氯磺化

氯磺化反應（Chlorosulfonation），又稱Reed反應，是向有機物分子中引入氯磺酰基（—SO₂Cl）形成磺酰氯（R-SO₂Cl）的過程。它是一種取代反應，反應物中的一個氫原子在反應後轉變為氯磺酰基。

生成的磺酰氯性質活潑，是製備洗滌劑（長鏈烷基磺酸鈉）、藥物（如磺胺類藥物）和甜味劑的重要中間體。

脂肪族化合物

脂肪族化合物的氯磺化一般以二氧化硫和氯氣的混合氣體作為氯磺化試劑。

${\displaystyle {\rm {\ R\!-\!H+SO_{2}/Cl_{2}\rightarrow R\!-\!SO_{2}Cl+HCl}}}$

這個反應的機理為：光照下，Cl₂ 中的 Cl-Cl 鍵發生均裂，生成兩個 Cl· 自由基，引發自由基鏈反應：

${\displaystyle {\rm {\ Cl_{2}+h\nu \rightarrow 2Cl\cdot }}}$

一個 Cl· 自由基與烷烴（R-H）反應生成烷基自由基 R· 和 HCl：

${\displaystyle {\rm {\ R\!-\!H+Cl\cdot \rightarrow R\cdot +HCl}}}$

R· 然後與 SO₂ 結合為磺酰自由基 RSO₂·：

${\displaystyle {\rm {\ R\cdot +SO_{2}\rightarrow R\!-\!SO_{2}\cdot }}}$

RSO₂· 再與 Cl₂ 反應，奪取一個氯，並再生 Cl· 自由基，Cl· 自由基可再與另一分子烷烴進行反應，如此往復。這是鏈反應的增長階段。

${\displaystyle {\rm {\ R\!-\!SO_{2}\cdot +Cl_{2}\rightarrow R\!-\!SO_{2}\!-\!Cl+Cl\cdot }}}$

兩個 Cl· 或 R· 自由基也有可能結合，生成 Cl₂ 或 R-R，使自由基鏈反應終止。

${\displaystyle {\rm {\ 2Cl\cdot \rightarrow Cl_{2}+}}}$ 能量

${\displaystyle {\rm {\ 2R\cdot \rightarrow R\!-\!R+}}}$ 能量

除了 SO₂/Cl₂ 混合氣體外，液態硫酰氯（SO₂Cl₂）也可以作為脂肪族化合物的氯磺化試劑。反應溫度一般為 40～80°C。

${\displaystyle {\rm {\ R\!-\!H+SO_{2}Cl_{2}+\Delta T\rightarrow R\!-\!Cl+SO_{2}+HCl}}}$

芳香族化合物

芳香族化合物（Ar-H）的氯磺化一般以氯磺酸（ClSO₃H）作為氯磺化試劑。反應常會產生對稱的二芳基碸（Ar-SO₂-Ar）副產物。

${\displaystyle {\rm {\ Ar\!-\!H+2ClSO_{3}H\rightarrow Ar\!-\!SO_{2}Cl+HCl+H_{2}SO_{4}}}}$

苯與氯磺酸通過氯磺化反應產生苯磺酰氯 (1)。它是其他多種化合物的合成前體，可以與氫氧化鈉反應生成苯磺酸鈉 (2a)；與氨反應生成苯磺酰胺 (2b)；以及與醇反應生成苯磺酸酯 (2c)。^[1]

參見

• 磺化反應

參考資料

1. Hans Peter Latscha, Uli Kazmaier und Helmut Alfons Klein: Organische Chemie. Springer, Berlin; Auflage: 6., vollständig überarbeitete Auflage 2008; ISBN 3-5407-7106-9; S. 172