СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРФТОРЭТИЛЗАМЕЩЕННЫХ ОЛИГОФТОРФОСФАТОВ АЛКИЛАММОНИЯ

  • Ivan G. Mokrushin Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Olga A. Pinegina Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Marina P. Kransnovskikh Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Maksim V. Dmitriev Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Igor V. Markin Пермский филиал АО "Российский научный центр «Прикладная химия (ГИПХ)»
  • Arkadij L. Kozen Пермский филиал АО "Российский научный центр «Прикладная химия (ГИПХ)»
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246705.6916
Ключевые слова: трифтор[трис(пентафторэтил)]фосфаты аммония, перфторэтилфосфоран, координационная химия, кристаллическая структура, термический анализ, электропроводность

Аннотация

Моно-, ди-, триперфторэтилзамещенные фторфосфат-анионы являются билдинг-блоками в молекулярном дизайне солей с ониевыми катионами и используются для повышения гидрофобности, модификации поверхностно-активных свойств и электропроводности. В работе предложены методы синтеза суперкислоты H+[PF3(C2F5)3]- реакцией три(пентафторэтил)дифторфосфорана с раствором плавиковой кислоты, а также суперкислот H+[PF4(C2F5)2]- и H+[PF5C2F5]- постадийным снятием перфторэтильного заместителя гидролизом с последующей обработкой раствором HF. На основе полученных суперкислот метатезисом анионов при 0 °C из соответствующего хлорида четвертичного аммония cинтезированы ионные соединения из группы NR4FAP с катионом трибутилметиламмония общей формулы [(C4H9)3NCH3]+[PF6-n(C2F5)n]-, где n = 1, 2, 3. Квадратная бипирамидальная структура трех изучаемых анионов подтверждена данными спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и рентгеноструктурного анализа (РСА). Методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и синхронного термического анализа (СТА) показано, что синтезированные соединения характеризуются чрезвычайно низким давлением паров до 300 °C, широким диапазоном жидкого состояния шириной до 310 К и относятся к ионным жидкостям (ИЖ), в том числе одна к типу жидких при комнатной температуре (RT-IL). Определены температуры и энтальпии плавления. Методом анализа выделяющихся газов (СТА-АВГ) проанализированы общие закономерности разложения соединений, показано, что во всех случаях разложение изучаемых ионных жидкостей начинается с деструкции аниона. Изучено электросопротивление чистой ионной жидкости при комнатной температуре. Описанные характеристики перфторэтилзамещенных олигофторфосфатов алкиламмония открывают перспективы для использования их в качестве электропроводящих и антистатических добавок для нефтехимии, топлив и полимеров.

Для цитирования:

Мокрушин И.Г., Пинегина О.А., Красновских М.П., Дмитриев М.В., Маркин И.В., Козен А.Л. Синтез и характеристики перфторэтилзамещенных олигофторфосфатов алкиламмония. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 5. С. 54-61. DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6916.

Литература

Wang X., Chi Y., Mu T. A review on the transport properties of ionic liquids. J. Mol. Liq. 2014. V. 193. P. 262-266. DOI: 10.1016/j.molliq.2014.03.011.

Pesic J., Watson M., Papovic S., Vranes M. Ionic Liquids: Review of their Current and Future Industrial Applications and their Potential Environmental Impact. Recent Pat. Nano-technol. 2021. V. 15. N 3. P. 225-244. DOI: 10.2174/ 1872210513999190923121448.

Nasirpour N., Mohammadpourfard M., Heris S.Z. Ionic liquids: Promising compounds for sustainable chemical processes and applications. Chem. Eng. Res. Des. 2020. V. 160. P. 264-300. DOI: 10.1016/j.cherd.2020.06.006.

Vekariya R.L. A review of ionic liquids: Applications to-wards catalytic organic transformations. J. Mol. Liq. 2017. V. 227. P. 44-60. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.11.123.

Krivenko A.P., Vasilkhova N.O., Nikulin A.V., Sorokin V.V. Methodology of «green» chemistry in the synthesis of substituted 2-aminopyranes(pyridine)-3-carbonitrile. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 9. P. 13-19 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6526.

Yue C., Fang D., Liu L., Yi T.-F. Synthesis and application of task-specific ionic liquids used as catalysts and/or solvents in organic unit reactions. J. Mol. Liq. 2011. V. 163. N 3. P. 99-121. DOI: 10.1016/j.molliq.2011.09.001.

Zhang S., Zhang Q., Zhang Y., Chen Z., Watanabe M., Deng Y. Beyond solvents and electrolytes: Ionic liquids-based advanced functional materials. Prog. Mater. Sci. 2016. V. 77. P. 80-124. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2015.10.001.

Ren J., Zheng L., Wang Y., Zang X., Wu J., Yue Y., Han X., Wu L. Synthesis and characterization of quaternary ammonium based ionic liquids and its antistatic applications for diesel. Colloids Surf. A: Physicochem. 2018. V. 556. P. 239-247. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2018.08.038.

Kosinski S., Rykowska I., Gonsior M., Krzyżanowski P. Ionic liquids as antistatic additives for polymer composites–a review. Polym. Test. 2022. P. 107649. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2018.08.038.

Cai C., Luo B., Liu Y., Fu Q., Liu T., Wang S., Nie S. Advanced triboelectric materials for liquid energy harvesting and emerging application. Mater. Today Commun. 2022. V. 52. P. 299-326. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.10.034.

Prikhod’ko S.A., Shabalin A.Y., Shmakov M.M., Bardin V.V., Adonin N.Y. Ionic liquids with fluorine-containing anions as a new class of functional materials: features of the synthesis, physicochemical properties, and use. Izv. AN. Ser. Khim. 2020. V. 69. P. 17-31 (in Russian). DOI: 10.1007/ s11172-020-2719-5.

Ignat’ev N.V., Finze M., Sprenger J.A. P., Kerpen C., Bernhardt E., Willner H. New hydrophobic ionic liquids with perfluoroalkyl phosphate and cyanofluoroborate anions.

J. Fluor. Chem. 2015. V. 177. P. 46-54. DOI: 10.1016/j.jfluchem. 2015.03.007.

Sheldrick G.M. XS. SHELXT– Integrated space-group and crystal-structure determination. Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Adv. 2015. 71. P. 3–8. DOI: 10.1107/S2053273314 026370.

Sheldrick G.M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Crystallogr. Sect. C: Struct. Chem. 2015. V. 71. P 3–8. DOI: 10.1107/S2053229614024218

Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J, Howard J.A.K., Puschmann H. OLEX2: a complete structure solu-tion, refinement and analysis program. J. Appl. Cryst. 2009. 42. P. 339–341. DOI: 10.1107/S0021889808042726.

Ignat’ev N.V., Welz-Biermann U., Kucheryna A., Bissky G., Willner H. New ionic liquids with tris(perfluoroalkyl)trifluorophosphate (FAP) anions. J. Fluor. Chem. 2005. V. 126. N 8. P. 1150-1159. DOI: 10.1016/j.jfluchem.2005.04.017.

Pavlenko N.V., Yagupolsky L.M. Interaction of tris(perfluoroalkyl)-phosphine oxides and tris(perfluoroalkyl)difluorophosphoranes with fluoride ion. Zhurn. Obshch. Khim.1989. V. 59. N 3. P. 528–534 (in Russian). DOI: 10.1002/ chin.198941236.

Ignat’ev N.V., Bader J., Koppe K., Hoge B., Willner H. Recent progress in perfluoroalkyl-phosphorus chemistry. J. Fluor. Chem. 2015 V. 171. P. 36-45. DOI: 10.1016/ j.jfluchem.2014.10.007.

Hosein A.I., Caffyn A.J.M. A study of the reaction of perfluoroalkyl Grignard reagents with phosphoryl chloride and phenylphosphonic dichloride. Dalton Trans. 2012. V. 41. N 43. P. 13504-13508. DOI: 10.1039/C2DT31371E.

Mahmood T., Shreeve J.M. New perfluoroalkylphosphonic and bis (perfluoroalkyl) phosphinic acids and their precursors. Inorg. Chem. 1986. V. 25. N 18. P. 3128-3131. DOI: 10.1021/ic00238a006.

Hosein A.I., Le Goff X.F., Ricard L., Caffyn A.J. Reaction of perfluoroalkyl grignard reagents with phosphorus trihal-ides: a new route to perfluoroalkyl-phosphonous and-phosphonic acids. Inorg. Chem. 2011. V. 50. N 4. P. 1484-1490. DOI: 10.1021/ic102063e.

Опубликован
2024-04-04
Как цитировать
Mokrushin, I. G., Pinegina, O. A., Kransnovskikh, M. P., Dmitriev, M. V., Markin, I. V., & Kozen, A. L. (2024). СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРФТОРЭТИЛЗАМЕЩЕННЫХ ОЛИГОФТОРФОСФАТОВ АЛКИЛАММОНИЯ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 67(5), 54-61. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246705.6916
Выпуск
Том 67 № 5 (2024)
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)