Способ получения нафтената хрома (III) Советский патент 1992 года по МПК C07C51/41 C07C61/06 

Изобретение относится к области получения карбоксилатов переходных материалов, в частности нафтената хрома (III), применяемого в качестве антистатической присадки к реактивным топливам и т.д.

Присадки, применяемые для устранения электризации реактивных топлив, долж- ны эффективно снижать электризацию топлива при возможно меньшей концентрации, чтобы не ухудшить эксплуатационные свойства топлива, повышать его электропроводность. Растворы присадок в топливе должны быть и седиментацией но устойчивы.

Известен способ получения нафтената хрома (III), заключающийся в том, что нафтеновую кислоту нейтрализуют водным раствором едкого натра при 75-80°С в течение 30 мин с последующим взаимодействием с неорганической солью хрома (III) в присутствии избытка сульфата натрия в течение 1 ч,

Образовавшийся продукт экстрагируют ксилолом.

Недостатком данного способа является сложность и многостадийность процесса.

Известен также способ получения нафтената хрома (III), по которому процесс ведут обменным разложением водных растворов щелочной соли нафтеновых кислот (7-10% избытка) и водорастворимой соли хрома при 15-25°С с последующей выдержкой при 45-50°С; экстракцией полученного нафтената хрома циклогексаном и выделением целевого продукта.

Недостатком данного способа также является сложность и многостадийность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения нафтената хрома (III), согласно которому раствор нафтеновых кислот в гептане обрабатывают в течение 30 мин водным раствором едкой щелочи при

VI Ю |00 Ю Ю

40-45°С с последующей обработкой реакционной массы сухим ацетатом хрома (ill) при 70-75°С в течение 2 ч. Затем полученную реакционную смесь промывают водой, отделяют органический слой и отгоняют растворитель.

Недостатком известного способа является сложность и многостадийность процесса синтеза, а также то, что конечный продукт обладает невысокими значениями электро- проводности.

Цель изобретения - упрощение процесса и улучшение качества целевого продукта за счет повышения антистатических свойств целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения нафтената хрома (III) путем непосредственного взаимодействия нафтеновой кислоты с солью хрома (III) при 70°С в течение 4 ч в среде растворителя с последующей его отгонкой, промывкой целевого продукта водой в качестве соли хрома берут гидрат нитрата хрома (III) Сг(МОз)з 9НаО, а в качестве растворителя - диоксан и после промывки продукт подвергают термообработке при 140-200°С в течение 1,5 ч. Процесс ведут в среде диок- сана, что позволяет исключить стадию нейтрализации нафтеновой кислоты, причем проведение процесса в среде органическо- го растворителя исключает образование гидролизных форм хрома, ухудшающих чистоту конечного продукта, исключает появление вредных сточных вод. Далее после промывки продукт подвергают термообра- ботке при 140-200°С в течение 1,5 ч, благодаря чему улучшаются антистатические свойства нафтената хрома.

В качестве исходной была использована нафтеновая кислота со средней мол.м. 198 г/моль, точность определения ±4 г/моль. Время проведения процесса существенно влияет на выход целевого продукта. Доказательством этого служат данные табл. 1..

Сравнение полученных данных, приведенных в табл. 1, показывает, что время проведения синтеза оказывает влияние на выход продукта и оптимальное время 4 ч.

Время последующей термообработки существенно влияет на электропроводность целевого продукта. Экспериментальные данные, приведенные в табл. 2, показывают, что при термообработке образца нафтената хрома в течение 0,5 ч при 170°С электропроводность для %-ного раствора составляет 8150 пСм/м. Увеличение времени термообработки до 1,5 ч повышает это значение до 10130 пСм/м. Дальнейшее

увеличение времени термообработки до 2,5 ч при 170°С незначительно изменяет электропроводность.

Следовательно, оптимальным следует считать время термообработки нафтената хрома 1,5 ч.

Процесс термообработки играет принципиально важную роль в повышении антистатических свойств и является примером твердофазной реакции, связанной с изменениями в координационной сфере хрома (III), о чем свидетельствует незначительная потеря массы вещества при прогреве об - разца в интервале 27-250°С, а также данные дериватограммы.

Пример 1. В коническую колбу, снабженную обратным холодильником, помещают 40 мл диоксана, 0,01 моль (4,00 г) нитрата хрома (III) Сг(МОз)з ЭНаО, 0,03 моль (5,94 г) нафтеновой кислоты (средняя мол.м 198 г), при интенсивном перемешивании процесс ведут при 70°С в течение 4 ч. Затем растворитель отгоняют (t 101°C), вещество промывают водой и в колбе подтоком азота прогревают при 170°С в течение 1,5 ч. Полученное соединение представляет собой зеленовато-коричневое смолообразное вещество, хоро шо растворимое без нагрева в толуоле, топливе, спирте, ацетоне, гекса- не. Выход целевого продукта составляет 90% от теоретического.

Нафтенат хрома (III) был проанализирован на содержание С, Н, Сг. Содержание углерода и водорода определяли методом элементного микроанализа, а содержание хрома - трилонометрическим методом путем перевода хрома (III) в водорастворимую форму посредством обработки образца соляной кислотой.

Найдено,%: С 66,21; Н 9,55; Me 7,42.

, где L-анион нафтеновой кислоты.

Рассчитано, %: С 67,19, Н 9,79; Me 8,08.

Мол.м. нафтената хрома была определена криоскопическим методом в бензоле. Экспериментально найдено, что ее значение составляет 650-660 г/моль. Расчетное значение для составляет 643 г/моль при мол.м. нафтеновой кислоты 198 г/моль.

ИК-спектры целевого продукта, после высушивания в термостате при 50-55°С в течение суток регистрировали на ИК-спект- рометре Спекорд-75 ИР в виде суспензии в вазелиновом масле.

ИК-спектр, vs (СОСГ) 1373; vas (COO) 1602; д (-СН2-) 1453; vs (-CH2-) 2861; vas (-CH2-) 2880; колебание кольца 886.

Результаты проведенного физико-химического исследования позволяют считать,

Формула изобретения

Способ получения нафтената хрома (III) с использованием нафтеновой кислоты и соли хрома (III) при 70°С в среде растворителя с последующей его очисткой и промывкой целевого продукта водой, отличаю щ и й- с я тем, что, с целью улучшения качества целевого продукта и упрощения процесса,

нафтеновую кислоту подвергают непосредственному взаимодействию с солью хрома в течение 4-6 ч, при этом в качестве растворителя используют диоксан, в качестве соли хрома - гидрат нитрата хрома (III) Сг(МОз)з 9Н20 и после промывки водой продукт подвергают термообработке при 140-200°С в течение 1,5-2 ч.

Продукт- нафтенатхрома(З4) С.66,21 %, Н - 9,55%, Me - 7,42%. Мол.м. 643 г/моль. Электропроводность 10130 пСм/м (при С 1 ). Реагент 1: нафтеновая кислота. Реагент 2: нитрат хрома (31 Сг(МОз)з 9Н20. Условия реакции: 70°С, 4 ч, растворитель - диоксан. 3 табл.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3