Sulfonierung

Sulfonierung

Die Sulfonierung ist eine Reaktion, bei der eine Sulfonsäuregruppe (–SO3H-Gruppe), oder auch Sulfogruppe, in eine organische Verbindung eingeführt wird. Die Reaktionsprodukte werden als Sulfonsäuren bezeichnet, Zwischenprodukte können Sultone oder Anhydride sein.

Sulfonierungen können an Alkanen, Alkenen oder Aromaten erfolgen.

Im Gegensatz zu Schwefelsäureestern ist bei den Sulfonsäuren das Schwefelatom direkt an ein Kohlenstoffatom gebunden.

Im Allgemeinen verwendet man zur Sulfonierung:

Indirekt lässt sich eine Sulfogruppe einführen mit

Die im technischen Prozess hergestellten Produkte finden nach Hydrolyse und Neutralisation mit Ammoniak oder Natronlauge vor allem als Tenside in Wasch- und Reinigungsmitteln Verwendung.

Inhaltsverzeichnis

Sulfonierung von Aromaten

Synthese von Benzolsulfonsäure aus Benzol und konz. Schwefelsäure.

Bei der Sulfonierung von Aromaten, einem Beispiel für die elektrophile aromatische Substitution, bildet sich das Elektrophil durch Protonierung des in Schwefelsäure gelösten SO3 (Oleum).
SO_3 + H_2SO_4 \longrightarrow HSO_3^+ + HSO_4^-

Die Reaktion lässt sich beschleunigen, wenn man Schwefeltrioxid (SO3) in konzentrierter Schwefelsäure löst (Oleum). Für die Reaktion ist das Schwefeltrioxid von maßgeblicher Bedeutung, die Schwefelsäure dient als Trägermedium für das Schwefeltrioxid.

Mesomere Grenzstrukturen von Schwefeltrioxid.

Schwefeltrioxid erweist sich als starkes Elektrophil, da das Schwefelatom durch den starken Elektronenzug der Sauerstoffatome (Elektronegativitätsdifferenz: 1,2) sehr stark positiv polarisiert ist, wie die rechte Abbildung darstellt.

Bei der Sulfonierung mit SO3 können in einer Nebenreaktion auch Sulfonsäure-Anhydride entstehen, die vor der Weiterverarbeitung der Produkte zu Tensiden hydrolysiert werden müssen.

Als weitere Nebenprodukte können Sulfone entstehen.

Reaktionsmechanismus

Bei der Sulfonierung von Aromaten wirkt das Schwefeltrioxid (SO3) als das elektrophile Agens. Der Vorgang funktioniert analog einer elektrophilen aromatischen Substitution.


Alle Zwischenschritte sind reversibel. Die Reaktion mit Schwefeltrioxid führt zu der Ausbildung eines π- und dann eines σ-Komplexes, bei dem die Aromatizität aufgehoben ist. Die nachfolgende Abstraktion eines Protons regeneriert das aromatische System wieder. Das entstandene Produkt, die Benzolsulfonsäure, kann mit verdünnter Schwefelsäure behandelt werden, so dass die Sulfonsäuregruppe wieder abgespalten wird. Dieser Mechanismus reagiert dann nach dem Prinzip der ipso-Substitution; die Sulfonsäuregruppe ist wegen ihrer hohen Elektrophilie auch eine gute Abgangsgruppe.[1]

Sulfonierung von Alkenen

Die Sulfonierung von Alkenen liefert eine breite Produktpalette von Alkensulfonsäuren (α-Alkensulfonate (AOS)), über 1,3- und 1,4-Sultone, Alkendisulfonsäuren sowie Sulton-Sulfonsäuren.

Bei der Bildung der Sultone wird als erster Reaktionsschritt eine [2+2]-Cycloaddition der S=O-Doppelbindung des SO3 mit der C=C-Doppelbindung des Alkens vermutet, die dann durch Umlagerung die 1,3- und 1,4-Sultone bildet. Die Sultone müssen vor der Weiterverarbeitung der AOS zu Tensiden hydrolysiert werden.

Chlorsulfonierung von Aromaten

Über eine Chlorsulfonierung lässt sich indirekt ebenfalls eine Sulfogruppe einführen. Siehe dort.

Sulfochlorierung von Alkanen

Als Sulfochlorierung bezeichnet man den Austausch (Substitution) von Wasserstoff durch die Sulfonylchloridgruppe (SO2Cl) in Alkanen. Diese Reaktion ist eine radikalische Substitution und wird auch als Reed-Reaktion bezeichnet. Siehe dort.

Einzelnachweise

  1. Hans Peter Latscha, Uli Kazmaier und Helmut Alfons Klein: Organische Chemie. Springer, Berlin; Auflage: 6., vollständig überarbeitete Auflage 2008; ISBN 3-5407-7106-9; S. 112

Literatur

  • Peter Sykes: Wie funktionieren organische Reaktionen? 2. Auflage, Wiley-VCH 2001, ISBN 3-527-30305-7
  • Marye Anne Fox/James K. Whitesell: Organische Chemie, Grundlagen, Mechanismen, bioorganische Anwendungen, Spektrum, Akad. Verl., 1995, ISBN 3-86025249-6
  • Industrielle Organische Chemie: Bedeutende Vor- und Zwischenprodukte, von Hans-Jürgen Arpe, 552 Seiten, Wiley-VCH; Auflage: 6., vollst. überarb. A. (Januar 2007), ISBN 3527315403, ISBN 978-3527315406 (als (Google-Book)

Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Sulfonierung — Sul|fo|nie|rung [↑ Sulfo ] die Einführung der HO O2S Gruppe in org. Verb. unter Bildung von Sulfonsäuren oder Sulfonylchloriden mit einer Kohlenstoff Schwefel Bindung. Die S. von aromatischen Verb. als elektrophile Substitution nimmt man meist… …   Universal-Lexikon

  • Benzolsulfonierung — Die Sulfonierung ist eine Reaktion, bei der eine Sulfonsäuregruppe (–SO3H Gruppe), oder auch Sulfogruppe, in eine organische Verbindung eingeführt wird. Die Reaktionsprodukte werden als Sulfonsäuren bezeichnet, Zwischenprodukte können Sultone… …   Deutsch Wikipedia

  • IPSO-Substitution — Die ipso Substitution ist ein Spezialmechanismus der elektrophilen aromatischen Substitution. Die Bezeichnung „ipso“ (aus dem Lateinischen für „selbst“) soll zum Ausdruck bringen, dass der Substituent Y selbst durch das Elektrophil ersetzt wird.… …   Deutsch Wikipedia

  • Ipso-Substitution — Die ipso Substitution ist ein Spezialmechanismus der elektrophilen aromatischen Substitution. Die Bezeichnung „ipso“ (aus dem Lateinischen für „selbst“) soll zum Ausdruck bringen, dass der Substituent Y selbst durch das Elektrophil ersetzt wird.… …   Deutsch Wikipedia

  • 4-Hydroxybenzolsulfonsäure — Strukturformel Allgemeines Name Phenolsulfonsäure Andere Namen p Phenolsulfonsäure Paraphenolsulfonsäure …   Deutsch Wikipedia

  • Aminohydroxynaphthalinsulfonsäuren — Als Buchstabensäuren bezeichnet man amin und/oder hydroxysubstituierte Naphthalinsulfonsäuren. Sie sind wichtige Zwischenprodukte der Farbstoffchemie. Bezeichnet werden sie mit einem Buchstaben (nicht immer ist die Wahl nachvollziehbar) oder mit… …   Deutsch Wikipedia

  • Naphtholsulfonsäuren — Als Buchstabensäuren bezeichnet man amin und/oder hydroxysubstituierte Naphthalinsulfonsäuren. Sie sind wichtige Zwischenprodukte der Farbstoffchemie. Bezeichnet werden sie mit einem Buchstaben (nicht immer ist die Wahl nachvollziehbar) oder mit… …   Deutsch Wikipedia

  • Naphthylaminsulfonsäuren — Als Buchstabensäuren bezeichnet man amin und/oder hydroxysubstituierte Naphthalinsulfonsäuren. Sie sind wichtige Zwischenprodukte der Farbstoffchemie. Bezeichnet werden sie mit einem Buchstaben (nicht immer ist die Wahl nachvollziehbar) oder mit… …   Deutsch Wikipedia

  • Phenolsulfonsäure — Strukturformel Allgemeines Name Phenolsulfonsäure Andere Namen p Phenolsulfonsäure Paraphenolsulfonsäure …   Deutsch Wikipedia

  • Pyridin — Strukturformel Allgemeines Name Pyridin Andere Namen Azaben …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”