Procese de sulfonare

Procese de sulfonare

In general se numesc procese de sulfonare reactiile in care se introduce prin substitutie sau prin aditie grupa - SO₃H in compusii organici.

Prin reactiile de sulfonare se formeaza acizii sulfonici cu formula generala R - SO₃H in care grupa sulfonica este legata de un atom de carbon. Cea mai mare importanta practica o au acizii sulfonici obtinuti prin sulfonarea hidrocarburilor aromatice, ei constituind materii prime in industria materiilor colorante, a produselor farmaceutice si a detergentilor.

Ca agenti de sulfonare se utilizeaza: oleum, acid sulfuric (H₂SO₄), acidul clorsulfuric (ClSO₃H), anhidrica sulfurica (SO₃) si intr-o masura mai mica: bioxidul de sulf (SO₂), sulfatul acid de sodiu (NaHSO₄), sulfitul de sodiu (Na₂SO₃) etc. Astfel benzenul se poate sulfona cu acid sulfuric de concentratie 98% la temperaturi intre 80 - 100sC; acidul benzen-sulfonic astfel preparat poate fi sulfonat mai departe de la 200 - 250sC obtinandu-se acidul m-benzen-disulfonic. Sulfonarea acestuia la temperaturi si mai inalte (300sC) are ca urmare formarea acidului 1,3,5-benzen-trisulfonic.

La sulfonarea toluenului se obtine un amestec de acizi orto- si para-toluen-sulfonici:

De asemenea la sulfonarea naftalinei se obtin un numar mare de acizi sulfonici izomeri, intrebuintati ca materii prime la fabricarea colorantilor azoici.

Efectul termic in reactiile de sulfonare variaza in limite largi cu natura agentului de sulfonare utilizat, cu natura compusului supus sulfonarii si cu conditiile de lucru. Un criteriu de evaluare a acestui efect termic este utilizarea drept valoare de referinta, a efectului termic in reactiile de sulfonare cu anhidrida sulfurica (SO₃) pentru substanta luata in consideratie. In acest caz efectul termic global este dat de suma algebrica a efectului termic al reactiei de sulfonare cu SO₃ (puternica exoterma) si a efectului termic al reactiei de disociere a agentului de sulfonare in SO₃.

ΔH_global = ΔH_sulf. ^so₃ - ΔH_disociere

La sulfonarea dodecilbenzenilor utilizati la fabricarea detergentilor efectul termic pentru diferiti agenti este dat in tabela 18:

Tabela 18

Sulfonarea dodecilbenzenilor

Datorita cantitatilor de caldura ce se degaja din reactie o problema principala in fabricarea acizilor sulfonici este asigurarea temperaturii de reactie. La sulfonarea in faza lichida, acidul sulfuric se adauga in portiuni mici peste compusul organic, astfel incat temperatura sa nu depaseasca 40sC. In aceasta perioada trebuie asigurata o racire eficienta. Dupa ce s-a adaugat intreaga cantitate de acid se ridica temperatura la 100 - 110sC si se distila compusul organic nereactionat.

Acidul sulfuric foarte concentrat (de la 93% in sus) nu ataca fierul, ceea ce permit transportarea sa in cisterne de otel. Acidul sulfuric diluat insa, corodeaza puternic fierul cu degajare de hidrogen. Coroziunea favorizeaza aparitia fisurilor si deci neetanseitatea aparaturii, ceea ce conduce la scurgeri de lichide inflamabile. Chiar in cazul neaparitiei fisurilor, coroziunea micsoreaza rezistenta mecanica ceea ce poate duce la explozii in situatia cand se lucreaza la presiuni ridicate.