Sulfonowanie

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Sulfonowaniereakcja chemiczna polegająca na podstawieniu do związku chemicznego grupy sulfonowej –SO2OH lub –SO2OR przez działanie odpowiednim związkiem sulfonującym. W wyniku sulfonowania tworzą się tzw. związki sulfonowe.

Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.Addycja (przyłączenie) - rodzaj reakcji chemicznej, polegającej na przyłączeniu jednej cząsteczki do drugiej w wyniku czego powstaje tylko jeden produkt bez żadnych produktów ubocznych. W chemii organicznej addycja przebiega zwykle z rozerwaniem wiązania wielokrotnego węgiel-węgiel lub węgiel-heteroatom. Istnieją jednak proste reakcje addycji, które zachodzą bez zrywania wiązań wielokrotnych takie jak np. rekombinacja rodników.

Sulfonowanie na atomie węgla[ | edytuj kod]

Reakcja ta przebiega według mechanizmu substytucji elektrofilowej. Do sulfonowania najczęściej jest używany stężony kwas siarkowy lub oleum, zawierające od 5 do 40% SO3. 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. Jednak ze względu na właściwości dehydratacyjne i zwęglające kwasu siarkowego, nie można go używać przy sulfonowaniu np. fenoli. Sumaryczny przebieg sulfonowania benzenu kwasem siarkowym wygląda następująco:

Heteroatom (z greki heteros - różny, + atomos) - to w nomenklaturze chemii organicznej określenie dowolnego atomu, znajdującego się w cząsteczce związku organicznego, którym nie jest węgiel lub wodór. Zwykle określenie to odnosi się do azotu, tlenu, siarki lub fosforu.Grupa funkcyjna (podstawnik) – szczególnie aktywna część cząsteczki, która jest odpowiedzialna za jej sposób reagowania w danej reakcji.
C6H6 + H2SO4 → C6H5SO3H + H2O

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.

Puryna (imidazolopirymidyna) jest heterocyklicznym, aromatycznym związkiem organicznym składającym się z cząsteczek pirymidyny i imidazolu. W przyrodzie występuje dosyć rzadko, natomiast jej pochodne pełnią ważną rolę jako alkaloidy, metabolity oraz nukleotydy.PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.

Właśnie powyższy sposób jest używany najczęściej – reakcja przebiega następująco: C6H6 + H2SO4 + SO3 → C6H5SO3H + H2SO4

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)SO3, który następnie traci proton tworząc sulfonian.

Związki alifatyczne, związki łańcuchowe – w tradycyjnej polskiej nomenklaturze chemicznej: węglowodory i inne związki organiczne, nasycone (jak alkany) lub nie (jak alkeny, alkiny), w których atomy węgla są powiązane w łańcuchy proste lub rozgałęzione, lecz nie zamknięte.Węglowodory aromatyczne, areny – cykliczne węglowodory, w których istnieją sprzężone wiązania wielokrotne, czyli zamknięty układ naprzemiennie położonych wiązań podwójnych i pojedynczych między atomami węgla. We wszystkich atomach pierścienia aromatycznego zachodzi hybrydyzacja sp2, dzięki czemu cząsteczki są płaskie (o ile dodatkowe czynniki stereochemiczne nie wymuszają odchyłek, jak np. dla fullerenu C60).

Sulfonowanie heteroatomów[ | edytuj kod]

Heteroatomy w grupach funkcyjnych można sulfonować aktywnymi związkami organosulfonowymi typu Ar–SO2–X (X = halogen, tetrazol, imidazol itp.). Na przykład nukleozydy ulegają sulfonowaniu tetrazolidem 2,4,6-triizopropylobenzenosulfonowym (TPS-Te) w pozycji 5'-OH oraz na egzocyklicznych atomach tlenu reszt purynowych (O) i pirymidynowych (O). Sulfonowaniu ulegają także grupy aminowe.

Pirymidyna (1,3-diazyna), C4H4N2 – organiczny związek chemiczny z grupy heterocyklicznych związków aromatycznych, strukturalnie zbliżony do pirydyny.Równowaga reakcji chemicznych – stan, gdy reakcja chemiczna zachodzi z jednakową szybkością w obu kierunkach, a więc stężenia reagentów nie zmieniają się w czasie. Potencjały termodynamiczne układu, jakim jest środowisko reakcji, osiągają wartości minimalne (charakterystyczne dla określonych warunków). Minimum osiągają też odpowiednie funkcje termodynamiczne reakcji.

Przypisy[ | edytuj kod]

  1. Robert T. Morrison, Robert N. Boyd: Chemia organiczna. T. 1-2. Warszawa: Państ. Wydaw. Naukowe, 1985, s. 423-424. ISBN 83-01-04166-8.
  2. Kraszewski, A., Stawiński, J., Wiewiórowski, M.. The case of sulfonation in the chemical synthesis of oligonucleotides. „Nucleic Acids Research”. 8 (10), s. 2301-2306, 1980. DOI: 10.1093/nar/8.10.2301 doi: 10.1093/nar/8.10.2301. PMID: 6253882. 
  3. Efimov, V. A., Chakhmakhcheva, O. G., Ovchinnikov, Yu. A.. Improved rapid phosphotriester synthesis of oligodeoxyribonueleotides using oxygen-nucleoplillic cataiysts. „Nucleic Acids Research”. 13 (10), s. 3651 -3666, 1985. DOI: 10.1093/nar/13.10.3651. PMID: 4011438. 
  4. Kamimura, Takashi, Masegi, Tsukio, Sekine, Mitsuo, Hata, Tsujiaki. Structural assignment of N-acylated uridine derivatives by means of C NMR spectroscopy. „Tetrahedron Letters”. 25 (38), s. 4241-4244, 1984. DOI: 10.1016/S0040-4039(01)81406-4. 
  5. Tang, XinJing, Dmochowski, Ivan J.. Phototriggering of Caged Fluorescent Oligodeoxynucleotides. „Organic Letters”. 7 (2), s. 279-282, 2004. DOI: 10.1021/ol047729n. 
Nukleozydy − organiczne związki chemiczne, glikozoaminy zbudowane z zasady azotowej połączonej wiązaniem β-N-glikozydowym z pentozami (rybozą, deoksyrybozą lub rybitolem).Jon obojnaczy (amfijon, zwitterjon, jon dwubiegunowy, związek dipolarny) – cząsteczka zawierająca równą liczbę grup zjonizowanych o przeciwnych ładunkach, w związku z czym sama nie jest naładowana dodatnio ani ujemnie. Przykładem związków, które mogą przechodzić w stan jonów obojnaczych są aminokwasy, takie jak glicyna czy alanina.




Warto wiedzieć że... beta

Tetrazole – grupa heterocyklicznych, organicznych związków chemicznych, zawierających w swojej budowie pięcioczłonowy pierścień składający się z czterech bezpośrednio ze sobą połączonych atomów azotu oraz jednego atomu węgla.
Reakcja egzotermiczna − reakcja chemiczna, która ma dodatni bilans wymiany ciepła z otoczeniem. Można też powiedzieć, że jest to reakcja, w której ciepło znajduje się po stronie produktów, albo inaczej która emituje ciepło.
Substytucja elektrofilowa (dokładniej: aromatyczna substytucja elektrofilowa) – reakcja substytucji zachodzącej dla związków aromatycznych, w której czynnikiem atakującym jest elektrofil. Substytucja elektrofilowa jest oznaczana symbolem SE.
Mieszanina azeotropowa (azeotrop) – ciekła mieszanina (roztwór) dwóch lub więcej związków chemicznych, która jest w równowadze termodynamicznej z parą nasyconą powstającą z tej mieszaniny. Skład pary i cieczy jest taki sam. Gdy mówimy o azeotropie w kontekście wykresu fazowego, parametry takie określamy nazwą punktu azeotropowego.
Imidazol (1,3-diazol) – organiczny związek heterocykliczny, o charakterze aromatycznym. Imidazol zaliczany jest do grupy alkaloidów, substancje zawierające w swej strukturze pierścień imidazolowy są rozpowszechnione w przyrodzie, wiele z nich ma istotne funkcje biologiczne. Przykładem może być aminokwas białkowy histydyna a także aminy biogenne takie jak histamina. Ponadto wiele leków o charakterze przeciwgrzybicznym (np nitroimidazol) zawiera ugrupowanie imidazolowe. Izomerem imidazolu jest pirazol (1,2-diazol).
Benzen – organiczny związek chemiczny z grupy arenów. Jest to najprostszy karbocykliczny, obojętny węglowodór aromatyczny. Jego nieorganicznym analogiem jest borazyna.
Fenole – związki organiczne zawierające grupy hydroksylowe związane bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym (w przeciwieństwie do alkoholi aromatycznych, np. alkoholu benzylowego, w których grupa hydroksylowa przyłączona jest do alkilowego atomu węgla). Wykazują znacznie większą kwasowość niż alkohole i mogą tworzyć z mocnymi zasadami sole, fenolany. Najprostszym fenolem z jedną grupą hydroksylową jest fenol.

Reklama