SULFONATE (LAS) [1]
5.2.Cơ sở lý thuyết của quá trình tổng hợp:
Để sulfo hoá các alkylbenzene, có thể sử dụng các tác nhân như: acid sulfuric đậm đặc, oleum, SO3.
Liên quan đến quá trình sulfo hoá là chỉ số sulfo hoá. Đây là nồng độ SO3 trong acid đã tác dụng cho đến khi phản ứng không còn tiếp tục được nữa. Ví dụ = 64 khi sulfo hoá benzene, = 56 khi sulfo hoá naphthalene và = 82 khi sulfo hoá nitrobenzene.
Sulfo hoá dưới tác dụng của acid sulfuric là một quá trình thuận nghịch (nhiệt độ phản ứng 80-100°C).
Nhiệt độ ảnh hưởng bởi phản ứng toả nhiệt mạnh và nhiệt do sự pha loãng của acid. Điều kiện thường, cân bằng dịch chuyển sang bên phải. Nếu vừa phản ứng, vừa chưng cất hydrocacbon, đôi khi phản ứng theo chiều ngược lại.
Tác nhân tấn công trực tiếp vào nhân thơm là +SO3H được sinh ra như sau: 2 H2SO4 ↔ HSO4- + H3SO4+ ↔ HSO4- + +SO3H + H2O.
Đây là phản ứng thế ái điện tử điển hình của hợp chất thơm, phản ứng bị kiềm hãm bởi lượng nước có trong acid ban đầu, cũng như lượng nước sinh ra trong phản ứng. Do tính thuận nghịch của quá trình và do acid bị làm loãng nên phản ứng thường kết thúc ở nồng độ nhất định (nhiệt độ nhất định).
Khi dùng oleum phản ứng toả nhiệt mạnh và phụ thuộc vào nồng độ oleum. Phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn:
+ SO3 dư tấn công vào nhân thơm:
Phản ứng này không thuận nghĩ và toả nhiệt mạnh. ΔH298=217 KJ/mol.
+ Acid sulfuric đậm đặc phản ứng.
Nếu khống chế được nhiệt độ thì phản ứng ít cho sản phẩm phụ, tuy nhiên không sử dụng triệt để tác nhân sulfo hoá.
Hiện nay, tác nhân sulfo hoá là SO3 loãng trong không khí thường được sử dụng.
Phản ứng này toả nhiệt mạnh và không thuận nghịch, vận tốc lớn. Vận tốc phụ thuộc yếu tố khuếch tán, tốc độ khuấy trộn, giải nhiệt. Phản ứng không có acid sulfuric trong sản phẩm nên đơn giản được quy trình công nghệ tuy nhiên có một số sản phẩm phụ:
+ Phản ứng tạo sulfon:
Phản ứng xảy ra càng mạnh khi lượng SO3 sử dụng nhiều. Ngoài ra còn có phản ứng oxy hoá, phản ứng phân huỷ alkyl ở nhiệt độ cao. Cần chọn tỷ lệ cấu tử thích hợp, khuấy trộn, làm loãng SO3, giải nhiệt tốt để khống chế nhiệt độ < 40°C.