Кіріспе

1=Органикалық қосылыстар, құрылымы R−S(=O)₂−OH

Органикалық химияда сульфон қышқылы (немесе сульфонолық қышқыл) – R\sS(\dO)₂\sOH жалпы формуласы бар органикалық күкірт қосылыстары класының мүшесі, мұнда R – органикалық алкил немесе арил тобы, ал |S(\dO)₂OH тобы – сульфонил гидроксид. Алкилсульфон қышқылдарын көптеген әдістермен дайындауға болады. Сульфоксидтеу кезінде алкандар күкірт диоксиді мен оттегі қоспасымен сәулелендіріледі. Бұл реакция өнеркәсіпте беттік белсенді заттар ретінде қолданылатын алкилсульфон қышқылдарын өндіру үшін қолданылады. HSO₃ + RCH=CH₂ + H⁺ > RCH₂CH₂SO₃H
HSO₃ + RBr > RSO₃H + Br

Сульфон қышқылдарын тиолдарды тотықтыру арқылы дайындауға болады:
RSH + 3/2 O₂ > RSO₃H
Бұл жол тауриннің биосинтезіне негіз болып табылады.

Гидролиз жолдары

Көптеген сульфонол қышқылдары сульфонил галоидтары мен оларға байланысты прекурсорларды гидролиздеу арқылы дайындалады. Мысалы, перфтор-октанесульфон қышқылы сульфонил фторидін гидролиздеу арқылы дайындалады, ал ол өз кезегінде октанесульфон қышқылын электрофторлау арқылы өндіріледі. Сол сияқты, полиэтиленнен туындаған сульфонил хлориді сульфонол қышқылына дейін гидролизденеді. Бұл сульфонил хлоридтер хлордың, күкірт диоксидінің және көмірсутектердің Рид реакциясын қолдана отырып, еркін радикалдар реакциясымен алынады. Винилсульфонол қышқылы карбил сульфатын (|C2H4(SO3)2|) гидролиздеу арқылы алынады, ал ол өз кезегінде этиленге күкірт триоксидін қосу арқылы қол жеткізіледі.

Қасиеттері

Сульфонол қышқылдары күшті қышқылдар болып табылады. Олар тиісті карбон қышқылынан шамамен миллион есе күштірек деп жиі айтылады. Мысалы, p-толуенсульфон қышқылы мен метансульфон қышқылының pKa мәндері тиісінше -2,8 және -1,9, ал бензой қышқылы мен уксус қышқылының pKa мәндері тиісінше 4,20 және 4,76-ны құрайды. Дегенмен, олардың жоғары қышқылдығының салдарынан, олардың pKa мәндерін тікелей өлшеу мүмкін емес, ал көбінесе келтірілетін мәндер маңызды белгісіздіктері бар жанама бағалаулар ретінде қарастырылуы керек. Мысалы, әртүрлі дереккөздер метансульфон қышқылының pKa-сы -0,6-ға дейін жоғары немесе -6,5-ке дейін төмен болуы мүмкін екенін хабарлайды. Сульфонол қышқылдарының қатты натрий хлоридімен (тұз) әрекеттесіп, натрий сульфонаты мен хлорсутек түзетіні белгілі. Бұл қасиет олардың қышқылдығының HCl(газ) қышқылдығынан екі немесе үш рет жоғары екенін көрсетеді, оның pKa мәні жақында дәл анықталды (pKaaq = -5,9). Олардың полярлығының арқасында сульфонол қышқылдары көбінесе кристалданатын қатты заттар немесе тұтқыр, жоғары қайнайтын сұйықтықтар болып табылады. Олар әдетте түссіз және тотықтырғыш емес, бұл оларды органикалық реакцияларда қышқыл катализаторлары ретінде пайдалануға қолайлы етеді. Олардың полярлығы, жоғары қышқылдықпен үйлесімде, қысқа тізбекті сульфонол қышқылдарын суда ерігіш етеді, ал ұзын тізбектілері жуғыш заттар сияқты қасиеттерді көрсетеді. Сульфонол қышқылдарының құрылымы метанесульфон қышқылының мысалымен түсіндіріледі. Сульфонол қышқылының тобы, RSO2OH, тетраэдрлік күкірт орталығына ие, яғни күкірт үш оттегі және бір көміртек атомының ортасында орналасқан. Күкірт орталығының жалпы геометриясы күкірт қышқылының пішінін еске түсіреді.

Қолданбалар

Алкил және арил сульфон қышқылы екеуі де белгілі, бірақ ірі көлемді қолданыстардың көп бөлігі ароматикалық туындылармен байланысты.

Дитергенттер мен беткі белсенді заттар

Дитергенттер мен беттік белсенді заттар – өте полярлы емес және өте полярлы топтарды біріктіретін молекулалар. Дәстүрлі түрде, сабын – май қышқылдарынан алынған танымал беттік белсенді заттар. 20 ғасырдың ортасынан бері сульфон қышқылдарының қолданылуы дамыған елдерде сабыннан басып озды. Мысалы, әртүрлі мақсаттар үшін жылына шамамен 2 миллиард килограмм алкилбензолсульфонаттар өндіріледі. Лигнинді сульфондау арқылы алынатын лигнин сульфонаттары – бұрғылау сұйықтықтарының құрамына кіретін және бетонның кейбір түрлеріне қосылатын қосымшалар.

Түстер

Антрахинон бояуларының көпшілігі, тіпті басым бөлігі сульфондау арқылы өндіріледі немесе өңделеді. Сульфон қышқылдары ақуыздар мен көмірсуларға берік байланысады. Осы себепті, көптеген "жууға болатын" бояулар сульфон қышқылдарынан (немесе олардың құрамында сульфонил функционалдық тобы болады). p-Кресдинесульфон қышқылы тағамдық бояулар жасау үшін қолданылады.

Қышқыл катализаторлары

Күшті қышқылдар болғандықтан, сульфон қышқылдары катализатор ретінде де қолданылады. Ең қарапайым мысалдары – метансульфон қышқылы, CH3SO2OH және p-толуолсульфон қышқылы, олар органикалық химияда липофильді (органикалық еріткіштерде еритін) қышқылдар ретінде кеңінен қолданылады. Полимерлі сульфон қышқылдары да пайдалы. Dowex смоласы – полистиролдің сульфон қышқылының туындысы және катализатор ретінде, сондай-ақ ион алмасу үшін (суды жұмсарту үшін) қолданылады. Nafion – фторланған полимерлі сульфон қышқылы, ол отын жасушаларындағы протон алмасу мембранасының құрамына кіреді.

Есірткілер

Сульфа препараттары – бактерияға қарсы препараттар классы, олар сульфон қышқылдарынан өндіріледі.

Лигносульфонаттар

Қағаз жасау үшін сульфит процесінде лигнин лигноцеллюлозадан сульфит және бисульфит иондарының ерітінділерімен ағаш сынықтарын өңдеу арқылы алынады. Бұл реагенттер целлюлоза мен лигнин арасындағы байланыстарды, әсіресе лигниннің ішіндегі байланыстарды үзеді. Лигнин пайдалы иономерлер болып табылатын лигносульфонаттарға айналады, олар ерігіш және целлюлоза талшықтарынан бөліп алуға болады.

Гидролиз

Арилсульфон қышқылдары сульфондалу реакциясының кері процесі – гидролизге ұшырайды. Бензенсульфон қышқылы 200 °C-тан жоғары температурада гидролизделсе, көптеген туысқан туындыларын гидролиздеу оңайырақ. Осылайша, арилсульфон қышқылдарын сулы қышқылда қыздырғанда бастапқы арене пайда болады. Бұл реакция бірнеше жағдайда қолданылады. Кейбір жағдайларда сульфон қышқылы суда ерігіштігін арттыратын қорғау тобы болып табылады, мысалы, пара-ксиленді оның сульфон қышқылы туындысы арқылы тазартуда. 2,6-дихлорфенол синтезінде фенол 4-сульфон қышқылы туындысына айналады, содан кейін фенолдың екі жағындағы орналасқан позицияларда таңдамалы түрде хлорланады. Гидролиз сульфон қышқылы тобын бөліп шығарады.