El 1-vinilimidazol es un monómero básico soluble en agua que forma homopolímeros cuaternizables mediante polimerización por radicales libres con una variedad de monómeros vinílicos y acrílicos . Los productos son copolímeros funcionales , que se utilizan como productos químicos para campos petrolíferos y como auxiliares cosméticos . El 1-vinilimidazol actúa como diluyente reactivo en lacas , tintas y adhesivos UV .
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido 1-etenil-1 H -imidazol | |
Otros nombres N- vinilimidazol | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.012.739 |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 5 H 6 N 2 | |
Masa molar | 94,117 g · mol −1 |
Densidad | 1.039 g / mL [1] |
Punto de ebullición | 192–194 ° C (378–381 ° F; 465–467 K) [1] |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Preparación
La síntesis y las propiedades del 1-vinilimidazol se describieron en un artículo completo de Walter Reppe en 1957. [2] El imidazol se hace reaccionar primero con una solución de hidróxido de potasio para formar imidazolato de potasio y el agua formada se elimina por destilación. Se añaden óxido de zinc e hidróxido de potasio al catalizador básico imidazolato de potasio y el imidazol libre se etinila en 1,4-dioxano a 130 ° C con etino en un autoclave. El rendimiento es del 62%.
En un proceso de laboratorio, el imidazol reacciona en un sistema de dos fases en presencia de un catalizador de transferencia de fase con 1,2-dicloroetano para dar 1- (2-cloroetil) imidazol y este último se convierte tras la liberación de cloruro de hidrógeno en 1 -vinilimidazol con un rendimiento del 92%. [3]
Otro procedimiento a escala de laboratorio informa de la vinilación de imidazol con bromoethene y kieselguhr que reciben apoyo fluoruro de cesio en acetonitrilo con un rendimiento del 65%. [4]
Propiedades
El 1-vinilimidazol es un líquido que reacciona de incoloro a marrón, sensible a la luz, higroscópico y ligeramente alcalino con un olor desagradable, parecido a una amina, a pescado. El compuesto es muy soluble en agua y alcoholes. La polimerización por radicales libres de 1-vinilimidazol procede muy lentamente a pH 9, pero a pH 1 es tan rápida como la del 1-vinilimidazol cuaternizado. [5]
Aplicaciones
El 1-vinilimidazol se utiliza debido a su alta reactividad para la polimerización por radicales libres (UV) como diluyente reactivo en lacas, tintas y adhesivos UV para recubrimientos y lacas. También se utiliza para la funcionalización de superficies poliméricas mediante injertos inducidos por rayos UV para mejorar la humectabilidad y la adhesividad.
El 1-vinilimidazol se puede cuaternizar con yoduros de n-alquilo a yoduros de 3-n-alquil-1-vinilimidazolio o con dimetilsulfato a metosulfato de 3-metil-1-vinilimidazolio. [6] Los compuestos de amonio cuaternario resultantes pueden polimerizarse por radicales libres en solución acuosa con el iniciador azo soluble en agua ácido 4,4'-azobisvalérico .
Los copolímeros de sales cuaternarias de N-vinilimidazolio y monómeros polares (en particular N-vinilpirrolidona ) son polielectrolitos catiónicos y son adecuados, entre otros, como floculantes para el tratamiento del agua, como auxiliares de flotación para el procesamiento de carbón y minerales , como aditivos para fluidos de perforación y cementaciones en la extracción de aceite, como cortadores de emulsiones para la deshidratación de emulsiones de petróleo crudo en refinerías, y como inhibidores de corrosión para aleaciones de hierro. [7]
Los copolímeros de sales de N-vinilimidazolio cuaternarias y ácidos carboxílicos insaturados polimerizables (como el ácido metacrílico o los ácidos sulfónicos , como el ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico ) reducen la carga electrostática , por ejemplo, del cabello, por lo que se utilizan en champús para mejorar peinabilidad húmeda. [8]
El 1-vinilimidazol polimeriza radicalmente en una solución acuosa o alcohólica para formar homopolímeros con masas molares medias de 2.000 a 50.000, [9] que, sin embargo, a menudo todavía contienen contenidos de monómero residual relativamente altos (> 600 ppm ). [10] Añadiendo reguladores de cadena que contienen azufre , como el mercaptoetanol , el contenido residual no deseado del N-vinilimidazol se puede reducir a menos de 50 ppm, aunque también disminuye la masa molar del polímero obtenido. [9]
Los hidrogeles de poli-1-vinilimidazol se unen muy eficazmente a un gran número de iones de metales pesados (excepto Pb 2+ ), que pueden eluirse selectiva y cuantitativamente del hidrogel. [11]
El 1-vinilimidazol se puede copolimerizar por radicales libres con una variedad de monómeros vinílicos y acrílicos. Los copolímeros solubles en agua con vinilpirrolidona se utilizan como inhibidores de la transferencia de color en preparaciones detergentes [12].
con acetato de vinilo como revestimiento de planchas de impresión litográfica , [13] con ésteres de ácido acrílico o ésteres de ácido metacrílico o metacrilato de 2-hidroxietilo como promotores de adhesión en pinturas [14] o con acrilonitrilo como precursores de fibras de carbono . [15]
Referencias
- ^ a b "1-vinilimidazol" . Sigma-Aldrich .
- ^ W. Reppe (1957), "Vinylierung", Justus Liebigs Ann. Chem. (en alemán), 601 (1), págs. 81-138, doi : 10.1002 / jlac.19566010106
- ^ D. Bogdal, K. Jaskat (2000), "Síntesis de monómeros de vinilo con grupos azaaromáticos activos. Enfoque catalítico de transferencia de fase", Synth. Comun. , 30 (18), págs. 3341–3352, doi : 10.1080 / 00397910008086974
- ^ S. Hayat; et al. (2001), "N-Alquilación de anilinas, carboxamidas y varios heterociclos de nitrógeno usando una combinación de CsF-Celita / haluros de alquilo / CH3CN", Tetrahedron , 57 (50), págs. 9951-9957, doi : 10.1016 / S0040-4020 (01 ) 00989-9
- ^ S. Santanakrishnan, RA Hutchinson (2013), "Polimerización por radicales libres de N-vinilimidazol y vinilimidazol cuaternizado en solución acuosa", Macromol. Chem. Phys. , 214 (10), págs. 1140-1146, doi : 10.1002 / macp.201300044
- ^ JC Salamone; SC Israel; P. Taylor; B. Snider (1973), "Estudios de síntesis y homopolimerización de sales de vinilimidazolio" (PDF) , Polymer , 14 (12), págs. 639–644, doi : 10.1016 / 0032-3861 (73) 90039-6 , hdl : 2027.42 / 33769
- ^ EP 0544158 , H. Meyer, A. Sanner, R.-D. Reinhardt, F. Frosch, H.-J. Raubenheimer
- ^ Estados Unidos 6355231 , R. Dieing, P. Hössel, A. Sanner
- ↑ a b EP 0698046 , J. Detering, W. Denzinger
- ^ DE 2814287 , H. Waldhoff, E. Schmadel, K. Engelskirchen, J. Galinke
- ^ BL Rivas; HA Maturana; MJ Molina; MR Gómez-Aaantón; IF Piérola (1998), "Propiedades de unión a iones metálicos de poli (N-vinilimidazol) hidrogeles", J. Appl. Polym. Sci. , 67 (6), págs. 1109-1118, doi : 10.1002 / (SICI) 1097-4628 (19980207) 67: 6 <1109 :: AID-APP19> 3.0.CO; 2-V
- ^ Estados Unidos 6172027 , D. Boeckh, S. Stein, A. Funhoff, JA Lux, H.-U. Jäger, "Uso de copolímeros solubles en agua que comprenden unidades de N-vinilimidazol como inhibidores de la transferencia de color en detergentes"
- ^ US 6649323 , SP Peppas, H. Baumann, U. Dwars, CM Savariar-Hauck, H.-J. Timpe, "Revestimiento para materiales sensibles a la luz que comprenden polímero o copolímero (1-vinilimidazol)"
- ^ US 8512465 , K. Haubennestel, S. Mossmer, T. Launag, A. Frank
- ^ W. Deng (2010), Universidad de Clemson, Tiger Prints (ed.), Poli (acrilonitrilo-co-1-vinilimidazol): un nuevo precursor de fibra de carbono procesable por fusión , Clemson