Сульфирование - Химия 📙
Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Учебные материалы
для студентов и школьников

Сульфирование

  1. Механизм сульфирования
  2. Тозилатная группа
  3. Сульфонирование нафталина
  4. Сульфонирование ароматических аминов

Сульфонирование массово применяется в промышленности для синтезирования органических пигментов, активно-поверхностных веществ и прочих активных связей. Сульфированию подвергаются в основном ароматические соединения; получающиеся продукты – арилсульфокислоты. Чаще всего сульфонирование вызывает смесь изомеров, отношение которых находится в зависимости от характера заменителя в ароматическом кольце, сульфирующего реагирующего агента, условий реакции.

Определение 1
Сульфирование (сульфонирование) является вводом сульфогруппы (\(–SO_2OH\)) в вещества, относящиеся к углеводородам либо их производным с образованием взаимосвязи S-С. Вместе с тем, в общих чертах, сульфонированием, в том числе, считают вводом в органические соединения группы \(–SO_2X\), где в качестве заменителя X присутствует гидроксильная группа, OAlk, ONa, OAr, галогены, NAlk2 и прочие аналогичные сочетания, а образующиеся продукты именуются аренсульфокислотами. (\(ArH + SO_3OH ↔ ArSO_3H + H_2O\))

Сульфирование является одной из важных реакций органического синтеза и массово применяется в лабораториях, а также в производственных процессах для химического прорабатывания алифатических и ароматических углеводородных веществ в переходные продукты разного построения, в том числе с целью придания окончательным продуктам синтеза кислотных характеристик и возможности растворяться в воде.

По реакции сульфонирования в ароматические связи возможен ввод функциональной группы органических соединений, являющейся сильным электроноакцептором \(–SO_2OH\). В роли сульфирующего реактанта применяют, зачастую, концентрированную серную кислоту, купоросное масло, в том числе олеум. Реакция бензола с серной кислотой осуществляется достаточно медленно.

Агентами сульфирования являются:

  • Серная кислота различных концентраций;
  • Олеум;
  • Серный ангидрид;
  • Серный ангидрид, комплексно связанный;
  • Сульфиты (\(Ме_2SО_3\)) и бисульфиты (\(МеНSО_3\)) щелочных металлов;
  • Хлорсульфоновая кислота;
  • Хлористый сульфурил;
  • Ангидрид сернистый.
banner

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

это быстро и бесплатно

Механизм сульфирования

На сегодняшний день отсутствует общее мнения по отношению подлинной природы электрофильного реагента сульфонирования. Информация кинетических исследований не предоставляет единого ответа на данный вопрос, так как в водной и безводной серной кислоте присутствует огромное количество потенциальных электрофильных реагентов. Условная концентрация данных реагентов находится в зависимости от соотношения \(H_2O – SO_3\).

Механизм реагирования сульфонирования является аналогичным, которые происходит в реакции ввода нитрогруппы \(–NO_2\) в молекулы органических соединений. Первоначально одна молекула \(H_2SO_4\) осуществляет протонирование иной молекулы. Далее, отщепляется вода и образовывается необычно реакционно-способный катион. Он осуществляет присоединение к углеродному атому ароматического цикла с образованием σ-комплекса, быстро разлагающегося с утратой протона и воспроизведением ароматической структуры.

1. Концентрированная серная кислота.

Если серная кислота сконцентрирована менее 80%, в основном, осуществляется установка таких равновесий:

\(H_2 SO_4+H_2 SO_4↔H_3 SO_4^++HSO_4^-\)

либо

\(H_2 SO_4+H_2 SO_4↔SO_3+H_3 O^++HSO_4^-\)

Когда серная кислота сконцентрирована в пределах 85-98%, ее состояние, как правило, осуществляется описанием следующих формул:

\(3H_2 SO_4↔H_2 S_2 O_7+H_3 O^++HSO_4^-\)

либо

\(H_2 SO_4+H_2 SO_4↔S_3+H_3 O^++HSO_4^-\)


Рисунок 1.

2. Олеум. В стопроцентной серной кислоте и в олеуме кроме \(H_2S_2O_7\) присутствуют и прочие полисерные кислоты: \(H_2S_3O_{10}\); \(H_2S_4O_{13}\)и так далее. Это осуществляет существенно затруднение интерпретировать данные по кинетике сульфонирования. В олеуме темпы сульфонирования быстро растут.

 
Рисунок 2.

Сульфонирование возможно осуществить при помощи олеума: растворного состав \(SO_3\) в сконцентрированной серной кислоте. В данной ситуации, катионная электрофильная частица возникает, когда протонируется сульфотриоксид серной кислотой. Непосредственно \(SO_3\) считается активнейшим электрофилом в числе сульфирующих реагентов.

Возникающие сульфокислотные соединения считаются достаточно сильными, так же как и серная кислота, в том числе, сильнее соляной кислоты. Принимая во внимание данное обстоятельство, выделение сульфокислотных соединений возможно в виде солей натрия, возникающих как осадки кристаллов при воздействии изобилия \(NaCl\).

 


Рисунок 3.

Тозилатная группа

Пара-толуолсульфонатная (тозилатная) группа OTs считается важнейшей составляющей в химических реагированиях подмены, так как это одна из лучших отходящих групп. Ее ввод возможно осуществить посредством органического соединения, хлорангидрид пара-толуолсульфокислоты. Данное соединение является реагентом для создания производных этой сульфокислоты при реакциях с соединениями разных классов.

Тозилхлорид возможно получить сульфонированием толуола сульфурилоксихлоридом. В данной реакции формируется, как правило, орто изомер хлорангидрида, отделение которого возможно перегонкой.


Рисунок 4.

Для сульфонирования хлоросульфоновой кислотой нет необходимости применять катализ кислотой Льюиса, поскольку данная кислота считается достаточно сильной и осуществляет протонирование самостоятельно, образовывая электрофилы, имеющие свободную орбиталь на внешнем электронном уровне. Это поясняет, по какой причине, при осуществлении замещения производит отход группа OH, а не атомная частица хлора. Итогом реакции считается хлоросульфирование, а не сульфонирование.


Рисунок 5.

Сульфонирование нафталина

Иным традиционным методом демонстрации термодинамического контроля считается сульфонирование нафталина. Сульфонирование нафталина серной кислотой осуществляется проще, нежели бензола, а природа продуктов подмены, в том числе, находится в зависимости от критериев осуществления реакции.

В относительно мягких критериях возникает лишь 1-нафталинсульфокис (выход 96%), при температурных параметрах около +80°C. Данным критериям соответствует сульфонирование нафталина хлорсульфоновой кислотой, которая является токсичной, либо раствором \(SO_3\) в дихлорэтане с температурными показателями от 0°C до минус 10°C.

С более строгими критериями, при температурных показателях около +160°C (термодинамический контроль) стабильнее 2-нафталинсульфокислота (выход 85%). В данных критериях 1-нафталинсульфокис, образующийся более быстро благодаря невысокой энергии перехода соответствующего σ-комплекса, под воздействием \(H_2SO_4\) перегруппируется в термодинамически стойкую 2-нафталинсульфокислоту.

Это осуществляется исходя из более низкого устойчивого состояния 1-нафталинсульфокиса, а также отчасти определено взаимным воздействием с водородом в восьмом положении нафталинового ядра:



Рисунок 6.

Сульфонирование ароматических аминов

Ароматические амины, являющиеся производными аммиака, в молекуле которого некоторое количество атомов водорода замещены на углеводородные радикалы, в том числе, возможно осуществлять сульфирование серной кислотой. Сульфонированием ароматических аминов получают амино-сульфокислоты.

С учетом того, что при данных критериях амин обязан располагаться в протонированном виде, а аммониевая группа имеет характеристики мета ориентирующего заменителя, возможно предположить формирование мета сульфокислоты. Но итогом данного взаимного воздействия становиться формирования парааминообензолсульфокислоты.



Рисунок 7.

Пояснением данного обстоятельства является присутствие в растворе реакции небольшого числа свободного амина. В частности он, как активный нуклеофил и осуществляет взаимодействие с электрофилами с формированием япара подмененного продукта. Но определенная часть научных деятелей имеют мнение, что реакция осуществляется благодаря формированию N-сульфопроизводной, которая при нагреве перегруппируется в C-подменяемую кислоту.

Аммониевая группа \(NH_{3+}\) имеет отношение к сильным электро-акцепторным заменителям, которые порождают быстрое сдерживание реакции сульфонирования, а также направляющим входящий электрофильные частицы в метаположение.

banner

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

это быстро и бесплатно

Сульфонирование в π-положение бензольного кольца анилина считается, очевидно окончательным итогом некоторого количества конвертируемых процессов сульфонирования-десульфонирования, так как параизомер аминобензол сульфокислоты являются более устойчивыми в термодинамическом плане. Данная правомерность встречается и при сульфонировании иных ароматических аминов. Данным способом осуществляют получение некоторого количества важнейших амино-сульфокислот нафталина в промышленности.

Сульфохлорирование ацетанилида хлорсульфоновой кислотой вызывает формирование хлорангидрида π-ацетаминобензол сульфокислоты. После чего получают сульфаниламидные препараты, которые являются противомикробными средствами. Большое количество из данных веществ со средины XX столетия применяются в качестве антибактериальных препаратов.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

1 000 +
Новых заказов каждый день
computer

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

guarantees

Безопасная сделка

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

guarantees_shield

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе
825 387 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
ПГТИ
Всё сделано правильно и досрочно. Я хочу ещё раз поблагодврить исполнителя. Его помощь для...
star star star star star
ПГТИ
Спасибо! Всё выполнено досрочно. Результат хороший. Рекомендую этого исполнителя.
star star star star star
МГУ
Работа выполнена отлично! Автор написал все по делу, четко, понятно! Спасибо!
star star star star star
Вы студент и хотите заказать работу, прямо сейчас без наценки и посредников?
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Всё сдал!», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно