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有機化学において、芳香族スルホン化は、芳香族求電子置換反応において、アレーン上の水素原子がスルホン酸（−SO 2 OH）官能基に置き換えられる有機反応である。[1]アリールスルホン酸は洗剤、染料、および医薬品として使用される。
化学量論とメカニズム
典型的な条件としては、芳香族化合物を硫酸で加熱することが挙げられる。[2]
- C 6 H 6 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 SO 3 H + H 2 O
三酸化硫黄またはそのプロトン化誘導体は、この求電子芳香族置換反応における 実際の求電子剤です。
平衡を促進するために、塩化チオニルなどの脱水剤を加えることができる。[要出典]
- C 6 H 6 + H 2 SO 4 + SOCl 2 → C 6 H 5 SO 3 H + SO 2 + 2 HCl
歴史的には、硫酸第一水銀が反応の触媒として使われてきました。 [3]
クロロ硫酸も有効な薬剤です。
- C 6 H 6 + HSO 3 Cl → C 6 H 5 SO 3 H + HCl
芳香族ニトロ化や他のほとんどの求電子芳香族置換反応とは対照的に、この反応は可逆的である。スルホン化は濃酸性条件下で起こり、脱スルホン化は希薄な熱水性酸中での作用である。この反応は可逆性のため、芳香族系を保護するのに非常に有用である。スルホン酸保護基は電子吸引効果があるため、求電子芳香族置換反応を防ぐために使用できる。また、置換反応が起こる位置に影響を及ぼす配向基として導入することもできる。 [4]
特殊なスルホン化法
直接スルホン化以外にも、スルホン酸基を導入するための多くの方法が開発されています。
古典的な命名された反応はピリア反応（ラファエレ・ピリア、1851年）であり、ニトロベンゼンが金属亜硫酸水素塩と反応してニトロ基の還元とスルホン化の組み合わせの結果としてアミノスルホン酸を形成する。[5] [6]
タイラースルホン化法（1917年）[7]では、技術的に重要な時期に、ベンゼン蒸気を90%硫酸の入った容器に通し、容器の温度を100℃から180℃に上げます。水とベンゼンは連続的に除去され、ベンゼンは容器に戻されます。このようにして、80%の収率が得られます。
アプリケーション
芳香族スルホン酸は染料や多くの医薬品の製造における中間体です。アニリンのスルホン化により、多数のサルファ剤が生成されます。
ポリスチレンのスルホン化は、水軟化用の一般的なイオン交換樹脂であるポリスチレンスルホン酸ナトリウムの製造に使用されます。
参照
参考文献
- ^ マーチ、ジェリー（1985）、上級有機化学：反応、メカニズム、構造、第3版、ニューヨーク：ワイリー、ISBN 9780471854722、OCLC 642506595。
- ^ Otto Lindner、Lars Rodefeld「ベンゼンスルホン酸と その誘導体」、Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005、Wiley-VCH、Weinheim。doi :10.1002/14356007.a03_507
- ^ サバティエ、ポール (1922)。有機化学における触媒。リード、E. エメット訳。ニューヨーク、NY: ヴァン・ノストランド。p. 2。
- ^ TW Graham Solomons: Organic Chemistry、第11版、Wiley、Hoboken、NJ、2013年、676ページ、ISBN 978-1-118-13357-6。
- ^ ピリア、ラファエレ(1851)。 「ニトロナフタリンのアンモニアクスを製造するための製品」。化学と薬局のアナレン。78：31～68。土井：10.1002/jlac.18510780103。ISSN 0075-4617。
- ^ ピリア反応。I. 全体的反応WH Hunter、Murray M. Sprung J. Am. Chem. Soc.、1931、53 (4)、pp 1432–1443 doi :10.1021/ja01355a037。
- ^ 米国特許 1,210,725
- ^ Siegfried Hauptmann: Organische Chemie、第 2 版、VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie、ライプツィヒ、1985、p. 511、ISBN 3-342-00280-8。