精品课件-异氰酸酯的化学反应共65页文档
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异氰酸酯的封闭反应和解封反应
异氰酸酯(Isocyanates)是一类有机化合物,具有活泼的亲核特性和可逆的结构。
封闭反应是指异氰酸酯与一些亲核试剂反应形成封闭的结构,而解封反应是指这些封闭结构在特定条件下发生逆反应重新打开。
以下是封闭反应和解封反应的一些常见例子:
封闭反应:
1.与醇反应:异氰酸酯可以与醇反应形成封闭的尿素结构。
该反应称为尿素化反应。
反应方程式如下:RNCO + R'OH
→ RNHCOOR'
2.与胺反应:异氰酸酯可以与胺反应生成封闭的脲结构。
该
反应称为脲化反应。
反应方程式如下:RNCO + R'NH2 →
RNHC(O)NH(R')2
解封反应:
1.加热:在高温条件下,尿素和脲结构可以通过加热反应重
新打开,恢复为异氰酸酯和胺或醇。
反应方程式如下:
RNHCOOR' ⇌ RNCO + R'OH RNHC(O)NH(R')2 ⇌ RNCO + R'NH2
2.氢化反应:尿素和脲结构可以在氢气存在下进行氢化反应,
重新打开为异氰酸酯和胺或醇。
反应方程式如下:
RNHCOOR' + H2 → RNCO + R'OH RNHC(O)NH(R')2 + H2 →
RNCO + R'NH2
封闭反应和解封反应在有机合成中具有广泛应用,尤其在涂料、
胶粘剂和聚合物领域发挥着重要作用。
这些反应可以用来调节异氰酸酯的反应性和固化速度,以满足特定的应用需求。
异氰酸酯热分解(原创版)目录1.异氰酸酯的概述2.异氰酸酯热分解的过程3.异氰酸酯热分解的产物4.异氰酸酯热分解的影响因素5.异氰酸酯热分解的应用正文一、异氰酸酯的概述异氰酸酯是一类有机化合物,具有刺激性气味,广泛应用于化工、制药、农药等领域。
异氰酸酯分子结构中含有一个氮原子和一个氧原子,以及一个酯基。
它们的化学性质活泼,容易发生热分解反应。
二、异氰酸酯热分解的过程异氰酸酯在受热作用下,会发生热分解反应。
这个过程可以分为两个阶段:第一阶段:异氰酸酯在较低温度下(通常为 100-150℃)发生热分解,生成对应的酰脲和氨。
第二阶段:在较高温度下(通常为 200-250℃),酰脲进一步分解,生成二氧化碳、氮气和水。
三、异氰酸酯热分解的产物异氰酸酯热分解的产物主要有:氨、酰脲、二氧化碳、氮气和水。
这些产物的生成取决于反应条件和异氰酸酯的种类。
四、异氰酸酯热分解的影响因素影响异氰酸酯热分解的主要因素有:温度、压力、反应时间、异氰酸酯的种类和催化剂等。
一般来说,温度越高,热分解反应速率越快;压力对热分解反应的影响较小;反应时间越长,热分解反应越完全;不同种类的异氰酸酯热分解温度和产物有所差异;催化剂可以加速热分解反应。
五、异氰酸酯热分解的应用异氰酸酯热分解在化工、制药、农药等领域具有广泛的应用。
例如,在制药过程中,可以利用异氰酸酯热分解生成的氨来合成药物;在农药生产中,可以利用异氰酸酯热分解生成的酰脲来合成杀虫剂等。
此外,异氰酸酯热分解还可以用于有机合成、材料改性等方面。
总之,异氰酸酯热分解是一种重要的有机化学反应,具有广泛的应用前景。
异氰酸酯的其它反应2.1.9.1 异氰酸酯与羧酸的反应异氰酸酯与羧酸反应,先生成热稳定性差的羧酸酐,然后分解,生成酰胺和二氧化碳(如下式)。
COOH与NCO的反应活性比OH低得多。
这类反应比较少见,不过在含-COOH的聚酯体系或含侧羧基的离聚体体系,过量的异氰酸酯可与羧基反应。
芳香族异氰酸酯与羧酸反应,主要生成酸酐、脲和二氧化碳:2ArNCO+2R-COOH→ArNHCONHAr+RCOOCOR+CO22.1.9.2 异氰酸酯与环氧树脂的反应异氰酸酯与环氧基团在胺类催化剂的存在下生成含噁唑烷酮(oxazolidone)环的化合物(见下式)。
噁唑烷酮环具有较高的耐热性,含噁唑烷酮基的聚合物具有较高的耐热性。
二异氰酸酯与二环氧化合物在催化剂作用下可竹成聚噁唑烷酮;含羟基的环氧树脂。
如低环氧值的双酚A环氧树脂与二异氰酸酯(含端NCO预聚体)生成聚氨酯-噁唑烷酮;在过量多异氰酸酯、环氧树脂及三聚催化剂的存在下,可生成聚氨酯-噁唑烷酮-异氰脲酸酯聚合物,这些反应可用于制造耐高温硬质聚氨酯。
2.1.9.3 异氰酸酯与羧酸酐的反应异氰酸酯基与酸酐反应,生成具有较高耐热性的酰亚胺环,二异氰酸酯能与二羧酐反应生成耐热性高的聚酰亚胺。
酰亚胺基的耐热性与异氰脲酸酯相当:异氰酸酯还可以与许多化合物反应,例如:与氰酸反应可生成亚氨乙内酰脲,继而再与异氰酸酯反应制得聚乙内酰脲:异氰酸酯与氨基酸或与其有关酯反应可合成出乙内酰脲。
若再与异氰酸酯反应,可制得聚乙内酰脲;与氨反应生成单取代脲,并可继续反应;与肼(联氨)反应生成二脲(见下式);还可与硫醇、卤化氢等反应;等等。
RNCO+NH3→RNHCONH2RNCO+RNHCONH2→RNHCONHCONHRRNCO+NH2-NH2→RNHCONHNHCONHRRNCO+R′SH→RNHCOSR′。
异氰酸酯的各种常见反应一、异氰酸酯与醇的反应带有端羟基的聚醇(如聚酯、聚醚及其他多元醇)与多异氰酸酯反应,生成聚氨酯类聚合物,这是合成聚氨酯最基本的反应。
根据研究得知:氨基甲酸酯基团是内聚能较大的特性基团,空间体积较大,在聚台物中具有硬链段特征,而由碳碳链作为主链的聚醇,具有较强的挠曲作用,成为聚合物的软链段?聚氨酯实际上就是由刚性基团(链段)和软链段构成的嵌段共聚物,显然,使用分子量较大的聚醇,将会使聚合物刚链段比例下降、刚性基团间隔增加。
在实际合成中,应根据产品不同性能要求和应用场合,选择不同分子量的聚醇品种。
不同分子量的聚醇对PUR性能的影响及不同分子量的聚醚品种对与MDI反应的速度都是不一样。
在使用聚醇与异氰酸酯反应时,除原料品种和分子量等因素外,更重要的影响因素是彼此反应基团数的比例,即-NCO/-OH比例,它决定了生成聚合物的分子量太小,这对于二步法合成聚氨酯的反应是极其重要的技术参数。
跟据-NCO/-OH比不同,基本有以下情况,1) -NCO/-OH>1 即- NCO过量,这样生成的聚合物端基为异氰酸基,在聚氨酯合成中.大多数预聚体法(二步法)是采用一NCO/_一OH>1,如PU弹性体、粘合剂,涂料以及二步法合成PU泡沫塑料等。
2) -NCO/-OH)=1 在一NCO基团和-OH基团都是双官能度时,据聚合物化学理论,生成的聚合物分子应该是无穷大在泡沫塑料和热塑性聚氨酯材料制备中,常将-NCO/-OH控制在-NCO/-OH =1左右3)-NCO/-OH<1 即-OH过量,生成的聚合物的两端应是羟基此种情况的使用较少,主要用于便于贮存的生胶、粘合剂和某些中间体的制备。
二、异氰酸酯与苯酚的反应异氰酸酯和酚的反应情况与醇相似,但由于苯环的吸电作用,使酚的羟基中的氧原子电子云密度下降、致使它与异氰酸酯的反应活性下降,该类反应主要作为异氰酸酯封闭反应三、异氰酸酯与水的反应该反应是制备聚氨酯泡沫塑料的重要反应。