Какие свойства придает сульфогруппа
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 июля 2017;
проверки требуют 2 правки.
Сульфокислоты (сульфоновые кислоты) — органические соединения общей формулы RSO3H или R-SO2OH, где R — органический радикал. Сульфокислоты рассматриваются как органические соединения, замещенные по углероду сульфогруппой -SO3H [1].
Номенклатура[править | править код]
Название сульфокислот образуется из названия соответствующего углеводорода и окончания «сульфокислота», например, CH3SO3H — метансульфокислота, C6H5SO3H — бензолсульфокислота. При наличии в веществе другой, более приоритетной функциональной группы, то к названию основного вещества прибавляется префикс «сульфо», например, п-сульфобензойная кислота.
Свойства[править | править код]
Сульфогруппа -SO3H имеет тетраэдрическую конфигурацию, длины связей кислород-сера сульфонат-анионов RSO3- одинаковы и составляют 0,142 нм, углы O—S—O ~108-110°. В ИК-спектрах сульфокислот присутствуют характеристические полосы асимметрических и симметрических колебаний при 1340—1350 и 1150—1160 см−1 соответственно, в спектрах ЯМР химический сдвиг протона сульфогруппы составляет 11-12 м.д.
Низшие сульфокислоты — обычно кристаллические гигроскопичные вещества, хорошо растворимые в воде. Являются сильными кислотами, хорошо растворимыми в воде, как и их соли. Самой сильной сульфокислотой является трифторметансульфокислота CF3SO3H.
Сульфокислоты обладают всеми свойствами, присущими кислотам:
- способны реагировать с основаниями, образуя соли, например, бензолсульфонат натрия C6H5SO3Na
- со спиртами образуют сложные эфиры, например, этилбензолсульфонат C6H5SO2OC2H5
- образуют ангидриды и галогенангидриды, например, бензолсульфонилхлорид C6H5SO2Cl
- образуют амиды, например, бензолсульфониламид C6H5SO2NH2
Восстановление сульфокислот цинковой пылью приводит к сульфиновым кислотам RSO2H, действие более сильных восстановителей приводит к тиолам RSH.
Ароматические сульфокислоты способны вступать в реакции обмена сульфогруппы на другие функциональные группы:
Десульфирование ароматических сульфокислот является реакцией обратной сульфированию и также катализируется кислотами:
Обычно её проводят пропуская в сульфокислоту или в её смесь с минеральной кислотой перегретый водяной пар при температуре 100÷250°C. Гидроксильные и алкильные заместители в орто- и пара-положениях облегчают реакцию, галогены в тех же положениях затрудняют. Заместители в мета-положении оказывают меньшее влияние.[2]
В реакциях электрофильного замещения в ароматических соединениях (например, реакция Фриделя — Крафтса) сульфогруппа является электроноакцепторной группой и направляет замещение в мета-положение.
Получение[править | править код]
Ароматические сульфокислоты получают сульфированием ароматических углеводородов и их производных:
Алифатические сульфокислоты синтезируют:
- реакцией нуклеофильного обмена атома галогена галогеналканов на сульфогруппу SO3H
- сульфохлорированием алканов по свободно-радикальному механизму:
- Сульфоокислением алканов:
- окислением тиолов и органических дисульфидов сильными окислителями:
Применение[править | править код]
Сульфокислоты применяют как полупродукты в синтезе красителей, лекарственных веществ, поверхностно-активных веществ и др. Природными сульфокислотами являются таурин и цистеиновая кислота.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
- Курбатов В. Я., Менделеев Д. И., Хардин Д. А.,. Сульфоновые кислоты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Сульфирование хинолина и его производных. Учитывая трудность введения сульфогруппы в молекулу пиридина, при сульфировании хинолина, как и следовало ожидать, замещение происходит в бензольном ядре. Серная кислота не реагирует с хинолином при 100° реакция начинается с 220—230° и приводит к образованию 8-сульфокислоты [900]. При 300° получают с хорошим выходом 6-сульфокислоту. Из этих данных можно полагать, что при 200° 8-сульфокислота перегруппировывается в 6-изомер. [c.136]
Катионит КУ-2 — монофункциональный сильнокислотный катионит. Его получают сополимеризацией стирола с дивинилбензолом при дальнейшем введении сульфогрупп в полученный сополимер. Структура его может быть представлена следующей схемой [c.144]
Однако имеется множество органических соединений, для которых прямое введение сульфогруппы действием серной кислоты и ее производными провести не удается из-за того, что побочные процессы значительно опережают сульфирование. К таким веществам относят многие непредельные соединения и большинство пятичленных гетероциклических систем, например фуран, пиррол, тиофен. Тем не менее за последнее время найдены методы сульфирования и этих так называемых ацидофобных соединений их сульфокислоты легко получаются при действии серного ангидрида, комплексно связанного с простыми эфирами и аминами. [c.247]
Как известно, метаксилол сульфируется легче, чем орто-и параксилолы, так как в нем ориентирующее действие ме-тильных групп усиливает тенденцию введения сульфогрупп, в то время как расположение метильных групп в орто- и параположении частично затрудняет сульфирование орто- и параксилолов. [c.23]
Методы доведения до конца реакции хлорсульфирования. При хлорсульфировании ароматических углеводородов по двум реакциям, указанным выше, первая стадия реакции (введение сульфогруппы) идет быстро и до конца с выделением хлористого водорода. [c.521]
Дихлорбензальдегид [228] сульфируется в положение 3. Для введения сульфогруппы в 4-бромбензальдегид нагревают 7 г его с 50 г 18%-ного олеума [229] до 150°, причем сульфогруппа становится в положение 3. Согласно одному патенту [230], при действии 60%-ного олеума на 3-метилбензальдегид при 0° сульфогруппа становится в орто-положение к карбонилу. [c.37]
Введение сульфогруппы в ароматическое ядро с помощью [c.92]
Сульфирование — введение сульфогруппы -8-0-Н [c.44]
Своеобразно поведение таких остатков в составе поперечно-сшитых полимеров. Введение сульфогруппы придает несущим их фрагментам полистирола свойства сильного электролита. Полимер становится гидрофильным и может набухать в водном растворе. Сульфогруппа легко отдает свой протон молекулам воды [c.146]
Сульфирование действием сернистого ангидрида и кислорода (сульфоокисление). Интересным методом введения сульфогруппы в молекулу парафинового или циклопарафинового углеводорода является совместное действие сернистого ангидрида и кислорода—реакция сульфоокисления. [c.86]
Феноло-формальдегидные смолы, модифицированные введением сульфогрупп и других кислотных групп, обладают малой стойкостью к окислительным средам, к разбавленным растворам щелочей, азотной кислоты, растворам органических кислот, постепенно разрушаясь и внося в растворы этих веществ низкомолекулярные продукты распада. [c.65]
Ароматические сульфокислоты часто служат компонентами красителей введение сульфогруппы в молекулу придает растворимость в воде. [c.344]
Необходимо отметить, наконец, что в процессе получения сульфокислот алифатического и ароматического ряда проявляется одно из характерных различий между парафиновыми и ароматическими углеводородами. Это различие проявляется в легкости, с какой ароматический углеводород образует сульфокислоту при действии умеренно концентрированной серной кислоты, по сравнению с трудностью введения сульфогруппы в углеводороды парафинового ряда. Для сульфирования парафиновых углеводородов требуется дымящая серная кислота, т. е. 100%-ная серная кислота, содержащая сво-бодный серный ангидрид (олеум). На этом различии основывается один из способов определения и выделения ароматических углеводородов из нефтяных фракций бензиновую или керосиновую фракцию встряхивают некоторое врегля с 1—2 объемами концентрированной кислоты, в результате чего ароматические углеводороды образуют сульфокислоты, которые растворяются в сернокислотном слое и отделяются вместе с ним, тогда как парафиновые и циклопарафиновые углеводороды (нафтены) остаются незатронутыми. [c.82]
Для введения сульфогруппы применяются различные сульфирующие агенты, причем само сульфирование может осуществляться как прямым, так и непрямым путем. [c.80]
Для введения сульфогруппы в углеводородный радикал алифатических спиртов, альдегидов и кетонов применяется олеум с высоким содержанием серного ангидрида. [c.90]
Влияние заместителей в бензольном ядре на направление реакции сульфирования серной кислотой или олеумом представлено в табл. 8. Для сравнения в этой же таблице приводятся результаты, получаемые при введении сульфогруппы с помощью серного ангидрида (см. ниже), т. е. при полном отсутствии влаги, благодаря чему в соответствующих случаях получаются исключительно лишь м- или п-сульфокислоты. [c.97]
За ходом сульфирования наблюдают, отбирая пробы реакционной смеси и испытывая их растворимость в воде, в растворе соды или поваренной соли введение сульфогруппы в ароматическое соединение обусловливает появление способности растворяться в этих растворах илн в воде. [c.98]
Введение сульфогруппы в ядро фурана и пиррола долгое время не удавалось, так как при действии серной кислоты фуран и пиррол моментально осмоляются. [c.111]
ВВЕДЕНИЕ СУЛЬФОГРУППЫ ЗАМЕЩЕНИЕМ ИНЫХ, КРОМЕ ВОДОРОДА, АТОМОВ И АТОМНЫХ ГРУПП В СОЕДИНЕНИЯХ АЛИФАТИЧЕСКОГО РЯДА [c.114]
Сульфирование — введение сульфогруппы 8 — О — Н [c.47]
Введение сульфогруппы в молекулу органического соединення с помощью следующих основных способов. [c.348]
Введение сульфогруппы в молекулу алифатического соединения при действии сернистого ангидрида и кислорода [c.351]
Прп введении сульфогруппы в гидрофобную оксипрониленовую цепь неионогенное соединение стаповптся водорастворимым, а при введении в оксиэтилеповую цепь — количество оксиэтиленовых групп в ней уменьшается. Поверхностная активность вещества при этом может увеличиться. [c.88]
При введении сульфогруппы в эти соединения эффективность реагентов значительно увеличивается. Большое распространение в то время получили так называемые реагенты Твитчелла и Уокера. [c.88]
Рассмотренные выше методы получения сульфокислот заключаются в введении сульфогруппы в молекулы различных соединений. Ниже будут рассмотрены реакции, применяемые для получения одной сульфокислоты из другой путем введения или отнятия других радикалов. Так как эти реакции по большей части не представляют особенного интереса для химии органических соединений серы, они разобраны вкратце. Поведение сульфокислот при галоидаровании, нитровании и сплавлении со щело- [c.155]
Сульфирование тяжелых нефтепродуктов (введение сульфогруппы -5О3Н) является способом их химической модификации с целью получения ценных в практическом отношении продуктов. Сульфирование чаще всего проводят серным ангидридом, серной кислотой и олеумом. Наиболее легко сульфируются полициклические ароматические углеводороды. Сульфирование серной кислотой — обратимый процесс [c.4]
Основным методом введения сульфогруппы в ароматические соединения является реакция сульфирования. Сульфирование проводят концентрированной серной кислотой, моногидратом и олеумом с различным содержанием 50з. Непосредственно сульфирующим агентом является серный ангидрид или катион гидросульфония (Н50 ). Сульфирование реакция электрофильного замещения и является процессом обратимым [c.173]
СУЛЬФИРОВАНИЕ (органических соединений) — введение сульфогруппы — SO3H прямым или косвенным пу- [c.241]
В качестве примера синтеза ионитов по второму методу служит получение катионита КУ-2, широко применяемого для умягчения воды. Синтез КУ-2 осуществляется путем введения сульфогрупп сульфохлорирова-пием сополимера стирола и дивинилбензола с после- [c.402]
В алифатическом ряду введение сульфогруппы путем замещения водорода не йадсет такого значения, как в ароматическом. При непосредственном сульфировании алканов серной кислотой, олеумом или трехокисью серы протекают главным обрааом побочные реакции (изомеризация, дегидрирование, окисление, образование сульфо-ЕОВ), и этот метод до сих пор не нашел практического применения. [c.559]
Подробный обзор по реакциям введения сульфогруппы в ароматические углеводороды и их производные приведен в капитальном труде проф. Н. Н. Ворожцова Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей , который выпущен четвертым, дополнительным изданием проф. Н. Н. Ворожцовым-младшим (Госхимиздат, М., 1955, глава И). [c.92]
В последнее время были выпущены дисперсные красители, растворимые в воде (солацетовые красители). Растворимость этих красителей достигается введением сульфогруппы (или кар- [c.298]
Введение сульфогруппы ( 80зН ) в молекулу органического соединения под действием серной и хлорсульфоновой кислот, серного ангидрида и других агентов. [c.79]
Гидроксильные и карбоксильные концевые группы полиэтилентерефталата легко реагируют с циклическим пропансультоном. Этим пользуются Для введения сульфогрупп по концам полимерных цепей. Реакция может быть осуществлена введением пронансультона вместе с исходными мономерами при синтезе полиэфира или в конце поликонденсации [17], К такому же результату приводит обработка пропансультоном или его раствором готового полиэфирного волокна [18]. [c.229]
Сульфиновые кислоты — органические производные сернистой кислоты R—SOaH. Сульфирование (органических соединений) — введение сульфогруппы (—ЗОзН) в органические соединения с образованием связи S—С [c.131]
Свойства производных карбоновых и сульфокислот являются предметом тщательного и досконального изучения, широко представлены в литературе. Но при сочетании этих двух фрагментов в одной молекуле возникает ряд отклонений от обычного поведения указанных групп. Химические свойства сульфонилхлоридов бензойных кислот несколько отличаются от свойств простых ароматических сульфонилхлоридов. Так, в зависимости от условий они могут проявлять как сульфоацилнрующие, так и сульфо-бензоилирующие свойства, то есть могут использоваться для косвенного введения сульфогруппы в органические соединения. [c.312]
Данные табл. 33- 35 показывают, что наибольший эффект по уменьшению межфазного натяжения можно достичь введением сульфогрупп. Эти продукты имеют более высокие диспергирующую и эмульгирующую способность по сравнению с окисленными продуктами. Водорастворимые окисленные битумы снижают поверхностное натяжение, что приводит к усилению флотации битума при его извлечении из битуминозных песков, но сульфопроиз-водные в несколько раз более эффективны для этих целей. Для извлечения битума битуминозные пески обрабатываются сернистым ангидридом, озоновой или кислородной смесью, но стоимость озона велика. [c.61]
Изучено [1426] 22 производных роданина, содержащих заместители в положениях 3 или 5. Все реагенты образуют с Au(III) при pH 1 (НС1, HNO3) — pH 7,2 коллоидные растворы комплексных соединений, окрашенные в различные оттенки красного цвета и не экстрагируемые растворителями. При введении сульфогруппы получаются растворимые в воде комплексы. Реагенты непригодны для фотометрических определений. 4-Карбэтокси-5-метил-2-фурфу-рилиденроданин образует с Аи(П1) окрашенное соединение [1283]. [c.39]
В практике лолучания промежуточных продуктов иногда встре-ч 7ея веобходимость использовать введение сульфогруппы в ядро [c.190]
Макеты страниц
Сульфокислотами ароматического ряда называются соединения, в ароматическом кольце которых в качестве заместителя имеется одна или несколько сульфогрупп
Номенклатура. Названия ароматических сульфокислот производят от названий ароматических углеводородов с прибавлением окончания сульфокислота:
Свойства. Сульфокислоты при обычных условиях представляют собой весьма гигроскопичные кристаллические вещества, легко растворимые в воде.
Сульфокислоты — очень сильные кислоты, вытесняющие соляную кислоту из растворов хлористого натрия.
Образование сульф о хлоридов. При взаимодействии с пятихлористым фосфором или хлорокисью фосфора гидроксильная группа сульфокислот замещается на галоид, и образуется сульфохлорид:
Сульфохлориды могут быть также получены непосредственно из бензола действием избытка хлорсульфоновой кислоты:
Сульфохлориды тяжелые маслянистые жидкости, широко применяемые для синтеза различных органических соединений, в том числе лекарственных, препаратов.
Образование сульфамидов. Сульфамиды (амиды сульфокислот) образуются при действии аммиака на ароматические сульфохлориды:
Производные сульфамидов применяются в качестве лекарственных препаратов. Например, широко известное лекарственное вещество — белый стрептоцид представляет собой амид сульфаниловой кислоты (амид -аминобензолсульфокислоты). Он получается следующим путем:
В этой реакции на первой стадии анилин превращают в ацетанилид (стр.. 254) для защиты аминогруппы от вступления в реакцию при проведении последующих стадий процесса.
Хлорангидрид -ацетиламинобензолсульфокислоты -ацетил сульфаниловой кислоты) является исходным веществом для синтеза многих сульфаниламидных лекарственных соединений (норсульфазол, сульфазол, сульфадимезин и др.).
Одно из объяснений лекарственного действия сульфаниламидных (сульфамидных) препаратов основывается на том, что их химическое строение сходно со строением «средней части» молекулы фолевой кислоты, необходимой для развития бактерий. Некоторые виды бактерий не отличают сульфамидов от истинной «средней части» фолевой кислоты и при построении молекулы фолевой кислоты используют сульфамиды. Это приводит к выключению некоторых ферментативных реакций бактериальной клетки и к гибели бактерий.
Образование хлораминов. При действии на сульфамиды гипохлорита натрия атомы водорода, связанные с азотом, замещаются на атомы хлора. При этом получаются вещества, которые носят название хлораминов:
Соединения типа хлораминов легко выделяют атом хлора (активный хлор), способный быстро реагировать со многими веществами. Поэтому эти соединения нашли применение в качестве дезинфицирующих средств.
Замещение сульфогрупп на различные группы. Сульфогруппы в ароматических сульфокйслотах могут быть замещены на различные группы. В связи с этим сульфокислоты находят применение в качестве исходных веществ для синтеза разнообразных органических соединений.
Замещение на атом водорода происходит при действии на сульфокислоты перегретого водяного пара в присутствии минеральных кислот:
Замещение на гидроксил осуществляется сплавлением солей сульфокислот с едкими щелочами. В результате из сульфокислот образуются фенолы:
Замещение на цианогруппу происходит при сплавлении солей сульфокислот с цианистым калием. В результате реакций образуются нитрилы ароматических кислот:
Способы получения. Сульфокислоты ароматического ряда получают обычно действием концентрированной серной кислоты (при нагревании) или хлорсульфоновой кислоты (в растворе четыреххлористого углерода) на ароматические углеводороды:
Введение в молекулу ароматического соединения сульфогруппы вместо водорода носит название реакции сульфирования.
Производные ароматических сульфокислот, алкилбензолсульфокислоты, широко применяются для производства синтетических моющих веществ — алкиларилсульфонатов (сульфонолов)
где углеводородный радикал, содержащий 12—14 углеродных атомов.
Алюгларилсульфонаты в связи с простотой их получения, доступностью исходного сырья, хорошей химической стойкостью и моющими свойствами являются наиболее распространенными синтетическими моющими веществами. Исходными продуктами для их получения служат ароматические углеводороды, в основном бензол.
Процесс получения алкилбензолсульфонатов протекает по схеме
Исходные хлбристые алкилы с длинной цепью углеродных атомов, необходимые для синтеза алкилбензолов, получают обычно хлорированием фракций керосиновых дистиллятов, содержащих углеводороды со средним молекулярным весом, соответствующим додекану или тридекану
Взаимодействием хлористого алкила с бензолом получают алкилбензол, который далее сульфируют концентрированной серной кислотой, 20%-ным олеумом или серным ангидридом (в жидком или парообразном виде). Серный ангидрид — наиболее удобный сульфирующий агент, так как при его применении сульфонат получается без примеси сульфата натрия, сокращается расход сульфирующего вещества и не образуется в больших количествах отработанная серная кислота. Наиболее эффективно процесс протекает при сульфировании алкилбензола раствором серного ангидрида в жидком сернистом ангидриде при температуре
Выделенные алкилбензолсульфокислоты обрабатывают водным раствором едкого натра и получают алкилбензолсульфонаты.
В заключение необходимо сказать, что, приготовляя алкил-бензолсульфонаты с различным числом углеродных атомов, можно получить продукты с разнообразными физико-химическими свойствами.
В Советском Союзе выпускается ряд синтетических моющих веществ типа алкиларилсульфонатов, обладающих хорошими моющими свойствами, смачивающей способностью и стойкостью к жесткой и морской воде.