Sulfolane

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Sulfolane
Sulfolane-2D-skeletal.png   Sulfolane-3D-balls.png
Structure du sulfolane
Identification
Nom IUPAC 1,1-dioxyde de tétrahydrothiophène
Synonymes

dioxothiolane

No CAS 126-33-0
No EINECS 204-783-1
No RTECS XN0700000
PubChem 31347
ChEBI 74794
SMILES
InChI
Apparence solide blanc inodore déliquescent
Propriétés chimiques
Formule brute C4H8O2S  [Isomères]
Masse molaire[1] 120,17 ± 0,009 g/mol
C 39,98 %, H 6,71 %, O 26,63 %, S 26,68 %,
Propriétés physiques
fusion 27,4 °C[2]
ébullition 285 °C[2]
Solubilité 1 266 g·l-1[2] à 20 °C
Masse volumique 1,261 g·cm-3[2] à 25 °C
Point d’éclair 177 °C[2]
Pression de vapeur saturante 3,5 Pa[2] à 30 °C
Précautions
Directive 67/548/EEC[3]
Nocif
Xn



SGH[2]
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H302, P262, P330, P308+P313,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le sulfolane, ou sulfone de tétraméthylène, est un composé organique soufré de formule chimique (CH2)4SO2. Il se présente sous la forme d'un solide blanc inodore hygroscopique qui fond à 27,4 °C pour donner un liquide incolore utilisé industriellement comme solvant pour la distillation extractive ou comme milieu réactionnel pour certaines réactions chimiques. Il s'agit d'un solvant aprotique très soluble dans l'eau. Il a été développé dans les années 1960 par la Shell Oil Company (en), filiale américaine du groupe Shell, comme solvant pour purifier le butadiène.

Le sulfolane est une sulfone, et, comme telle, possède un groupe fonctionnel sulfonyle, constitué d'un atome de soufre lié par deux doubles liaisons à deux atomes d'oxygène, et par deux liaisons simples à deux atomes de carbone. Ce groupe est polaire alors que le reste de la molécule, constitué de quatre groupes méthylène, est fortement hydrophobe, ce qui confère à la molécule la capacité d'être miscible à l'eau et aux hydrocarbures, d'où sa très large utilisation dans la purification de mélanges d'hydrocarbures.

Synthèse[modifier | modifier le code]

La synthèse originale mise au point par Shell consistait à faire réagir du dioxyde de soufre SO2 sur du butadiène H2C=CH–CH=CH2 pour donner du sulfolène, réaction suivie d'une hydrogénation au nickel de Raney pour donner le sulfolane[4] :

Synthèse du sulfolane (2) par hydrogénation du sulfolène (1).

Le procédé a rapidement été amélioré en ajoutant du peroxyde d'hydrogène et en maintenant un pH d'environ 5 à 8 avant l'hydrogénation. D'autre améliorations ont depuis été apportées, notamment au niveau du catalyseur d'hydrogénation, Ni-B/MgO ayant à cet égard une efficacité supérieure à celle du nickel de Raney.

D'autres procédés de synthèse ont également été développés, tels que l'oxydation du tétrahydrothiophène par le peroxyde d'hydrogène. Cette réaction produit du sulfoxyde de tétraméthylène, qui peut être oxydé à son tour. La première réaction ayant lieu à basse température et la seconde à haute température, chacune des deux étapes de ce procédé peut être contrôlée précisément afin d'optimiser son rendement et la pureté du produit.

Applications[modifier | modifier le code]

La première utilisation commerciale d'envergure du sulfolane a été dans la mise en œuvre du procédé sulfinol destiné à éliminer, par un mélange de sulfolane et d'aminoalcools, le sulfure d'hydrogène H2S, le dioxyde de carbone CO2, l'oxysulfure de carbone COS et les thiols présents dans le gaz naturel. Son utilisation a ensuite été élargie à la purification d'hydrocarbures aromatiques à partir de mélanges d'hydrocarbures par extraction liquide-liquide, procédé très employé dans le raffinage du pétrole et dans la pétrochimie.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a, b, c, d, e, f et g Entrée de « Tetrahydrothiophene-1,1-dioxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 21 septembre 2013 (JavaScript nécessaire)
  3. Fiche Sigma-Aldrich du composé Sulfolane à 99 %, consultée le 21 septembre 2013.
  4. (en) Hillis O. Folkins, « Benzene », Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,‎ 2002 (lire en ligne) DOI:10.1002/14356007.a03_475