De sulfonering van methylbenzeen

methylbenzeen is reactiever dan benzeen vanwege de neiging van de methylgroep om elektronen naar de ring te “duwen”. Precies hoe dit verhoogt de snelheid van reactie is voorbij UK een niveau-het is eerder ingewikkelder dan alleen een toename van de elektronendichtheid van de ring.

het effect van deze grotere reactiviteit is dat methylbenzeen reageert met rokend zwavelzuur bij 0°C en met geconcentreerd zwavelzuur indien zij gedurende ongeveer 5 minuten onder reflux worden verhit.

naast het effect op de reactiesnelheid moet je bij methylbenzeen ook nadenken over waar de sulfonzuurgroep ten opzichte van de methylgroep op de ring terechtkomt.

methylgroepen hebben de neiging om “direct&quot nieuwe groepen in de 2 – en 4 – posities op de ring (aangenomen dat de methylgroep zich in de 1 – positie bevindt). Methylgroepen zouden 2,4-gericht zijn. De oorsprong van dit richtingseffect ligt ook boven het niveau van UK A.

zo krijg je een mengsel dat voornamelijk uit twee isomeren bestaat. Slechts ongeveer 5-10% van het 3 – isomeer wordt gevormd.

de belangrijkste reacties zijn:

en:

in het geval van sulfonatie, het exacte deel van de gevormde isomeren hangt af van de temperatuur van de reactie. Als de temperatuur stijgt, krijg je steeds grotere proporties van het 4 – isomeer en minder van het 2 – isomeer.

Dit komt omdat sulfonatie reversibel is. De sulfonzuurgroep kan weer van de ring vallen en zich ergens anders weer hechten. Dit heeft de neiging om de vorming van de meest thermodynamisch stabiele isomeer te bevorderen. Deze uitwisseling gebeurt meer bij hogere temperaturen.

het 4-isomeer is stabieler omdat er geen verrommeling in het molecuul is zoals dat zou zijn als de methylgroep en de sulfonzuurgroep naast elkaar zouden liggen.

Zijketenoxidatie in alkylbenzenen

een alkylbenzeen is gewoon een benzeenring waaraan een alkylgroep is bevestigd. Methylbenzeen is het eenvoudigste alkylbenzeen.

alkylgroepen zijn meestal redelijk resistent tegen oxidatie. Wanneer ze echter aan een benzeenring zijn bevestigd, worden ze gemakkelijk geoxideerd door een alkalische oplossing van kalium manganaat(VII) (kaliumpermanganaat).

methylbenzeen wordt verhit onder reflux met een oplossing van kaliummanganaat (VII) die alkalisch is gemaakt met natriumcarbonaat. De paarse kleur van het kalium manganaat (VII) wordt uiteindelijk vervangen door een donkerbruin neerslag van mangaan(IV) oxide.

het mengsel wordt uiteindelijk aangezuurd met verdund zwavelzuur.

in totaal wordt methylbenzeen geoxideerd tot benzoëzuur.

interessant is dat onder deze omstandigheden elke alkylgroep wordt geoxideerd tot een A-COOH-groep op de ring. Propylbenzeen wordt bijvoorbeeld ook geoxideerd tot benzoëzuur.