Sulfolano

Sulfolane
Numele IUPAC
1,1-dioxid de tetrahidrotiofen
Denumiri alternative
tetrametilen sulfonă 1,1-dioxitiolan 1,1-tetrahidrotiofen dioxid bondelano A sulfona ciclică a tetrametilenei NSC 46443 dioxid de S, S-tetrahidrotiofen dioxid de tiaciclopentan Dioxid de 1,1-tiolan dioxid de tiofan 1,1-tetrahidrotiofan dioxid ciclobutililsulfonă
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută	C 4 H 8 O 2 S
Masa moleculară ( u )	120.16632
numar CAS	126-33-0
Numărul EINECS	204-783-1
PubChem	31347
ZÂMBETE	C1CCS(=O)(=O)C1
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm 3 , în cs )	1.261
Indicele de refracție	1.482 - 1.485
Solubilitate în apă	complet
Temperatură de topire	27,5 ° C (300,65 K)
Temperatura de fierbere	285 ° C (558,15 K)
Presiunea de vapori ( Pa ) la 303 K.	3,5 (30 ° C)
Vâscozitatea cinematică ( m 2 / s la 30 ° C)	10.34
Proprietăți toxicologice
LD 50 (mg / kg)	1941 mg / kg - Oral (șobolani) 4009 mg / kg - Dermic (iepuri)
Informații de siguranță
Punct de flacără	165 ° C (438,15 K)
Temperatură de autoaprindere	528 ° C (801,15 K)
Simboluri de pericol chimic
Atenţie
Fraze H	302
Sfaturi P	--- [1]
Editați datele pe Wikidata · Manual

Sulfolan este un compus organic de sulf , având o formulă semistructural _{(CH2) 4} - SO _2.

La temperatura camerei și presiune de 1 atm aceasta se prezintă sub forma unui incolor, cu punct de fierbere ridicat lichid .

Sinteză

Metoda originală de producere a sulfolanului, brevetată de Shell în 1960, a implicat reacția dintre butadienă și dioxid de sulf . Acest lucru a dat sulfolen , care a fost apoi hidrogenat pentru a produce sulfolan.

Curând după aceea, s-a descoperit că atât cantitatea de produs, cât și durata medie de viață a catalizatorului (utilizat în hidrogenare) ar putea fi crescute prin adăugarea de peroxid de hidrogen și apoi neutralizarea la un pH de 5-8 înainte de hidrogenare. Cercetările au continuat mulți ani, inclusiv studii de catalizator . Recent, s-a constatat că catalizatorul Ni-B / MgO a prezentat o activitate catalitică mai mare decât nichelul Raney folosit anterior.

Au fost dezvoltate alte procese de sinteză, de exemplu prin oxidarea tetrahidrotiofenului cu peroxid de hidrogen.

Caracteristici generale

Acest compus este foarte polar, foarte stabil și complet solubil în apă. Având în vedere polaritatea sa, acționează ca un solvent pentru multe materiale organice.

Proprietăți chimice

Sulfolanul se încadrează în categoria sulfonelor , un grup de compuși organosulfuri care conțin grupa funcțională sulfonil. Sulfonilul este o grupă funcțională formată dintr-un atom de sulf legat de doi atomi de oxigen . Legătura sulf-oxigen este dublă și foarte polară, motiv pentru care sulfolanul este solubil în apă. Inelul de carbon, pe de altă parte, îi conferă stabilitate nepolară, ceea ce îi permite să fie solubilizat chiar și în hidrocarburi.

Capacitățile de solubilizare sunt enumerate în tabel. Excepții includ parafină, compuși naftenici și metacrilat, polimeri de stiren și clor-viniliden.

stabilitate și reactivitate

Sulfolanul este extrem de stabil la temperatura și presiunea ambiantă. În general, nu este reactiv cu acizii, mercaptanii și dialkenii, de asemenea, nu polimerizează și nu se descompune în condiții normale. Cu toate acestea, se teme de agenții oxidanți puternici, dar nu de reacțiile periculoase.

Reacții observate:

• Sulfolanul este rezistent la reducere cu zinc metalic și acid acetic sau clorhidric .
• Reacția cu compuși Grignard precum bromura de etilmagneziu cu hidrogenul alfa-carbon al sulfolanului din bromura de magneziu și etan. Acești derivați vor reacționa cu bromură, iodură sau clorură pentru a da 2-halosulfolan (2-bromosulfolan, 2-iodiosulfolan sau 2-clorosulfolan).
• Clorurarea sulfolanului cu tetraclorură de carbon dă formarea 3-clorosulfolanului, 3,4-diclorosulfolanului și 3,3,4-triclorosulfolanului.
• Bromurarea sulfolanului cu bromură și clorură în tetraclorură de carbon și sub iradiere dă 2-bromosulfolan care reacționează imediat producând cis-2,5-dibromosulfolan.
• Sulfolanul se poate cliva sau dimeriza, clivajul reductiv dintr-un metal alcalin returnează sarea butan sulfinată și 5-6% din sarea bis-1,8-octan disulfinată.
• Când sulfolanul este amestecat cu benzen și introdus lent într-un reactor la 400-500 ° C, acesta suferă piroliză pentru a produce în principal etilenă, dar și hidrocarburi saturate, hidrogen și dioxid de sulf.
• Sulfolanul formează un complex 1: 1 cu trifluorură de bor, dar nu reușește să formeze complexe stabile cu pentafluorură de fosfor.
• Nu s-a observat nicio reacție între sulfolan și o soluție de carbonat de potasiu , acetat de sodiu și hidroxid de sodiu 25% în apă după 5 ore de reflux.
• Nicio reacție între sulfolan și benzi de cupru sau fier .

Utilizări

Este utilizat în industria chimică ca solvent pentru distilarea extractivă . Într-adevăr, aplicația sa majoră este procesul Shell pentru producerea de compuși aromatici ^[2] și pentru purificarea fluxurilor de gaze acide. ^[3] Cu toate acestea, are multe alte aplicații:

Extracție aromatică

În producția de benzină , propulsori și solvenți speciali de punct de fierbere . Procesul Shell pentru producerea compușilor aromatici are o importanță primară în extracția benzenului , toluenului și xilenului , reușind să obțină produse cu puritate de până la 99,9% cu recuperare aproape totală. Deoarece soulfolano este utilizat în aceste procese de extracție , capitalul investit este minimizat, costurile au scăzut, capacitatea plantelor a crescut și puritatea compușilor sintetizați a fost crescută. Fracționarea benzinelor pentru îmbogățirea cu compuși aromatici a condus la amestecuri cu un număr mai mare de octan și combustibili rafinați pentru motoarele de propulsie. De fapt, producția de compuși aromatici și solvenți non-aromatici, combustibili și benzine din kerosen , poate fi obținută folosind doar sulfolan și metanol sau utilizând un proces de reformare catalitică cu extracție ulterioară. Procesul Simex , în care sunt folosiți simultan cei doi extractori necesari, este utilizat pentru a separa compușii aromatici de compușii alifatici , utilizând solvenți blanzi, dar care conțin sulfolan.

Sulfolane este, de asemenea, utilizat în următoarele cazuri:

• Separarea hidrocarburilor de mercaptani , tiofen , alcooli și eteri într-o extracție lichid-lichid
• Separarea alchenelor cu fierbere scăzută de parafină și amestecuri de alchene într-o extracție lichid-lichid
• Recuperarea, din etapele de extracție, a hidrocarburilor aromatice într-un proces care implică o distilare extractivă , rectificare aromatică și fracționare laterală

Tratarea gazelor acide

Această categorie include eliminarea dioxidului de carbon , hidrogenului sulfurat și mercaptanilor din fluxurile de gaze, dar și recuperarea dioxidului de sulf . Procesul folosește sulfolan cu DIPA (diizopropanolamine) pentru absorbția simultană, selectivă, fizică și chimică a gazelor care sunt eliberate constant la presiunea ambiantă și la temperaturi ridicate. Procesul Sulfinol are multe avantaje față de sistemele de tratament convenționale:

• Reducerea circulației solventului, datorită unei solubilități mai mari a gazelor.
• Reducere considerabilă a energiei necesare pentru regenerarea solventului.
• Îndepărtarea selectivă a H ₂ S în unele gaze naturale.
• Operabilitate îmbunătățită și mai puține echipamente necesare datorită caracteristicilor nevolatile ale sulfolanului.
• Viteze mici de coroziune .

În plus față de costurile mai mici rezultate din avantajele de mai sus, procesul Sulfinol oferă alte beneficii pentru unele aplicații pentru care poate oferi extracția completă a mercaptanilor simultan cu hidrogen sulfurat și dioxid de carbon.

Solvent de reacție

Sulfolanul este utilizat la prepararea izocianaților , a sulfului din hidrogen sulfurat și a dioxidului de sulf . Dar , de asemenea , la prepararea acizilor sulfonici și a compușilor fluoroaromatic în procesul Halogen Exchange (schimb halogen) prin Halex. În aceste reacții este utilizat ca solvent, în special în acele reacții care necesită utilizarea unor solvenți anhidri și polari. Câteva exemple sunt enumerate mai jos:

• Cuaternizarea cantitativă a piridinei , 4-picolinatului și 4-izopropilpiridinei în sulfolan cu bromură de n- butil . În acest caz, utilizarea sulfolanului elimină reacția secundară care poate apărea dacă se utilizează alți solvenți.
• Izomerizarea alchenelor , alchilarea Friedel-Crafts și în procesul de transfer de hidrogen cu acid fluorhidric (HBF ₄ ) în solvenți cu sulfolan.
• Prepararea izocianatului din fosgen și săruri aminice .
• Reacții de tranziție catalizate de ioni metalici de brom / iod cu monoxid de carbon , metanol sau formați. De exemplu, acidul acetic poate fi preparat din metanol și monoxid de carbon cu formiat de metil ; în timp ce acetaldehida poate fi produsă din metanol, monoxid de carbon și hidrogen; sau esterii din metanol, monoxid de carbon și aer.
• Conversia alchenelor în metil cetone .
• Sulfura de hidrogen poate fi transformată în sulf prin reacția cu dioxidul de sulf în prezența ureei sau tiourea dizolvată în sulfolan.
• P-nitroalobenzenul este preparat prin nitrarea halogenelor într-un amestec care conține acid sulfuric și sulfolan.
• Aminele aromatice pot fi sulfonate cu acid sulfuric în prezența sulfolanului. De exemplu, acidul sulfanilic din anilină și acizii sulfonici aromatici.
• Producerea butanolului terțiar prin reacția de hidratare a izobutenului în prezența unui schimbător de ioni și sulfolan.
• Hidratarea directă a alchenelor, de exemplu pentru propilen glicol, în sulfolan și în prezența halogenurilor de osmiu și a compușilor metalelor de tranziție.
• Conversia compușilor clorurați sau bromurați în compușii fluorurați corespunzători. La temperaturi de reacție peste 250 ° C, o suspensie de fluorură de sodiu în sulfolan schimbă ușor halogenii . Clorobenzonitrilul și cloronitrobenzenul din sulfolan pot fi transformați în compușii fluorului corespunzători ( fluorobenzonitril și fluoronitrobenzen ) în prezența acidului clorhidric sau a alfa-cloroeterilor sau a oxicloratului sau tricloratului de fosfor.

Solvent de polimerizare

Sulfolanul este utilizat ca solvent pentru reacțiile de polimerizare a cianurii de viniliden (CH ₂ = C (CN) ₂ ), acrilonitril , diamină ^{[ neclară ]} și uree . Dar poate fi utilizat în multe alte cazuri, cum ar fi pentru prepararea polimerilor polizaharidici solubili în apă din soluții de glucoză și acid fosforic . Alte utilizări ale sulfolanului ca solvent de polimerizare sunt enumerate mai jos:

• Copolimerizarea acizilor policarboxilici aromatici cu poliizocianați, acizi policarboxilici cu diamine parțial acilate și / sau acizi aminocarboxilici, diamine aromatice cu acid tricarboxilic sau cu anhidridă 4,4'-difenilizocianat.
• Producția de polieter polioli din 1,3,5-triazine și compuși oxid de etilenă.
• Producerea de polieteri aromatici liniari din condensarea 4,4'-dihidroxibifenilului sau hidroquinonei cu 4,4'-diclorobifenil sulfona.
• Producerea de polisiloxan din halosilani .
• Separarea și recuperarea rășinilor polisulfonice.

Vopsele

Sulfolanul este, de asemenea, utilizat în producția de coloranți pentru fibre sintetice și naturale, de fapt funcționează ca intensificator pentru coloranți pentru fibre sintetice hidrofobe, de fapt, îmbunătățește viteza de colorare și dispersia acestora. De asemenea, pentru fibrele acrilice, se utilizează amestecuri de coloranți în soluții apoase de sulfolan.

În plus, coloranții cu sulfolan au o bună stabilitate și o durată lungă de valabilitate.

Chimie agricolă

Sulfolanul poate fi utilizat la fabricarea insecticidelor, erbicidelor și fungicidelor, în principal deoarece sulfolanul nu reacționează și rămâne intact chiar și la temperaturi ridicate. Dar și pentru:

• Versatilitate, poate fi de fapt folosit pentru multe tipuri de sinteză.
• Foarte polar.
• Compus chimic cu fierbere ridicată și stabil termic.
• Total solubil în apă și hidrocarburi aromatice.
• Aprotic (nu dă hidrogeni acizi)
• Ușor recuperabil și reciclabil

Distilarea extractivă

Sulfolanul este utilizat în separarea compușilor cu puncte de fierbere similare, cum ar fi alcool n- propilic sau secbutilic, butan și 2-butenă. De fapt, acești alcooli nu pot fi separați ușor cu distilarea fracționată, de fapt azeotropii lor au o diferență de fierbere de numai 1,7 °. Separarea poate fi efectuată în schimb cu sulfolanul într-o distilare extractivă, de fapt sulfolanul scade presiunea de vapori a alcoolului secbutilic și a alcoolului n- propilic.

S-au propus procese similare pentru separarea altor amestecuri cu puncte de fierbere prea asemănătoare, cum ar fi pentru butan și 2-butenă, sau pentru izopropenilstiren și terzbutilstiren, dar și pentru meta-xilen și orto-xilen sau pentru clorosilan și diclorobenzen izomeri. Dar, în cazul meta- și orto-xilenului, utilizarea sulfolanului este insuficientă, deci nu oferă avantaje semnificative. Acizii grași nesaturați pot fi separați prin distilare extractivă la presiuni reduse. Izoprenul a fost, de asemenea, separat în acest fel de amestecurile de izoamilenă. De asemenea, a fost studiată o metodă de separare a acidului monocloracetic și dicloroacetic prin adăugarea de sulfolan și distilare.

Alte utilizări

• Farmaceutic: sulfolanul este un solvent de clasa 2 în farmacopee ^[4] și este utilizat în intermediari sintetici. Din nou pentru caracteristicile remarcabile enumerate mai sus.
• Electronică: utilizată în industria electronică ca solvent electrolitic în bateriile cu litiu, îi conferă o eficiență mai mare.
• Fracționarea : în separarea acizilor grași, între saturați și nesaturați. O fază lichidă preliminară cu sulfolan permite împărțirea între acizii grași saturați și nesaturați. De exemplu, un amestec de acizi grași, între oleic și linoleic, poate fi ușor fracționat și rafinat într-o operație într-o singură etapă (într-o singură etapă).
• Polimeri textili: utilizat ca solvent pentru filarea și turnarea polimerilor, de exemplu pentru poliacrilonitril, a îmbunătățit proprietățile fibrelor și țesăturilor sintetice. De exemplu, prin tratarea unor polimeri cu apă care conține sulfolan, este posibil să se obțină fibre cu o creștere a capacității de torsiune.
• Cerneluri: Formulele de cerneală care conțin sulfolan, pentru imprimantele cu jet, au o stabilitate bună pe termen lung, nu înfundă duzele și oferă imprimări de înaltă calitate cu fixare optimă pe suport. Este, de asemenea, utilizat în stilouri, pentru stilouri care își păstrează capacitatea de scriere, chiar dacă au fost decupate de mult timp.

Informații de siguranță

Intervenții de prim ajutor

Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .

• Ingerare: sulfolanul este dăunător dacă este ingerat. În caz de ingestie, nu provocați vărsături, dacă victima este conștientă, faceți-o să bea 2-4 căni de lapte sau apă. Consultați un medic.
• Contactul cu ochii: poate provoca iritații. În caz de contact cu ochii, clătiți bine cu apă timp de cel puțin cincisprezece minute. Consultați un medic.
• Contactul cu pielea: poate provoca iritații. Spălați cu apă și săpun și îndepărtați orice îmbrăcăminte contaminată.
• Inhalare: Poate provoca iritarea căilor respiratorii. Duceți victima la aer curat imediat. Consultați un medic.

Măsuri de stingere a incendiilor

Ca în orice incendiu, purtați aparat de respirație autonom și echipament de protecție. În timpul incendiului, pot fi produse gaze toxice sau iritante (din cauza descompunerii sau arderii). Mijloacele de stingere adecvate sunt cele adecvate mediului înconjurător (nu sunt necesare măsuri pentru sulfolan).

Indicații de protecție

Compusul, fiind foarte polar, nu este volatil. Cu toate acestea, se poate descompune (în special condiții extreme) în monoxid de carbon, dioxid de sulf, dioxid de carbon și gaze toxice și iritante.

Mijloace individuale de protecție

Aerisiți încăperile în mod corespunzător, pentru a menține concentrațiile de vapori cât mai scăzute posibil. Folosiți hote locale sau ventilație. Purtați echipament de protecție: ochelari de protecție, mănuși, haina de laborator și respirator (dacă se manipulează cantități mari de compus).

Reguli generale de protecție și igienă

După utilizare, spălați-vă bine mâinile, îndepărtați și spălați orice îmbrăcăminte contaminată. Evitați contactul cu ochii, pielea și hainele. Evitați ingestia și inhalarea. Sulfolanul trebuie păstrat în recipiente adecvate, bine închis atunci când nu este utilizat și depozitat într-un mediu răcoros și uscat.

Eliberare accidentală

În caz de dispersie accidentală a sulfolanului, absorbiți scurgerile cu material inert (vermiculit, nisip, pământ etc.), apoi puneți-le în recipiente adecvate. Dispersiile trebuie curățate imediat, respectând măsurile de precauție necesare.

Imagini 3D ale moleculei

Anagliful sulfolanului. Pentru o vizualizare corectă, purtați ochelari cu lentile albastre și roșii.

Model 3D cu ochi încrucișați al Sulfolane. Pentru o vizualizare corectă, purtați ochelari corespunzători.

Notă

Bibliografie

• Giorgio Pagani, Alessandro Abbotto, Chimie heterociclică , Piccin, 1995.
• Young, Eldred E. - Shell International Research (brevetul BE 616856 - 1962 )
• Goodenbour, John W.; Carlson, George J. - Shell International Research (brevetul BE 611850 - 1962 )
• Ge, Shaohui; Wu, Zhijie; Zhang, Minghui; Li, Wei; Tao, Keyi - Cercetări chimice industriale și inginerești (2229-2234 - 2006 )
• Sharipov, A. Kh. - Jurnalul rus de chimie aplicată (108-113, 76 (1) - 2003 )
• Dunn, CL; Freitas, ER; Hill, ES; Sheeler, JER, Jr.
• Van der Wiel, A. - Natura (142-3 - 1960 )
• Block, E. - Reacțiile compușilor organosulfurici (Academic: New York - 1978 )
• Belen'kii, LI - Chimia compușilor organosulfurici (Horwood: New York - 1990 )

Elemente conexe

• Sulfone

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre sulfolano

linkuri externe

• ( EN ) Java J-mol 3D Explorer , pe chemexper.com .
• ( EN ) Divizia Novasol Sulfolane , pe sulfolane.com .
• ( EN ) Novasol Chemistry , pe novasol.be .
• ( EN ) Document UOP: Procesul Sulfolane ( PDF ), pe uop.com . Adus la 19 martie 2010 (arhivat din original la 28 septembrie 2010) .
• (RO) RohMax.com: sulfolan, un solvent special , al rohmax.com.
• ( RO ) ChemicalLand21.com: Sulfolane Industrial Chemical Data , pe chemicalland21.com .
• (EN) ChemIndustry.com căutare: Sulfolan , pe chemindustry.com.
• ( RO ) Calculul presiunii de vapori a sulfolanului , pe ddbonline.ddbst.de .
• ( EN ) Calculul densității sulfolanului , pe ddbonline.ddbst.de .
• ( RO ) Calculul vâscozității dinamice , pe ddbonline.ddbst.de .
• ( EN ) Calculul tensiunii superficiale a sulfolanului , pe ddbonline.ddbst.de .

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei