Sulfonácia je vnášanie sulfónovej skupiny, –SO3H, do molekuly aromatickej zlúčeniny.[1] Ide o elektrofilnú substitučnú reakciu, pri ktorej dochádza k náhrade atómu vodíka za sulfónovú skupinu.[1][2] Vznikajúce arylsulfónové kyseliny sa používajú ako farbivá,[3] liečivá[3] a detergenty.[chýba zdroj]

Sulfonácia je proces zavedenia sulfónovej skupiny (na obrázku modrou farbou) do aromatických zlúčenín.

Priebeh a mechanizmus upraviť

Reakcia zvyčajne prebieha pôsobením olea (roztoku koncentrovanej kyseliny sírovej a oxidu sírového) na aromatický uhľovodík,[1] často pri vyššej teplote.[4] Reakcia prebieha i pôsobením koncentrovanej kyseliny sírovej, ale prebieha pomalšie.[5]

Príkladom reakcie je sulfonácia benzénu, čím vzniká kyselina benzénsulfónová:[5]

 

Počas tejto reakcie vystupuje ako elektrofil oxid sírový[3][5] alebo jeho protónovaná forma (HSO3+).[3] Namiesto olea možno použiť i kyselinu chlórsírovú.[chýba zdroj]

Táto reakcia je osobitá tým, že je vratná.[1][3][5] Vďaka tomu je možné tento proces zvrátiť zmenou reakčných podmienok. Sulfonácia prebieha vo veľmi kyslých roztokov, naopak je možné sulfónovú skupinu odštiepiť v zahriatych zriedených kyslých roztokoch.[6] Použitím napríklad zriedenej kyseliny sírovej sa rovnováha reakcie posunie doľava (k reaktantom).[5] Rovnako možno rovnováhu reakcie posunúť smerom k produktom použitím dehydratačných činidiel, napríklad chloridom tionylu.[chýba zdroj]

Sulfónovú skupinu možno vniesť do molekuly i ako chrániacu skupinu alebo ako skupinu, ktorá riadi vnášanie ďalších skupín. Takisto ju možno použiť na "zablokovanie" polohy na aromatickom jadre a následne túto polohu uvoľniť.[5]

Podobnou reakciou, ktorá takisto vedie k zavedeniu sulfónovej skupiny do aromatického jadra je sulfochlorácia.[1]

Špecializované metódy upraviť

Okrem priamej sulfonácie opísanej vyššie boli vyvinuté rôzne ďalšie metódy vnášanie sulfónovej skupiny.

Piriova reakcia upraviť

Počas Piriovej reakcie, pomenovanej podľa Raffaelea Piriu (1851), reaguje nitrobenzén s kovovým hydrogensiričitanom, čím vzniká aminosulfónová kyselina. Počas reakcie dochádza k redukcii nitroskupiny a sulfonácii zároveň:[7][8]

 
 
Syntéza kyseliny sulfanilovej z anilínu a kyseliny sírovej.[9]

Tyrerova sulfonácia upraviť

Počas Tyrerovho sulfonačného procesu (1917)[10] boli pary benzénu vedené nádobou s 90% kyselinou sírovou, ktorej teplota bola medzi 100 a 180 °C. Z nádoby sa priebežne odstraňovali benzén a voda pomocou kondenzátoru, pričom benzén sa dopravoval naspäť do nádoby. Týmto spôsobom bolo možné získať výťažok až 80 %.

Použitie upraviť

 
Allura červená AC je potravinárske farbivo, ktoré vzniká dvojitou sulfonáciou

Arylsulfónové kyseliny vystupujú ako intermediáty pri syntéze farbív a mnohých farmaceutík. Sulfonácia anilínov vedie k syntéze sulfónamidov.[3]

Sulfonáciou polystyrénu vzniká polystyrénsulfonát sodný, ktorý sa používa ako ionexová živica na zmäkčenie vody.[chýba zdroj]

Referencie upraviť

  1. a b c d e sulfonácia. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 637.
  2. MARCH, Jerry. Advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure. New York : Wiley, 1985. (3. ed.) ISBN 978-0-471-85472-2.
  3. a b c d e f MCMURRY, John. Organic chemistry. Boston, MA, USA : Cengage Learning, 2016. (Ninth edition.) ISBN 978-1-305-08048-5.
  4. Otto Lindner, Lars Rodefeld "Benzenesulfonic Acids and Their Derivatives" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim.DOI:10.1002/14356007.a03_507
  5. a b c d e f SOLOMONS, Thomas W. Graham; FRYHLE, Craig B.. Organic chemistry. Hoboken, NJ : Wiley, 2011. (10. ed., internat. student version.) ISBN 978-0-470-40141-5. S. 682-683, 716.
  6. MCMURRY, John. Organic chemistry. Boston, MA, USA : Cengage Learning, 2016. (Ninth edition.) ISBN 978-1-305-08048-5.
  7. Über einige Produkte der Einwirkung des schwefligsäuren Ammoniaks auf Nitronaphtalin. Annalen der Chemie und Pharmacie, 1851, s. 31–68. Dostupné online. ISSN 0075-4617. DOI10.1002/jlac.18510780103.
  8. THE PIRIA REACTION. I. THE OVER-ALL REACTION W. H. Hunter, Murray M. Sprung J. Am. Chem. Soc., 1931, 53 (4), pp 1432–1443 DOI:10.1021/ja01355a037.
  9. Siegfried Hauptmann: Organische Chemie, 2nd Edition, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, s. 511, ISBN 3-342-00280-8.
  10. Patent v USA 1,210,725

Pozri aj upraviť

Zdroj upraviť

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Aromatic sulfonation na anglickej Wikipédii.