芳香化合物的反應
磺化(sulfonation)
/ sul-fuh-NAY-shun /
磺化是把磺酸基(-SO3H)掛到苯環上。它最引人注目之處,是別的 EAS 反應都做不到的一件事:它是可逆的。你可以把 -SO3H 裝上去,日後又能原樣卸下來,這使它成為一件異常順手的工具——用來引導合成,而不只是裝點環。
親電試劑是三氧化硫 SO3(或它的質子化形式),由發煙硫酸(溶有額外 SO3 的硫酸,也叫發煙硫酸 / oleum)提供。SO3 裡的硫強烈缺電子,於是環去進攻它,生成常規的芳正離子,失去一個質子,最終成為苯磺酸(C6H5-SO3H)。由於每一步都是平衡,整個反應在熱的、濃的、富含 SO3 的酸中向前進行——但若日後把產物與稀的含水酸(水蒸氣)一同加熱,平衡就會逆轉,-SO3H 脫落,環重新接回一個 H。
這種可逆性正是該反應在合成中的「超能力」。化學家可以把 -SO3H 裝上去當作一個臨時的、體積大的、鄰對位定位的封堵基團:它佔住一個位置(往往是對位),迫使下一個親電試劑改去別處,最後再透過脫磺基把它移除。磺酸基本身也很有價值——它使化合物可溶於水且呈酸性,這正是它出現在眾多洗滌劑、染料和磺胺類藥物中的原因。
苯 + 發煙硫酸(SO3)-> 苯磺酸。把這個產物與稀硫酸和水蒸氣一同加熱,-SO3H 又會脫落,重新生成苯——反應在倒著跑。
在 EAS 反應中獨一無二,磺化可以隨意正向或逆向進行。
可逆性正是關鍵所在:化學家利用它,把 -SO3H 當作一個可移除的封堵基團,暫時佔住某個位置以引導下一步反應,事後再把它剝掉——這是其他 EAS 反應都做不到的。
又稱
另見