Проведен анализ литературных данных по способам синтеза 1,3-замещенных дикарбоновыхкислот адамантанового ряда и исходных соединений для их синтеза, а также по методам получения диэфиров адамантанового ряда. В результате проведенного анализа, было отмечено, что исходные соединения и 1,3-замещенные дикарбоновые кислоты адамантанового ряда получают стандартными методами, общепринятыми для химии адамантана, либо по модифицированным методикам с добавлением оригинальных, и как правило, дорогостоящих и токсичных, реагентов.
Анализ патентной литературы по способам получения 1,3-замещенных дикарбоновых кислот адамантанового ряда и диэфиров на их основе показал, что введение карбоксильной группы в каркас адамантана может осуществляться в условиях реакции Коха-Хаафа. Данные по использованию трехбромистого фосфора на стадии введения карбоксильной группы в каркас адамантана в патентной литературе отсутствуют.
Наработаны исходные соединения адамантанового ряда для синтеза1,3-замещенныхдикарбоновых кислот адамантанового ряда, а именно 1-адамантанол(500 г), 3,5-диметил-1-адамантанол (700 г), 1-адамантилуксусная кислота (300г), 3,5-диметил-1-адамантилуксуснаякислота (470 г). Определены качественные показатели и установлена структура полученных соединений. Получены следующие кислоты: 1,3-адамантандикарбоновая кислота (200 г),5,7-диметил-1,3-адамантандикарбоновая кислота (200 г),3-карбокси-1-адамантилуксусная кислота (350 г), 5,7-диметил-3-карбокси-1-адамантилуксусная кислота (500 г),1,3-адамантилдиуксуснаякислота (350 г), 5-этил-3-карбокси-1-адамантилуксусная кислота (200 г).
Определены качественные показатели и установлена структура синтезированных образцов гидроксипроизводных- и 1,3-замещенных дикарбоновых кислот адамантанового ряда с использованием научного оборудования ЦКП. Осуществлен поиск путей синтеза диэфиров адамантанового ряда на примере синтеза н-дибутилового эфира 5,7-диметил-3-карбокси-1-адамантилуксусной кислоты, к которым относятся:
Было установлено, что лучшие результаты достигаются при проведении синтеза по методу прямой этерификации. Остальные методы отягощены дополнительными стадиями, что существенно снижает суммарный выход диэфира, а также наличием более дорогостоящих вспомогательных реагентов. Эти методы следует отнести исключительно к лабораторным, неадаптированным на реализацию в промышленных масштабах.
Предлагаемая технология синтеза диэфира на основе 1,3-замещенной дикарбоновой кислоты адамантанового ряда как компонента основы авиационной рабочей жидкости удовлетворяет требованиям химического производства: каждая из стадий характеризуется высоким выходом продукта, высокой селективностью, на стадии очистки полученных соединений используются дешевые растворители, используемые в синтезе соединения являются пожаро- и взрывобезопасными, малотоксичными, аппаратурнаясхема производства достаточно проста и не подразумевает закупки дополнительного технологического оборудования.
Разработана методика определения следующих качественных показателей диэфиров: содержания основного вещества и примесей, показателя преломления, плотности, кинематической вязкости при положительных и отрицательных температурах, подтверждения структур по ИК-, ЯМР-спектроскопии, кислотного числа, содержания воды, водорастворимых кислот и щелочей, температуры застывания, температуры вспышки в открытом тигле.
Определение качественных показателей диэфиров на основе 1,3-замещенных дикарбоновых кислот адамантанового ряда является важной составляющей при разработке технологии производства основ рабочих жидкостей авиационной техники. Оценка эксплуатационных характеристик основ, содержащих в составе диэфиры адамантанового ряда, выявила: при наличии пониженных значений кинематической вязкости и повышенных значений температур застывания диэфиров, на характеристики основы данные факторы не будут оказывать существенного влияния, поскольку содержание диэфиров в основе варьируется от 5 до 40%.
Научная новизна заключается в совершенствовании существующих методов синтеза замещенных 3-карбокси-1-адамантилуксусных кислот, что позволяет существенно увеличить выход продукта, по сравнению с существующими методами синтеза; а также в синтезе неизвестных ранее структур диэфиров адамантанового ряда и использование их в качестве ключевых компонентов синтетических основ рабочих жидкостей Полученные результаты удовлетворяют требованиям, изложенным в техническом задании.
В 1 квартале второго этапа планируется наработать образцы диэфиров на основе синтезированных 1,3-замещенных дикарбоновых кислот адамантанового ряда, определить их качественные показатели и физико-химические характеристики, выявить оптимальный образец, отработать методику его синтеза, выделения и очистки.