Sulphonation

Sulphonation

Sulphonation एक सल्फर एसिड समूह,  SO₃H द्वारा हाइड्रोजन परमाणु की जगह की प्रक्रिया है। हेक्सेन के बाद से एक सामान्य अल्केन का सल्फेशन ऑलियम (फ्यूमिंग सल्फ्यूरिक एसिड) के साथ अल्केन का इलाज करके किया जा सकता है। हाइड्रोजन परमाणुओं के प्रतिस्थापन का मामला है: तृतीयक द्वितीयक की तुलना में बहुत अधिक है, और प्राथमिक की तुलना में द्वितीयक; सल्फोजन में एक प्राथमिक हाइड्रोजन परमाणु का प्रतिस्थापन वास्तव में बहुत धीमा है। आइसोबुटेन, जिसमें एक तृतीयक हाइड्रोजन परमाणु होता है, को टी-ब्यूटिलसुल्फोनिक एसिड देने के लिए आसानी से सल्फाइड किया जाता है:

(CH₃)₃CH + H₂SO₄/SO₃  → (CH₃)₃CSO₃H + H₂SO₄

सल्फोनेशन का तंत्र  (Mechanism of sulphonation)

यह व्यवस्थित नहीं है, एक कारण यह है कि सल्फोनेटिंग प्रजाति (सीएफ नाइट्रेशन) की प्रकृति को स्थापित करने में कठिनाई हो रही है। इस प्रकार, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सल्फेशन के लिए विभिन्न संभावनाएं मौजूद हैं, सभी अलग-अलग संतुलन से उत्पन्न होती हैं, जैसे,

            (i)              2H₂SO_4 ⇌  SO₃ + H₃O⁺ +HSO₄^-

(ii)    SO₃ + H₂SO₄  ⇌  H₂SO₄(SO₃) or H₂S₂O₇

                      (ii)           3H₂SO₄  ⇌  SO₃H⁺ + H₃O⁺ + 2HSO₄^-

संकेंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में और गतिज में गतिज अध्ययन पर आधारित बाहरी कार्य इस सिद्धांत का प्रबल पक्षधर है कि सक्रिय प्रजाति सल्फर ट्रायजाइड है। यह जलीय सल्फ्यूरिक एसिड के मामले में भी माना जाता है। यदि हम इसे स्वीकार करते हैं, तो ऐसा प्रतीत होता है कि चरणों का क्रम और उनकी सापेक्ष दरें स्थितियों पर निर्भर करती हैं। इस प्रकार, केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में, प्रस्तावित तंत्र है:

दूसरी ओर, ओलियम में प्रस्तावित तंत्र है:

जब ऑर्गेनिक सॉल्वेंट में सल्फर ट्राईऑक्साइड का उपयोग किया जाता है, तो साक्ष्य यह है कि तंत्र ऊपर दिए गए लोगों से अलग है, जैसे कि Cerfontain et al। (1968), नाइट्रोमेथेन में सल्फर ट्राइऑक्साइड के साथ पी-डाइक्लोरोबेंजीन का सल्फेशन निम्नानुसार है:

ऊपर उल्लिखित कठिनाइयों के अलावा, ऐसी जटिलताएं भी हैं जो कि शिथिलीकरण प्रतिवर्ती हैं और अक्सर आइसोमेराइजेशन अक्सर प्रतिक्रिया के दौरान होता है। ये कारक विभिन्न परिस्थितियों में आइसोमर वितरण को प्रभावित करते हैं। इस प्रकार, जैसे, वांडर्स एट अल। (1963) ने दिखाया है कि जलीय सल्फ्यूरिक एसिड में गर्म होने पर टोल्यूनि-पी- और एम-सल्फिन दोनों आइसोमाइसिस होता है, जिसमें ओ-आइसोमर की केवल थोड़ी मात्रा के साथ मुख्य रूप से मी- और पी-सल्फिनिक एसिड का मिश्रण होता है। इसके अलावा, ओ-आइसोमर तेजी से पी-आइसोमर को आइसोमराइज करता है, लेकिन अंत में पहले जैसा ही संतुलन प्राप्त होता है (यानी, तीनों आइसोमर्स)। इन परिणामों से यह प्रतीत होता है कि टोल्यूनि-एम-सल्फ़ोनिक एसिड सबसे अधिक है और ओ-एसिड कम से कम थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर आइसोमर है।

बेन्जेनसल्फोनिक एसिड 80^oC पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ बेंजीन को गर्म करके आसानी से तैयार किया जा सकता है:

C₆H₆ + H₂SO₄  =  C₆H₅SO₃H +H₂O (75-80%)