磺化反应相关知识
12章 磺化反应
OH + HO3S
OH
↓+
KO3S
OH
↓
SO3Na
OH SO3H OH SO3K
（3）中和盐析法 稀释后的磺化物用亚硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、氨水等碱性物 质中和，利用中和生成的硫酸钠、硫酸铵或硫酸镁使磺酸以钠盐、 铵盐、或镁盐的形式盐析出来。
（4）脱硫酸钙法
2ArSO3H + Ca(OH)2 → (ArSO3)2Ca + H2O H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4↓+2H2O
磺化
+ H2SO4
+ H2O
SO3H
磺化是磺基（或磺酰卤基）中的硫原子与有机分子 中的碳原子相连接形成Ｃ—Ｓ键的反应，得到的产物 为磺酸化合物（ＲＳＯ２ＯＨ或ＡｒＳＯ２ＯＨ）； 硫酸化是硫原子与氧原子相连形成Ｏ—Ｓ键的反应， 得到的产物为硫酸烷酯（ＲＯＳＯ２ＯＨ）。
12.1.2 磺化目的及应用
芳香族 化合物
亲电取代
过量硫酸磺化法（液相磺化法，H2SO4） 共沸去水磺化法（气相磺化法， H2SO4） 三氧化硫磺化（SO3） 氯磺酸磺化（ClSO3H） 芳伯胺烘焙磺化法
置换磺化（亚硫酸盐法）
脂肪族 化合物
氧磺化（SO2＋O2） 游离基反应 氯磺化（SO2＋Cl2） 加成磺化（NaHSO3） 置换磺化
合成鞣剂的制备 磺化、缩合 水溶性的阴离子染料 酸性、直接染料
可将-SO3H转化为其它基团，如-OH,-NH2, -CN,-Cl等。磺酰氯、磺酰胺等
SO3H 碱性水解
OH
Cl O Cl
Cl O Cl
利用-SO3H的可水解性，辅助定位或提高反 应活性。
OH
第三章磺化反应
氯磺酸（ClSO3H）可以看作是SO3•HCl的络合物，是一 种油状腐蚀性液体，在空气中发烟。
氯磺酸作磺化剂反应活性高，主要用于制取芳磺酰氯、醇的硫酸
化及N-磺化反应。
生成的副产物氯化氢有利于产物的分离，但氯磺酸价格较高 ，且分子量大，反应中产生的氯化氢具有强腐蚀性。
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➢其它(qítā)磺化剂
氨基磺酸（H2NSO3H）作为磺化剂主要用 于醇的硫酸化，是一种稳定的不吸湿的固体。一 般(yībān)在高温无水介质中使用。
二氧化硫加氯气或加臭氧的混合物可用作烷烃的磺 化，在紫外光下进行磺氯化或磺氧化。
亚硫酸氢盐可以用于与某些烯烃化合物发生加 成磺化。
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但是，浓硫酸作磺化剂反应温和。副反应少，易于控制，加 入的过量硫酸可降低物料的粘度并帮助传热，所以工业上的 应用(yìngyòng)仍很普遍。
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3．1 磺化反应(fǎnyìng)的基 本原理
三氧化硫作磺化剂时，不生成水，反应速度快， 反应活性高，常为瞬间完成的快速反应，而且反 应进行得完全，无废酸生成，产物含盐量很低、 设备小、投资少，优点十分突出。近年来三氧化 硫磺化法越来越受到重视，应用范围不断扩大。
②磺化还可赋予有机(yǒujī)化合物水溶性和酸性。在工业 上常用以改进染料、指示剂等的溶解度和提高酸性。如
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概述(ɡài shù)
药物(yàowù)中引入磺酸基后易被人体吸收．并可提高 水溶性．配制成针剂或口服液，其生理药理作用改变 不大，因此医药工业也常用到磺化反应。如
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概述(ɡài shù)
3．2 磺化方法(fāngfǎ)
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3．2 磺化方法(fāngfǎ)
磺化反应知识点总结
磺化反应知识点总结一、磺化反应的机理磺化反应的机理主要包括三个步骤：磺酸酯或磺酰氯的亲核取代、醇解和亲核加成。
1. 磺酸酯或磺酰氯的亲核取代磺化反应通常以磺酸酯或磺酰氯作为试剂，它们在反应中起到亲核取代的作用。
当磺酸酯或磺酰氯与化合物中的氢原子发生交换时，产生磺化产物。
这个过程可以用下面的化学方程式表示：R-OH + R'-OSO2Cl → R-OSO2R' + HCl其中，R和R'分别是有机基团，可以是烷基、芳基等。
2. 醇解醇解是磺化反应中的一个重要步骤，它是指磺酸酯或磺酰氯与醇在碱性条件下发生反应，生成磺酸盐。
具体的化学方程式如下：R-OSO2R' + H2O → R-OH + R'-OSO3H3. 亲核加成在一些特殊的情况下，磺酸酯或磺酰氯也可以与烯烃或炔烃等化合物发生亲核加成反应，生成磺酸酯或磺酰氯。
这个过程可以用下面的化学方程式表示：R-OSO2R' + R"CH=CH2 → R'-OSO2R"CH-CH2SO2R'以上就是磺化反应的机理，通过以上三个步骤，磺化反应引起了有机物中的氢原子的取代，生成了磺化产物。
二、磺化反应的影响因素磺化反应的速率和选择性受到许多因素的影响，包括试剂的种类、反应条件、溶剂等。
下面具体介绍一下各种影响因素：1. 试剂的种类磺酸酯和磺酰氯是磺化反应中最常用的试剂，它们在反应中起到亲核取代的作用。
不同种类的试剂对反应速率和选择性具有不同的影响，通常情况下，磺酸酯的活性要比磺酰氯高，因此磺酸酯在磺化反应中的应用更为广泛。
2. 反应条件反应条件包括温度、pH值、反应物浓度等，这些条件对磺化反应的速率和选择性有着重要的影响。
通常情况下，较高的温度和碱性条件有利于加速磺化反应的进行，提高产物的产率。
3. 溶剂溶剂在磺化反应中起到溶解反应物和促进反应的作用，不同溶剂对反应速率和选择性也有着一定的影响。
磺化反应
磺化反应的定义
2
磺化反应的目的
3
磺化试剂
4
磺化工艺方法
磺化反应概述
1.磺化反应定义
在有机分子中的碳原子上引入磺酸基（—SO3H）的反应叫做 磺化反应。
2.磺化反应的目的
目的之一：赋予有机物酸性、水溶性、表面活性及对纤维的亲和力等。
H2O
磺化铜酞菁（水溶性染料）
阴离子表面活性剂
酸性染料对蛋白质纤维上染
ArH + ClSO3H
摩尔比 1
≈1
ArH + ClSO3H
摩尔比 1
4～5
ArSO3H
ArSO2Cl RNH2
ArSO2NHR
小结
磺酸基不仅可以赋予产品酸性、水溶性和表面 活性，还可以转化为其它重要的基团或促进某 些反应的进行。过量硫酸磺化法和三氧化硫磺 化法是最重要的磺化工艺方法。
过过量量硫硫酸酸磺磺化化法 共沸去水磺化法 芳伯胺烘焙磺化法 三氧化硫磺化法
氯磺酸磺化法 亚硫酸盐法
磺氧化法 磺氯化法
芳环上取代磺化方法比较
磺化方法
磺化剂
过量硫酸磺化法
浓硫酸 发烟硫酸
三氧化硫磺化法
共沸去水磺化法 （向硫酸中通入过热
芳烃蒸汽）
SO3 浓硫酸
适用范围
特点
广
硫酸用量大，有废酸生成
较少
不生成水，无废酸产生
Ar -NH2 + H2SO4 成盐 Ar—NH2 • H2SO4
脱水，-H2O 分子内重排
➢ 高温反应 ➢ 主要得到对位产物 ➢ 带有-OH、-OCH3、-NO2和多卤基化合物不宜采用
芳伯胺的烘焙磺化法
操作方式
炉式烘焙磺化法
磺化反应
1. 稀释盐析法 某些芳磺酸在50－80％硫酸中溶解度很小， 磺化结束后，往磺化液中加入水，稀释到适 当浓度，磺酸即析出。
2. 直接盐析法
将磺化产物加至食盐溶液中，使磺酸成盐析出
SO3H + NaCl SO3Na
+ HCl
HCl对设备有一定腐蚀
3. 中和盐析法
为了减少母液对设备的腐蚀性，常采 用中和盐析法
RCH＝CH2 + －H O HO S OH O RCH＝CH2 SO3H R CH O CH2 SO2 R- CH－CH2 SO3H
3. 烷烃的磺化 烷烃的磺化较困难，是自由基机理，用强 磺化剂，一般是叔碳或仲碳上的磺化
RH + SO2 ＋ Cl2
RSO2Cl + HCl
Cl2 光照
2 Cl ＋ RH RSO2 ＋Cl2
第三节 磺化剂和主要磺化法
工业上常用的磺化剂有硫酸、发烟硫酸、三氧 化硫、氯磺酸和亚硫酸盐等。各种磺化剂具有 不同的特点，适用于不同的场合。活性较高磺 化剂有：三氧化硫、发烟硫酸（20％、30－65 ％、氯磺酸；活性较低是浓硫酸、亚硫酸钠、 亚硫酸氢钠；根据磺化剂的不同可区分为以下 主要磺化法 3－1 硫酸磺化法
1－1磺化反应的目的和意义 1.表面活性剂的合成 (1) 化合物中引入磺酸基后，可具有 乳化、润湿、发泡等多种表面活性， 所以广泛地用于表面活性剂。 例 如 十二烷基磺酸钠，C12H25SO3Na
ROH + SO3
ROSO3H
NaOH
ROSO3Na
2.磺化可赋予有机化合物水溶性和酸性。 (1) 在工业上常用以改进染料、指示剂等的溶解 度和提高酸性。 例如：中间体间二氨基苯磺酸，淡黄色单斜结 晶，易溶于热水，微溶于冷水，在空气中慢 慢变成褐色。用于生产活性嫩黄X－6G
磺化反应相关知识
第3章磺化反应§3－1磺化反应的基本原理一、磺化反应的作用1．表面活性2．水溶性和酸性3．分离异构体：二甲苯4．阻塞占位二、磺化反应机理1．芳烃的磺化机理——亲电取代反应*芳基磺酸易水解，异构化：ArSO3H + H2O = ArH + H2SO42．烯烃的磺化机理——亲电加成反应*混合物3．芳烃的磺化机理——自由基链式反应*氯磺化和氧磺化三、影响磺化反应的主要因素1．被磺化物的性质（1）饱和烷烃较难磺化，芳烃较易磺化（2）芳烃取代基：电子效应：苯>氯苯>溴苯>对硝基苯甲醚>对硝基甲苯>硝基苯空间效应：邻二甲苯>甲苯>乙苯>异丙苯>叔丁苯2．反应温度（1）对反应速率的影响: T↑—r↑—t↓（低温长时）（2）对磺酸基引入位置的影响甲苯：低温——对位，邻位；升高温度——间位产物增多萘：低温——α位；高温——β位（动力学－热力学：水解－再磺化－异构化）（3）对多磺化的影响T↑——利于多磺化3．磺化催化剂和磺化助剂（1）促使反应易于进行——吡啶，邻氯苯甲醛（2）改变磺酸基引入位置（3）抑止副反应HAc、Na2SO4——抑止砜的生成硼酸（与羟基形成硼酸酯）——阻止氧化反应§3－2常用磺化剂及其磺化方法一、硫酸：稀硫酸、浓硫酸，发烟硫酸1．使用高浓度过量的酸∴ C ↑则X↓2．脱水物理脱水法：（1）共沸（2）高温β－萘磺酸：160℃，过量40％化学脱水法：BF3, SOCl2: H2O+ SOCl2→2HCl ↑+ SO2↑3.硫酸的浓度与其它物理性质的关系（熔点，密度，比热，溶解度，电阻）20～25％，60～65％4．操作方法：向被磺化物仲缓慢加入磺化剂优点：平稳，易于传质、传热，副反应少缺点：残渣，后处理困难二、三氧化硫——优点：不生成水，反应速度快，活性高，理论量即可完成反应缺点：物料粘度高，传质困难，副反应多1．SO3在室温下易聚合——γ型加稳定剂：0.1%硼酐，二苯砜，(CH3)2SO42．SO3具有强氧化性——控制温度，加入稀释剂SO3（气）：N2, SO2; SO3（液）: SO2（液），CCl4 (防止爆炸-强放热)三、氯磺酸ClSO3H (SO3·HCl )活性强，价格高，HCl腐蚀：制备芳磺酸或磺酰氯，N-磺化（甜蜜素）（1）分批加料：将有机物加入氯磺酸中（减少砜的生成）（2）稀释剂：二氯苯，四氯乙烷，硝基苯四、氯磺化和氧磺化氯磺化：Cl2+SO2氧磺化: O2+SO2注意：（1）仲碳磺酸盐（2）氯磺化：采用SO2过量（SO2：Cl2=3:1）,低转化率（50~70%）的方法控制副反应（氯化，多磺化）五、烘焙磺化法。
磺化反应
磺化反应苯分子等芳香烃化合物里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基（—SO3H）所取代的反应。
1.磺化反应一种向有机分子中引入磺酸基(—SO2H)或磺酰氯基(—SO3Cl)的反应过程。
磺化过程中磺酸基取代碳原子上的氢称为直接磺化；磺酸基取代碳原子上的卤素或硝基，称为间接磺化。
磺化剂通常用浓硫酸或发烟硫酸作为磺化剂，有时也用三氧化硫、氯磺酸、二氧化硫加氯气、二氧化硫加氧以及亚硫酸钠等作为磺化剂。
可分为直接磺化和间接磺化两大类。
直接磺化用硫酸进行磺化是可逆反应，在一定条件下生成的磺酸又会水解。
在很多情况下，磺化温度会影响磺基进入芳环的位置。
例如，萘用浓硫酸在低温下进行磺化，主要生成易水解的萘-1-磺酸,而高温磺化则主要生成难水解的萘-2-磺酸。
磺化是放热反应，低温磺化时需要冷却，而高温磺化则需要加热保温。
根据所用磺化剂的不同而区分为：①过量硫酸磺化大多数芳香族化合物的磺化采用此法。
用浓硫酸磺化时，反应通式为：R*H2m-G'[+H 式中Ar表示芳基。
反应生成的水使硫酸浓度下降、反应速率减慢，因此要用过量很多的磺化剂。
难磺化的芳烃要用发烟硫酸磺化。
这时主要利用其中的游离三氧化硫，因此也要用过量很多的磺化剂。
Ar－H＋SO3—→Ar－SO3H②三氧化硫磺化优点是磺化时不生成水，三氧化硫用量可接近理论量，反应快、废液少。
但三氧化硫过于活泼，在磺化时易于生成砜类等副产物，因此常常要用空气或溶剂稀释使用。
主要用于由十二烷基苯制十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂的磺化过程。
③共沸去水磺化用于从苯和氯苯制苯磺酸和对氯苯磺酸。
特点是将过量6～8倍的苯蒸气在120～180℃通入浓硫酸中，利用共沸原理由未反应的苯蒸气将反应生成的水不断地带出，使硫酸浓度不致下降太多，此法硫酸的利用率高。
因磺化时用苯蒸气，又简称气相磺化。
④烘焙磺化用于某些芳伯胺的磺化。
特点是将芳伯胺与等摩尔比的浓硫酸先制成固态硫酸盐,然后在180～230℃烘焙，或是将芳伯胺与等摩尔比的硫酸,在三氯苯介质中在180℃加热,并蒸出反应生成的水。
药物合成反应 第十章 磺化反应
OH
H2SO4 30
OH
+
OH SO3H
SO3H
NO2
H2SO4.SO3 140
NO2 SO3H
在进行多磺化时，由于为强吸电子基，因而， 欲再引入一个，则需在更为强烈的反应条件下 进行。如萘的多磺化：
H2SO4 160 H2SO4 60 170
SO3H HO3S SO3H
+
SO3H
H2SO4.SO3 80
O
CH2OCONH N O (5)
CH2OCONH2 SO3Na
用三氧化硫磺化常有以下几种方式：
1．气体三氧化硫法磺化 用十二烷基苯 制备十二烷基苯磺酸钠就是用此法。
C12H25
SO3
C12H25
NaOH
C12H25
SO3H
SO3Na
2．液体三氧化硫法磺化 主要用于不活 泼液态芳烃的磺化，生成的磺酸在反应 温度下必须是液态的，而且粘度不大。 如由硝基苯制备间-硝基苯磺酸可用此法 。
CH3
H2SO4 65 70 ,3h
CH3
CH3
CH3 SO3H CH3 (1)
CH3
使用发烟硫酸作磺化剂的特点是，反应速度 快且稳定，温度较低，同时具有工艺简单、设 备投资低、易操作等优点；但缺点是其对有机 物作用剧烈，常伴有氧化、成砜的副产品，磺 化时，仍有水产生，随着反应的进行，生成的 水使硫酸浓度下降，当达到95％时，反应停止 ，产生大量的废酸。 发烟硫酸适用于反应活性较低的芳香化合 物磺化和多磺酸物的制备。例如利尿药依他尼 酸中间体2,3,4,-三氯苯磺酸钠（2）的制备就是 采用发烟硫酸作磺化剂。
NO2
Fe/H2SO4
NH2
磺化反应鉴别
磺化反应鉴别
磺化反应是一种常用的有机合成方法，通过将有机化合物中的氢原子替换为磺酸基团来生成相应的磺化产物。
常见的磺化试剂有磺酰氯（SO2Cl2）、磺酸（H2SO4）、亚砜（H2SO3）等。
鉴别磺化反应主要是通过以下几个方面进行判断：
1. 有机化合物的化学性质变化：磺化反应后的产物通常比原有化合物更稳定，具有较强的酸性和亲电性。
可以通过适当的试剂或条件，例如酸化或加入还原剂，观察有机化合物的性质变化，如酸性增强、还原性降低等，来推测是否进行了磺化反应。
2. 磺酸基团的检测：可以使用适当的试剂或方法来检测磺酸基团的存在，如亚硝酸钠检测法、硫酸重铁检测法等。
这些试剂可以形成有色或沉淀反应，从而证明有机化合物中存在磺酸基团。
3. 使用波谱分析方法：可以使用核磁共振氢谱（1H-NMR）或质谱（MS）等波谱分析技术来鉴定有机化合物是否发生了磺化反应。
通过观察峰位移或质谱碎片的变化，可以进一步证实磺化反应的发生。
需要注意的是，鉴别磺化反应时应谨慎操作，并保证实验安全。
此外，具体的实验操作方法和化合物的特性还需根据具体情况和参考资料来确定。
关于磺化反应的介绍
特点：生成C-S键。
+H2SO4
+ SO3H H2O
+2ClSO3H
SO2Cl +H2SO4+HCl
硫酸化反应:
有机化合物分子中引入硫酸基（－OSO3H）的化学过 程。
特点：生成C-O-S键。 例：烯烃、脂肪醇等的硫酸化。
收率还会提高；
（4）若用氯磺酸磺化，因其磺化能力与发烟硫酸接近，又不需过量，后处理损失少，
收率会更高。
OVER
须保温。为防止三氧化硫汽化逸出，设备带压操作。
SO 3H
SO 3
O 2N
Cl
O 2N
Cl
吉化集团采用液体三氧化硫法生产2-氯-5-硝基苯磺酸。
七、氯磺酸磺化法
评价：
（1）SO3的磺化能力特别强，易生成砜，收率较低（69%）很正常； （2）发烟硫酸相当于把SO3用硫酸稀释了，反应条件缓和，收率提高到79%很正常； （3）发烟硫酸法的加料方式不对，应将发烟硫酸滴加到硝基苯中，反应将更缓和，
如果采用逆流塔顶加入十二烷基苯进行磺化，塔底产生 的一磺化物进一步磺化生成较多二磺化物，塔顶排除的尾 气中含有较多的未反应的十二烷基苯，污染环境。
液体三氧化硫磺化
适用：
稳定、不活泼液态芳烃的磺化；磺酸产物在反应温度下 必须是液态；体系粘度不大。
缺点：
副产物砜比发烟硫酸法多。液态三氧化硫经过的管道必
high temperatur sulfation
SO3H
H2O SO3H
SO3H
四、共沸去水磺化法
原理：
将硫酸加热到120～180℃，通入低沸点芳烃蒸汽，发生磺化反应， 同时由未反应的芳烃蒸气把生成的水带出以增加（或保持）硫酸 的π值，使反应得以进行完全。
磺化反应
§2 磺化剂的种类
1，SO3---最有效的磺化剂 2，H2SO4和发烟硫酸 3，氯磺酸 4，亚硫酸钠或亚硫酸氢钠
§3 磺化动力学
可能的磺化质点是不同溶剂化的SO3分子 ,
a, 在发烟硫酸中主要的磺化质点为SO3， b, 在较浓的硫酸中的质点为H2S2O7，它是SO3和H2SO4溶 剂化的形式 C,在较低浓度的硫酸中（80％－85％）主要是H3SO4＋，
4
[ SO
3]
K 1[ H 2 SO 4 ] 2 [ H 3 O ][ HSO 4 ]
v ( SO 3 ) k ( SO 3 )[ ArH
]
[
K H3
1[ O
H
2
][
SO HSO
4
]
2 4
]
H 2 O H 2 SO 4 K H 3 O HSO
4
[ H 3 O ] [ HSO 4 ] [ H 2 O ] 1 [ H 2 SO 4 ]
举例如下: 如:甲基(CH3),用还原法给它加上 一个氢原子(-H)将其还原为甲烷,因为我们 知道甲烷是一个分子,呈点中性,而氢原子电 负性很低,通常与其他基团结合时都显正电 场,故此甲基就应该显负电场,根据上面的定 义可知甲基为供电基团. 再如:硝基(NO2),用 还原法给它加上一个羟基(-OH)使之构成硝 酸分子(HNO3),因羟基显负电,故硝基显正 电,根据上述定义可知硝基为吸电子基团.
二、磺基的水解
Ar 3 H S H 2 O O A rH H 2 S4O
磺基的水解规律
有吸电子基的芳磺酸，芳环上的电子云密度较低， 磺基难 水解
有给电子基的芳磺酸，芳环上的电子云密度比较 高，磺 基容易水解
介质中H＋3O的浓度越高，水解速度越快，因此磺 酸的水解都采用中等浓度的硫酸
精细有机合成单元反应03磺化反应
确保实验室通风良好，以防止有害气体和粉尘的积累。
废弃物处理
妥善处理实验废弃物，遵守实验室废弃物处理规定， 避免对环境造成污染。
04
磺化反应的挑战与解决方案
提高磺化反应的效率与选择性
01
02
03
催化剂选择
选择高效的催化剂是提高 磺化反应效率和选择性的 关键，例如酸性催化剂、 金属盐类催化剂等。
磺化反应的重要性
合成磺酸类化合物
磺化反应是合成磺酸类化合物的 重要方法之一，广泛应用于染料、 农药、医药、表面活性剂等领域。
有机功能材料的制
备
通过磺化反应可以制备具有特定 功能的有机功能材料，如离子液 体、分离膜材料等。
有机合成中的转化
磺化反应是有机合成中常见的转 化反应之一，能够将芳香族化合 物转化为具有特殊性质的磺酸类 化合物，为后续的合成提供方便。
磺化反应在高分子材料合成中具有重 要地位。通过磺化反应可以合成一系 列高性能的高分子材料，如聚砜、聚 醚砜等。
磺化反应在高分子材料合成中的发展 趋势是开发具有优异性能、低成本、 环保的高分子材料，以满足人类对材 料性能的需求。
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精细有机合成单元反应03磺化反 应
目录
• 磺化反应概述 • 磺化反应的应用领域 • 磺化反应的实验操作与注意事项 • 磺化反应的挑战与解决方案 • 磺化反应的未来发展与展望
01
磺化反应概述
定义与特点
定义
磺化反应是指将有机化合物中的氢原 子被磺酸基取代的反应。
特点
磺化反应是一种常见的有机合成反应 ，具有物。
染料行业
在染料行业中，磺化反应主要用于合成具有特定色谱和性能的染料。染料分子中的磺酸基团可以影响 染料的溶解性、颜色鲜艳度和稳定性等性质。
磺化反应
RSO2Cl
采用SO2过量（SO2：Cl2=3:1）,低转化率 （50~70%）的方法控制副反应 。
b 氧磺化(得到仲碳磺酸)
历程(催化反应)：
hv
RH
R +H
R + SO2
RSO 2 + O2
RSO2
RSO 2OO
RSO2OO + RH
RSO2OOH + R
RSO2OOH + SO2 + H2O
SO3H
95%
SO3H
5%
H2O
水解-吹萘
SO3H
2
160 ℃ H2O (汽)
中和盐析
SO3H
2
Na2SO3
2
H2SO4
SO3Na
SO2
H2O
生产过程图示：
熔融萘 98% H2SO4
磺化
160 ℃
水解 吹萘
回收萘
SO3Na
NaOH
中和
ONa
SO2
H2O
结晶
过滤 洗 涤 β-萘磺酸钠
废水
ONa
RSO3H + H2SO4
④饱和碳链脂肪酸或酯的磺化
在α位进行单磺化。 反应式：
RCH2COOH + SO3 O
RCH2 C OSO3H
O RCH 2 C OSO3H
O RCH C OH
SO3H
历程（以酯为例）：
RCH2COOR SO3
OR RCH2 C
SO3
OSO3
OR RCH C
SO3H OSO3
62.3 62.0
2. 硫酸和发烟硫酸
工业硫酸和发烟硫酸的常用浓度规格。 发烟硫酸的浓度表示（质量分数）：
磺化反应——精选推荐
磺化反应一、磺化反应及其重要性1.磺化反应的定义:向有机化合物中引入磺（酸）基或其相应的盐或磺酰卤基的反应称磺化或硫酸化反应。
2.引入磺酸基的目的：可以得到另一种官能团化合物的中间产物或精细化工产品。
3.磺化反应的应用磺化反应在现代化工领域中占有重要地位，是合成多种有机产品的重要步骤，在医药、农药、燃料、洗涤剂及石油等行业中应用较广。
有些药物因水溶性差，致使其在临床应用中存在一些问题，如生物利用度不高，服用量大，制成的片剂或胶囊体内吸收缓慢等。
这类化合物经磺化后不但可以增强其水溶性，也可增强其生物活性。
4.写出两个磺化反应的化学方程式二、磺化剂1.写出三种常用的磺化剂三氧化硫硫酸发烟硫酸氯磺酸、2.说明SO3三种存在形态液态丝状纤维态针状纤维3.使用SO3磺化剂时注意事项容易发生氧化、焦化，需加入溶剂调节活泼性4.工业上常用硫酸的两种规格92%~93%的硫酸（亦称绿矾油）和98%de l硫酸。
5.发烟硫酸的含义：有过量的三氧化硫存在于硫酸中就成为发烟硫酸6.发烟硫酸的表示方法含游离的三氧化硫分别为20%~25%和60%~65%7.试将20%的发烟硫酸分别用H2SO4和SO3表示浓度C H2SO4=1+0.024C SO3>18.写出氯磺酸的结构式，可视为什么样的配合物。
Cl-SO3H三、磺化反应1.磺化反应的活泼质点SO3 H2S2O7 H3SO42.以苯为例，写出苯磺化的历程四、影响磺化反应的因素1.有机化合物的结构及性质，（1）比较饱和烷烃与芳烃磺化难易饱和烷烃的磺化较芳烃的磺化困难得多；而芳烃磺化时，若其芳环上带有供电子基，则邻、对位电子云密度高，有利于络合物的形成，磺化反应交易进行；相反，若存在吸电子基，则反应速率减慢，磺化困难。
（2）比较苯、甲苯、硝基苯难易苯>氯苯>溴苯>对硝基苯甲醚>间二氯苯>对硝基甲苯>硝基苯（3）取代基体积大小对磺化反应的影响环上取代基的体积越大,磺化速度就越慢（4）分别写出萘在浓H2SO4在60℃和165℃条件下的磺化反应方程式。
第三章 磺化反应
含磺酰基的药物
Sulfamethoxazole (磺胺甲噁唑) 光谱抗生素
Sulfomercaprinesodium (磺巯嘌呤钠) 抗肿瘤药
Elinogrel (Ⅲ期临床) 依利格雷 抗血栓
1) 芳香烃磺化可形成芳香烃磺酸或芳磺酰氯，磺化反应按亲电取代历程进行。 2) 常见的磺化剂有三氧化硫、硫酸（或发烟硫酸）、氯磺酸、N-吡啶磺酸等。 针对不同底物，可以选择不同之间发生磺化属于直接法； 而由硫酚、各种硫醚为原料在酸性溶剂中用氯气氧化转变为磺酸化合物，或者 通过Sandermeyer反应将芳胺转变为芳胺磺酸，为间接法，这些方法在药物合成 中均有范例。
1) 氯磺酸为磺化剂，根据用量的不同，可制备芳磺酸或芳磺酰氯， 但不时副产出二芳基砜。 2) 采用等量或稍过量的氯磺酸时，得到的产物是芳磺酸。 3) 以氯磺酸为磺化剂时，副产物是HCl，而不是水，这样使得反应变 为不可逆。氯磺酸可单独使用，也可在四氯化碳等溶剂中使用。
4) 芳基磺酸与氯磺酸的反应是可逆的，所以氯磺酸需要过量加入。若 单用氯磺酸不能使磺基全部转变为磺酰氯基时，可加入少量SOCl2。
10) 由于磺化反应是可逆反应，磺酸基位置随温度不同而改变。
萘的磺化也有类似情况。小于80 oC磺化，主要生成α-萘磺酸，这时由 于动力学控制，一旦达到160 oC的反应温度，主要生成β-萘磺酸，这时 由热力学控制。 芳胺与硫酸反应，首先生成铵盐，继而受热重排成对氨基苯磺酸。
三、以氯磺酸为磺化剂
7) 氯磺酸磺化的优点：反应温度低，通过控制氯磺酸的量可以得到芳磺酸和芳磺 酰氯。在有机溶剂中，苯胺采用氯磺酸磺化时，磺酸进入氨基邻位。
游离的SO3很活泼，可以迅速进攻芳香烃，随后的脱质子反应较慢，是反 应速率决定步骤，磺酸基进入芳环的位置主要依赖于R的定位效应。SO3为磺 化剂，反应不生成水，不产生废酸，磺化时间短，反应获得的产品品质高。 通常有四种方法： 1) 气态SO3磺化法：具有反应快、“三废”少、不腐蚀设备、SO3用量接近理 论量等优点。 2) 液态SO3磺化法：适宜于不活泼芳香化合物(如：硝基苯、对硝基甲苯和对 硝基氯苯)的磺化。要求反应物与磺化产物在反应温度下为黏度较小的液体。 该法具有收率高、无废酸、后处理简单的特点。 3) SO3溶剂磺化法：分为无机溶剂法和有机溶剂法。无机溶剂法一般以硫酸作 为溶剂，通过通入气态三氧化硫或滴加液态三氧化硫来完成磺化。有机溶剂 常用的溶剂有石油醚、二氯甲烷、二氯乙烷、硫酸二甲酯等。 4) SO3络合物定位磺化法：反应比较温和、选择性高、副反应少、产品纯度高， 但是成本也比较高。
磺化的方法
磺化的方法磺化是一种化学反应方法，常用于有机合成中。
它是指将有机化合物中的一个或多个氢原子被磺酸根所取代，生成相应的磺酸盐化合物。
磺化的方法有多种，下面将介绍其中几种常用的磺化方法。
一、磺酸化反应磺酸化反应是最常见的磺化方法之一。
它通常通过将有机化合物与磺酸反应来进行。
在反应中，磺酸会将有机化合物中的氢原子取代，形成相应的磺酸盐。
磺酸化反应可以通过加热、溶剂催化和氧化等方式进行。
例如，苯磺酸化反应可将苯磺化为苯磺酸。
二、磺化试剂反应磺化试剂反应是一种常用的磺化方法，它常用于磺化含有活性氢原子的化合物。
磺化试剂常见的有磺酰氯、磺酸酐和磺酰亚胺等。
在反应中，磺化试剂会与有机化合物中的活性氢原子发生反应，形成相应的磺化产物。
例如，磺酰氯可以与醇反应，生成相应的磺酸酯。
三、磺酰化反应磺酰化反应是一种将有机化合物中的酸性氢原子磺化的方法。
在反应中，磺酰化试剂（如磺酰氯或磺酰亚胺）会与有机化合物中的酸性氢原子发生反应，生成相应的磺酰化产物。
磺酰化反应常用于磺化酮或酸等化合物。
例如，磺酰氯可以与酮反应，生成相应的磺酰化产物。
四、磺酸酯化反应磺酸酯化反应是一种将醇磺化的方法。
在反应中，磺酸酯化试剂会与醇反应，生成相应的磺酸酯。
磺酸酯化反应常用于磺化醇或酚等化合物。
例如，甲醇可以与磺酸酯化试剂反应，生成相应的甲醇磺酸酯。
五、磺酰亚胺化反应磺酰亚胺化反应是一种将胺磺化的方法。
在反应中，磺酰亚胺化试剂会与胺反应，生成相应的磺酰亚胺。
磺酰亚胺化反应常用于磺化胺或氨基酸等化合物。
例如，乙醇胺可以与磺酰亚胺化试剂反应，生成相应的乙醇胺磺酰亚胺。
总结起来，磺化的方法包括磺酸化反应、磺化试剂反应、磺酰化反应、磺酸酯化反应和磺酰亚胺化反应等。
这些方法具有不同的适用范围和反应条件，可以根据具体需要选择合适的磺化方法。
磺化反应在有机合成中具有重要的应用价值，可以用于合成磺酸盐、磺酸酯和磺酰亚胺等化合物。
通过磺化反应，可以引入磺酸基团，改变化合物的性质和用途，扩展有机合成的应用领域。
第三章磺化反应
水与过量芳烃形成共沸物一起蒸出。
适用范围： 低沸点芳烃，如苯、甲苯等。
三、 芳伯胺的烘焙磺化
适用范围 芳香族伯胺及其甲基、氯取代衍生物。
反应过程
NH2
H2SO4 成盐
NH3+. HSO4-
180～190℃ －H2O
NH .SO3H 烘焙
2.硫酸和发烟硫酸
硫酸
稀硫酸 92％－93％的硫酸 活性较低，速度慢，转化率低，现使用少， 主要用于易磺化的有机化合物
浓硫酸 98％的硫酸 随着水的生成，浓度下降，需要加过量。
优点：反应温和，副反应少，易于控制，过 量硫酸降低物料粘度
发烟硫酸
含游离SO3 20％－25％ 含游离SO3 60％－65％ 介于硫酸和三氧化硫之间
0
2. 磺化剂的影响
表 不同磺化剂对反应的影响
项目 磺化剂
沸点，℃ 磺化速度 磺化转化率 磺化热效应 磺化物粘度
副反应 产生废酸量 反应器容积
H2SO4 290～317
慢
达到平衡，不完全
需加热 低 少 大 大
ClSO3H 151～150
较快 较完全
一般 一般
少 较少
大
SO3•H2SO4
较快 较完全
5. 搅拌的影响
加快物料在酸相中的溶解. 强化传热、传质，提高反应速度，防止局部
过热和副产物的生成。
第二节 磺化方法
过量硫酸磺化 共沸去水磺化 芳伯胺的烘焙磺化 三氧化硫磺化 氯磺酸磺化 置换磺化
一、 过量硫酸磺化
ArH + H2SO4 特点：
ArSO3H + H2O
药物合成反应 第十章 磺化反应
H2SO4 65 70 ,3h
CH3
CH3
CH3 SO3H CH3 (1)
CH3
使用发烟硫酸作磺化剂的特点是，反应速度 快且稳定，温度较低，同时具有工艺简单、设 备投资低、易操作等优点；但缺点是其对有机 物作用剧烈，常伴有氧化、成砜的副产品，磺 化时，仍有水产生，随着反应的进行，生成的 水使硫酸浓度下降，当达到95％时，反应停止 ，产生大量的废酸。 发烟硫酸适用于反应活性较低的芳香化合 物磺化和多磺酸物的制备。例如利尿药依他尼 酸中间体2,3,4,-三氯苯磺酸钠（2）的制备就是 采用发烟硫酸作磺化剂。
O
CH2OCONH N O (5)
CH2OCONH2 SO3Na
用三氧化硫磺化常有以下几种方式：
1．气体三氧化硫法磺化 用十二烷基苯 制备十二烷基苯磺酸钠就是用此法。
C12H25
SO3
C12H25
NaOH
C12H25
SO3H
SO3Na
2．液体三氧化硫法磺化 主要用于不活 泼液态芳烃的磺化，生成的磺酸在反应 温度下必须是液态的，而且粘度不大。 如由硝基苯制备间-硝基苯磺酸可用此法 。
OH
H2SO4 30
OH
+
OH SO3H
SO3H
NO2
H2SO4.SO3 140
NO2 SO3H
在进行多磺化时，由于为强吸电子基，因而， 欲再引入一个，则需在更为强烈的反应条件下 进行。如萘的多磺化：
H2SO4 160 H2SO4 60 170
SO3H HO3S SO3H
+
SO3H
H2SO4.SO3 80
O
CH3 (16)
OH
CH3 HO H3C
磺化反应——精选推荐
第3章磺化反应§3－1磺化反应的基本原理一、磺化反应的作用1．表面活性2．水溶性和酸性3．分离异构体：二甲苯4．阻塞占位二、磺化反应机理1．芳烃的磺化机理——亲电取代反应*芳基磺酸易水解，异构化：ArSO3H + H2O = ArH + H2SO42．烯烃的磺化机理——亲电加成反应*混合物3．芳烃的磺化机理——自由基链式反应*氯磺化和氧磺化三、影响磺化反应的主要因素1．被磺化物的性质（1）饱和烷烃较难磺化，芳烃较易磺化（2）芳烃取代基：电子效应：苯>氯苯>溴苯>对硝基苯甲醚>对硝基甲苯>硝基苯空间效应：邻二甲苯>甲苯>乙苯>异丙苯>叔丁苯2．反应温度（1）对反应速率的影响: T↑—r↑—t↓（低温长时）（2）对磺酸基引入位置的影响甲苯：低温——对位，邻位；升高温度——间位产物增多萘：低温——α位；高温——β位（动力学－热力学：水解－再磺化－异构化）（3）对多磺化的影响T↑——利于多磺化3．磺化催化剂和磺化助剂（1）促使反应易于进行——吡啶，邻氯苯甲醛（2）改变磺酸基引入位置（3）抑止副反应HAc、Na2SO4——抑止砜的生成硼酸（与羟基形成硼酸酯）——阻止氧化反应§3－2常用磺化剂及其磺化方法一、硫酸：稀硫酸、浓硫酸，发烟硫酸1．使用高浓度过量的酸∴ C ↑则X↓2．脱水物理脱水法：（1）共沸（2）高温β－萘磺酸：160℃，过量40％化学脱水法：BF3, SOCl2: H2O+ SOCl2→2HCl ↑+ SO2↑3.硫酸的浓度与其它物理性质的关系（熔点，密度，比热，溶解度，电阻）20～25％，60～65％4．操作方法：向被磺化物仲缓慢加入磺化剂优点：平稳，易于传质、传热，副反应少缺点：残渣，后处理困难二、三氧化硫——优点：不生成水，反应速度快，活性高，理论量即可完成反应缺点：物料粘度高，传质困难，副反应多1．SO3在室温下易聚合——γ型加稳定剂：0.1%硼酐，二苯砜，(CH3)2SO42．SO3具有强氧化性——控制温度，加入稀释剂SO3（气）：N2, SO2; SO3（液）: SO2（液），CCl4(防止爆炸-强放热)三、氯磺酸ClSO3H (SO3·HCl )活性强，价格高，HCl腐蚀：制备芳磺酸或磺酰氯，N-磺化（甜蜜素）（1）分批加料：将有机物加入氯磺酸中（减少砜的生成）（2）稀释剂：二氯苯，四氯乙烷，硝基苯四、氯磺化和氧磺化氯磺化：Cl2+SO2氧磺化: O2+SO2注意：（1）仲碳磺酸盐（2）氯磺化：采用SO2过量（SO2：Cl2=3:1）,低转化率（50~70%）的方法控制副反应（氯化，多磺化）五、烘焙磺化法。
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第3章磺化反应
§3－1磺化反应的基本原理
一、磺化反应的作用
1．表面活性
2．水溶性和酸性
3．分离异构体：二甲苯
4．阻塞占位
二、磺化反应机理
1．芳烃的磺化机理——亲电取代反应
*芳基磺酸易水解，异构化：
ArSO3H + H2O = ArH + H2SO4
2．烯烃的磺化机理——亲电加成反应*混合物
3．芳烃的磺化机理——自由基链式反应*氯磺化和氧磺化
三、影响磺化反应的主要因素
1．被磺化物的性质
（1）饱和烷烃较难磺化，芳烃较易磺化
（2）芳烃取代基：电子效应：苯>氯苯>溴苯>对硝基苯甲醚>对硝基甲苯>硝基苯
空间效应：邻二甲苯>甲苯>乙苯>异丙苯>叔丁苯
2．反应温度
（1）对反应速率的影响: T↑—r↑—t↓（低温长时）
（2）对磺酸基引入位置的影响
甲苯：低温——对位，邻位；升高温度——间位产物增多
萘：低温——α位；高温——β位
（动力学－热力学：水解－再磺化－异构化）
（3）对多磺化的影响
T↑——利于多磺化
3．磺化催化剂和磺化助剂
（1）促使反应易于进行
——吡啶，邻氯苯甲醛
（2）改变磺酸基引入位置
（3）抑止副反应
HAc、Na2SO4——抑止砜的生成
硼酸（与羟基形成硼酸酯）——阻止氧化反应
§3－2常用磺化剂及其磺化方法
一、硫酸：稀硫酸、浓硫酸，发烟硫酸
1．使用高浓度过量的酸
∴ C ↑则X↓
2．脱水
物理脱水法：（1）共沸（2）高温β－萘磺酸：160℃，过量40％
化学脱水法：BF3, SOCl2: H2O+ SOCl2→2HCl ↑+ SO2↑
3.硫酸的浓度与其它物理性质的关系（熔点，密度，比热，溶解度，电阻）
20～25％，60～65％
4．操作方法：向被磺化物仲缓慢加入磺化剂
优点：平稳，易于传质、传热，副反应少
缺点：残渣，后处理困难
二、三氧化硫
——优点：不生成水，反应速度快，活性高，理论量即可完成反应
缺点：物料粘度高，传质困难，副反应多
1．SO3在室温下易聚合
——γ型加稳定剂：0.1%硼酐，二苯砜，(CH3)2SO4
2．SO3具有强氧化性
——控制温度，加入稀释剂SO3（气）：N2, SO2; SO3（液）: SO2（液），CCl4 (防止爆炸-强放热)
三、氯磺酸ClSO3H (SO3·HCl )
活性强，价格高，HCl腐蚀：制备芳磺酸或磺酰氯，N-磺化（甜蜜素）
（1）分批加料：将有机物加入氯磺酸中（减少砜的生成）
（2）稀释剂：二氯苯，四氯乙烷，硝基苯
四、氯磺化和氧磺化
氯磺化：Cl2+SO2
氧磺化: O2+SO2
注意：（1）仲碳磺酸盐（2）氯磺化：采用SO2过量（SO2：Cl2=3:1）,低转化率（50~70%）的方法控制副反应（氯化，多磺化）
五、烘焙磺化法。