Способ получения кластеров полиэдрических углеводородов

Способ получения кластеров полиэдрических углеводородов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии углеродистых соединений, а именно кластеров полиэдрических углеводородов /ПЭУ/ типа симметричного икосаэдрана и может быть использовано в органической химии. Целью изобретения является повышение выхода и селективности кластеров ПЭУ. Это обеспечивается способом получения кластеров ПЭУ формулы CNZN, где C - углерод, ZN - лантаноид, N=60-70, преимущественно типа икосаэдрама, включающим введение в расплав эвтектики железоуглерод графита и после выдержки расплава до однородного распределения графита в течение 5-10 мин введение в расплав элементарного лантаноида и взаимодействие его с графитом при отношении углерода эвтектики и графите к лантаноиду 50-100, полученный при этом реакционный расплав после этого быстро охлаждают и все эти операции ведут в атмосфере инертного газа. Изобретение повышает выход кластеров ПЭУ состава C 60-70ZN в 20-28 раз и селективность, т.к. в продукте присутствует 4, а не 12 кластеров ПЭУ, как по прототипу. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BT0PCHOMV СнйДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4428255/23-26 (22) 23.05.88 (46) 23.08.90. Бюл. М - 31 (72) В.В.Левицкий и С.В.Дозморов (53) 661.66 7 (088.8) (56) Эефиров Н.С. и др. Каркасные и полициклические соединения. Молекулярный дизайн на основе принципа изоморфного превращения. — M.: МГУ, 1979, с. 120 †1.

Health I,R., О Brien S Ñ., Zhang Q. à.î. Lanthanum complexes of

sphегоidal carbon shells. — Е.Amer

Chem, Soc ° 1985., v, 107, N 25, р.7779-7780. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛАСТЕРОВ ПОЛИЭДРИЧЕСКИХ-УГЛЕВОДОРОДОВ (57) Изобретение относится к технологии углеродных соединений, а именно кластеров полиэдрических углеводородов (ПЭУ) типа симметричного икосаэдрана, и может быть использовано в органической химии, Целью изобретеИзобретение относится K технологии углеродных соединений, а именно кластеров полиэдрических углеводородов (ПЭУ) типа симметричного икосаэдрана, и может быть использовано в органической химии.

Цель — повышение выхода и селективности кластеров полиэдрических углеводородов.

Процесс проводят в расплавах, содержащих 4,23Х углерода и 95,77Х железа (эвтектика железо — углерод) базовом составе, 57, углерода и 953 железа и 7,57. углерода и 92, 5,", железа, Для приготовления расплавов ния является повышение выхода и селективности кластеров ПЭУ, Это обеспечивается способом получения кластеров ПЭУ формулы С„Ln, где С вЂ” угле— род, Ln — панта ноид, п=60-70, преимущественно типа икосаэдрана, включающим введение в расплав эвтектики железоуглерод графита и после выдержки расплава до однородного распределения графита в течение 5-10 мин введение в расплав элементарного лантаноида и взаимодействие его с графитом при отношении углерода эвтектики и графите к ла нта ноицу 50- t 00, полученный при этом реакционный расплав после этого быстро охлаждают и все эти. операции ведут в атмосфере инертного газа. Изобретение повышает выхсд кластеров ПЭУ состава С 1.п в 2028 раз и селективность, т,к. в продукте присутствует 4, а не 12 кластеров ПЭУ, как по прототипу. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл. используют карбонильное железо и ОО графит марки х.ч. Расплавление право- 3 дят в корундовых тиглях при электро— магнитном переиешивании компонент расплава в атмосфере сухого аргона.

Все расплавы готовят в печи с индукционным нагревом. Во всех случаях масса расплава 100 г, Импрегнирование проводят лантаноидами марки о.с.ч.

Ввод лантаноидов в расплав осуществляют в виде стружки. Охлаждение расплава проводят выпиванием его в конусовидную стальную форму с углом конуса 5 о, охлаждаемую снаружи водой, Для предотвращения приваривания формы

1587000

4 и слитка металла на внутреннюю поверхность формы плазменным напылением наносят окись алюминия, Остывший спиC

5 ток извлекают из йормы, обдувают сжатым воздухом и выделяют неметаллическую фазу методом анодного растворения, Выделенную неметаллическую фазу промывают дистилпированной водой„высу1 шивают при комнатной температуре, после чего проводят экстракцию кластеров ПЭУ. кипячением в 50 мп толуола марки ч.д.а. в течение 48 ч. Толуол отгоняют Tloä вакуумом водоструйного насоса. Сухой остаток подвергают испытаниям на элементный состав, массспектральному и ИК-спектральному исследованию и хроматографированию в тонком слое по стандартным методикам.

Тонкослойную хроматографию проводят на пластинках силуйол иэ толуольного раствора, проявитель — пары иода.

ИК-спектры снимают в прессовках KBr на спектрометре ИКС-29, масс-спектры снимают на времяпролетном масс-спектрометре с лазерным возбуждением пробы

ЭМАЛ-2, Пример. Кластеры ПЭУ с лантаном, В расплав эвтектики железо-углерод вносят расчетное количество угле— рода, выдерживают, после чего вносят расчетное количество .стружки лантана и выдерживают расплав. Затем расплав выливают в подготовленную стальную

35 форму .

Расчетные количества углерода и лантана, вносимые в расплав, приведены в табл, 1.

На фиг.1 приведена кривая выхода суммарного количества кластеров ПЭУ из расчета на лантан в зависимости от времени выдержки с графитом; на фиг„2 — то же, в зависимости от времени выдержки с лантаном.

В табл.2 приведены данные по выходу кластеров ПЭУ с различными лантаноидами (CqLn) при концентрации углерода в расплаве 5,,007., лантаноида

0 0687% и соотношении С:Ln=75 а . °

Иэ пог ученных данных следует, что при соотношении углерод:лантан ниже

50 или выше 100 наблюдается уменьше— ние выхода кластеров ПЭУ, Выдержка расплава железо-углерод

55 более 10 мин после внесения графита или менее 5 мин после внесения графита (фиг. 1) приводит к снижению выхопа кластеров ПЭУ ° Аналогично по достиже— нии 5 мин выдержки после внесения в расплав лантаноидв выход кластеров

ПЭУ практически остается неизменным, а после 10 мин выдержки начинает уменьшаться (фиг.2).

Иэ результатов, приведенных в табл.2, видно, что с уменьшением радиуса лантаноида наблюдается рост выхода кластеров ПЭУ, а также изменение соотношения кластеров ПЭУ с различным числом атомов углерода (табл.3), Определение содержания каждoro кластера проводят по следующей методике, Навеску кластеров растворяют в толуоле, хроматографируют на пластинках силуфол, после разделения каждый кластер вымывают из вырезанного пятна толуолом и его содержание определяют весовым методом. Состав кластеров затем поддерживают элементным анализом на углерод и лантаноид по стандартным методикам, Из табл.З видно, что в результате получают только четыре кластера ПЭУ с количеством атомов углерода в полиэдрическом углеводороде 60,64,66 и 70.

В то время как в прототипе количество образующихся кластеров существенно больше: от С о до С, Еа. Таким образом, предлагаемый метод является существенно более селективным по сравнению с известным, Строение выделенных кластеров ПЭУ (в виде их смесей) подтверждается интерпретацией их ИК-спектров и массспектров, Отнесение колебаний валентных связей СС пятичленных и шестичленных циклов углеродного каркаса

ПЭУ приведено в табл.4.

Из табл ° 4 следует, что в углеродном каркасе ПЭУ содержатся как пятичленные, так и шестичленные циклы с сопряженной (ароматической) системой связей, .Изобретение повышает выход кластеров ПЭУ состава С -С в 20-28 раэ, бо и селективность, в продукте присутствует 4, а не 12 кластеров ПЭУ, как в прототипе, Формула из обр ет ения

1. Способ получения кластеров полиэдрических углеводородов формулы

CpLn, где С вЂ” углерод, Ln — лантаноид, п — 60-70, преимущественно типа икосаэдрана, включающий взаимодействие графита и лантаноидсодержашего

5 1587000 6 реагента и выделение образовавшихся при этом кластеров, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения выхода и селективности кластеров

5 графит предварительно вводят в расплав эвтектики железо — углерод и после выдержки до однородного распрелеления графита в расплав вводят элементарный лантаноид, процесс взаимодействия осуществляют при отношении углерода эвтектики и графита к лантаноиду 50-100, полученный реакционный расплав после этого быстро охлаждают и все эти операции ведут к атмосфере инертного газа, 2. Способ по щийся тем, эвтектики после водят в течение

Т а б л п.1, отличаючто выдержку расплава введения графита про5-!О мин. и ц а 1 расплаве, 7 Выход И, o

Лантан

Опыт Соотно- Содержание в шение

С: La Углерод

О, 0384

О, 0423

О, 0564

О, 0S4á

О, 1058

О, 0454

О, 0500

0,0667

О, 1000

0,1250

0,0682

0,0750

О, 1000

0,1364

О, 1875

Та блица 2

Элементный состав, 7. с j ы

W Е

Лантаноид

Лантан

Церий

Празеодим

Неодим

Самарий

Европий

Гадолиний

Тербий

Диспрозий

Гол ьмий

Эрбий

Тулий

Иттербий

Лют еций

Иттрий»

Скандий

Криоскопическое определе.ние молекулярных масс показывает, что для иттрия и скандия кластеры содержат удвоенное число атомов этих элементов

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

20,5

19,8

20,3

21,9

25,6

26,8

26,1

27,1

28,5

28,5

28,0

24,9

25,1

23,8

25,0

16,5

4,23

4,23

4,23

4,23

4,23

5,00

5,00

5,00

5,00

5,00

7,50

7,50

7,50

7,50

7,50

84,22

84,15

84, 10

83, 76

83, 38

83,33

83, 01

82,90

82,67

82,72

82,61

82, 53

82, 06

81, 06

81,64

89,98

15,78

15,85

15,90

16, 24

16,62

16,67

16,99

17, 10

17,23

17,28

17,39

17,47

17, 94

18, 94

18,36

10,02

13,7

18,9

20,2

19,8

18,0

13,4

19,6

20,3

20,0

17,5 13,0

19,8

20,5

20, 1

17,2

61,8

62,0

62,1

62,0

62,9

63,3

64,0

64,20

65,0

65,8

66,2

66,5

66,0

62,4

65,9

67,3

1587000

Т а б л и ц а 3

Относительное содержание кластеров ПЭУ, мас.доли, в зависимости от и

Ла нтаноид

60 64 66 70

Та блица 4

Лантаноид сс у см пятичленного кольца шестичленного кольца

Лантан

Церий

Празеодим

Неодим

Самарий

Европий

Гадолиний

Тербий

Диспроэий

Гольмий

Эрбий

Тулий

Иттербий

Лютеций

Иттрий

Скандий

Скандий

Иттрий

Лантан

Церий

Праз еодим

Неодим

Самарий

Евр опий

Гадолиний

Тербий

Диспрозий

Гол ьмий

Эрбий

Тулий

Иттербий

Лют е ций

0,51

0,51

0,57

0,53

0,48

0,50

0,48

0,43

0,43

0,45

0,42

0,48

0,41

0,37

0,31

0,21

1415, 1410, 1405, 1405, 1402, 1405, 1400, 1403, l 405, 1405, 1408, 1408, 1408, 14109

1410, 1410, 0,31

0,30

0,24

0,24

0,23

0,20

0,21

О, t9

О, 17

О, 13

0,12

0 08

О) 10

О, 10

0,03

0,00

1105, 1 t05

1118, 1 120, 1120, 1 120, 1115, 1 1! 5, 1120, 1115, 1 1 15, 1110i

ii05

1 t 05, 1103, 1095, 0,00

0,00

0,02

0,06

0,02

0,04

0,07

0,07

0,07

0,10

О, 12

О, 10

О, 15

О, 19

О, l9

0,27

1008 1620, 1000 1620, 1023 16 15, 1025 1615, 1025 1615, 1025, 1615, 1025 1615, 1025 1615, 1025 1620, 1020 1620, 1020 1620, 1015 1620, 1010 l 620, 1005 1620, 995 I 620, 995 1620, 0,18

0,19

О, 17

О, 17

0,27

0,26

0,28

0,31

0,31

0,32

0,34

0,34

0,34

О;34

0,47

0,42

1550, 1550, 1550, 1550, 1550, 1555, 1558, 1560, 1560, 1560, 1565, 1562, 1560, 1550, 1540, 1540, 1450

1458

1458

1458

1458

1458

1459

1458

1458

1458

1458

1458

1458

1458

1 587000

1б

12

t; i

72

6 8

Фиг. 2

Составитель Л.Романцева

Редактор Н.Гунько Техред П,Олийнык Корректор О,Ципле

Заказ 2395 Ти раж 412 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,. 101