Sulfonowanie – Wikipedia, wolna encyklopedia

Sulfonowanie – reakcja chemiczna polegająca na podstawieniu do związku chemicznego grupy sulfonowej −SO
2OH lub −SO
2OR przez działanie odpowiednim związkiem sulfonującym. W wyniku sulfonowania tworzą się tzw. związki sulfonowe.

Reakcja ta przebiega według mechanizmu substytucji elektrofilowej. Jako czynnik sulfonujący używany jest np. stężony kwas siarkowy, oleum^[1], tritlenek siarki^[2] lub kwas chlorosiarkowy^[3]. Związki alifatyczne na ogół sulfonują się trudno, w wysokich temperaturach i przy użyciu energicznych środków sulfonujących, związana z tym wydajność reakcji jest mała. Związki aromatyczne, zwłaszcza zawierające podstawniki aktywujące pierścień aromatyczny, sulfonują się zaś łatwo i wydajnie. Sumaryczny przebieg sulfonowania benzenu kwasem siarkowym wygląda następująco:

C
6H
6 + H
2SO
4 → C
6H
5SO
3H + H
2O

Wydzielona podczas reakcji woda rozcieńcza kwas, a tym samym wpływa na zahamowanie dalszego jej przebiegu. Dlatego też często reakcję przeprowadza się w temperaturze powyżej 100 °C lub usuwa się powstającą wodę, np. przez oddestylowanie jej jako azeotropu (np. z toluenem) w niższej temperaturze około 85 °C albo związanie jej poprzez dodawanie oleum – wówczas woda reaguje z trójtlenkiem siarki zawartym w oleum tworząc kwas siarkowy.

Właśnie powyższy sposób jest używany najczęściej – reakcja przebiega następująco:

C
6H
6 + H
2SO
4 + SO
3 → C
6H
5SO
3H + H
2SO
4

Sulfonowanie związków aromatycznych jest odwracalną reakcją egzotermiczną. Tak jak inne reakcje aromatycznej substytucji elektrofilowej, przebiega dwuetapowo. W pierwszym etapie następuje addycja grupy sulfonowej z wytworzeniem jonu obojnaczego Ar+
(H)SO−
3, który następnie traci proton tworząc sulfonian^[4].

Heteroatomy w grupach funkcyjnych można sulfonować aktywnymi związkami organosulfonowymi typu Ar−SO
2−X (X = halogen, tetrazol, imidazol itp.). Na przykład nukleozydy ulegają sulfonowaniu tetrazolidem 2,4,6-triizopropylobenzenosulfonowym (TPS-Te) w pozycji 5′-OH^[5] oraz na egzocyklicznych atomach tlenu reszt purynowych (O⁶)^[6] i pirymidynowych (O⁴)^[7]. Sulfonowaniu ulegają także grupy aminowe^[8].