Dimetil solfuro: sintesi, reazioni, usi
Il dimetil solfuro (DMS) il cui nome I.U.P.A.C. è solfuro dimetile un tioetere avente formula CH3-S-CH3 responsabile di circa il 75% del ciclo dello zolfo. Il dimetil solfuro è un liquido incolore apolare con temperatura di ebollizione di 37°C immiscibile in acqua e miscibile con la maggior parte dei solventi organici.
Esso ha un ruolo importante in quanto la sua ossidazione nell’atmosfera porta alla formazione di composti solforati tra i quali l’acido solforico responsabile del fenomeno delle piogge acide con conseguenti danno sugli ecosistemi acquatici e sulla vegetazione.
Il dimetil solfuro, caratterizzato da un tipico odore sgradevole, simile a quello che si avverte quando vengono cotti alcuni vegetali come i cavoli, viene prodotto dal dimetil solfoniopropionato (DMSP) che si trova nelle cellule di alcune specie di fitoplancton.
Se la produzione di DMS aumenta a causa dei cambiamenti climatici globali allora potrebbe fornire un effetto di raffreddamento e contribuire a compensare il riscaldamento dovuto all’effetto serra.
L’ossidazione del dimetil solfuro che è emesso in prevalenza dalla superficie degli oceani favorisce la formazione dei nuclei di condensazione delle nubi che disperdono la radiazione solare influenzando l’equilibrio radiativo della Terra. Quando il flusso dell’energia solare in arrivo è bilanciato da un eguale flusso di calore verso lo spazio, la Terra è in condizioni di equilibrio radiativo e la temperatura globale è relativamente stabile. Ogni qualvolta aumenta o diminuisce la quantità di energia in arrivo o in uscita, viene ad alterarsi l’equilibrio radiativo e conseguentemente la temperatura globale del sistema sale o scende.
Sintesi
A livello industriale il dimetil solfuro è prodotto dalla reazione tra solfuro di idrogeno e metanolo usando come catalizzatore l’ossido di alluminio secondo la reazione:
H2S+ 2 CH3OH → CH3-S-CH3 + 2 H2O
Reazioni del dimetil solfuro
Il dimetil solfuro è una molecola molto stabile e normalmente subisce reazioni solo sull’atomo di zolfo. Tuttavia il prodotto di reazione iniziale riarrangia per dare un prodotto in cui un atomo di idrogeno è sostituito da un altro gruppo.
La presenza di coppie di elettroni non condivisi sullo zolfo consente alla molecola di formare complessi con molecole elettrondeficienti quindi il dimetil solfuro agisce da base di Lewis.
1) Reazioni con H2S
CH3-S-CH3 + H2S → 2 CH3-SH
La reazione avviene rapidamente in fase di vapore a 350-400 °C in presenza di ossido di alluminio
2) Reazione con alogeni in condizioni anidre e a basse temperature:
CH3-S-CH3 + X2 → (CH3)2SX+X–
Dove X è Cl, Br, I
L’idrolisi del prodotto della reazione con Cl2 e Br2 dà luogo alla formazione del dimetilsolfossido
3) Reazione con Cl2 in presenza di acqua con ottenimento di metansolfonilcloruro:
CH3-S-CH3 → CH3-SO2Cl
4) Clorurazione a temperatura ambiente:
CH3-S-CH3 → CH3-S-CH2Cl→ CH3-S-CHCl2 → CH3-S-CCl3→ ClCH2-S-CCl3
La reazione è molto rapida nel primo stadio e produce una luce visibile; dopo che si è formato il prodotto monoclorurato la reazione procede lentamente. Lo stadio successivo alla formazione del composto tetraclorurato porta alla rottura della molecola. Si formano composti tra cui il tetracloruro di carbonio, il clorometilsulfenilcloruro CH3SCl e a composti clorurati.
Usi
Il dimetil solfuro viene usato nell’industria petrolchimica, e in molte sintesi organiche tra cui l’ozonolisi. Esso è il precursore del dimetilsolfossido usato come solvente, nelle applicazioni industriali e come ossidante nelle reazioni nelle reazioni di ossidazione di Swern e nell’ossidazione di Pfitzner-Moffat
il 30 Marzo 2016