スルホン酸塩
スルホン酸イオン。

有機硫黄化学において、スルホン酸塩はスルホン酸の塩または陰イオンである。この官能基の化学式はRSOである。−3スルホン酸塩はスルホン酸の共役塩基です。スルホン酸塩は一般に水中で安定で、非酸化性であり、無色です。多くの有用化合物、さらには一部の生化学物質もスルホン酸塩です。ほとんどの洗剤や界面活性剤はスルホン酸塩です。これらには、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、パラフィンスルホン酸塩が含まれます。[ 1 ]

準備

スルホン酸塩は一般にスルホン酸の脱プロトン化（中和）によって製造されます。スルホン酸は強酸であるため、水に溶解すると自発的にスルホン酸塩に変換されます： RSO 3 H → RSO−3+ H + スルホン酸塩を単離するために、これらの溶液を塩基で処理する： RSO 3 H + NaOH → RSO 3 Na + H 2 O

古典的には、アルキルスルホン酸塩はストレッカー亜硫酸アルキル化によって製造される。[ 2 ]この反応では亜硫酸塩がハロゲン化物を置換する。[ 3 ]

RBr + Na 2 SO 3 → RSO 3 Na + NaBr

アリールスルホン酸は、三酸化硫黄、硫酸、または関連試薬を用いてアレーンをスルホン化し、続いて得られた酸を脱プロトン化することによって生成される。[ 4 ]

ArH + H 2 SO 4 → ArSO 3 H + H 2 O
ArSO3H + NaOH → ArSO3Na + H2O

アルキルスルホン酸塩およびアリールスルホン酸塩はスルホニルクロリドの加水分解によっても生成される。[ 5 ]

RSO 2 Cl + NaOH → ArSO 3 Na + NaCl

構造

多くのスルホン酸塩（およびエステルや酸）の構造は、X線結晶構造解析によって検証されています。四面体の中心に硫黄原子があり、頂点に3つの酸素原子と1つの炭素原子が存在します。これらの塩の場合、SO距離は約144ピコメートルです。結晶は通常、結晶水を含み、これはこれらの塩の高度なイオン性を反映しています。[ 6 ]

反応

スルホン酸塩は弱塩基性であるため、求核剤としては弱い。アルキル化には強力な求電子アルキル化剤が必要となる。スルホン酸塩は五塩化リンや関連する塩素化剤と反応してスルホニルクロリドを与える。[ 7 ]

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

アルカリ核融合

アリールスルホン酸は、酸性処理後に加水分解され、フェノールを与えます。この経路（ArH → ArSO3H → ArOH）は、かつてフェノールの主要合成経路でした。この反応はアルカリ溶融と呼ばれ、200～300℃の温度範囲で反応が行われます。[ 8 ] [ 9 ]

ArSO 3 Na + NaOH → ArONa + Na 2 SO 3

この方法はエチルベンゼンからエチルフェノールを生産するために商業的に利用されている。[ 10 ]

用途と発生

スルホン酸塩

スルホン酸塩は界面活性剤や洗剤として広く利用されています。アルキルベンゼンスルホン酸塩は、シャンプー、歯磨き粉、洗濯洗剤、食器用洗剤などに含まれる洗剤です。また、イオン交換樹脂としても使用されます。

水の軟化には通常、スルホン化イオン交換樹脂を使用して水中のカルシウムイオンを除去することが含まれます。

リグノスルホン酸（LS）は、製紙工程で大量に発生する廃棄物であるリグニンから生成されます。リグニンは、燃料として燃焼されることが多いです。LSは水溶性の陰イオン性高分子電解質で、主に分散剤として使用されますが、ニッチな用途も数多くあります。[ 11 ]製紙工程における亜硫酸塩処理では、木材チップを亜硫酸塩と亜硫酸水素塩の溶液で処理することにより、リグノセルロースからリグニンが除去されます。これらの試薬は、セルロースとリグニン成分間の結合だけでなく、リグニン自体のCO結合も切断します。

亜硫酸塩プロセスによるリグニンの脱重合の理想的なスキーム。

一部のアルキルスルホン酸は天然に存在します。タウリン（2-アミノエタンスルホン酸）は哺乳類の組織に広く分布しており、レッドブル・エナジードリンク の成分でもあります。コエンザイムM （2-メルカプトエタンスルホン酸）は、メタン生成におけるメチル基輸送補因子です。

例

参照

参考文献

  1. ^ Holmberg, Krister (2019). 「界面活性剤」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . pp.  1– 56. doi : 10.1002/14356007.a25_747.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2。
  2. ^アドルフ・ストレッカー (1868)。"Ueber eine neue Bildungsweise und die Constitution der Sulfosäuren" (PDF)。化学と薬局のアナレン。148 (1): 90–96 .土井: 10.1002/jlac.18681480108。
  3. ^ CS Marvel, MS Sparberg (1930). 「2-ブロモエタンスルホン酸ナトリウム」.有機合成. 10:96 . doi : 10.15227/orgsyn.010.0096 .
  4. ^ Louis F. Fieser (1936). 「2-および3-フェナントレンスルホン酸」.有機合成. 16:63 . doi : 10.15227/orgsyn.016.0063 .
  5. ^ E. Wertheim (1935). 「オルタニル酸」.有機合成. 15:55 . doi : 10.15227/orgsyn.015.0055 .
  6. ^ Arshad, Muhammad Nadeem; Tahir, M. Nawaz; Khan, Islam Ullah; Shafiq, Muhammad; Siddiqui, Waseeq Ahmad (2008). 「2-ヨードベンゼンスルホン酸ナトリウム一水和物」 . Acta Crystallographica Section e Structure Reports Online . 64 (12): m1628. doi : 10.1107/ S1600536808039202 . PMC 2960107. PMID 21581218 .  
  7. ^ Roger Adams, C.S. Marvel, H.T. Clarke, G.S. Babcock, T.F. Murray (1921). 「ベンゼンスルホニルクロリド」.有機合成. 1:21 . doi : 10.15227/orgsyn.001.0021 .{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  8. ^ WW Hartman (1923). 「p-クレゾール」.有機合成. 3:37 . doi : 10.15227/orgsyn.003.0037 .
  9. ^ Arthur W. Weston, CM Suter (1941). 「3,5-ジヒドロキシ安息香酸」.有機合成. 21:27 . doi : 10.15227/orgsyn.021.0027 .
  10. ^ファイジ、ヘルムート;ヴォーゲス、ハインツ・ヴェルナー。浜本敏和梅村純夫；岩田忠雄ミキ、ヒサヤ；藤田康弘；バイシュ、ハンス・ヨーゼフ。ガルベ、ドロテア。パウルス、ウィルフリード (2000)。 「フェノール誘導体」。ウルマンの工業化学百科事典。土井: 10.1002/14356007.a19_313。ISBN 978-3-527-30385-4。
  11. ^ Lebo, Stuart E. Jr.; Gargulak, Jerry D.; McNally, Timothy J. (2015). 「リグニン」.カーク・オスマー化学技術百科事典.カーク・オスマー化学技術百科事典. John Wiley & Sons, Inc. pp.  1– 26. doi : 10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub3 . ISBN 978-0-471-23896-6。
  12. ^ Beisler, JA; Sato, Y. (1971). 「Solanum xanthocarpum由来の新規ステロール、カルペステロールの化学」. The Journal of Organic Chemistry . 36 (25): 3946– 3950. doi : 10.1021/jo00824a022 . ISSN 0022-3263 . PMID 5127991 .  
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