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磺酰化

鎖定
烷基磺酰化或脱氫烷基磺酰化:
ArH+SOCl2—→ArSOAr;ArH+ArˊSO2Cl—→ArSO2Arˊ
用芳基磺酰氯和Friedel—Crafts催化劑處理芳香族化合物可以形成二芳基碸。這個反應類似於用羧酸酰滷進行Friedel-Crafts酰基化反應。在更好的步驟中,可用芳基磺酸和P2O5在聚磷酸溶液中處理芳香化合物。此外仍有另外的方法,如在不需要催化劑的情況下,使用芳基磺酸三氟甲烷磺酸酐
最常用的磺酰化試劑是苯磺酰氯,它和胺等有機化合物發生磺酰化反應。
中文名
磺酰化
外文名
sulfonylation
別    名
興斯堡(Hinsberg)反應
實    質
引入磺酰基(ArSO2-)的反應
常用試劑
苯磺酰氯
應    用
有機合成

磺酰化磺酰化簡介

與胺的酰基化反應相似,若用磺酰氯(如苯磺酰氯、對甲苯磺酰氯等)代替酰氯與伯胺仲胺反應,則在胺分子中引入了磺酰基,生成相應的磺酰胺,稱為磺酰化反應,又稱興斯堡(Hinsberg)反應。例如:
磺酰化反應 磺酰化反應
磺酰胺常是黃色結晶固體,具有一定熔點。因此,利用磺酰化反應所生成的磺酰胺可以鑑別伯胺和仲胺。
磺酰胺不溶於水。但伯胺生成的磺酰胺分子中,由於磺酰基是強的吸電基,它吸引電子的結果,使與氮原子相連的氫原子具有較強的酸性,能與濃氫氧化鈉水溶液反應生成鈉鹽而溶於氫氧化鈉水溶液中:
CH3—Ph—SO2HC2H5 +NaOH(濃)—→CH3—Ph—SO2N-C2H5Na++H2O
在仲胺生成的磺酰胺分子中,氮原子上沒有氫原子,不能與氫氧化鈉反應生成鈉鹽,故不溶於氫氧化鈉水溶液;叔胺分子中的氮原子上沒有氫原子,不與磺酰氯反應。利用這些性質,可以鑑別和分離伯胺、仲胺、叔胺。 [1] 

磺酰化磺酰化作用

與酰化反應相似,胺類氮原子上的氫原子也可被磺酰基(RSO2—)取代而生成磺酰胺(sulfonic acid amide)。常用的磺酰化劑是苯磺酰氨或對-甲基苯磺酰氯(CH3—Ph—SO2Cl),反應要在氫氧化鈉(或鉀)溶液中進行。
磺酰化作用 磺酰化作用
一級胺起磺酰化作用後生成的苯磺酰胺,其氮原子上仍連着一個氫原子,由於磺酰基是一個強的吸電子基,誘導效應的結果,使得氮上的氫原子顯弱酸性,產物可溶於鹼而成鹽。鹽被酸化後又得到一級胺的苯磺酰胺。
二級胺起作用後生成的苯磺酰胺,其氮原子上已無氫原子,所以不能與鹼作用生成鹽,產物不溶於鹼液而成固體析出。三級胺不能起磺酰化作用,因為磺酰胺在酸的作用下可水解為原來的胺,利用這些性質的不同,可分離和區別中、高級的一級、二級和三級胺。 [2] 

磺酰化磺酰化應用

酰基化反應一樣,伯胺或仲胺氮原子上的氫可以被磺酰基(RSO2—)取代,生成磺酰胺。
磺酰化反應 磺酰化反應
常用的磺酰化劑是苯磺酰氯或對甲苯磺酰氯,反應需在氫氧化鈉氫氧化鉀溶液中進行。伯胺磺酰化後的產物,氮原子上還有一個氫原子,由於磺酰基極強的吸電子誘導效應,使得這個氫原子顯酸性,它能與反應體系中的氫氧化鈉生成鹽而使磺酰胺溶於鹼液中。
RNHSO2—Ph —→ RNNaSO2—Ph 反應條件:鹼性條件
仲胺生成的磺酰胺,氮原子上沒有氫原子,所以不與氫氧化鈉成鹽,也就不溶於鹼液中而呈固體析出。叔胺的氮原子上沒有可被磺酰基置換的氫,故與磺酰氯不起反應。
當伯、仲、叔三種胺混在一起時,可以通過磺酰化反應將它們分離。因為伯胺磺酰化的產物溶於鹼液,仲胺生成的磺酰胺呈固體析出,而叔胺不與苯磺酰氯反應,也不溶於鹼液,這樣,將三種胺與苯磺酰氯反應後的混合液蒸餾,則叔胺被蒸出,將蒸去叔胺後餘下的蒸餾液過濾,濾出的固體為仲胺的磺酰胺,濾液酸化後,可得伯胺的磺酰胺,磺酰胺在酸的作用下可水解為原來胺。這個反應叫做興斯堡(Hinsberg)反應,可用來分離和鑑別伯、仲、叔胺。 [3] 
參考資料
  • 1.    齊欣,高鴻賓主編 .有機化學簡明教程 第2版.天津:天津大學出版社,2011.08 :215
  • 2.    鄧錫谷,陳道香主編 .醫用有機化學.廣州:中山醫學院化學教研室 ,1983.07 :181
  • 3.    汪小蘭 .高等學校教材 有機化學 第3版.北京:高等教育出版社 ,1997.07 :190