно обеспечить возвратом в реак­ционную систему непрореагировавшего исходного сырья), то при синтезе бифункциональных соединений это невозможно. Большая глубина превращения определяет и особенности условий синтеза таких соединений: большую продолжительность процесса, более высокие температуры и концентрации, т.е. бифункциональные мо­номеры получают в более жестких условиях, чем монофункциональные соединения.

Еще одной особенностью процессов получения бифункциональ­ных соединений является их сложность. Практически все они состоят из ряда последовательно-параллельных реакций. Последовательность реакций получения полифункциональных соединений (моно-, би-, три- и т.д.) и их неразделенность в пространстве и времени приводят к тому, что реакционная смесь всегда содержит примеси сое­динений иной функциональности, т.е. в бифункциональном соединении всегда присутствуют примеси моно- или трифункциональных соединений. Это означает, что как в любой мо­мент времени, так и в конце процесса в реакционной смеси нахо­дится набор различных продуктов. На рис. 6 показана зависимость содержания продуктов (мо­но-, ди-, три-и тетразамещенных) хлорирования дифенилолпропана от глубины процесса (содержания введенного хлора). Из рисунка видно, что на приведенных графиках нет ни одной точки, в которой содержание какого-либо из названных продуктов составляло 100%.

Рис. 6. Зависимость содержания различных продуктов от глубины превращения при хлорировании дифенилолпропана (Диана) в ядро): 1–монохлордиан, 2–дихлор­­диан, 3–трихлордиан, 4–тетрахлордиан, 5-диан.

Набор продуктов при синтезе бифункциональных соединений становится еще более широким в случае протекания побочных реакций, т.е. реакций, не предусмотренных основным уравнением процесса. Так, при введении функциональной группы в аромати­ческое ядро практически всегда образуются три типа продуктов: орто-, мета- и паразамещенные. При протекании в одной и той же поликонденсационной си­стеме реакций образования реакционных центров и реакций их превращения число побочных реакций возрастает. Для того чтобы уменьшить долю побочных реакций и, следова­тельно, количество примесных продуктов, при получении бифун­к­циональных мономеров следует идти двумя путями: 1) повышать селективность (избирательность) целевого химического превраще­ния; 2) проводить очистку мономеров. Повышение избирательности нужной химичес­кой реакции тре­бует, по видимому, проведения значительной экспериментальной работы. Из общих соображений следует, что электрофильные реакции, как правило, менее селективны, чем нуклеофильные. При проведении реакции образования реакционных центров одновре­менно с побочными реакциями опти­мальным является протекание их по разному кинетическому механизму.

Довольно хорошо разработанным общим способом повышения вы­хода целевого продукта является метод защиты или метод защит­ных групп. Этот метод состоит в том, что после введения в соединение одной функ­циональной группы ее превращают в нереакционноспособную, да­лее вводят вторую группу (или проводят соответствую­щее химическое превращение), а затем снимают защит­ную группу. Например, при получении H₂N–С₆H₄SO₂CI (п-аминобензолсульфо­­хло­рида): прямое сульфохлорирование анилина (или обработка его хлори­стым сульфурилом) может привести к замещению аминогруппы остатком –SO₂Cl. Поэтому анилин сначала обрабатывают му­равьиной кислотой для образования соединения HCONH–С₆H₅, а затем хлорсульфоновой кислотой или хлористым сульфурилом для получения HCONHC₆H₄SO₂CI, которое пре­вращают в п-аминобензолсульфохло­рид легким омылением, не затрагиваю­щим группу CISO₂.

Интересным способом защиты функциональных групп являет­ся создание стерических препятствий путем введения рядом с функциональной группой большого объемного заместителя. Примером может служить получение бициклических фенолов окислительной поликонденсацией:

Для ароматических соединений кроме описанного способа пря­мой защиты можно использовать способ косвенной защиты, при котором вводимая защитная группа защищает не саму функциональную группу, а создает необходимые условия для протекания реакции только в одном положении, например:

Методы очистки, применяемые для удаления побочных проду­к­тов из бифункционального мономера, не отличаются какими-ли­бо особенностями (перегонка, дистилляция, возгонка, кристаллиза­ция, экстракция и т. д.). В случаях, когда эти традиционные ме­тоды очистки не дают существенного результата, мономер спе­ци­ально переводят в другое соединение, более легко очищаемое Так, пока не был разработан способ очистки терефталевой кислоты, син­тез полиэтилентерефталата проводили через диметиловый эфир кислоты, который гораздо легче, чем кислота, подвергался очистке. Этот способ, естественно, экономически невыгоден. Однако в ряде случаев он может оказаться целесообразным, поскольку за­траты на получение «промежуточного» мономера могут быть меньше убыт­ков, которые приносит использование неочищенного продукта (плохое качество материалов и изделий, неустойчивость процессов их получения и т д).