Способ получения кластеров полиэдрических углеводородов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ЯО 1587 О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ластегле -хез о Ашег. ых соедине лиэдрическсимметр т быть и ии, а именнох углеводорочного икосапользованоелью изобрете гии угл кластер дов (ПЭ эдрана, в органи ро 3 РЯФЙ про- ластетипа може ской и Изобретение относи технологии е право лектроплав 1 арки х.ч.ору нд о вых том переиешиа ватмосйе афитт в кла ме углеродных соединении, теров полиэдрических у (ПЭУ) типа симметрично и может быть использов иглях лево пане вании ком ре сухого ят в печи магнит о икосаэдран но в органигона.индукасплав се распла ионным на ы гото ескоЦел учаях нирование о.с.ч. существние распв конувсех с Импр е марки ревом,ава 10нтаноид масса расп ивнос проводят Ввод лантляют в вид лев од ор одПроцедержащихлеза (эвбазовомжелеза ижелеза,расплавОхлажданием е струж т выл ава о мы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВОДЕТЕЛЬСТВ(56) Эефиров Н.С. и др. Каркасныеи полициклические соединения, Молекулярный дизайн на основе принципа изоморфного превращения. - М.: МГУ,1979, с. 120 в 1.Неа 1 гп 1, Е., 0 Вг 1 еп Б.С .,2 Лап 8 Я, а.о. 1.апгпапшп сошр 1 е КзрйегоЫа 1 сагЬоп зЬе 11 з. - Е.Селеш, Бос. 1985., ч,107, М 25,р.7779-7780.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛАСТЕРОВ ПОЛИЭЛРИЧЕСКИХ УГЛЕВОЛОРОДОВ(57) Изобретение относится к техноло имки.- повышение выхода и селеккластеров полиэдрических угс проводят в расплавах, со,233 углерода и 95,777 жеектика железо - углерод)оставе, 57, углерода и 957 7,57 углерода и 92,5: ля приготовления расплавов ния является повышение выхода и селективности кластеров ПЭУ, Это обеспечивается способом получения кров ПЭУ формулы Сд 1,п, где С - урод, Еп - панта ноид, п=60-70, преимущественно типа икосаэдрана, включающимвведение в расплав эвтектики железоуглерод графита и после выдержкирасплава до однородного распределения графита в течение 5-10 мин введение в расплав элементарного лантаноида и взаимодействие его с графитомпри отношении углерода эвтектики играфите к лантаноиду 50-100, полученный при этом реакционный расплавпосле этого быстро охлаждают и всеэти. операции ведут в атмосфере инертного газа, Изобретение повышает выхсдкластеров ПЭУ состава С 1.п в 2028 раз и селективность, т,к. вдукте присутствует 4, а не 12 кров ПЭУ, как по прототипу, 1 з.п.ф-лы, 2 ил 4 табл,используют карбонильное железо и совидную стальную форму с углом ко нуса 5 о, охлаждаемую снаружи водой Для предотвращения приваривания фои слитка металла на внутреннюю поверхность Формы плазменным напылениемнаносят окись алюминия, Остывший спиС5ток извлекают из формы, обдувают сжатым воздухом и выделяют неметаллическую Фазу методом анодного растворения,Выделенную неметаллическую фазу промывают дистилпированной водой высушивают при комнатной температуре,после чего проводят экстракцию кластеров ПЭУ кипячением в 50 мп толуоламарки ч.д.а. в течение 48 ч. Толуолотгоняют под вакуумом водоструйногонасоса, Сухой остаток подвергают испытаниям на элементный состав, массспектральному и ИК-спектральному исследованию и хроматографированию втонком слое по стандартным методикам.Тонкослойную хроматографию проводятна пластинках силуфол иэ толуольногораствора, проявитель - пары иода.ИК-спектры снимают в прессовках КВгна спектрометре ИКС, масс-спектрыснимают на времяпролетном масс-спектрометре с лазерным возбуждением пробыЭМАЛ,П р и м е р, Кластеры ПЭУ с лантаном, В расплав эвтектики железо-углерод вносят расчетное количество углерода, выдерживают, после чего вносятрасчетное количество стружки лантанаи выдерживают расплав. Затем расплаввыливают в подготовленную стальную35форму,Расчетные количества углерода илантана, вносимые в расплав, приведены в табл, 1,На фиг.1 приведена кривая выходасуммарного количества кластеров ПЭУиз расчета на лантан в зависимостиот времени выдержки с графитом; наФиг 2 - то же, в зависимости от времени выдержки с лантаном.45В табл,2 приведены данные по выходу кластеров ПЭУ с различными лантаноидами (СЬп) при концентрации углеорода в расплаве 500%, лантаноида0,0687% и соотношении С:1.п=75.50Иэ полученных данных следует, чтопри соотношении углерод:лантан ниже50 или выше 100 наблюдается уменьше -ние выхода кластеров ПЭУ,Выдержка расплава железо-углерод55более 10 мин после внесения графитаили менее 5 мин после внесения графита (фиг,1) приводит к снижению выхопакластеров ПЭУАналогично по достиже -нии 5 мин выдержки после внесенияв расплав лантаноидв выход кластеровПЭУ практически остается неизменным,а после 10 мин выдержки начинаетуменьшаться (фиг.2).Иэ результатов, приведенных втабл,2, видно, что с уменьшением радиуса лантаноида наблюдается рост выхода кластеров ПЭУ, а также изменениесоотношения кластеров ПЭУ с различнымчислом атомов углерода (табл.З),Определение содержания каждогокластера проводят по следующей методике, Навеску кластеров растворяютв толуоле, хроматографируют на пластинках силуфол, после разделения каждый кластер вымывают из вырезанногопятна толуолом и его содержание определяют весовым методом, Состав кластеров затем поддерживают элементныманализом на углерод и лантаноид постандартным методикам,Из табл.З видно, что в результатеполучают только четыре кластера ПЭУс количеством атомов углерода в полиэдрическом углеводороде 60,64,66 и 70.В то время как в прототипе количествообразующихся кластеров существеннобольше: от Сю до СЬа. Таким образом,предлагаемый метод является существенно более селективным по сравнениюс 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 каркасаПЭУ приведено в. табл,4,Из табл,4 следует,.что в углеродном каркасе ПЭУ содержатся как пятичленные, так и шестичленные циклыс сопряженной (ароматической) системой связей,Изобретение повышает выход кластеров ПЭУ состава Сб-с То в 20-28 раэ,бои селективность, в продукте присутствует 4, а не 12 кластеров ПЭУ, какв прототипе,Формула изобретения1, Способ получения кластеров полиэдрических углеводородов формулы Св 1,п, где С - углерод, Ьп - лантаноид, п - 60-70, преимущественно типа икосаэдрана, включающий взаимодействие гпафита и лантаноидсодержашего51587000 6 РеаГента и выделение образовавши ся при этом кластеров, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода и селективности кластеровф 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 реакционныйрасплав после этого быстро охлаждаюти все эти операции ведут к атмосфереинертного газа,2, Способ по щийся тем,эвтектики после водят в течение Та блп.1, отличаючто выдержку расплававведения графита про 5-О мин.и ца 1 расплаве, 7 Выход И,/а Лантан Опыт Соотно- Содержание в шение С;1.а Углерод О, 0384 О, 0423 О, 0564 О, 0846 О, 1058 О, 0454 О, 0500 0,0667 О, 1000 0,1250 О, 0682 0,0750 О, 1000 О, 1364 О, 1875 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 Т а блица 2 Элементный состав, 7.п Лантаноид ЛантанЦерийПразеодимНеодимСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГол ьмийЭрбийТулийИттербийЛютецийИттрийСкандий Криоскопическое определение 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 3,5 110 100 75 50 40 110 100 75 50 40 110 100 75 50 40 20,5 19,8 20,3 21,9 25,6 26,8 26, 1 27,1 28,5 28,5 28,0 24,925,1 23,8 25,0 16,5 84,2284,1584, 1083, 7683,3883,3383, 0182,9082,6782,7282,6182,5382,0681, 0681,6489,98 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 67,31587000 Т а б л и ц а 3 Относительное содержание кластеров ПЭУ,мас.доли, в зависимости от пЛа нтаноид 60 64 66 70 Та бли ца 4 Лантаноид пятичленного кольца шестичленного кольца ЛантанЦерийПразеодимНеодимСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспроэийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийИттрийСкандий СкандийИттрийЛантанЦерийПразеодимНеодимСамарийЕвр опийГадолинийТербийДиспрозийГол ьмийЭрбийТулийИттербийЛютеций 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, 1405,1405,1408,1408,1408, 1410, 1410, 1410,0,31 0,30 0,24 0,24 0,23 0,20 0,21 О, 19 О, 17 О, 13 О, 12 0,08 О, 10 О, 10 0,03 0,00 1105,1105,1118,1120,1120,1 120,1115,1 1 5,1120,1115,1 1 15,1110,1105,1105,1 103,1095,0,00 0,00 0,02 0,06 0,02 0,04 0,07 0,07 0,07 О, 10 О, 12 О, 10 О, 15 О, 19 О, 19 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 1620,1005 1620,995 1620, 995 1620,0,18 О, 19 О, 17 О, 17 0,27 0,26 0,28 0,31 0,31 0,32 0,34 0,34 0,34 0;34 0,47 0,42 1550, 1550, 1550, 1550, 1550, 1555 1558, 1560, 1560, 1560, 1565, 1562, 1560, 1550, 1540, 1540,1450 1455 1458 1458 1458 1458 1458 1459 1460 1458 1458 1458 1458 1458 1458 1458оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина Заказ 2395ВНИИПИ Госуд Тираж 412ственного комитета по и 113035, Москва, Ж,Подписноебретениям и отк аушская наб., д 1 тиям при ГКНТ СССР4/5