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sulfonato

El ion sulfonato. En química organosulfurada , un sulfonato es una sal o anión de un ácido sulfónico . La fórmula de este grupo funcional es RSO⁻³ . Los sulfonatos son las bases...

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El ion sulfonato.

En química organosulfurada , un sulfonato es una sal o anión de un ácido sulfónico . La fórmula de este grupo funcional es RSO⁻³ . Los sulfonatos son las bases conjugadas de los ácidos sulfónicos. Generalmente, los sulfonatos son estables en agua, no oxidantes e incoloros. Muchos compuestos útiles, e incluso algunos productos bioquímicos , son sulfonatos. La mayoría de los detergentes y tensioactivos son sulfonatos. Entre ellos se incluyen los sulfonatos de alquilbenceno , los sulfonatos de α-olefina y los sulfonatos de parafina. [ 1 ]

Preparación

Los sulfonatos se preparan generalmente por desprotonación (neutralización) de ácidos sulfónicos. Debido a que los ácidos sulfónicos son ácidos fuertes , se convierten espontáneamente en sulfonatos al disolverse en agua: RSO₃H → RSO₃⁻ + H⁺ . Para aislar las sales de sulfonato, estas disoluciones se tratan con una base: RSO₃H + NaOH → RSO₃Na + H₂O .

Clásicamente, los alquilsulfonatos se pueden preparar mediante la alquilación de sulfito de Strecker , [ 2 ] en la que el sulfito desplaza un haluro : [ 3 ]

RBr + Na 2 SO 3 → RSO 3 Na + NaBr

Los arilsulfonatos se producen mediante la sulfonación del areno utilizando trióxido de azufre , ácido sulfúrico o reactivos relacionados, seguida de la desprotonación del ácido resultante: [ 4 ]

ArH + H₂SO₄ → ArSO₃H + H₂O​​
ArSO 3 H + NaOH → ArSO 3 Na + H 2 O

Los alquilos y arilsulfonatos también se originan por hidrólisis de cloruros de sulfonilo : [ 5 ]

RSO 2 Cl + NaOH → ArSO 3 Na + NaCl

Estructura

La estructura de muchas sales de sulfonatos (así como ésteres y ácidos) se ha verificado mediante cristalografía de rayos X. El azufre se ubica en el centro de un tetraedro, con tres átomos de oxígeno y uno de carbono en los vértices. En estas sales, las distancias SO son de aproximadamente 144 picómetros . Los cristales suelen contener agua de cristalización , lo que refleja la naturaleza altamente iónica de estas sales. [ 6 ]

Reacciones

Al ser débiles por su basicidad, las sales de sulfonatos son nucleófilos débiles. Su alquilación requiere agentes alquilantes fuertemente electrófilos. Los sulfonatos reaccionan con pentacloruro de fósforo y agentes clorantes relacionados para dar cloruro de sulfonilo: [ 7 ]

RSO 3 Na + PCl 5 → RSO 2 Cl + POCl 3 + NaCl

Fusión alcalina

Los arilsulfonatos sufren hidrólisis de Hase para dar (tras un tratamiento ácido) fenoles. Esta ruta (ArH a ArSO3H a ArOH) fue en su día una ruta principal para la obtención de fenoles. Esta reacción, denominada fusión alcalina , requiere temperaturas en el rango de 200-300 °C: [ 8 ] [ 9 ]

ArSO 3 Na + NaOH → ArONa + Na 2 SO 3

Esta ruta se emplea comercialmente para producir etilfenol a partir de etilbenceno . [ 10 ]

Usos y ocurrencias

Las sales de sulfonato son tensioactivos y detergentes de uso generalizado. Los alquilbencenosulfonatos son detergentes presentes en champús , pasta de dientes , detergente para ropa , lavavajillas líquido , etc. También se utilizan como resinas de intercambio iónico .

El ablandamiento del agua generalmente implica la eliminación de iones de calcio del agua mediante una resina de intercambio iónico sulfonada .

Los lignosulfonatos (LS) se derivan de la lignina, un subproducto abundante de la fabricación de papel que, de otro modo, se quema como combustible. Los LS son polielectrolitos aniónicos solubles en agua que se utilizan principalmente como dispersantes , pero tienen muchas aplicaciones específicas. [ 11 ] En el proceso de sulfito para la fabricación de papel, la lignina se elimina de la lignocelulosa tratando las astillas de madera con soluciones de iones sulfito y bisulfito. Estos reactivos rompen los enlaces entre los componentes de celulosa y lignina, así como los enlaces C-O dentro de la propia lignina.

Esquema idealizado para la despolimerización de la lignina mediante el proceso de sulfito.

Algunos alquilsulfonatos se encuentran en la naturaleza. La taurina (2-aminoetanosulfonato) está ampliamente distribuida en los tejidos de los mamíferos, además de ser un componente de las bebidas energéticas Red Bull . La coenzima M (ácido 2-mercaptoetanosulfónico) es el cofactor que transporta el grupo metilo en la metanogénesis .

Ejemplos

  • Mesilato (metanosulfonato), CH 3 −SO − 3
  • Triflato (trifluorometanosulfonato), CF₃ − SO₃ − 3
  • Etanosulfonato (esilato, esilato), CH 3 CH 2 −SO − 3
  • Tosilato ( p - toluenosulfonato ) , p - CH₃ − C₆H₄ − SO₃​
  • Bencenosulfonato (besilato), C 6 H 5 −SO − 3
  • Closilato (closilato, clorobencenosulfonato), Cl−C 6 H 4 −SO − 3
  • Alcanforsulfonato (camsilato, camsilato), (C 10 H 15 O)−SO − 3
  • Pipsylato ( derivado del p -yodobencenosulfonato), p - I−C 6 R 4 −SO − 3 , donde R es cualquier grupo. [ 12 ]
  • Nosilato ( o- o p - nitrobencenosulfonato ) , o- o p - O₂N − C₆H₄ − SO₃​

Véase también

Referencias

  1. ↑ Holmberg, Krister (2019). «Tensioactivos». Enciclopedia de Química Industrial de Ullmann . págs. 1–56 . doi : 10.1002/14356007.a25_747.pub2 . ISBN  978-3-527-30673-2.
  2. ↑ Adolf Strecker (1868). "Ueber eine neue Bildungsweise und die Constitution der Sulfosäuren" (PDF) . Annalen der Chemie und Pharmacie . 148 (1): 90– 96. doi : 10.1002/jlac.18681480108 .
  3. ↑ CS Marvel, MS Sparberg (1930). "2-Bromoetanosulfonato de sodio". Síntesis orgánicas . 10 : 96. doi : 10.15227/orgsyn.010.0096 .
  4. ↑ Louis F. Fieser (1936). "Ácidos 2- y 3-fenantrenosulfónicos". Organic Syntheses . 16 : 63. doi : 10.15227/orgsyn.016.0063 .
  5. ↑ E. Wertheim (1935). "Ácido ortanílico". Síntesis orgánicas . 15 : 55. doi : 10.15227/orgsyn.015.0055 .
  6. ^ Arshad, Muhammad Nadeem; Tahir, M. Nawaz; Khan, Islam Ullah; Shafiq, Mahoma; Siddiqui, Waseeq Ahmad (2008). "Monohidrato de 2-yodobencenosulfonato de sodio" . Acta Crystallographica Sección E. 64 (12): m1628. Código Bib : 2008AcCrE..64m1628A . doi : 10.1107/S1600536808039202 . PMC 2960107 . PMID 21581218 .  
  7. ↑ Roger Adams, CS Marvel, HT Clarke, GS Babcock, TF Murray (1921). "Cloruro de bencenosulfonilo". Síntesis orgánicas . 1 : 21. doi : 10.15227/orgsyn.001.0021 .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. ↑ WW Hartman (1923). "p-Cresol". Síntesis Orgánica . 3 : 37. doi : 10.15227/orgsyn.003.0037 .
  9. ↑ Arthur W. Weston, CM Suter (1941). "Ácido 3,5-dihidroxibenzoico". Organic Syntheses . 21 : 27. doi : 10.15227/orgsyn.021.0027 .
  10. ↑ Fiege, Helmut; Voges, Heinz-Werner; Hamamoto, Toshikazu; Umemura, Sumio; Iwata, Tadao; Miki, Hisaya; Fujita, Yasuhiro; Buysch, Hans-Josef; Garbe, Dorotea; Paulus, Wilfried (2000). "Derivados del fenol". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi : 10.1002/14356007.a19_313 . ISBN 978-3-527-30385-4.
  11. ↑ Lebo, Stuart E. Jr.; Gargulak, Jerry D.; McNally, Timothy J. (2015). "Lignina". Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química . Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química . John Wiley & Sons, Inc. págs. 1–26 . doi : 10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub3 . ISBN  978-0-471-23896-6.
  12. ↑ Beisler, JA; Sato, Y. (1971). "Química del carpesterol, un nuevo esterol de Solanum xanthocarpum". The Journal of Organic Chemistry . 36 (25): 3946– 3950. doi : 10.1021/jo00824a022 . ISSN 0022-3263 . PMID 5127991 .