Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Новая жизнь старых молекул: карбид кальция

Ключевые слова:  ацителен, ИОХ РАН, карбид кальция, мега-молекулы, синтез, СПбГУ, тиоэфиры, химия

Опубликовал(а):  Попова Олеся Геннадьевна

12 августа 2015

Ученые Санкт-Петербургского Государственного Университета и Института Органической Химии им. Н.Д.Зелинского РАН инициировали научный проект по исследованию химических приложений карбида кальция. В работе выдвигается идея развития многообразной ацетиленовой химии на основе карбидных технологий. На конкретном примере показано, что из дешевого и легкодоступного сырья можно синтезировать ценные продукты, которые востребованы в материаловедении и органическом синтезе (DOI: 10.1039/C5GC01552A).

В последние десятилетия исследователи преимущественно сфокусировали свое внимание на больших молекулах и молекулярных системах — ученые всего мира изучают протеомику, геномику, получают сложные белки, нуклеиновые кислоты, расшифровывают геномы целых организмов и проектируют новые суб-клеточные структуры. Увлечение этими важными и необходимыми для науки областями стало таким повсеместным, что невольно возникает вопрос: «Среди всего этого мега-молекулярного многообразия, есть ли в современной науке место для маленьких органических молекул?» Вопрос возникает неспроста, поскольку старые и хорошо известные маленькие органические молекулы, также как и некоторые разделы классической органической химии, в какой-то мере были преданы забвению.

Это удивительно, но именно на фоне мега-молекул в наши дни стал снова возрождаться интерес к маленьким молекулам, которые несут в себе огромный незамеченный ранее потенциал для науки и промышленности. Ренессанс в этой области химии открыл новую жизнь для старых и хорошо известных маленьких молекул. Одной из таких молекул является ацетилен и производное ацетилена — карбид кальция или СаС2.

Ничем не примечательные серые «камешки» кабида кальция являются ценнейшим веществом для науки и промышленности.

Всем известный с детства карбид кальция был впервые получен в 1862 г. Фридрихом Вёлером и произвел революцию в освещении Европы и США позапрошлого столетия. С появлением электрических источников освещения карбидные лампы перестали использовать из соображений безопасности. Однако количество производимого в мире карбида увеличивалось и к середине прошлого века достигло многих тысяч тонн. Это было связано с тем, что практически весь карбид шел на синтез ацетилена. С развитием катализа и нефтехимии ацетилен стали получать из более дешевых углеводородов, поэтому про карбид кальция потихоньку все забыли.

Метод, предложенный группой исследователей под руководством член-корр. РАН В.Ананикова, позволяет осуществить синтез тиоэфиров напрямую из карбида кальция, без выделения и хранения газообразного ацетилена. Реакция тиовинилирования происходит непосредственно в реакционной смеси. На первом этапе выделяется ацетилен из карбида кальция и воды, а на втором этапе к ацетилену происходит присоединение молекулы тиола. Оба процесса протекают в одной колбе и не требуют сложного оборудования. Применение карбида кальция не только принципиально упрощает и удешевляет процедуру синтеза, но и позволяет избежать проблем, связанных с транспортировкой, хранением, использованием газообразного ацетилена.

Приведенный в работе процесс дает наглядный пример, как заменить неудобный и опасный ацетилен, на простой и дешевый карбид кальция. Выдвинутая в работе идея откроет новую страницу органической химии, если действительно удастся проводить ацетиленовую химию на основе карбидных технологий. Несомненно, что в современной химии, пронизанной идеями безопасности, возобновляемости и упрощении процессов, для «маленького» карбида кальция всегда найдется место.

Статья «Efficient Metal-Free Pathway to Vinyl Thioesters with Calcium Carbide as the Acetylene Source» (авторы Konstantin Rodygin and Valentine Ananikov) опубликована в журнале Green Chemistry, издаваемом Royal Society of Chemistry.

Ссылка: Green Chem. 2015, DOI: 10.1039/C5GC01552A

Онлайн ссылка: http://dx.doi.org/10.1039/C5GC01552A

Контакты авторов:

Проф. Анаников Валентин Павлович

Руководитель лаборатории

Санкт-Петербургский Государственный Университет (СПбГУ), г. Санкт-Петербург

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН), г. Москва

e-mail: val@ioc.ac.ru

http://AnanikovLab.ru




Комментарии
Ацетилен из карбида - жутко грязный. Там потом замучаешься побочные продукты вычищать.
Alexander, 18 августа 2015 22:04 
Карбид кальция на Алдриче очень хорошего качества. По спектру дает чистый ацетилен, и запаха практически нет. В моих реакциях побочных продуктов не наблюдалось. Не путать с техническим сырьем, которое на стройки завозят как "карбид". Это действительно граязный карбид кальция и ацетилен с резким запахом.
А он попадает под определение "дешёвое и дегкодоступное сырьё"?
Alexander, 20 августа 2015 10:12 
Вполне.
Быстрый поиск по каталогу говорит, что около 100 евро за кг. Не то чтобы очень уж дёшево, но пускай.
Чем, кроме неудобства, не устраивает баллонный ацетилен? Булькай его потихоньку в смесь и всё. Ну, угольный патрон можно добавить для очисти от остатков ацетона. Чистота его, думаю, всё-таки существенно выше, а цена ниже.

Кстати, каким спектром устанавливали чистоту Алдричевского ацетилена?
Alexander, 21 августа 2015 22:47 
1Н и 13С спектры насыщенного раствора в ацетоне-д6 или дмсо-д6. Сигнал ацетилена отлично фиксируется, причем в 1Н спектре видны 13С сателлиты, а примесей нет (т.е. чистота >99%).
Александр, а где выходят в ЯМР сигналы фосфора, мышьяка и азота? Которые выделяются в ацетилен в виде аммиака, фосфина и арсина? Не считая их весьма сильного уширения на спектре, они вполне могут выходить в "нерегистрируемой" области.

Что касается примеси органики, то тут всё просто. Ацетилен теоретически может быть загрязнён алленом, но для карбида кальция это маловероятно, в отличие от карбидов магния. Ну, ещё цианамид. А вот для подтверждения чистоты ацетилена от вышеописанных примесей азота и фосфора - ЯМР далеко не лучший метод.

Я так понимаю, что элементный анализ не делался?
Alexander, 31 августа 2015 16:57 
В моей реакции карбид кальция работает хорошо, никакие дополнительные анализы не понадобились.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Жемчужина
Жемчужина

Территория STEM 2020
20 ноября в онлайн-формате состоится ежегодная конференция проекта "Стемфорд" - Территория STEM 2020. Тема 2020 года - "Подготовка инженеров будущего: партнерство образования, науки и бизнеса".

Актуальные проблемы неорганической химии 2020
Приглашаем студентов, аспирантов и молодых ученых принять участие в XIX Всероссийской конференции «Актуальные проблемы неорганической химии: материалы для генерации, преобразования и хранения энергии», которая будет проходить 13-15 ноября 2020 г. в on-line формате

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.