网站地图
磺化

向有机化合物分子中引入磺酸基团的反应称为磺化或者硫酸盐化反应。磺化是指硫原子与碳原子相连的反应,得到的是磺酸化合物。磺化是放热反应,低温磺化时需要冷却,而高温磺化则需要加热保温。 脂肪族化合物通常用间接的方法磺化。 芳香族化合物主要用直接磺化(亲电取代反应)。

引入SO3基团的方法有以下几种:

1.有机分子与SO3或含有SO3的化合物作用;

2.有机分子与含有SO2的化合物作用;

3.通过缩合或聚合的方法;

4.含硫有机化合物的氧化。

向有机分子中引入磺基,可以赋予有机化合物水溶性、酸化、乳化、湿润和发泡等功能, 这些特性被广泛用来合成表面活性剂、水溶性染料、食用香料和某些药物。

引入磺基的另外一个目的是为了把磺基置换成羟基、氨基或氰基、或是将磺基转化为磺酸衍生物,如磺酰氯、磺酰胺等。 [1]

所用磺化剂通常有三氧化硫,浓硫酸,发烟硫酸等。有时也用氯磺酸、二氧化硫加氯气、二氧化硫加氧以及亚硫酸钠等作为磺化剂。磺化方法有液相磺化法和气相磺化法。

磺化过程中磺酸基取代碳原子上的氢称为直接磺化;磺酸基取代碳原子上的卤素或硝基,称为间接磺化。

用硫酸进行磺化是可逆反应,在一定条件下生成的磺酸又会水解。在很多情况下,磺化温度会影响磺基进入芳环的位置。例如,萘用浓硫酸在低温下进行磺化,主要生成易水解的萘-1-磺酸,而高温磺化则主要生成难水解的萘-2-磺酸。

根据所用磺化剂的不同而区分为:

①过量硫酸磺化 大多数芳香族化合物的磺化采用此法。用浓硫酸磺化时,反应通式为:Ar-H+SO3→Ar-SO3H

式中Ar表示芳基。反应生成的水使硫酸浓度下降、反应速率减慢,因此要用过量很多的磺化剂。难磺化的芳烃要用发烟硫酸磺化。这时主要利用其中的游离三氧化硫,因此也要用过量很多的磺化剂。

②三氧化硫磺化 优点是磺化时不生成水,三氧化硫用量可接近理论量,反应快、废液少。但三氧化硫过于活泼,在磺化时易于生成砜类等副产物,因此常常要用空气或溶剂稀释使用。主要用于由十二烷基苯制十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂的磺化过程。

③共沸去水磺化 用于从苯和氯苯制苯磺酸和对氯苯磺酸。特点是将过量6~8倍的苯蒸气在120~180℃通入浓硫酸中,利用共沸原理由未反应的苯蒸气将反应生成的水不断地带出,使硫酸浓度不致下降太多,此法硫酸的利用率高。因磺化时用苯蒸气,又简称气相磺化。

④烘焙磺化 用于某些芳伯胺的磺化。特点是将芳伯胺与等摩尔比的浓硫酸先制成固态硫酸盐,然后在180~230℃烘焙,或是将芳伯胺与等摩尔比的硫酸,在三氯苯介质中在180℃加热,并蒸出反应生成的水。如从苯胺制对氨基苯磺酸。

⑤氯磺酸磺化 用等摩尔比的氯磺酸使芳烃磺化可制得芳磺酸。用摩尔比为1:4~5或更多的氯磺酸,可制得芳磺酰氯。

Ar-H+ClSO3H→ArSO3H+HCl

例如:从2-萘酚制2-萘酚-1-磺酸,从乙酰苯胺制对乙酰胺基苯磺氯。

⑥用三氧化硫加氯气或加臭氧磺化 脂肪族化合物一般不能用三氧化硫或其水合物进行磺化,因为它或是不起作用,或是使脂肪族化合物发生氧化分解,从而生成复杂的混合物。烷烃可用二氧化硫加氯气或加臭氧的混合物作磺化剂,在紫外光照射下进行磺氯化或磺氧化。

RH+SO2+Cl2→RSO2Cl+HCl

RH+SO2+1/2O2→RSO3H式中R表示烷基。若将磺酰氯进行碱水解,可得烷基磺酸盐(洗涤剂)。

⑦加成磺化 某些烯烃化合物可以与亚硫酸氢盐发生加成磺化。例如:顺丁烯二酸二异辛酯与亚硫酸氢钠在水介质中在 110~120℃可反应而得琥珀酸二辛酯-2-磺酸钠盐(渗透剂T)。

有机化合物分子中碳原子上的卤素或硝基比较活泼时,如果与亚硫酸钠作用可被磺基所置换;

RX+Na2SO3→RSO3Na+NaX

ArX+Na2SO3→ArSO3Na+NaX式中R为烷基;Ar为芳基;X为卤素或硝基。用此法可从2,4-二硝基氯苯制2,4-二硝基苯磺酸,从1-硝基蒽醌制蒽醌-1-磺酸,从1,2-二氯乙烷制2-氯乙磺酸钠。

磺化反应器 以硫酸、氯磺酸或三氧化硫在液相磺化时一般用釜式反应器。以气态三氧化硫使十二烷基苯磺化时用膜式反应器。以SO2+Cl2或SO2+O2使烷烃磺氯化或磺氧化时,用气液鼓泡反应器。

在有机分子中引入磺酸基可增加产物的水溶性和酸性。大部分水溶性染料(如直接染料、酸性染料和活性染料等)都含有磺酸基。有些磺酸盐是阴离子表面活性剂,如洗涤剂、润湿剂、渗透剂、乳化剂、增溶剂等。聚合物的磺酸盐包括有分散剂、强酸性离子交换树脂、弹性体、水溶性合成胶和增稠剂等。芳环上的磺基还可转化为羟基、氨基、氯基、氰基等,从而制得一系列中间体。有时,为了定位或有利于其他反应的进行,可先在芳环上暂时引入磺酸基,完成特定反应后,再进行磺酸基水解。磺酰氯基是活泼基团,从芳磺酰氯可制得芳磺酰胺和芳磺酸酯等一系列产物。


相关文章推荐:
磺酸基 | 脂肪族化合物 | 芳香族化合物 | 亲电取代反应 | 有机分子 | 磺基 | 酸化 | 表面活性剂 | 食用香料 | 羟基 | 氰基 | 磺酰氯 | 磺酰胺 | 磺化剂 | 三氧化硫 | 浓硫酸 | 发烟硫酸 | 氯磺酸 | 二氧化硫 | 氯气 | 亚硫酸钠 | 磺酸基 | 取代 | 硫酸 | 可逆反应 | 水解 | 磺基 | 浓硫酸 | 高温 | 磺化剂 | 芳香族化合物 | 浓硫酸 | 芳基 | 硫酸 | 反应速率 | 发烟硫酸 | 三氧化硫 | 磺化剂 | 十二烷基苯 | 十二烷基苯磺酸钠 | 表面活性 | 共沸 | 氯苯 | 苯磺酸 | 浓硫酸 | 气相 | 摩尔比 | 苯胺 | 氨基 | 氯磺酸 | 磺酰氯 | 2-萘酚 | 乙酰苯胺 | 乙酰胺 | 三氧化硫 | 氯气 | 脂肪族化合物 | 水合物 | 氧化分解 | 混合物 | 烷烃 | 二氧化硫 | 磺化剂 | 紫外光 | 烷基 | 磺酰氯 | 水解 | 磺酸盐 | 烯烃 | 亚硫酸 | 亚硫酸氢钠 | 琥珀酸 | 二辛酯 | 渗透剂T | 亚硫酸钠 | 芳基 | 硝基 | 二硝基苯 | 蒽醌 | 蒽醌-1-磺酸 | 二氯乙烷 | 磺化反应 | 硫酸 | 氯磺酸 | 三氧化硫 | 釜式反应器 | 十二烷基苯 | 鼓泡反应器 | 有机分子 | 磺酸基 | 水溶性 | 酸性 | 直接染料 | 活性染料 | 磺酸盐 | 阴离子表面活性剂 | 润湿剂 | 渗透剂 | 增溶剂 | 分散剂 | 离子交换树脂 | 弹性体 | 增稠剂 | 磺基 | 羟基 | 氨基 | 氰基 | 中间体 | 磺酸基 | 水解 | 磺酰氯 | 基团 | 磺酰胺 | 磺酸酯 |
相关词汇词典