Гуанідинвмісні олігоетери як протонпровідні речовини

Реферат: Гуанідинвмісні олігоетери загальної формули NH2+R1 NH2+R1 H2N N H R N H OH NH2 OH , де OH R= O O O O 0,07 , R1=Cl-, OOCCH3, HCOO-, H2PO4 як протонпровідні речовини. , UA 109642 U UA 109642 U Корисна модель стосується гуанідину, його солей, комплексів або продуктів приєднання, а гуанідинвмісних олігоетерів загальної формули NH2+R1 NH2+R1 H2N N H R OH N H NH2 OH , де OH O O O O R= 0,07 , 5 R1=Cl-, OOCCH3, HCOO-, H2PO4 10 15 20 , як протонпровідних речовин для паливних елементів. Відомі протонпровідні сполуки для хімічної сепарації, сенсорів, пристроїв акумулювання енергії, електрохромних дисплеях, процесах електролізу води з температурою плавлення нижче 100 °C, що складаються з органічних катіонів (наприклад, імідазолій, піридиній, тетраалкілфосфоній, тетраалкіламоній, тетраметилгуанідиній) і неорганічних або органічних аніонів (наприклад, Сl-, PF6-, BF4-, CF3SO3-, (CF3SO2)2N-, CF3CO2- і т. п.) як речовини для паливних елементів з високою іонною провідністю [1-5]. Прототипом корисної моделі як протонпровідної сполуки на основі олігоетерсечовини з -4 піридинієвими та сульфонатними групами. Рівень провідності 10 См/см за 120 °C /6/. Задачею корисної моделі є синтез гуанідинвмісного олігоетеру як протонпровідної речовини для паливних елементів, що забезпечує більший рівень провідності та широкий температурний інтервал її експлуатації. Поставлена задача вирішується синтезом гуанідинвмісних олігоетерів взаємодією олігоепоксиду з гуанідином з подальшою обробкою кислотами як протонпровідних речовин для паливних елементів з хлоридними, ацетатними, фосфорнокислими, мурашинокислими аніонами в своєму складі, загальної формули NH2+R1 NH2+R1 H2N N H R OH N H NH2 OH , де OH R= O O O O 0,07 , 25 R1=Cl-, OOCCH3, HCOO-, H2PO4 30 35 40 . Приклад 1 Синтез гуанідинвмісних олігоетерів в іонній формі здійснювали в дві стадії. На першій стадії синтезували гуанідинвмісні олігоетери взаємодією 3,64 г (0,01 г-екв.) олігоепоксиду DER-331 MM 365 і 1,20 г (0,02 г-екв.) гуанідину, попередньо переведеного в основну форму за 70 °C в розчині диметилформаміді. На другій стадії отриманий олігомер обробляли двократним молярним надлишком хлоридної кислоти. Кінцевий продукт переосаджували із диметилформіду в гексан. Вихід продуктів 90-95 %. Приклад 2 Першу стадію виконували за прикладом 1. На другій стадії отриманий олігомер обробляли двократним молярним надлишком оцтової кислоти. Кінцевий продукт переосаджували із диметилформіду в гексан. Вихід продуктів 90-95 %. Приклад 3 Першу стадію виконували за прикладом 1. На другій стадії отриманий олігомер обробляли двократним молярним надлишком мурашиної кислоти. Кінцевий продукт переосаджували із диметилформіду в гексан. Вихід продуктів 90-95 %. Приклад 4 1 UA 109642 U Першу стадію виконували за прикладом 1. На другій стадії отриманий олігомер обробляли двократним молярним надлишком фосфатної кислоти. Кінцевий продукт переосаджували із диметилформіду в гексан. Вихід продуктів 90-95 %. NH +2 R O NH H2N NH +R1 NH2 H2N O N H R OH DER-331 N H R OH 5 NH2 OH , NH2+R1 NH2+R1 H2N N H N H NH2 OH , де OH R= O O O O 0,07 , R1=Cl-, OOCCH3, HCOO-, H2PO4 10 15 20 . Будова отриманих олігоетерів підтверджується даними ІЧ-спектроскопії. -1 В ІЧ-спектрі гуанідинвмісних олігоетерів за прикладами 1, 2, 3, 4 в межах 3200-3550 см присутні смуги поглинання валентних коливань ОН і NH груп. Присутність -СН, -СН2 та -СН3 груп -1 -1 -1 підтверджено смугами поглинання 2869 см , 2926 см , 2964 см , які відповідають валентним -1 коливанням С-Н зв'язків, смуги деформаційних коливань цих зв'язків в межах 1460 см . Смуга -1 поглинання валентних коливань C=N гуанідинових фрагментів спостерігається при 1640 см та -1 перекривається зі смугою деформаційних коливань NH груп. В діапазоні 1450-1650 см знаходяться смуги поглинання С=С зв'язків бензольного кільця. Смуги поглинання в інтервалі -1 частот 1100-1300 см вказують на коливання С-О-С зв'язків етерних груп. Смуга поглинання -1 СОО" груп знаходиться при 1680 см . Іонну провідність (σdc) синтезованих сполук визначали методом діелектричної релаксаційної спектроскопії в температурному інтервалі 40-120 °C з використанням діелектричного спектрометра на основі моста змінного струму Р5083 з двоелектродним вічком з нержавіючої сталі. Частотний діапазон вимірів складав 0,1-100 кГц. Перед початком дослідження зразки прогрівали до 100 °C протягом 30 хв в струмі сухого азоту для видалення вологи, сорбованої з повітря. Виміри проводилися в струмі сухого азоту (таблиця). 25 Таблиця Протонна провідність гуанідинвмісних олігоетерів T, °C зразок, протиіон 1 СН3СОО 2 НСОО 3 Н2РО4 4 Сl прототип 30 120 100 -4 80 -4 4,79∙10 -4 1,07∙10 -3 1,73∙10 -3 1,94∙10 -4 4,51∙10 2,05∙10 -5 2,35∙10 -3 1,11∙10 -3 1,38∙10 -4 2,24∙10 60 -5 6,21∙10 -6 4,95∙10 -4 3,63∙10 -4 6,68∙10 -4 1,09∙10 40 -5 1∙10 -7 3,71∙10 -4 1,42∙10 -6 9,4∙10 -4 1,01∙10 -6 1∙10 -8 2,89∙10 -5 1,77∙10 -7 8,97∙10 Таким чином, запропоновані гуанідинвмісні олігоетери характеризується вищою протонною -3 провідністю в порівнянні з прототипом 10 См/см за температури 80-120 °C, та мають широкий інтервал експлуатації. Джерела інформації: 1. Hallett J.P., Welton T. Room-temperature ionic liquids: solvents for synthesis and catalysis. 2 //Chem. Rev. 2011. V. 111. № 5. - P. 3508. 2. Bideau J.L., Viau L, Viowc A. Ionogels, ionic liquid based hybrid materials //Chem. Soc. Rev. 2011. V. 40. № 2. - P. 907. 2 UA 109642 U 5 3. Greaves T.L., Drummond C.J. Protic ionic liquids: properties and applications. //Chem. Rev. 2008. V. 108. № 1. - P. 206. 4. Mecerreyes D. Polymeric ionic liquids: broadening the properties and applications of polyelectrolytes //Progr. Polymer Sci. 2011. V. 36. № 12. - P. 1629. 5. Yuan J., Meccerreyes D., Antonietti M. Poly(ionic liquid)s: an update //Progr. Polymer Sci. 2013. V. 38. № 7. - P. 1009. 6. Деклараційний патент на корисну модель № 90680 від 10.06.2014, Бюл. № 11. - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Гуанідинвмісні олігоетери загальної формули NH2+R1 NH2+R1 H2N N H R N H OH NH2 OH , де OH R= O O O O 0,07 , 15 R1=Cl-, OOCCH3, HCOO-, H2PO4 , як протонпровідні речовини. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3