Сульфокислоты

СУЛЬФОКИСЛОТЫ (сульфоновые к-ты), соед. общей ф-лы RSO₃H, где R-Alk, Аr, гетероциклич. радикал. Классифицируют сульфокислоты в зависимости от природы R, наличия заместителей и кол-ва групп SO₃H.

Сульфокислоты называют, добавляя к названиям соединения-основы окончание "сулъфокислота" (сульфоновая к-та), напр. 4-пиперидинсульфокислота. Если в соединении присутствует другая группа, имеющая приоритет, к названиям соединения-основы добавляют префикс "сульфо", напр. n-сульфобензойная кислота. Некоторые сульфокислоты имеют тривиальные названия.

Сулъфогруппа имеет тетраэдрич. строение. В сульфонат-анионе для всех связей S—О длина 0,139 нм, угол OSO ~ 109°; для ароматич. соединений константы Гаммета s_мета 0,38, s_пара 0,58.

В ИК спектрах сульфокислот присутствуют характеристические полосы в области 1340-1350 и 1150-1160 см^-1, соответствующие асимметрическим и симметрическим валентным колебаниям группы SO₂. В УФ области сульфокислоты не поглощают. В спектре ПМР хим. сдвиг (d) протона сульфогруппы 11-12 м.д.

Сульфокислоты мало распространены в природе. Из алифатических сульфокислот выделены таурин NH₂CH₂CH₂SO₂OH и цистеиновая к-та NH₂CH(CH₂SО₂ОH)CООH-метаболиты обмена в-в животных; из ароматических-6-амино-1 -карбокси-10-метил-3-сульфофеназин (аэругинозин В).

Низшие алкансульфокислоты- низкоплавкие кристаллич., сильно гигроскопичные в-ва, по кислотности близки к H₂SO₄. Наиб. сильная-трифторметансульфокислота (сравнима с фторсульфоновой к-той).

Сульфокислоты обладают всеми характерными св-вами кислот: образуют соли и эфиры (сульфонаты), галогенангидриды (сульфогалогениды), ангидриды, амиды и т.д. При восстановлении сульфокислот или сульфохлоридов цинковой пылью образуются сульфиновые кислоты RS(O)OH, при использовании сильных восстановителей или в кислой среде-тио-лы RSH.

Сульфокислоты присоединяются по кратным связям алкенов, алкинов, алленов и др., напр.:

Для ароматических сульфокислот характерны р-ции обмена сульфогруппы на др. функц. группы, напр.:

Получают сульфокислоты 4 осн. методами.

1) Сульфирование органических соединений. В качестве сульфирующих агентов применяют H₂SO₄, олеум, SO₃ или его комплексы с пиридином, диоксаном и др., а также ClSO₂OH. Наиболее легко сульфируются активированные гетероароматические соединения. Важнейшее практическое значение имеет сульфирование ароматических углеводородов.

При действии сульфирующих агентов на алифатич. альдегиды, кетоны, карбоновые к-ты и их производные суль-фогруппа направляется в a-положение, при действии на олефины образуются алкенсульфокислоты и сультоны, при действии на ацетилен-алкинсульфокислоты наряду с др. продуктами, напр.:

RCH₂COX + SO₃ : RCH(SO₂OH)COX X = H, OH, R', OR', NR'₂ и др.

2) Окисление тиолов, сульфидов, ксантогенатов, тиоциа-натов и т.д. В качестве окислителей используют HNO₃, Н₂О₂, оксиды азота, пероксикислоты, КМnО₄,O₃,O₂, напр.:

3) Сульфоокисление и сульфохлорирование, как правило, алифатич. углеводородов:

Р-ции идут по свободнорадикальному механизму. Из вы-сокомол. алканов образуются смеси продуктов; эти процессы используют гл. обр. в пром-сти.

4) Нуклеоф. замещение и присоединение к кратным связям с участием сульфит-иона. Нуклеоф. атаке могут подвергаться алкил- и арилгалогениды, оксираны, активир. алкены, ароматич. соед., карбонилсодержащие соед., напр.:

Неактивир. алкены и алкины реагируют с сульфит-ионом в условиях свободнорадикального присоединения.

Качеств. определение сульфокислот основано на взаимод. с NH₂OH с образованием сульфогидроксамовой к-ты RSO(OH)NOH и далее с СН₃СНО; при добавлении РеСl₃ р-р окрашивается в темно-красный цвет, переходящий в фиолетовый цвет. Для количеств. определения используют физ.-хим. методы, а также титрование р-рами щелочей и осаждение в виде солей тяжелых металлов.

Ароматические сульфокислоты-полупродукты в произ-ве фенолов, нафтолов, красителей, лек. ср-в (гл. обр. сульфамидных препаратов), ионообменных смол, дезинфицирующих ср-в (моно- и дихлорсульфамидов). Техн. смесь метан-, этан-и пропансульфокислот используют в качестве р-рителя, а также катализатора этерификации, ацилирования, нитрования, нитрозирования и др. процессов. Соли алкансуль-фокислот-моющие ср-ва, ПАВ, эмульгаторы, флотореаген-ты, присадки к техн. маслам, ингибиторы коррозии и т.п.

См. также Метансульфокислота, Бензолсульфокислоты, Нафталинсульфокислоты, Нафтолсульфокислоты, Толуол-сульфокислоты.

Лит.: Джильберт Э. Е., Сульфирование органических соединений, пер. с англ., М., 1969; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 5, М., 1983, с. 508-18. А.Ф.Елеев.