КУРСОВАЯ РАБОТА ПРОЦЕССЫ СУЛЬФИРОВАНИЯ. ПАВ ТИПА АЛКЕН- И АРЕНСУЛЬФОНАТОВСодержание стр. Введение 3 1. Процессы сульфирования. ПАВ типа алкен- и аренсульфонатов 4 2. Химия и теоретические основы реакции 6 3. Технология процесса 10 4. ПАВ типа алкиларенсульфонатов 16 Список литературы 18Введение Сульфатированием называют реакции образования сложных эфиров серной кислоты алкилсульфатов ROSO2OH. В отличие от этого, при сульфировании получаются сульфокислоты (RSO2OH или ArSO2OH), а также их производные, в которых атом серы непосредственносвязан с атомом углерода. Наконец, нитрование состоит в синтезе нитросоединений (RNO2 или ArNO2), в которых атом азота связан непосредственно с углеродным атомом, а не через атом кислорода, как в нитроэфирах RONO2. Сульфатирование представляет собой частный случай реакций этерификации, но имеет ряд особенностей, сближающих его сульфированием органических веществ. В свою очередь, к последним реакциям близко нитрование. Практическое значение рассматриваемых процессов очень велико. Алкилсульфаты, алкан- и аренсульфонаты являются наиболее распространенными из синтетических поверхностно-активных веществ. Нитросоединения служат для получения аминов, изоцианатов, пестицидов и т. д. Многие из этих веществ производятся в крупном масштабе.1. Процессы сульфирования. ПАВ типа алкен- и аренсульфонатовРеакция сульфирования типична для ароматических соединений (Аренов), но в последнее время она приобретает практическое значение также для олефинов (алкенов). 1. Сульфирование олефинов При действии на олефины олеума или SO3 происходит сульфирование с образованием связи C-S. Электрофильные свойства SO3 обусловливают возникновение первичного биполярного комплекса, способного к изомеризации с миграцией гидрид-иона и к образованию смеси алкенсульфокислот и сультонов (внутренние эфиры гидроксисульфокислот): Алкенсульфокислоты при нейтрализации щелочью превращаются в соответствующие соли, а 1,2-сультон в соль -гидроксисульфокислоты, 1,3- и 1,4-сультоны более стойки к гидролизу, но при повышенной температуре они также дают гидроксисульфокислоты, которые при 130-1500С отщепляют воду и образуют алкенсульфонаты натрия: В промышленности нашел применение способ сульфирования олефинов парами SO3, разбавленными воздухом. Этот способ по высокой экзотермичности и скорости, а также по другим характеристикам и по условиям реакции аналогичен сульфатированию спиртов при помощи SO3. Этим путем получают новый тип ПАВ - -алкенсульфонаты. Их синтезируют из SO3 и -олефинов, получаемых термическим крекингом парафина или алюминийорганическим синтезом. Требования к длине и строению цепи такие же, как для алкансульфонатов. Положительнее свойство -алкенсульфонатов состоит в их способности давать хорошие моющие композиции (порошковые) даже с небольшими добавками фосфатов или вообще без них. Это очень важно для охраны природы, поскольку фосфаты вызывают усиленный рост подводных растений и заиливание водоемов. 2. Сульфирование ароматических соединенийЭта реакция являлась одной из первых среди промышленно реализованных методов органического синтеза. Таким путем до сих пор получают фенолы (-нафтол, резорцин, крезолы и даже небольшую часть фенола), для чего соли сульфокислот подвергают щелочному плавлению: Сульфокислоты являются также промежуточными веществами при синтезе некоторых красителей; их применяют как дубители и катализаторы. Сульфированием сшитых полимеров и сополимеров получают наиболее распространенный тип ионообменных смол, используемых для извлечения катионов редких металлов, для обессоливания, в качестве катализаторов. Однако в наиболее крупных масштабах процесс сульфирования применяют для производства ПАВ типа алкиларенсульфонатов RArSO2ONa.2. Химия и теоретические основы реакцииДля сульфирования ароматических соединений применяют главным образом серную кислоту, олеум и SO3. Сульфирование серной кислотой является обратимой реакцией:протекающей с выделением значительного количества тепла, в том числе за счет разбавления кислоты образующейся водой. Вследствие этого тепловой эффект зависит от исходной концентрации кислоты и составляет 146 кДж/моль. Равновесие реакции при обычных условиях сдвинуто вправо, но при повышенной температуре и одновременной отгонке углеводорода иногда проводят обратный процесс, используемый для разделения изомерных алкилбензолов. Сульфирование относится к типичным реакциям электрофильного замещения в ароматическое ядро. Реакция тормозится водой, находившейся в исходной кислоте и образующейся при сульфировании, причем скорость реакции часто описывается уравнением: Считается, что агентом, непосредственно атакующим ароматическое ядро, является ион : Образование побочных веществ при сульфировании серной кислотой незначительно и в основном определяется ее окисляющим действием. Влияние заместителей при сульфировании аналогично другим реакциям электрофильного замещения в ароматическое ядро, причем для сульфирования характерна средняя селективность в отношении ориентации сульфогруппы и относительной реакционной способности. Так, толуол сульфируется в 5 раз быстрее бензола, причем получается 75% пара-, 20% орто- и 5% мета-толуолсульфокислот. Электроотрицательная сульфогруппа значительно дезактивирует ароматическое ядро, вследствие чего не удается ввести вторую сульфогруппу при действии серной кислотой. В отношении состава изомеров сульфирование имеет некоторые особенности, зависящие от обратимости реакций. При «мягких» условиях состав изомеров определяется относительной реакционной способностью различных положений ядра, при нагревании или при большой продолжительности реакции он зависит от термодинамической стабильности изомеров. Так, нафталин в первом случае дает главным образом 1-сульфокислоту, а во втором 2-изомер. Ввиду обратимости сульфирования серной кислотой и сильного снижения активности кислоты, при ее разбавлении образующейся водой реакция обычно прекращается по достижении определенной концентрации кислоты. Это явление характеризуют величиной сульфирования. Она численно равна той концентрации SO3 в отработанной кислоте, при которой сульфирование больше не идет ( сульфирования для бензола 64, для нафталина 56, для нитробензола 82). Зная сульфирования и концентрацию SO3 в исходной кислоте (а), рассчитывают количество кислоты, необходимое для сульфирования 1 моль ароматического соединения, по формуле: где 80 молекулярная масса SO3. Приведенная формула показывает, что для снижения расхода H2SO4 и уменьшения количества отработанной кислоты нужно использовать возможно более концентрированную серную кислоту. Так, при сульфировании бензола (
172.02 Kb.Название Дата конвертации08.09.2012Размер172.02 Kb.Тип источник
Курсовая работа процессы сульфирования. Пав типа алкен- и аренсульфонатов
Курсовая работа процессы сульфирования. Пав типа алкен- и аренсульфонатов
Комментариев нет:
Отправить комментарий