十二烷基苯磺酸钠的制备

实验操作一、 实验目的1、 掌握烷基苯磺酸钠(LAS)的制备方法。2、 了解用不同磺化剂进行磺化反应的机理和反应特点。3、 了解十二烷基苯磺酸钠性质、用途和使用方法。二、 实验原理磺化反应是向有机分子中的碳原子上引入磺酸基(-SO3H)的反应。生成的产物是磺酸(R—SO3H)、磺酸盐(R—SO3M；M表示NH4或金属离子)或磺酰氯(R-SO2C1)。磺化是亲电取代反应。SO3分子中硫原子的电负性比氧原子的电负性小，所以硫原子带有部分正电荷而成为亲电试剂。常用的磺化剂是浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸。磺化的主要方法有：.过量硫酸磺化法(磺化剂是浓硫酸和发烟硫酸)；.共沸脱水磺化法；.三氧化硫磺化法；.氯磺酸磺化法；.芳伯胺的烘焙磺化法。磺化反应的主要目的有：1.使产品具有水溶性、酸性、表面活性或对纤维素具有亲和力。2.将磺基转化为一OH、一NH2、一CN或一CL等取代基。3.先在芳环上引入磺基，完成特定反应后，再将磺基水解掉。磺化反应的主要影响因素有：硫酸的浓度和用量对磺化反应的速度有很大影响随着磺化反应的进行，生成的水逐渐增加，硫酸的浓度逐渐下降，使磺化开始阶段和磺化末期，磺化反应速度就可能下降几十倍，甚至几百倍而几乎停止反应。这时的硫酸被称为“废酸”，用“n值”表示。为了消除磺化反应生成的水的稀释作用的影响，必须使用过量很多的硫酸（x值）。n值是将废酸中所含硫酸的质量换算成SO3的质量后的质量百分数磺化反应温度和时间的影响磺化温度会影响磺基进入芳环的位置和磺酸异构体的生成比例。特别是在多磺化时，为了使每一个磺基都尽可能地进入所希望的位置，对于每一个磺化阶段都需要选择合适的磺化温度。低温、短时间的反应有利于a取代，高温、长时间的反应有利于P取代。磺化产物的分离：稀释析出法（有些磺化产物在稀硫酸中的溶解度很低，可用稀释法使其析出，这种方法的优点是操作简便，费用低，副产物废硫酸母液便于回收和利用。）稀释盐析法（许多芳磺酸盐在水中的溶解度很大，但是在相同正离子的存在下，则溶解度明显下降，因此可以向磺化稀释液中加入氯化钠、硫酸钠、或钾盐等，使芳磺酸盐析出来）；中和盐析法（可用碳酸钠、氢氧化钠、氨水等中和盐析）；脱硫酸钙法；溶剂萃取法。反应方程式如下：C12H25^Q>+H2SO4（或SO3）—c12h25^Q^so3h+h2o+NaOH— Q）—SO^Na#H?0三、产品性质：白色浆状物或粉末。具有去污、湿润、发泡、乳化、分散等性能。生物降解度＞90%。在较宽的pH范围内比较稳定。其钠或铵盐呈中性，能溶于水，对水硬度不敏感，对酸、碱水解的稳定性好。它的钙盐或镁盐在水中的溶解度要低一些，但可溶于烃类溶剂中，在这方面也有一定的应用价值。四、仪器和药品:仪器：搅拌器、温度计(0°C〜100°C)、滴液漏斗(60ml)、回流冷凝器、250mL四口瓶、分液漏斗(60ml)。药品：十二烷基苯、98%硫酸、10%氢氧化钠溶液、氯化钠。五、实验步骤:1、 磺化：在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝器的250mL四口瓶中，加入十二烷基苯35mL(34.6g)，搅拌下缓慢加入质量分数98%硫酸35mL，温度不超过40C，加完后升温至60〜70C，反应2h。2、 分酸：将上述磺化混合液降温至40〜50C，缓慢滴加适量水(约15mL)，倒入分液漏斗中，静止片刻，分层，放掉下层(水和无机盐)，保留上层(有机相)。3、 中和：配制质量分数10%氢氧化钠溶液80mL，将其加入250mL四口瓶中约60〜70mL，搅拌下缓慢滴加上述有机相，控制温度为40〜50C，用质量分数10%氢氧化钠调节pH=7〜8，并记录质量分数10%氢氧化钠总用量。4、盐析:于上述反应体系中，加入少量氯化钠，渗圈试验清晰后过滤，得到白色膏状产品。六、注意事项1、分酸时，温度不可过低，否则易使分液漏斗被无机盐堵塞，造成分酸困难。产率计算十二烷基苯35mL（34.6g）,98%硫酸35mL,适量水（约15mL）,10%氢氧化钠溶液80mLG泪25一0>+H2SO4（或S03）—*C12H25^Q—S03H+H20246.43 326.490.14G泪 +NaOH—C^HlQ^SON+H?O3