8. Сульфирование хлорсульфоновой кислотой

Хлорсульфоновая кислота — активный сульфирующий реагент. При ее диссоциации образуется высокая концентрацияSO₃, а такжеHSO₃⁺, которая является более активной электрофильной частицей, чем сульфотриоксид.

Однако,

• хлорсульфоновая кислота является опасным реагентом. Она бурно реагирует с водой, образуяH₂SO₄иHClс выделением огромного количества тепла. Несоблюдение правил работы с хлорсульфоновой кислоты может привести к взрывам, выбросам реакционной массы. Из-за опасности технологии, этот метод редко используется в промышленных синтезах;

• при избытке хлорсульфоновой кислоты арены образуют сульфохлориды, а не сульфокислоты, а при мольном соотношении реагентов сульфирование аренов в среде хлорсульфоновой кислоты осуществитьтехнологически трудно, так как образуется вязкая малоподвижная гетерогенная масса (как и в случае жидкогоSO₃) и выделяется газообразныйHCl:

ArH+HSO₃ClArSO₃H+HCl

Поэтому сульфирование хлорсульфоновой кислотой предпочитают проводить в среде растворителя.

Сульфирование хлорсульфоновой кислотой в инертных растворителях (полигалогеналканы, эфиры, нитробензол и др.) используют как дляС-сульфирования(например, сульфирование 2-нафтола), так и длясульфатирования. Метод не требует избытка реагента, идет с высоким выходом и высокой селективностью.

Сульфирование аренов хлорсульфоновой кислотой в полигалогеналканах и нитробензоле идет за счет SO₃ по пиросульфатной схеме, а в среде эфира и подобных ему растворителей — электрофилом являетсякомплекс SO₃·L, диссоциация которого подавлена огромным избытком лиганда.

Примером О-сульфирования (сульфатирования) хлорсульфоновой кислотой в среде сухого этилового эфира может служить промышленный синтез децилата(тромбовара — препарата для лечения варикозного расширения вен):

Реакцию ведут при 10—15 °С, прибавляя раствор хлорсульфоновой кислоты в эфире (т. е. практически комплекс SO₃·эфир) к эфирному раствору тетрадеканола. Содержание влаги в эфире не должно превышать 0,5 %.

Многочисленные попытки провести сульфирование иным, более технологичным способом (например, раствором SO₃ в жидкомSO₂) не привели к получению продукта фармакопейного качества.

9. Другие методы получения сульфокислот

Сульфогруппа может быть введена в молекулу органического соединения с использованием сульфит- и гидросульфит-ионов, которые являясь активными нуклеофилами, образуют замещенные и незамещенные сульфокислоты, реагируя с:

• эпоксисоединениями (поS_N2-механизму)

• первичными алкилгалогенидами, а также галогензамещенными кислотами, спиртами, кетонами, (поS_N2-механизму) с выходом 70—90 %

• ароматическими активированными галогенидами (по S_NAr-механизму)

• альдегидами и кетонами (поA_N-механизму), образуя α-гидроксисульфонаты

Реакция обратима, на положение равновесия существенное влияние оказывают пространственные препятствия.

• ациклическими сопряженными непредельными карбонильными соединениями и их производными по С=С-связи (необратимо), и по С=О-группе (обратимо):

Присоединение можно проводить по двойной связи, не затрагивая карбонильную группу.

• хинонами, а также сфенолами, ароматическими аминами и некоторыми другими соединениямив присутствии окислителя. Нуклеофил присоединяется к хиноидным формам исходных субстратов.

Например, п-фенилендиамин в отсутствие окислителя с гидросульфитом не реагирует, а при его наличии реагирует легко и с высоким выходом, что объясняют промежуточным образованием хинондиимина:

Присоединение гидросульфитов к двойной связи может проходить не только по ионному, но и по радикальному механизму в зависимости от степени поляризации связи.