Тионилхлорид
![]() | |
![]() | |
![]() | |
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Тионилхлорид | |
Другие имена
| |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ХимическийПаук | |
Информационная карта ECHA | 100.028.863 |
Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
номер РТЭКС |
|
НЕКОТОРЫЙ | |
Число | 1836 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
SOCl 2 | |
Молярная масса | 118,97 г/моль |
Появление | Бесцветная жидкость (желтеет при старении) |
Запах | Острый и неприятный |
Плотность | 1,638 г/см 3 , жидкость |
Температура плавления | -104,5 ° C (-156,1 ° F; 168,7 К) |
Точка кипения | 74,6 ° С (166,3 ° F; 347,8 К) |
Реагирует | |
Растворимость | Растворим в большинстве апротонных растворителей: толуоле , хлороформе , диэтиловом эфире . Реагирует с протонными растворителями, такими как спирты. |
Давление пара |
|
Показатель преломления ( n D ) | 1,517 (20 °С) [2] |
Вязкость | 0,6 сП |
Структура | |
пирамидальный | |
1,44 Д | |
Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 121,0 Дж/моль (жидкость) [3] |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 309,8 кДж/моль (газ) [3] |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −245,6 кДж/моль (жидкость) [3] |
Опасности | |
Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | Очень токсичен, едок, выделяет HCl при контакте с водой. |
СГС Маркировка : | |
![]() ![]() ![]() | |
Опасность | |
Х302 , Х314 , Х331 | |
П261 , П280 , П305+П351+П338 , П310 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | Невоспламеняющийся |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | Никто [4] |
РЕЛ (рекомендуется) | C 1 ppm (5 мг/м 3 ) [4] |
IDLH (Непосредственная опасность) | без даты [4] |
Родственные соединения | |
Родственные тионилгалогениды | |
Родственные соединения | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Тионилхлорид представляет собой неорганическое соединение с химической формулой SOCl 2 . Это умеренно летучая бесцветная жидкость с неприятным едким запахом. Тионилхлорид в основном используется в качестве хлорирующего реагента, при этом в начале 1990-х годов производилось около 45 000 тонн (50 000 коротких тонн) в год. [5] но иногда также используется в качестве растворителя. [6] [7] [8] Он токсичен, реагирует с водой, а также внесен в список Конвенции о химическом оружии, поскольку может использоваться для производства химического оружия .
Тионилхлорид иногда путают с сульфурилхлоридом . SO 2 Cl 2 , но свойства этих соединений существенно различаются. Сульфурилхлорид является источником хлора , тогда как тионилхлорид является источником хлорид- ионов.
Производство
[ редактировать ]Основной промышленный синтез включает реакцию триоксида серы и дихлорида серы . [9] Этот синтез можно адаптировать для лабораторных условий, нагревая олеум и медленно перегоняя триоксид серы в охлаждаемую колбу с дихлоридом серы. [10]
Другие методы включают синтез из:
- Пентахлорид фосфора :
- Хлор и дихлорид серы :
- Фосген :
Вторая из пяти вышеуказанных реакций также дает оксихлорид фосфора (фосфорилхлорид), который во многих реакциях напоминает тионилхлорид. Их можно разделить перегонкой, поскольку тионилхлорид кипит при гораздо более низкой температуре, чем фосфорилхлорид. [ нужна ссылка ]
Свойства и структура
[ редактировать ]![]() |
SOCl 2 принимает тригональную пирамидальную молекулярную геометрию с C s молекулярной симметрией . Такая геометрия объясняется влиянием неподеленной пары на центральный центр серы (IV).
В твердом состоянии SOCl 2 образует моноклинные кристаллы с пространственной группой P2 1 /c. [11]
Стабильность
[ редактировать ]Тионилхлорид имеет длительный срок хранения, однако «состаренные» образцы приобретают желтый оттенок, возможно, из-за образования дихлорида дисеры . Он медленно разлагается на S 2 Cl 2 , SO 2 и Cl 2 чуть выше точки кипения. [9] [12] Тионилхлорид подвержен фотолизу , который протекает преимущественно по радикальному механизму. [13] Образцы, имеющие признаки старения, можно очистить перегонкой при пониженном давлении до бесцветной жидкости. [14]

Реакции
[ редактировать ]Тионилхлорид в основном используется в промышленном производстве хлорорганических соединений , которые часто являются промежуточными продуктами в фармацевтике и агрохимии. Обычно он предпочтительнее других реагентов, таких как пентахлорид фосфора , поскольку его побочные продукты (HCl и SO 2 ) являются газообразными, что упрощает очистку продукта.
Многие продукты тионилхлорида сами по себе обладают высокой реакционной способностью и поэтому участвуют в широком спектре реакций.
С водой и спиртами
[ редактировать ]Тионилхлорид экзотермически реагирует с водой с образованием диоксида серы и соляной кислоты :
По аналогичному процессу он также реагирует со спиртами с образованием алкилхлоридов . Если спирт хиральный, реакция обычно протекает по механизму S N i с сохранением стереохимии; [15] однако, в зависимости от конкретных условий, также может быть достигнута стереоинверсия. Исторически использование SOCl 2 с пиридином назвали галогенированием Дарценса , но это название современными химиками используется редко.

Реакции с избытком спирта приводят к образованию сульфитных эфиров , которые могут быть мощными метилирования , алкилирования и гидроксиалкилирования. реагентами [16]
Например, добавление SOCl 2 к аминокислотам в метаноле селективно дает соответствующие метиловые эфиры. [17]
С карбоновыми кислотами
[ редактировать ]Классически он превращает карбоновые кислоты в ацилхлориды : [18] [19] [20]
Механизм реакции исследован: [21]
С азотистыми видами
[ редактировать ]С первичными аминами тионилхлорид дает производные сульфиниламина (RNSO), одним из примеров является N - сульфиниланилин . Тионилхлорид реагирует с первичными формамидами с образованием изоцианидов. [22] и со вторичными формамидами с образованием ионов хлориминия ; в результате реакции с диметилформамидом образуется реагент Вильсмайера . [23]
По аналогичному процессу первичные амиды реагируют с тионилхлоридом с образованием имидоилхлоридов , при этом вторичные амиды также дают хлориминия ионы . Эти виды обладают высокой реакционной способностью и могут использоваться для катализа превращения карбоновых кислот в ацилхлориды; [24] они также используются в реакции Бишлера-Наперальского как средство образования изохинолинов .

продолжают образовывать нитрилы Первичные амиды при нагревании ( деградация амидов фон Брауна ). [25]
использовался для ускорения Бекмана перегруппировки оксимов Тионилхлорид также .
С видами серы
[ редактировать ]- Тионилхлорид преобразует сульфиновые кислоты в сульфинилхлориды. [26] [27]
- Сульфоновые кислоты реагируют с тионилхлоридом с образованием сульфонилхлоридов . [28] [29] Сульфонилхлориды также получали прямой реакцией соответствующей соли диазония с тионилхлоридом. [30]
- Тионилхлорид можно использовать в вариантах перегруппировки Паммерера .

С фосфорными видами
[ редактировать ]Тионилхлорид превращает фосфоновые кислоты и фосфонаты в фосфорилхлориды . Именно для этого типа реакции тионилхлорид внесен в список соединений Списка 3 , поскольку его можно использовать в методе «ди-ди» получения нервно-паралитических агентов G-серии . Например, тионилхлорид превращает диметилметилфосфонат в дихлорид метилфосфоновой кислоты , который можно использовать при производстве зарина и зомана .
С металлами
[ редактировать ]Как SOCl 2 реагирует с водой, его можно использовать для дегидратации различных гидратов хлоридов металлов, таких как хлорид магния ( MgCl 2 ·6H 2 O ), хлорид алюминия ( AlCl 3 ·6H 2 O ) и хлорид железа(III) ( FeCl 3 ·6H 2 O ). [9] Это преобразование включает обработку кипящим тионилхлоридом и следует следующему общему уравнению: [31]
Другие реакции
[ редактировать ]- Тионилхлорид может участвовать в ряде различных реакций электрофильного присоединения. Присоединяется к алкенам в присутствии AlCl 3 с образованием комплекса алюминия, который гидролизуется с образованием сульфиновой кислоты . Как арилсульфинилхлориды, так и диарилсульфоксиды можно получить из аренов реакцией с тионилхлоридом в трифликовой кислоте. [32] или присутствие катализаторов, таких как BiCl3 , Би(OTf) 3 , LiClO 4 или NaClO 4 . [33] [34]
- В лаборатории реакцию между тионилхлоридом и избытком безводного спирта можно использовать для получения безводных спиртовых растворов HCl .
- Тионилхлорид подвергается реакциям обмена галогенов с образованием других разновидностей тионила.
- Реакции с фторирующими агентами, такими как трифторид сурьмы, дают тионилфторид :
- Реакция с бромистым водородом дает тионилбромид :
- Тионилиодид также можно получить реакцией с йодидом калия, но сообщается, что он очень нестабилен. [35] [36]
Батареи
[ редактировать ]Тионилхлорид является компонентом литий-тионилхлоридных аккумуляторов . [37] где он действует как положительный электрод (в батареях: катод ), а литий образует отрицательный электрод ( анод ); электролит тетрахлоралюминат обычно представляет собой лития . Общая реакция разряда выглядит следующим образом:
Эти неперезаряжаемые батареи имеют преимущества перед другими формами литиевых батарей, такие как высокая плотность энергии, широкий диапазон рабочих температур, а также длительный срок хранения и эксплуатации. Однако их высокая стоимость, невозможность перезарядки и проблемы безопасности ограничивают их использование. Содержимое батареек высокотоксично и требует специальных процедур утилизации; кроме того, они могут взорваться при коротком замыкании. Технология использовалась на Sojourner марсоходе 1997 года.
Безопасность
[ редактировать ]SOCl 2 обладает высокой реакционной способностью и может бурно выделять соляную кислоту при контакте с водой и спиртами. Это также контролируемое вещество в соответствии с Конвенцией о химическом оружии , где оно внесено в список веществ Списка 3 , поскольку используется при производстве нервно-паралитических агентов G-серии. [ нужна ссылка ] и методы Мейера и Мейера-Кларка для производства иприта на основе серы . [38]
История
[ редактировать ]В 1849 году французские химики Жан-Франсуа Персо и Блох, а также немецкий химик Петер Кремерс (1827–?) независимо друг от друга впервые синтезировали тионилхлорид путем реакции пентахлорида фосфора с диоксидом серы . [39] [40] Однако их продукция была нечистой: и Персоз, и Кремерс утверждали, что тионилхлорид содержит фосфор, [41] и Кремерс записал его температуру кипения как 100 ° C (вместо 74,6 ° C). В 1857 году немецко-итальянский химик Хьюго Шифф подверг сырой тионилхлорид повторной фракционной перегонке и получил жидкость, кипящую при 82 °C, которую он назвал тионилхлоридом . [42] В 1859 году немецкий химик Георг Людвиг Кариус заметил, что тионилхлорид можно использовать для получения ангидридов кислот и ацилхлоридов из карбоновых кислот и для получения алкилхлоридов из спиртов . [43]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тионилхлорид в Линстреме, Питере Дж.; Маллард, Уильям Г. (ред.); Интернет-книга NIST по химии , справочная база данных стандартов NIST № 69 , Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург (Мэриленд) (получено 11 мая 2014 г.)
- ^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химикатов . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-049439-8 .
- ^ Jump up to: а б с Лиде, Дэвид Р.; и др., ред. (1996). Справочник CRC по химии и физике (76-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 5–10. ISBN 0-8493-0476-8 .
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0611» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Лаусс, Х.-Д.; Стеффенс, В. «Галогениды серы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a25_623 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Ока, Китаро (1981). «Некоторые применения тионилхлорида в синтетической органической химии». Синтез . 1981 (9): 661–681. дои : 10.1055/s-1981-29563 . S2CID 94917739 .
- ^ Кальдераццо, Фаусто; Делл'Амико, Даниэла Белли (апрель 1981 г.). «Синтез карбонилгалогенидов поздних переходных элементов в тионилхлориде в качестве растворителя. Карбонильные комплексы палладия (II)». Неорганическая химия . 20 (4): 1310–1312. дои : 10.1021/ic50218a072 .
- ^ Гарбер, Е.Б.; Горошек, светодиодный; Людер, ВФ (20 апреля 1953 г.). «Титрование апротоновых кислот тионилхлоридом». Аналитическая химия . 25 (4): 581–583. дои : 10.1021/ac60076a012 .
- ^ Jump up to: а б с Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 694. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Брауэр, Джордж (1963). «Справочник по препаративной неорганической химии». стр. 382–383. дои : 10.1016/B978-0-12-395590-6.50015-6 .
{{cite web}}
: Отсутствует или пусто|url=
( помощь ) - ^ Моотц, Д.; Мершенц-Кряк, А. (15 мая 1988 г.). «Структуры тионилгалогенидов: SOCl 2 и SOBr 2 » (PDF) . Acta Crystallographica Раздел C. 44 (5): 926–927. Бибкод : 1988AcCrC..44..926M . дои : 10.1107/S010827018800085X .
- ^ Брауэр, Георг, изд. (1963). Справочник по препаративной неорганической химии . Том. 1. Перевод Scripta Technica; Рид, Ф. (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Academic Press. п. 383. ИСБН 978-0121266011 .
- ^ Донован, Р.Дж.; Хусейн, Д.; Джексон, ПТ (1969). «Спектроскопические и кинетические исследования радикала SO и фотолиза тионилхлорида». Труды Фарадеевского общества . 65 : 2930. дои : 10.1039/TF9696502930 .
- ^ Фридман, Л.; Веттер, WP (1967). «Очистка тионилхлорида». Журнал Химического общества A: Неорганическое, физическое, теоретическое : 36. doi : 10.1039/J19670000036 .
- ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 469, ISBN 978-0-471-72091-1
- ^ Ван Вурден, HF (1963). «Органические сульфиты». Химические обзоры . 63 (6): 557–571. дои : 10.1021/cr60226a001 .
- ^ Бреннер, М.; Хубер, В. (1953). «Производство эфиров α-аминокислот алкоголизом метиловых эфиров» [Производство эфиров α-аминокислот алкоголизом метиловых эфиров]. Helvetica Chimica Acta (на немецком языке). 36 (5): 1109–1115. дои : 10.1002/hlca.19530360522 .
- ^ Клейден, Джонатан ; Гривз, Ник; Уоррен, Стюарт ; Уотерс, Питер (2001). Органическая химия (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 295. ИСБН 978-0-19-850346-0 .
- ^ Аллен, CFH; Байерс, младший; Хамфлетт, WJ (1963). «Олеоилхлорид» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 4, с. 739 .
- ^ Рутенберг, М.В.; Хорнинг, ЕС (1963). «1-Метил-3-этилоксиндол» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 4, с. 620 .
- ^ Клейден, Джонатан ; Гривз, Ник; Уоррен, Стюарт ; Уотерс, Питер (2001). Органическая химия (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850346-0 .
- ^ Низник, Г.Э.; Моррисон, WH, III; Валборский, HM (1988). «1- d -Альдегиды из металлоорганических реагентов: 2-метилбутаналь-1- d » . Органические синтезы
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link); Сборник томов , т. 6, с. 751 . - ^ Арриета, А.; Айзпуруа, Дж. М.; Паломо, К. (1984). « N , N -Диметилхлорсульфитметаниния хлорид (SOCl2-ДМФ) универсальный дегидратирующий реагент». Буквы тетраэдра . 25 (31): 3365–3368. дои : 10.1016/S0040-4039(01)81386-1 .
- ^ Клейден, Дж. (2001). Органическая химия . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 276–296 . ISBN 0-19-850346-6 .
- ^ Крыницкий Ю.А.; Кархарт, HW (1963). «2-Этилгексанонитрил» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 4, с. 436 .
- ^ Халс, М.; Малломо, Япония; Фрай, LL; Коган, ТП; Познер, GH (1990). «( S )-(+)-2-( п -толуолсульфинил)-2-циклопентенон: предшественник энантиоселективного синтеза 3-замещенных циклопентанонов» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 7, с. 495 .
- ^ Курцер, Ф. (1963). « п -толуолсульфинилхлорид» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 4, с. 937 .
- ^ Вайнреб, С.М.; Чейз, CE; Випф, П.; Венкатраман, С. (2004). «2-Триметилсилилэтансульфонилхлорид (SES-Cl)» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 10, с. 707 .
- ^ Хазен, Г.Г.; Боллинджер, ФРВ; Робертс, FE; Расс, ВК; Семан, Джей-Джей; Стаскевич, С. (1998). «4-Додецилбензолсульфонилазиды» . Органические синтезы ; Сборник томов , т. 9, с. 400 .
- ^ Хоган, Пи Джей; Кокс, Б.Г. (2009). «Химия водного процесса: получение арилсульфонилхлоридов». Исследования и разработки органических процессов . 13 (5): 875–879. дои : 10.1021/op9000862 .
- ^ Молись, АР; Хейтмиллер, РФ; Страйкер, С.; Афтандилян, В.Д.; Мунияппан, Т.; Чоудри, Д.; Тамрес, М. (1990). «Безводные хлориды металлов». Неорганические синтезы . Том. 28. С. 321–323. дои : 10.1002/9780470132593.ch80 . ISBN 978-0-470-13259-3 .
- ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 697, ISBN 978-0-471-72091-1
- ^ Пейронно, М.; Рокес, Н.; Мазьер, С.; Ле Ру, К. (2003). «Каталитическая активация тионилхлорида кислотой Льюиса: применение к синтезу арилсульфинилхлоридов, катализируемому солями висмута (III)». Синлетт (5): 0631–0634. дои : 10.1055/s-2003-38358 .
- ^ Бандгар, BP; Маконе, СС (2004). «Синтез симметричных диарилсульфоксидов, катализируемый перхлоратом лития/натрия». Синтетические коммуникации . 34 (4): 743–750. дои : 10.1081/SCC-120027723 . S2CID 96348273 .
- ^ Рао, г-н Ашватханараяна (март 1940 г.). «Тионилиодид: Часть I. Образование тионилиодида». Труды Индийской академии наук - Раздел А. 11 (3): 185–200. дои : 10.1007/BF03046547 . S2CID 104552644 .
- ^ Рао, г-н Ашватханараяна (март 1940 г.). «Тионилйодид: Часть II. Скорость разложения и спектроскопия». Труды Индийской академии наук - Раздел А. 11 (3): 201–205. дои : 10.1007/BF03046548 . S2CID 104752226 .
- ^ Гангадхаран, Р.; Намбудири, PNN; Прасад, КВ; Вишванатан, Р. (январь 1979 г.). «Литий-тионилхлоридный аккумулятор — обзор». Журнал источников энергии . 4 (1): 1–9. Бибкод : 1979JPS.....4....1G . дои : 10.1016/0378-7753(79)80032-4 .
- ^ Медицинский институт (1993). Глава 5: Химия сернистого иприта и люизита . Пресса национальных академий. ISBN 0-309-04832-Х .
{{cite book}}
:|work=
игнорируется ( помогите ) - ^ См.:
- Персоз; Блох (1849). металлоидами и в частности действие пентахлорида фосфора на сернистые кислоты и др.» «Бинарные соединения, образующиеся Кислота серная, фосфорная кислота, хромовая кислота и др.]. Отчеты (на французском языке). 28 :86–88.
- Персоз; Блох (1849). «Дополнение к предыдущему примечанию о соединениях пятихлористого фосфора с фосфорной кислотой, серной кислотой и сернистой кислотой] . Отчеты (на французском языке). 28 :389.
- ^ Кремерс, П. (1849). «О сернистом пентахлориде фосфора». Анналы химии и фармации (на немецком языке). 70 (3): 297–300. дои : 10.1002/jlac.18490700311 .
- ^ Немецкий химик Георг Людвиг Кариус отметил, что при перегонке реакционной смеси, в результате которой был получен тионилхлорид, из сырой смеси первоначально выделялось значительное количество газа, поэтому фосфорилхлорид (POCl 3 ) переносился в приемник. Кариус, Л. (1859). «О хлориде серы и его производных» . Анналы химии и фармации (на немецком языке). 111 : 93–113. дои : 10.1002/jlac.18591110111 . Из стр. 94: «...однако при этом следует проявлять осторожность... и чистый хлоротионил никогда не будет получен». (…однако во время этого [т.е. фракционной перегонки] необходимо соблюдать осторожность, [чтобы] тщательно избегать концентрации хлористого водорода или избыточной сернистой кислоты в жидкости, подлежащей перегонке, поскольку в противном случае из-за выделения газа, образующегося в начале перегонки, переносится большое количество хлористого фосфорила и чистый хлористый тионил никогда не получается.)
- ^ Шифф, Хьюго (1857). «О реакции пятихлористого фосфора с некоторыми неорганическими кислотами» . Анналы химии и фармации (на немецком языке). 102 : 111-118. дои : 10.1002/jlac.18571020116 . Температура кипения тионилхлорида, которую наблюдал Шифф, указана на стр. 112. Название Тионилхлорид придумано на с. 113.
- ^ Кариус, Л. (1859). «Ueber die Chloride des Schwefels und deren Derivate» [О хлориде серы и его производных]. Annalen der Chemie und Pharmacie (на немецком языке). 111 : 93–113. дои : 10.1002/jlac.18591110111 . На стр. 94, Кариус отмечает, что тионилхлорид может быть «… mit Vortheil zur Darstellung Wasserfreier Säuren verwenden». (… преимущественно используется для получения ангидридов кислот.) Также на стр. 94 Кариус показывает химические уравнения, в которых тионилхлорид используется для превращения бензойной кислоты (OC 7 H 5 OH) в бензоилхлорид (ClC 7 H 5 O) и для превращения бензоата натрия в бензойный ангидрид . На стр. 96, он упоминает, что тионилхлорид преобразует метанол в метилхлорид ( хлорметил ). Тионилхлорид ведет себя как фосфорилхлорид : со стр. 94-95: «Die Einwirkung des Chlorthionyls… die Reaction des Chlorthionyls weit heftiger statt». (Реакция тионилхлорида с [органическими] веществами, содержащими кислород, протекает вообще параллельно реакции хлористого фосфорила; там, где действует последний, обычно действует и хлористый тионил, только почти во всех случаях реакция протекает гораздо энергичнее.)