Ароматична сулфонација

Ароматична сулфонација је органска реакција у којој атом водоника на арену бива замењен функционалном групом сулфонске киселине у електрофилној ароматичној супституцији.[1] Арил сулфонске киселине се користе као детерџенти, боје, и лекови.

Стехиометрија и механизам

уреди
 
Сумпор триоксид је активни ингредијент у многим реакцијама сулфонације.

Типични услови обухватају загревање ароматичног једињења са сумпорном киселином:[2]

C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O

Сумпор триоксид или његов протонисани дериват је стварни електрофил у овој електрофилној ароматичној супституцији.

Да би се померила равнотежа, дехидрациони агенси као што је тионил хлорид се могу додати.

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

хлорсумпорна киселина је исто тако ефективан агенс:

C6H6 + HSO3Cl → C6H5SO3H + HCl

За разлику од ароматичне нитрације и већине других електрофилних ароматичних супституција ова реакција је реверзибилна. Сулфонација се одвија у концентрованим киселим условима, а до десулфонације долази у разблаженим топлим воденим растворима киселине. Реверзибилност је веома корисна у заштићеним ароматичним системима. Због њиховог ефекта електронског повлачења, сулфонатне заштитне групе се могу користити за спречавање електрофилне ароматичне супституције. Оне исто тако могу да буду уграђене као усмеравајуће групе које одређују позицију где може да дође до супституције.[3]

Специјализовани сулфонациони методи

уреди

Развијени су многи методи за увођење сулфонатних група поред директне сулфонације.

Пиријева реакција

уреди

Једна класична именована реакција је Пиријева реакција (Р. Пирија, 1851) у којој нитробензен реагује са металним бисулфитом формирајући аминосулфонску киселину као резултат комбиноване редукције нитро групе и сулфонације.[4][5]

 
Пиријева реакција

Тајреров сулфонациони процес

уреди

У Тајреровом сулфонационом процесу (1917),[6] који је некад имао технолошки значај, бензенска пара се проводи кроз суд који садржи 90% сумпорну киселину чија температура је повећана са 100 на 180°Ц. Вода и бензен се континуирано уклањају у кондензатору и бензенски слој се уводи назад у суд. На тај начин се остварује принос од 80%.

 
Синтеза сулфанилинске киселине из анилина и сумпорне киселине.[7]

Примене

уреди

Ароматичне сулфонске киселине су интермедијери у припреми боја и многих лекова. Сулфонација анилина доводи до велике групе сулфа лекова.

 
Алура Ред АЦ, прехрамбени агенс за бојење, се прави путем вишестепног процеса који обухвата две сулфонације.

Сулфонација полистирена се користи за прављење нантријум полистирен сулфоната, широко заступљеног јоноизмењивачког резина за омекшавање воде.

Реакције арилних сулфонских киселина

уреди

Као функционална група, арил сулфонска киселина подлеже десулфонацији кад се загрева у води:

RC6H4SO3H + H2O → RC6H5 + H2SO4H

Кад се третирају са јаком базом, деривати бензенсулфонске киселине се конвертују у феноле (преко феноксида).

C6H5SO3H + 2 NaOH → C6H5ONa + NaHSO4H

Види још

уреди

Референце

уреди
  1. ^ Марцх, Јеррy (1985), Адванцед Органиц Цхемистрy: Реацтионс, Мецханисмс, анд Струцтуре (3рд изд.), Неw Yорк: Wилеy, ИСБН 0-471-85472-7 
  2. ^ Отто Линднер, Ларс Родефелд "Бензенесулфониц Ацидс анд Тхеир Деривативес" ин Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Индустриал Цхемистрy 2005, Wилеy-ВЦХ, Wеинхеим. . дои:10.1002/14356007.а03_507.  Недостаје или је празан параметар |титле= (помоћ)
  3. ^ Т.W> Грахам Соломонс: Органиц Цхемистрy, 11тх Едитион, Wилеy, Хобокен, Њ. 2013. ISBN 978-1-118-13357-6. стр. 676.
  4. ^ Piria, Raffaele (1851). „Über einige Produkte der Einwirkung des schwefligsäuren Ammoniaks auf Nitronaphtalin”. Annalen der Chemie und Pharmacie. 78: 31—68. ISSN 0075-4617. doi:10.1002/jlac.18510780103. 
  5. ^ THE PIRIA REACTION. I. THE OVER-ALL REACTION W. H. Hunter, Murray M. Sprung J. Am. Chem. Soc., 1931, 53 (4). стр. 1432–1443 . doi:10.1021/ja01355a037.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  6. ^ U.S. Patent 1,210,725
  7. ^ Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, 2nd Edition, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig. 1985. ISBN 978-3-342-00280-2. стр. 511.