ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ МЕТАНСУЛЬФОКИСЛОТЫ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДИМЕТИЛСУЛЬФОНА

  • Magomed A. Akhmedov Дагестанский государственный университет, ул. Гаджиева
  • Shagabudin Sh. Khidirov Дагестанский государственный университет, ул. Гаджиева
  • Madina Yu. Kaparova Дагестанский государственный университет, ул. Гаджиева
  • Khidirlyas S. Khibiev Дагестанский государственный университет, ул. Гаджиева
Ключевые слова: диметилсульфон, диметилдисульфон, метансульфиновая кислота, метансульфокислота, потенциал, платиновый микроэлектрод, радикал, электроокисление, электросинтез

Аннотация

В последнее время метансульфокислота (МСК) все более широко используется в различных областях электрохимических производств, таких как гальваника, электрорафинирование и электроосаждение металлов и др. В связи с этим разработка новых методов синтеза МСК из сероорганических соединений является на сегодня актуальной задачей. В настоящей работе изучен электрохимический синтез метансульфокислоты из водных растворов диметилсульфона (ДМС). Методом циклической вольтамперометрии исследовано электрохимическое поведение ДМС в кислой среде на гладком платиновом электроде в широкой области анодных потенциалов. Показано, что электроокисление ДМС происходит в области высоких анодных потенциалов 1,8 – 2,15 В. В пределах концентраций ДМС 0,05 – 0,15 М и плотностей анодного тока 0,01 – 0,03 А/см2 основным продуктом окисления является МСК. Установлено также, что с увеличением концентрации ДМС происходит существенное подавление процесса выделения кислорода. При концентрации ДМС более 0,2 М выход МСК падает, что связано с изменением механизма электроокисления ДМС. Методами КР и ИК-спектрометрии установлено, что в результате электрохимического окисления водных растворов ДМС при концентрации более 0,2 М на гладком платиновом электроде в анодном отделении электролизера образуется два устойчивых продукта – метансульфокислота и диметилдисульфон (ДМДС). На выход того или инного конечного продукта оказывает влияние концентрация исходного ДМС. Показано, что закономерное изменение выходов продуктов препаративного электросинтеза МСК и ДМДС связано с увеличением концентрации водных растворов диметилсульфона и плотностей анодного тока. На основании данных вольтамперометрических измерений и анализа продуктов препаративного электросинтеза предложен механизм электроокисления диметилсульфона в кислой среде на гладком платиновом электроде с образованием МСК и ДМДС. Показано, что ДМДС при комнатной температуре легко можно выделить из водного раствора анолита в кислой среде в виде кристаллического вещества. Также установлено, что при нагревании до 80–85 °С раствор анолита, содержащий ДМДС, разлагается на метансульфо- и метансульфиновую кислоты. Метансульфиновая кислота является неустойчивой кислотой, легко окисляемой кислородом воздуха, что дает возможность при электросинтезе получать МСК с высоким количественным выходом. Таким образом, конечным продуктом в результате электроокисления диметилсульфона в кислой среде на гадкой платине является метансульфокислота с количественным выходом.

Литература

Gernon M.D., Wu M., Buszta T., Janney P. Environmental benefits of methanesulfonic acid. Comparative properties and advantages. Green Chem. 1999. N 1. P. 127-140. DOI:10.1039/a900157c.

Akmedov M.A., Khidirov Sh. Sh. Voltammetric determination of the composition and properties of methanesulfonic acid. J. Struct. Chem. 2014. V. 55. N 6. P. 1148-1151. DOI:10.1134/S0022476614060249.

Khibiev Kh.S., Omarova K.O., Khidirov Sh. Sh. Electrochemical synthesis of dimethyl sulfone and methanesulfonic acid from dimethylsulfoxide. Rus. J. of Electrochem. 2010. V. 46. N 8. P. 1021. DOI:10.1134/S1023193510080161.

Khidirov Sh.Sh., Omarova K.O., Khibiev Kh.S. The electrooxidation of dimethyl sulfoxide on platinum electrode in an acidic environment. Vest. DSU. 2012. V. 110. N 1. P. 233-236 (in Russian).

Khidirov Sh.Sh., Akmedov M.A., Khibiev Kh.S., Omarova K.O. RF Patent N 2496772. 2013. (in Russian).

Khidirov Sh.Sh., Akmedov M.A., Rabadanov M.Kh. RF patent N 2554880. 2015 (in Russian).

Markaryan S.A., Aznauryan M.G., Kazoyan E.A. Physicochemical properties of aqueous solutions of dimethyl- and diethylsulfones. Russ. J. Phys. Chem. 2011. V. 85. N 12. P. 2291–2294. DOI: 10.1134/S0036024411120211.

Belenky L.I. Preparation and properties of organic sulfur compounds. M.: Khimiya.1998. 560 p. (in Russian).

Khidirov Sh. Sh., Omarova K.O., Khibiev Kh.S. RF patent N 2344126. 2009 (in Russian).

Tarasevich B.N. IR spectra of the major classes of organic compounds. M.: MSU M.V. Lomonosov. 2012. 29-35 p. (in Russian).

Schmidt V. Optical spectroscopy for chemists and biologists. M: Tekhnosphera. 2007. 368 p. (in Russian).

Yakovleva A.A. Adsorption of acetate and propionate ions on platinum at high anodic potentials. Elektrokhimiya. 1979. V. 15. N 9. P.1318-1323 (in Russian).

Berezin B.D., Berezin D.B. The course of modern organic chemistry. M.: Vyshch. Shkola. 1999. 768 p. (in Russian).

Опубликован
2018-07-17
Как цитировать
Akhmedov, M. A., Khidirov, S. S., Kaparova, M. Y., & Khibiev, K. S. (2018). ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ МЕТАНСУЛЬФОКИСЛОТЫ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДИМЕТИЛСУЛЬФОНА. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 59(12), 100-106. https://doi.org/10.6060/tcct.20165912.5345
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы