stringtranslate.com

Ароматическое сульфирование

В органической химии ароматическое сульфирование представляет собой органическую реакцию , в которой атом водорода на аренах заменяется функциональной группой сульфоновой кислоты ( −SO 2 OH ) в электрофильном ароматическом замещении . [1] Арилсульфоновые кислоты используются в качестве моющих средств , красителей и лекарств .

Стехиометрия и механизм

Триоксид серы является активным ингредиентом во многих реакциях сульфирования.

Типичные условия включают нагревание ароматического соединения с серной кислотой: [2]

C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O​​​​​​​​​​

Фактическим электрофилом в этом электрофильном ароматическом замещении является триоксид серы или его протонированное производное.

Для поддержания равновесия можно добавлять дегидратирующие агенты, такие как тионилхлорид .

C6H6 + H2SO4 + SOCl2 → C6H5SO3H + SO2 + 2HCl​​​​​​​​

Хлорсерная кислота также является эффективным средством:

C6H6 + HSO3Cl → C6H5SO3H + HCl​​​​​​

В отличие от ароматического нитрования и большинства других электрофильных ароматических замещений эта реакция обратима . Сульфирование происходит в концентрированных кислотных условиях, а десульфирование является способом действия в разбавленной горячей водной кислоте. Реакция очень полезна для защиты ароматической системы из-за этой обратимости. Благодаря их эффектам оттягивания электронов защитные группы сульфоната могут использоваться для предотвращения электрофильного ароматического замещения. Они также могут быть установлены в качестве направляющих групп для воздействия на положение, где может иметь место замещение. [3]

Специализированные методы сульфирования

Помимо прямого сульфирования разработано множество методов введения сульфонатных групп.

Классическая реакция — реакция Пириа ( Раффаэле Пириа , 1851), в которой нитробензол реагирует с бисульфитом металла , образуя аминосульфоновую кислоту в результате комбинированного восстановления нитрогруппы и сульфирования. [4] [5]

Реакция Пириа

В процессе сульфирования Тирера (1917), [6] в некоторый момент технологической важности, пары бензола пропускаются через сосуд, содержащий 90% серной кислоты, температура которой повышается от 100 до 180°C. Вода и бензол непрерывно удаляются, а бензол возвращается в сосуд. Таким образом, достигается выход 80%.

Синтез сульфаниловой кислоты из анилина и серной кислоты. [7]

Приложения

Ароматические сульфокислоты являются промежуточными продуктами в производстве красителей и многих фармацевтических препаратов. Сульфирование анилинов приводит к большой группе сульфапрепаратов .

Пищевой краситель Allura Red AC производится в ходе многоэтапного процесса, включающего два сульфирования.

Сульфирование полистирола используется для получения полистиролсульфоната натрия — распространённой ионообменной смолы для смягчения воды .

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Марч, Джерри (1985), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 3-е издание, Нью-Йорк: Wiley, ISBN 9780471854722, OCLC  642506595.
  2. ^ Отто Линднер, Ларс Родефельд «Бензолсульфоновые кислоты и их производные» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2005, Wiley-VCH, Вайнхайм. doi :10.1002/14356007.a03_507
  3. ^ TW> Грэм Соломонс: Органическая химия , 11-е издание, Wiley, Хобокен, Нью-Джерси, 2013, стр. 676, ISBN 978-1-118-13357-6 . 
  4. ^ Пирия, Рафаэле (1851). «Über einige Produkte der Einwirkung des schwefligsäuren Ammoniaks auf Nitronaphtalin». Аннален дер Химии и Фармации . 78 : 31–68. дои : 10.1002/jlac.18510780103. ISSN  0075-4617.
  5. ^ РЕАКЦИЯ ПИРИЯ. I. ОБЩАЯ РЕАКЦИЯ WH Hunter, Murray M. Sprung J. Am. Chem. Soc. , 1931, 53 (4), стр. 1432–1443 doi :10.1021/ja01355a037.
  6. ^ Патент США 1,210,725
  7. ^ Зигфрид Гауптман: Organische Chemie , 2-е издание, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Лейпциг, 1985, стр. 511, ISBN 3-342-00280-8 .