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Stirene: sintesi, polimeri e copolimeri

L’etenilbenzene noto come stirene è un composto aromatico in cui vi è un gruppo vinilico -CH=CH2 legato all’anello benzenico.
In natura è presente in alcune piante e in alcuni alimenti.  Il farmacista tedesco Johann Eduard Simon lo isolò per la prima volta nel 1839 dalla resina dello storace americano.

A temperatura ambiente lo stirene è un liquido oleoso solubile in etanolo, dimetiletere, acetone e solfuro di carbonio mentre in acqua ha una solubilità di 0.3 g/L. Si presenta come un liquido da incolore a giallastro con una fragranza dolce (se puro) o un odore fortemente sgradevole  a causa dalle aldeidi comunemente associate che può essere rilevato a circa 0,3  ppm nell’aria.

Si rinviene nell’aria a causa delle emissioni derivanti dalla produzione industriale, dalle centrali elettriche a carbone, dagli scarichi dei motori a benzina, dalle emissioni delle fotocopiatrici e dal fumo di sigaretta.

Si trova naturalmente presente anche nel caffè, nella cannella, in alcuni formaggi e nei prodotti ittici dove viene prodotto da microrganismi che agiscono su sostanze naturali o aggiunte in questi alimenti

Sintesi dello stirene

A livello industriale può essere ottenuto a partire dal benzene che, tramite alchilazione di Friedel-Crafts, è trasformato in etilbenzene.

L’etilbenzene viene sottoposto a una reazione di deidrogenazione quando viene trattato a circa 600 °C in presenza di ossido di ferro quale catalizzatore e vapore acqueo secondo la reazione endotermica:

deidrogenazione 1 da Chimicamo
sintesi dello stirene

Un altro metodo sintetico, sempre a partire dall’etilbenzene, noto come processo POSM prevede la formazione dell’etilbenzene idroperossido a seguito di trattamento con ossigeno. Tale composto è utilizzato per ossidare il propilene a ossido di propilene con formazione dell’1-feniletanolo che, per disidratazione dà l’etilbenzene

idroperossido 1 da Chimicamo
processo POSM

Reazioni

reazioni di addizione al doppio legame -CH=CH2 in quanto le reazioni di addizione all’anello benzenico porterebbero alla perdita dell’aromaticità.

Facendo gorgogliare cloruro di idrogeno ad una sua soluzione  si verifica la reazione tipica degli alcheni con gli acidi alogenidrici e, secondo la regola di Markovnikov, si forma l’1-cloro-1-feniletano.

Se  è trattato con bromo in presenza di tetracloruro di carbonio si si verifica la reazione tipica degli alcheni di alogenazione con formazione dell’1,2-dibromo-1-feniletano

Subisce una reazione di polimerizzazione radicalica per dare il polistirene polimero termoplastico aromatico ottenuto per la prima volta nel 1839 utilizzato in diverse forme, tra sotto forma di schiuma, pellicola e plastica rigida, per applicazioni che vanno dall’imballaggio alimentare alla protezione dei componenti elettronici.

polistirene 1 da Chimicamo
polistirene

Oltre che per la sintesi del polistirene, esso costituisce il monomero di partenza di impostanti copolimeri come lo stirene-acrilonitrile (SAN)

copolimeri
stirene-acrilonitrile

Altro copolimero noto è lo stirene-butadiene (SBR) che ha proprietà tipiche della gomma

SBR 1 da Chimicamo
stirene-butadiene

E il copolimero stirene-butadiene-stirene (SBS) che è un copolimero a blocchi ottenuto per polimerizzazione anionica vivente

copolimeri
stirene-butadiene-stirene

Tra i copolimeri  vi è anche il metilmetacrilato-stirene-butadiene (MBS)

copolimeri
metilmetacrilato-stirene-butadiene