La sulfonación aromática es una reacción orgánica en la que un átomo de hidrógeno en un areno se reemplaza por un grupo funcional de ácido sulfónico en una sustitución aromática electrófila . [1] Los ácidos arilsulfónicos se utilizan como detergentes , colorantes y fármacos .
Estequiometría y mecanismo
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/5/5f/Sulfur-trioxide-2D-dimensions.svg/120px-Sulfur-trioxide-2D-dimensions.svg.png)
Las condiciones típicas implican calentar el compuesto aromático con ácido sulfúrico: [2]
- C 6 H 6 + H 2 SO 4 → C 6 H 5 SO 3 H + H 2 O
El trióxido de azufre o su derivado protonado es el electrófilo real en esta sustitución aromática electrófila.
Para impulsar el equilibrio, se pueden agregar agentes deshidratantes como el cloruro de tionilo .
- C 6 H 6 + H 2 SO 4 + SOCl 2 → C 6 H 5 SO 3 H + SO 2 + 2 HCl
El ácido clorosulfúrico también es un agente eficaz:
- C 6 H 6 + HSO 3 Cl → C 6 H 5 SO 3 H + HCl
A diferencia de la nitración aromática y la mayoría de las otras sustituciones aromáticas electrófilas, esta reacción es reversible . La sulfonación tiene lugar en condiciones ácidas concentradas y la desulfonación es el modo de acción en un ácido acuoso caliente diluido. La reacción es muy útil para proteger el sistema aromático debido a esta reversibilidad. Debido a sus efectos de captación de electrones , se pueden usar grupos protectores de sulfonato para prevenir la sustitución aromática electrófila. También se pueden instalar como grupos de dirección para afectar la posición en la que puede tener lugar una sustitución. [3]
Métodos de sulfonación especializados
Se han desarrollado muchos métodos para introducir grupos sulfonato además de la dirección de sulfonación.
Reacción de piria
Una reacción con nombre clásico es la reacción de Piria ( Raffaele Piria , 1851) en la que el nitrobenceno reacciona con un bisulfito metálico formando un ácido aminosulfónico como resultado de la reducción y sulfonación combinadas del grupo nitro . [4] [5]
![The Piria reaction](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/b/b4/Piria_reaction.png)
Proceso de sulfonación de Tyrer
En el proceso de sulfonación de Tyrer (1917), [6] en algún momento de importancia tecnológica, el vapor de benceno se conduce a través de un recipiente que contiene 90% de ácido sulfúrico, cuya temperatura se aumenta de 100 a 180 ° C. El agua y el benceno se eliminan continuamente en un condensador y la capa de benceno se devuelve al recipiente. De esta forma se obtiene un rendimiento del 80%.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/5/54/Amino_Sulfonic_Acid_Synthesis_V.1.svg/360px-Amino_Sulfonic_Acid_Synthesis_V.1.svg.png)
Aplicaciones
Los ácidos sulfónicos aromáticos son productos intermedios en la preparación de tintes y muchos productos farmacéuticos. La sulfonación de anilinas conduce a un gran grupo de sulfonamidas .
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/2/28/Allura_Red_AC_Structural_Formula_V1.png/180px-Allura_Red_AC_Structural_Formula_V1.png)
La sulfonación de poliestireno se utiliza para fabricar poliestireno sulfonato de sodio , una resina de intercambio iónico común para ablandar el agua .
Reacciones de los ácidos arilsulfónicos
Como grupo funcional , los ácidos arilsulfónicos sufren desulfonación cuando se calientan en agua:
- RC 6 H 4 SO 3 H + H 2 O → RC 6 H 5 + H 2 SO 4
Cuando se tratan con una base fuerte, los derivados del ácido bencenosulfónico se convierten en fenoles (a través de los fenóxidos). [8]
- C 6 H 5 SO 3 H + 2 NaOH → C 6 H 5 ONa + NaHSO 4 + H 2 O
Ver también
- Halogenación electrofílica
- Nitración
- Perclorilbenceno
Referencias
- ^ Marzo, Jerry (1985), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (3.a ed.), Nueva York: Wiley, ISBN 0-471-85472-7.
- ^ Otto Lindner, Lars Rodefeld "Ácidos bencenosulfónicos y sus derivados" en Enciclopedia de química industrial 2005 de Ullmann, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a03_507
- ^ TW> Graham Solomons: Química orgánica , 11ª edición, Wiley, Hoboken, Nueva Jersey, 2013, p. 676, ISBN 978-1-118-13357-6 .
- ^ Piria, Raffaele (1851). "Über einige Produkte der Einwirkung des schwefligsäuren Ammoniaks auf Nitronaphtalin" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 78 : 31–68. doi : 10.1002 / jlac.18510780103 . ISSN 0075-4617 .
- ^ LA REACCIÓN DE PIRIA. I. LA REACCIÓN GENERAL WH Hunter, Murray M. Sprung J. Am. Chem. Soc. , 1931, 53 (4), págs. 1432-1443 doi : 10.1021 / ja01355a037 .
- ^ Patente de Estados Unidos 1.210.725
- ^ Siegfried Hauptmann: Organische Chemie , 2ª edición, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1985, p. 511, ISBN 3-342-00280-8 .
- ^ WW Hartman (1923). " p -Cresol". Síntesis orgánicas . 3 : 37. doi : 10.15227 / orgsyn.003.0037 .