Slide công nghiệp dược Phản ứng sulfo hóa

c Các axit halogen sulfuric  Thường dùng axit clorosulfuric ClSO 3 H  Ưu điểm: nhiệt độ thấp, sản phẩm tinh khiết  Axit clorosulfuric được dùng nhiều trong sản xuất các sulfamid 

1. Khái niệm

 Sulfo hoá là quá trình hoá học nhằm đưa nhóm sulfonyl (-SO 3 H) và hợp chất hữu cơ.

 Sulfo hoá hình thành liên kết C-S (khác: sulfat hoá ⇒

O-S; sulfamic ⇒ N-S)

CH -CH -SO H CH -CH -OSO H CH -CONH-SO H

Axit etyl sulfonic Etyl sulfat Axit etyl sulfamic

Ứng dụng hợp chất sulfo

 Dược phẩm: Nhóm sulfonyl làm tăng độ hoà tan của hợp chất thuốc trong nước ⇒ thuận lợi bào chế; làm giảm độc tính của thuốc

 Tổng hợp hoá học: hợp chất sulfonic có khả năng phản ứng mạnh, có thể thay thế bằng các nhóm khác như –OH, -H, -NH 2 , -Cl, -NO 2 , -SH, -CN,

 Công nghiệp (sản xuất xà phòng): sulfonat của hidrocacbon mạch thẳng có số nguyên tử cacbon cao được dùng làm chất hoạt động bề mặt

2 Cơ chế phản ứng

2.1 Thế ái điện tử S E

 Đối với hợp chất thơm

Θ

2H SO ↔ H O + HSO + SO⊕

2.2 Thế gốc S R

 Khi sulfo hoá các hidrocacbon no, mạch thẳng ở nhiệt độ cao, ánh sáng, sử dụng hỗn hợp SO 2 và Cl 2

as 2

Cl + R-H R HCl

RSO + Cl RSO Cl + Cl

•

→

→ +

→

→

3 Tác nhân sulfo hoá

3.1 SO 3 và phức hợp của nó

a) SO 3

 Trong công nghiệp sử dụng dạng trime

 Tác nhân sulfo hoá mạnh, để giảm khả năng phản ứng và ngăn các phản ứng phụ (than hoá, sulfo hoá nhiều lần) phải pha loãng SO 3 với d.môi như SO 2 , CCl 4 hoặc CH 2 Cl 2

O S O S O S

O

O

O

O

O

O

n Polyme

b) Các phức hợp của SO 3

 Các phức hữu cơ của SO 3

Sử dụng phức của SO 3 với dioxan, thioxan, pyridin, amin bậc 3

Dùng để sulfo hoá các hợp chất hữu cơ dễ bị phá huỷ bởi axit hoặc hạn chế tốc độ của quá trình sulfo hoá

O3S

O3S

N

R2

R1

R3

SO3

c) Các axit halogen sulfuric

 Thường dùng axit clorosulfuric (ClSO 3 H)

 Ưu điểm: nhiệt độ thấp, sản phẩm tinh khiết

 Axit clorosulfuric được dùng nhiều trong sản xuất các sulfamid

→

→

d) Axit sulfamic (NH 2 -SO 3 H)

 Axit sulfamic (mạnh tương đương axit sulfuric)

 Dùng để sulfo hoá các hợp chất thơm không no và phenol

+ H2N-SO3H

+ NH3

3.2 Các dẫn xuất của SO 2

 Các muối sulfit, bisulfit

Để điều chế các sulfonat của hidrocacbon mạch thẳng từ dẫn xuất halogen tương ứng (thế ái nhân (S N ))

Dẫn xuất halogen thơm tác dụng được với muối sulfit, bisulfit khi trên nhân thơm có nhóm NO 2 ở vị trí ortho hoặc para

R-X + Na SO  → R-SO Na + NaX

Cl

NO2

+ Na2SO3

NO2

SO3Na

+ NaCl

Sulfonyl clorid (SO 2 Cl 2 )

Để sulfocloro hoá các alkan, cycloalkan người ta dùng SO 2 Cl 2 khi có mặt bazơ yếu như pyridin.

 Hỗn hợp SO 2 và Cl 2

Sulfocloro hoá các parafin, cơ chế gốc, dưới tác dụng của ánh sáng

+ SO2Cl2

SO2Cl

+ HCl Pyridin

4 Điều kiện quá trình sulfo hoá

Phản ứng sulfo hoá là thuận nghịch

 Để cân bằng chuyển dịch sang phải ⇒ thường dùng lượng H 2 SO 4 (tính ra nồng độ SO 3 ) dư 2-5 lần.

 Nước sinh ra làm cho nồng độ H 2 SO 4 giảm xuống, tốc độ phản ứng giảm.

Ar-H + H SO ↔ Ar-SO H + H O

5 Ứng dụng của phản ứng sulfo hoá

5.1 Sulfo hoá các hợp chất mạch thẳng

 Alkan thẳng: sulfo bằng H 2 SO 4 ⇒ nhiều tạp chất do tính oxi hoá mạnh của H 2 SO 4 ⇒ trong công nghiệp dùng SO 2 Cl 2 (cơ chế gốc S R )

 Olefin thẳng: td với H 2 SO 4 (Maccop)

 Axit cacboxylic: td SO 3 , ClSO 2 OH tạo α-sulfo cacboxylic

R CH CH2 + H2SO4 R CH CH3

OSO3H

R CH2 COOH + SO3 R CH COOH

SO3H

R CH2 COOH + ClSO2OH R CH COOH

SO3H

5.2 Sulfo hoá các hợp chất thơm

 Các hợp chất thơm dễ phản ứng sulfo hoá

 Điều kiện: ở nhiệt độ thấp, nồng độ axit thay đổi trong phạm vi rộng (ví dụ H 2 SO 4 65 – 100%) (cơ chế

S E )

 Ví dụ: sulfo hoá benzen

SO3H

SO3H

SO3H

HO3S

6 Cách tiến hành phản ứng sulfo hoá

6.1 Sulfo hoá các hợp chất thơm

 B1: Chất phản ứng được hoà tan trong dung môi thích hợp

 B2: Cho tác nhân sulfo hoá + khuấy + duy trì nhiệt

độ thích hợp

 B3: Làm nguội, đổ hỗn hợp phản ứng vào nước đá + khuấy, tách sản phẩm từ hỗn hợp phản ứng

6.2 Sulfo hoá các hợp chất mạch thẳng

Thường được thực hiện ở thể khí, nhiệt độ cao, tác nhân là hỗn hợp SO 2 và Cl 2

Sản phẩm sau khi ra khỏi tháp phản ứng được ngưng tụ, dịch ngưng được cho vào nước đá để phân lập sản phmm

7 Tách axit sulfonic từ hỗn hợp phản ứng

 Tách bằng muối ăn

Muối kiềm của axit sulfonic tan tốt trong nước, it tan trong dung dịch muối ⇒ dùng muối ăn tạo dung dịch bão hoà để đẩy sulfonat kiềm ra khỏi dung dịch của nó.

 Tách bằng cách tạo muối với kim loại kiềm thổ

Dựa trên khả năng hoà tan khác nhau của muối sulfonat với kim loại kiềm thổ.

 Tách bằng nước đá

Một số axit sulfonic đa vòng it tan trong nước, nên khi đổ hỗn hợp sau phản ứng vào nước đá, chúng được tách ra.

8 Ví dụ: phản ứng sulfo hoá trong sản xuất thuốc

 Sản xuất các thuốc sulfamid

SO2Cl

SO2NHR'

NH2

SO2NHR'

+(CH3CO)2O +ClSO3H

-H2O

+H2NR'

H (OH)