stringtranslate.com

Винилсульфоновая кислота

Винилсульфоновая кислота — сероорганическое соединение с химической формулой CH 2 =CHSO 3 H. Это простейшая ненасыщенная сульфоновая кислота . [2] [3] Двойная связь C=C обладает высокой реакционной способностью. Полимеризация дает поливинилсульфоновую кислоту, особенно при использовании в качестве сомономера с функционализированными соединениями винила [4] и (мет)акриловой кислоты. [5] Это бесцветная водорастворимая жидкость, [2] хотя коммерческие образцы могут иметь желтый или даже красный цвет.

Подготовка

Винилсульфоновую кислоту получают в промышленности щелочным гидролизом карбилсульфата с последующим подкислением образующейся винилсульфонатной соли: [ 6]

Винилсульфоны из карбилсульфата

Реакция сильно экзотермична (энтальпия реакции: 1675 кДж/кг) и требует точного поддержания температуры и pH во время гидролиза. При использовании гидроксида кальция в качестве среды гидролиза получают раствор винилсульфоната кальция. Подкисление этой гидролизной смеси серной кислотой дает винилсульфоновую кислоту вместе с малорастворимым сульфатом кальция .

Винилсульфоновую кислоту также можно получить дегидратацией изетионовой кислоты пятиокисью фосфора : [7]

Vinylsulfonsäure через Isethionsäure

Винилсульфоновую кислоту также можно получить путем сульфохлорирования хлорэтана , дегидрогалогенирования до винилсульфонилхлорида и последующего гидролиза хлорангидрида.

ClCH 2 CH 3 + SO 2 + Cl 2 → ClCH 2 CH 2 SO 2 Cl + HCl
ClCH 2 CH 2 SO 2 Cl → H 2 C = CHSO 2 Cl + HCl
CH 2 = CHSO 2 Cl + H 2 O → H 2 C = CHSO 3 H + HCl

Использовать

Активированная двойная связь C=C винилсульфоновой кислоты легко реагирует с нуклеофилами в реакции присоединения. 2-аминоэтансульфоновая кислота образуется с аммиаком , а 2-метиламиноэтансульфоновая кислота с метиламином . [8]

Винилсульфоновая кислота является мономером при получении сильнокислотных или анионных гомополимеров и сополимеров. Эти полимеры используются в электронной промышленности в качестве фоторезистов, в качестве ионопроводящих полимерных электролитных мембран (ПЭМ) для топливных элементов . Например, из поливинилсульфокислоты можно изготовить прозрачные мембраны с высокой ионообменной емкостью и протонной проводимостью. [9]

Исследовать

Винилсульфоновая кислота также может быть привита к полимерным носителям (например, полистиролу ) для получения высококислотных ионообменников, которые используются в качестве катализаторов этерификации и ацилирования Фриделя-Крафтса . [10] Если функциональность сульфоновой кислоты не является существенной, используется гораздо более пригодный к использованию щелочной водный раствор винилсульфоната натрия , который получается непосредственно в результате щелочного гидролиза карбилсульфата и коммерчески поставляется в виде водного раствора.

Рекомендации

  1. ^ HC Haas, MS Simon: Коэффициенты реакционной способности некоторых пар мономеров в J. Polymer Sci. 9 (1952) 309–314, doi :10.1002/pol.1952.120090403.
  2. ^ Аб Коссвиг, Курт (2000). «Сульфоновые кислоты алифатические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ. дои : 10.1002/14356007.a25_503. ISBN 3-527-30673-0.
  3. ^ Х. Дистлер: Zur Chemie der Vinylsulfonsäure в Ангью. хим. 77 (1965) 291–311, номер документа : 10.1002/ange.19650770704 (PDF).
  4. ^ EP 0643081, Х. Хоффманн и др., «Полимеры винилсульфоновой кислоты», выдан 15 марта 1995 г., передан Hoechst AG. 
  5. ^ US 2011017954, H. Akikaze et al., «ВИНИЛСУЛЬФОНОВАЯ КИСЛОТА, ИХ ПОЛИМЕР И МЕТОД ЕГО ПРОИЗВОДСТВА», выпущено 27 января 2011 г. 
  6. ^ Патент США 3872165, Роланд Далингер, Уолтер Шенк, Дитер Стокбургер, «Производство винилсульфонатов и винилсульфоновой кислоты из карбилсульфата», выдан 18 марта 1975 г., передан BASF. 
  7. ^ Патент США 2597696, Дж. А. Антес, Дж. Р. Дадли, «Приготовление этиленсульфоновой кислоты», выданный 20 мая 1952 г., передан американскому цианамиду. 
  8. ^ Х. Дистлер (1965-04-07). «Zur Chemie der Vinylsulfonsäure». Ангеванде Хеми . 77 (7): 291–302. Бибкод : 1965AngCh..77..291D. дои : 10.1002/ange.19650770704.
  9. ^ Теруюки Окаясу, Тошиясу Хибино, Хироюки Нисиде (17 мая 2011 г.), «Кинетика свободнорадикальной полимеризации винилсульфоновой кислоты и высококислотные свойства ее полимера», Макромолекулярная химия и физика , том. 212, нет. 10, стр. 1072–1079, doi :10.1002/macp.201000773.{{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Т. Окаясу, К. Сайто, Х. Нишиде, М.Т. У. Хирн: Твердые катализаторы с привитой поливинилсульфоновой кислотой: новые материалы для реакций органического синтеза, катализируемых кислотой . В: Зеленая химия . 12 (2010) 1981–1989, номер документа : 10.1039/C0GC00241K.