Metyylibentseenin sulfonointi

Metyylibentseeni on reaktiivisempi kuin bentseeni, koska metyyliryhmällä on taipumus ”työntää” elektroneja rengasta kohti.

Tämän suuremman reaktiivisuuden seurauksena metyylibentseeni reagoi huuruisen rikkihapon kanssa 0 °C:ssa ja väkevän rikkihapon kanssa, jos niitä kuumennetaan takaisinvirtauksen alla noin 5 minuuttia.

Metyylibentseenin kohdalla on reaktionopeuteen vaikuttavan vaikutuksen lisäksi mietittävä myös sitä, mihin kohtaan rengasta sulfonihapporyhmä päätyy suhteessa metyyliryhmään. Metyyliryhmillä on taipumus ”ohjata” uusia ryhmiä 2- ja 4-asemiin renkaassa (olettaen, että metyyliryhmä on 1-asemassa). Metyyliryhmien sanotaan olevan 2,4-suuntaavia.

Siten saadaan seos, joka koostuu pääasiassa kahdesta isomeeristä. Vain noin 5 – 10 % 3-isomeeria muodostuu. Tärkeimmät reaktiot ovat:

ja:

Sulfonoinnissa muodostuvien isomeerien tarkka osuus riippuu reaktion lämpötilasta. Lämpötilan noustessa 4-isomeerin osuus kasvaa ja 2-isomeerin osuus vähenee. Tämä johtuu siitä, että sulfonaatio on palautuva. Sulfonihapporyhmä voi irrota renkaasta uudelleen ja kiinnittyä jonnekin muualle. Tämä suosii yleensä termodynaamisesti stabiilimman isomeerin muodostumista. Tätä vaihtumista tapahtuu enemmän korkeammissa lämpötiloissa.

4-isomeeri on stabiilimpi, koska molekyylissä ei ole sotkua, kuten olisi, jos metyyliryhmä ja sulfonihapporyhmä olisivat vierekkäin.