Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Конденсация фенолов с альдегидами и кетонами

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Все предметы / Химия / Получение фенолов / Конденсация фенолов с альдегидами и кетонами
Содержание статьи

Гидроксиметилирование фенолов - процесс конденсации фенолов с альдегидами и кетонами является методом получения фенолформальдегидиих смол (ФФС), или фенопластов, которые широко применяются в виде клеев, лаков, эмалей, компаундов, защитных пленкообразователей или технических изделий типа текстолита, гетинакса, карболита, пресс-порошков, фаолита тому подобных.

Гидроксиметилирование фенола

Реакция гидроксиметилирования фенола или поликонденсация его с альдегидами была открыта А. Байером в 1872 году, а в 1908 А. Бакеланд реализовал ее в промышленности. Легкость протекания этой реакции обусловлена тем, что благодаря сильному активирующему действию $OH$-группы фенолы способны взаимодействовать даже с такими слабыми электрофилами, как альдегиды и кетоны в присутствии кислот или оснований:

  1. Каталитическое действие кислоты заключается в протонировании формальдегида с образованием реакционноспособного электрофила, который замещает атом водорода в о- или п-положении фенола с образованием фенолоспиртов, или метилолфенолов:



    Рисунок 1.

  2. Каталитическое действие оснований заключается в образовании фенолят-аниона, нуклеофильные способности которого выше по сравнению с фенолом. Фенолят-анион атакует электрофильный атом углерода формальдегида одним из своих активированных положений:



    Рисунок 2.

При избытке формальдегида гидроксиметилирование фенолоспиртов может происходить дальше:



Рисунок 3.

Остановить реакцию на стадии получения моно- или дигидроксиметил- фенолов практически невозможно, и процесс проходит к образованию ФФС.

Такая реакция относится к процессам поликонденсации. При соотношении альдегид: фенол - 6: 7 и комнатной температуре в кислой среде синтезируются новолачные смолы - линейные полимеры (термопласты), которые плавятся при нагревании до 90-130$^\circ$С и растворяются в органических растворителях:



Рисунок 4.

Готовые работы на аналогичную тему

Особенности процесса поликондесации

Поликонденсацией называют процесс образования высокомолекулярных полимерных соединений из исходных низкомолекулярных веществ, который сопровождается выделением какого-либо побочного низкомолекулярного продукта (воды, галоненоводорода, аммиака и т. п.).

Поликонденсация является обратной реакцией. Ход процесса и характер образующихся продуктов реакции, зависят от числа функциональных групп в начальных мономерах, от соотношения начальных компонентов, а также от скорости и полноты удаления низкомолекулярных продуктов реакции. При наличии в каждом из исходных веществ двух функциональных групп в результате реакции поликонденсации образуется линейный полимер. Если же функциональность хотя бы одного из начальных мономеров больше двух, образуется полимер пространственного строения.

Так, взаимодействие фталевого ангидрида и диолов (этиленгликоля, пропиленгликоля) приводит к образованию линейного полиэстера, в то время как взаимодействие фталевого ангидрида и полиолов (глицерина, пентаэритрита, сорбита, маннита и т. д.) приводит к образованию пространственных полиэфиров. В то же время, некоторые вещества (в зависимости от условий реакции) могут проявлять различную функциональность. Так, во время проведения реакции между фталевым ангидридом и глицерином последний при температуре 170-180$^\circ$ С ведет себя как бифункциональное соединение (в реакцию вступают в основном первичные гидроксильные группы), а при 200-220$^\circ$ С - как трифункциональное соединение (в реакцию вступают и менее активные вторичные гидроксильные группы.

Реакции поликонденсации носят ступенчатый характер, поскольку каждый акт взаимодействия функциональных групп приводит к образованию устойчивого соединения - димера, тримера и т. д.

В начале реакции происходит взаимодействие молекул исходных веществ друг с другом и с образовавшимися молекулами димеров, триммеров и олигомеров, а затем, по мере исчерпания исходных веществ, начинают реагировать друг с другом диммеры, триммеры и полимеры. Одновременно с ростом цепи полимера протекает ряд побочных реакций, осложняющих течение процесса: деструктивные реакции и реакции между цепями. Реакция прекращается при исчерпании начальных мономеров и достижении равновесия между полимерным продуктом и низкомолекулярными соединениями, которые выделяются. В результате поликонденсации в зависимости от строения исходных компонентов образуются смолы, воски или вязкие жидкости. Они, например, в случае взаимодействия фталевого ангидрида и диолов (глицерина и полиолов), в зависимости от соотношения компонентов - полиэфиры с концевыми карбоксильными или гидроксильными группами.

Поликонденсация фенолов

В щелочной среде при избытке формальдегида сначала через стадию образования фенолоспиртов синтезируются растворимые резольные смолы (реактопласты, или термореактивные полимеры) с разветвленной линейной строением аналогично предыдущему случаю:



Рисунок 5.

Затем при нагревании резолы дают нерастворимые резиты с трехмерной (сшитой) структурой.

При избытке фенола резолы способны переходить в новолаки, а новолачные смолы в случае избытка формальдегида - в резолы.

Необходимо отметить, что создание ФФС трудно контролируется и происходит сложным путем с получением молекулярно-неоднородной смеси олигомеров с молекулярной массой примерно 500-8000 для новолаков и резолов. Механизм реакции поликонденсации фенолов с альдегидами полностью еще не определен.

Кроме фенола и формальдегида фенол-альдегидные смолы образуют также другие производные фенола и некоторые альдегиды.

Сообщество экспертов Автор24

Автор этой статьи

Автор статьи

наталия Богдановна врецена

Эксперт по предмету «Химия»

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис