Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Сульфолан (также тетраметиленсульфон, систематическое название: 1λ⁶ тиолан 1,1-дион) — органосерное соединение, формально являющееся циклическим сульфоном, с формулой (CH₂)₄SO₂. Это бесцветная жидкость, широко используемая в химической промышленности в качестве растворителя для экстрактивной дистилляции и химических реакций. Сульфолан был первоначально разработан компанией Shell Oil в 1960-х годах как растворитель для очистки бутадиена. Сульфолан является полярным апротонным растворителем и смешивается с водой.
Sulfolane (also tetramethylene sulfone, systematic name: 1λ6 thiolane 1,1 dione) is an organosulfur compound, formally a cyclic sulfone, with the formula |(CH2)4SO2|auto=1. It is a colorless liquid commonly used in the chemical industry as a solvent for extractive distillation and chemical reactions. Sulfolane was originally developed by the Shell Oil Company in the 1960s as a solvent to purify butadiene. Sulfolane is a polar aprotic solvent, and it is miscible with water.
Свойства
Сульфолан классифицируется как сульфон, группа органосерных соединений, содержащих сульфонильную функциональную группу. Сульфонная группа состоит из атома серы, связанного двойными связями с двумя атомами кислорода и одинарными связями с двумя углеродными атомами. Двойная связь между серой и кислородом является полярной, что обеспечивает хорошую растворимость в воде, а четырехчленный углеродный цикл придает неполярную стабильность. Благодаря этим свойствам сульфолан смешивается как с водой, так и с углеводородами, что обуславливает его широкое применение в качестве растворителя для очистки углеводородных смесей.
Sulfolane is classified as a sulfone, a group of organosulfur compounds containing a sulfonyl functional group. The sulfone group is a sulfur atom doubly bonded to two oxygen atoms and singly bonded to two carbon centers. The sulfur oxygen double bond is polar, conferring good solubility in water, while the four carbon ring provides non polar stability. These properties allow it to be miscible in both water and hydrocarbons, resulting in its widespread use as a solvent for purifying hydrocarbon mixtures.
Синтез
Первоначальный метод, разработанный компанией Shell Oil Company, заключался в том, чтобы сначала позволить бутадиену прореагировать с диоксидом серы посредством хелетропной реакции с образованием сульфолена. Затем его гидрогенизировали, используя никель Ренея в качестве катализатора, для получения сульфолана. Вскоре после этого было обнаружено, что выход продукта и срок службы катализатора можно улучшить, добавляя перекись водорода, а затем нейтрализуя до pH приблизительно 5-8 перед гидрогенизацией. Совершенствование продолжалось на протяжении многих лет, включая разработку новых катализаторов. Недавно было установлено, что Ni B/MgO демонстрирует более высокую каталитическую активность, чем никель Ренея и другие обычно используемые катализаторы при гидрогенизации сульфолена. Были разработаны и другие методы синтеза, например, окисление тетрагидротиофена перекисью водорода. Эта реакция приводит к образованию тетраметиленсульфоксида, который затем можно окислить дальше. Поскольку первое окисление происходит при низкой температуре, а второе – при более высокой, реакцию можно контролировать на каждом этапе. Это обеспечивает большую гибкость в управлении реакцией, что потенциально может привести к более высокому выходу и чистоте продукта.
The original method developed by the Shell Oil Company was to first allow butadiene to react with sulfur dioxide via a cheletropic reaction to give sulfolene. This was then hydrogenated using Raney nickel as a catalyst to give sulfolane. Shortly thereafter, it was discovered that both the product yield and the lifetime of the catalyst could be improved by adding hydrogen peroxide and then neutralizing to a pH of roughly 5 8 before hydrogenation. Developments have continued over the years, including in the catalysts used. Recently, it was found that Ni B/MgO showed superior catalytic activity to that of Raney nickel and other common catalysts that have been used in the hydrogenation of sulfolene. Other syntheses have also been developed, such as oxidizing tetrahydrothiophene with hydrogen peroxide. This reaction produces tetramethylene sulfoxide, which can then be further oxidized. Because the first oxidation occurs at low temperature and the second at higher temperature, the reaction can be controlled at each stage. This gives greater freedom for the manipulation of the reaction, which can potentially lead to higher yields and purity.
Применение
Сульфолан широко используется в качестве промышленного растворителя, особенно для экстракции ароматических углеводородов из смесей углеводородов и очистки природного газа, в частности, в алкилирующем блоке нефтеперерабатывающего завода. Эта "модифицированная" плавиковая кислота менее склонна к испарению при выбросе в жидком виде.
Sulfolane is widely used as an industrial solvent, especially in the extraction of aromatic hydrocarbons from hydrocarbon mixtures and to purify natural gas. commonly for use in a refinery's alkylation unit. This "modified" hydrofluoric acid is less prone to vaporization if released in its liquid form.
В качестве загрязнителя
Подземные воды в некоторых районах города Норт-Поул, Аляска, загрязнены сульфоланом в результате загрязнения, вызванного ранее действовавшим нефтеперерабатывающим заводом, который в настоящее время закрыт. В связи с этим загрязнением пострадавшим жителям предоставляются альтернативные источники питьевой воды. Долгосрочные исследования in vivo на животных не проводились, что не позволяет сделать однозначный вывод о канцерогенности сульфолана, хотя исследования in vitro не выявили раковых изменений в бактериальных или животных клетках. В исследованиях на животных высокие дозы сульфолана оказывали негативное воздействие на центральную нервную систему, включая гиперактивность, судороги и гипотермию; влияние более низких доз, особенно при длительном воздействии, все еще изучается.
Groundwater in parts of the city of North Pole, Alaska, has been contaminated with sulfolane due to pollution from a now closed petroleum refinery. Due to this contamination, affected residents have been supplied with alternative potable water sources. No long term in vivio animal studies have been done, which prevents any firm conclusion as to whether sulfolane is a carcinogen, although in vitro studies have failed to demonstrate any cancerous changes in bacterial or animal cells. In animal studies, high doses of sulfolane have induced negative impacts on the central nervous system, including hyperactivity, convulsions and hypothermia; the impacts of lower doses, especially over the long term, are still being studied.