Сульфаминовая кислота
 | |||
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Сульфаминовая кислота | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ЧЕМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.023.835 | ||
| Номер ЕС |
| ||
| 25628 | |||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 2967 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| H3NSOH3NSO3 | |||
| Молярная масса | 97.10 g/mol | ||
| Появление | белые кристаллы | ||
| Плотность | 2,15 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 205 ° C (401 ° F; 478 К) разлагается. | ||
| Умеренный, с медленным гидролизом | |||
| Растворимость | |||
| Кислотность ( pKa ) | 1.0 [1] | ||
| Опасности | |||
| СГС Маркировка : | |||
 | |||
| Предупреждение | |||
| Х315 , Х319 , Х412 | |||
| P264 , P273 , P280 , P302+P352 , P305+P351+P338 , P321 , P332+P313 , P337+P313 , P362 , P501 | |||
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0328 | ||
| Родственные соединения | |||
Другие катионы | Сульфамат аммония | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Сульфаминовая кислота , также известная как амидосульфоновая кислота , амидосерная кислота , аминосульфоновая кислота , сульфаминовая кислота и сульфамидовая кислота , представляет собой молекулярное соединение с формулой H 3 NSO 3 . Это бесцветное водорастворимое соединение находит множество применений. Сульфаминовая кислота плавится при 205 °C, а при более высоких температурах разлагается на воду , триоксид серы , диоксид серы и азот . [2]
Сульфаминовую кислоту (H 3 NSO 3 ) можно считать промежуточным соединением между серной кислотой (H 2 SO 4 ) и сульфамидом (H 4 N 2 SO 2 ), эффективно заменяя гидроксильную (–OH) группу амином ( –NH). 2 ) группировка на каждом шаге. Эта структура не может распространяться дальше в любом направлении без разрушения сульфонильной (–SO 2 –) группировки. Сульфаматы являются производными сульфаминовой кислоты.
Производство
[ редактировать ]Сульфаминовую кислоту получают в промышленности путем обработки мочевины смесью триоксида серы и серной кислоты (или олеума ). Превращение проводится в две стадии, первая из которых — сульфамирование :
- OC(NH 2 ) 2 + SO 3 → OC(NH 2 )(NHSO 3 H)
- OC(NH 2 )(NHSO 3 H) + H 2 SO 4 → CO 2 + 2 H 3 NSO 3
Таким образом, в 1995 году было произведено около 96 000 тонн. [3]
Структура и реакционная способность
[ редактировать ]
Соединение хорошо описывается формулой H 3 NSO 3 , а не таутомером H 2 NSO 2 (OH). Соответствующие расстояния связи составляют 1,44 Å для S=O и 1,77 Å для S–N. Большая длина S–N соответствует одинарной связи. [5] Кроме того, исследование дифракции нейтронов обнаружило атомы водорода, все три из которых находятся на расстоянии 1,03 Å от азота. [4] В твердом состоянии молекула сульфаминовой кислоты хорошо описывается цвиттер-ионной формой.
Гидролиз
[ редактировать ]Кристаллическое твердое вещество неопределенно стабильно при обычных условиях хранения, однако водные растворы сульфаминовой кислоты медленно гидролизуются до бисульфата аммония по следующей реакции:
- H 3 NSO 3 + H 2 O → [NH 4 ] + [HSO 4 ] −
Его поведение напоминает поведение мочевины (H 2 N) 2 CO. Оба содержат аминогруппы, связанные с электроноакцепторными центрами, которые могут участвовать в делокализованном связывании . Оба выделяют аммиак при нагревании в воде: мочевина выделяет CO 2 , а сульфаминовая кислота выделяет серную кислоту .
Кислотно-основные реакции
[ редактировать ]Сульфаминовая кислота — умеренно сильная кислота, = Ка 0,101 (р Ка = 0,995). Поскольку твердое вещество не гигроскопично , оно используется в качестве стандарта в ацидиметрии (количественном определении содержания кислоты).
- H 3 NSO 3 + NaOH → NaH 2 NSO 3 + H 2 O
Двойное депротонирование можно провести в жидком аммиаке с образованием аниона HNSO. 2−
3 . [6]
- H 3 NSO 3 + 2 NH 3 → HNSO 2−
3 + 2 НХ +
4
Реакция с азотной и азотистой кислотами
[ редактировать ]С азотистой кислотой сульфаминовая кислота реагирует с образованием азота :
- HNO 2 + H 3 NSO 3 → H 2 SO 4 + N 2 + H 2 O
а с концентрированной азотной кислотой образуется закись азота : [7]
- HNO3 + H3NSO3 NSO3 → H2SO4 N2O 4 + 2 + 2H2O
Реакция с гипохлоритом
[ редактировать ]Реакция избыточных гипохлорит -ионов с сульфаминовой кислотой или сульфаматной солью обратимо приводит к образованию как N -хлорсульфамат-ионов, так и N , N -дихлорсульфамат-ионов. [8] [9] [10]
- HClO + H 2 NSO 3 H → ClNHSO 3 H + H 2 O
- HClO + ClNHSO 3 H ⇌ Cl 2 NSO 3 H + H 2 O
Следовательно, сульфаминовая кислота используется в качестве поглотителя гипохлорита при окислении альдегидов хлоритом , например при окислении Пинника .
Реакция со спиртами
[ редактировать ]При нагревании сульфаминовая кислота реагирует со спиртами с образованием соответствующих органосульфатов . Он дороже, чем другие реагенты для этого, такие как хлорсульфоновая кислота или олеум , но он также значительно мягче и не сульфирует ароматические кольца. Продукты производятся в виде их аммониевых солей. Такие реакции могут катализироваться присутствием мочевины . [10] Без присутствия каких-либо катализаторов сульфаминовая кислота не будет реагировать с этанолом при температуре ниже 100 °C.
- ROH + H 2 NSO 3 H → ROS(O) 2 O − + Нью-Хэмпшир +
4
Примером этой реакции является производство 2-этилгексилсульфата, смачивающего агента, используемого при мерсеризации хлопка, путем объединения сульфаминовой кислоты с 2-этилгексанолом .
Приложения
[ редактировать ]Сульфаминовая кислота в основном является предшественником соединений со сладким вкусом. Реакция с циклогексиламином с последующим добавлением NaOH дает C 6 H 11 NHSO 3 Na, цикламат натрия . Родственные соединения также являются подсластителями , например, ацесульфам калия .
Сульфаматы использовались при разработке многих типов терапевтических средств, таких как антибиотики , нуклеозидные/нуклеотидные вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) ингибиторы обратной транскриптазы , ингибиторы протеазы ВИЧ (ИП), противораковые препараты ( ингибиторы стероидной сульфатазы и карбоангидразы ), противораковые препараты. эпилептические препараты и препараты для снижения веса . [11]
Чистящее средство
[ редактировать ]Сульфаминовая кислота используется в качестве кислотного чистящего средства и средства для удаления накипи, иногда в чистом виде или в качестве компонента патентованных смесей, обычно для металлов и керамики . Для целей очистки существуют различные марки в зависимости от применения, такие как GP Grade, SR Grade и TM Grade. Его часто используют для удаления ржавчины и известкового налета , заменяя более летучую и раздражающую соляную кислоту , которая дешевле. Часто входит в состав бытовых средств для удаления накипи, например, Lime-A-Way Thick Gel содержит до 8% сульфаминовой кислоты и имеет pH 2,0–2,2. [12] или моющие средства, используемые для удаления известкового налета . По сравнению с большинством распространенных сильных минеральных кислот сульфаминовая кислота обладает желаемыми свойствами удаления накипи из воды, низкой летучестью и низкой токсичностью. Образует водорастворимые соли кальция, никеля и трехвалентного железа.
Сульфаминовая кислота предпочтительнее соляной кислоты при домашнем использовании из-за ее внутренней безопасности. При случайном смешивании с продуктами на основе гипохлорита, такими как отбеливатель , он не образует газообразный хлор , в отличие от наиболее распространенных кислот; реакция ( нейтрализация ) с аммиаком приводит к образованию соли, как показано в разделе выше.
Он также находит применение при промышленной очистке оборудования молочных и пивоваренных заводов. Хотя она считается менее агрессивной, чем соляная кислота , ингибиторы коррозии в коммерческие чистящие средства, компонентом которых она является, часто добавляют . Его можно использовать в качестве средства для удаления накипи в домашних машинах для приготовления кофе и эспрессо, а также в средствах для чистки зубных протезов.
Другое использование
[ редактировать ]- Катализатор этерификации процесса
- красителей и пигментов Производство
- Гербицид
- Дескалант для удаления накипи
- Коагулятор для карбамидоформальдегидных смол
- Ингредиент средств пожаротушения . Сульфаминовая кислота является основным сырьем для производства сульфамата аммония , который является широко используемым гербицидом и огнезащитным материалом для бытовых товаров.
- Целлюлозно-бумажная промышленность как стабилизатор хлоридов
- Синтез закиси азота реакцией с азотной кислотой
- Депротонированная форма (сульфамат) является распространенным противоионом никеля (II) при гальванотехнике .
- Используется для отделения нитрит-ионов от смеси нитрит- и нитрат-ионов (NO 3 − + НЕТ 2 − ) при качественном анализе нитратов методом Браун-ринга .
- Получение глубоких эвтектических растворителей с карбамидом. [13]
Полировка серебра
[ редактировать ]Согласно этикетке потребительского товара, средство для чистки серебра TarnX содержит тиомочевину , моющее средство и сульфаминовую кислоту.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кэндлин, JP; Уилкинс, Р.Г. (1960). «828. Серо-азотистые соединения. Часть I. Гидролиз сульфамат-иона в хлорной кислоте». Журнал Химического общества (обновленный) : 4236–4241. дои : 10.1039/JR9600004236 .
- ^ Ёсикубо, К.; Сузуки, М. (2000). «Сульфаминовая кислота и сульфаматы». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.1921120625151908.a01 . ISBN 0471238961 .
- ^ Мецгер, А. «Сульфаминовая кислота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a25_439 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Jump up to: а б Сасс, РЛ (1960). «Нейтронографическое исследование кристаллической структуры сульфаминовой кислоты» . Акта Кристаллографика . 13 (4): 320–324. Бибкод : 1960AcCry..13..320S . дои : 10.1107/S0365110X60000789 .
- ^ Батс, JW; Коппенс, П.; Кетцле, Т.Ф. (1977). «Экспериментальная плотность заряда в серосодержащих молекулах. Исследование деформационной электронной плотности в сульфаминовой кислоте при 78 К методами рентгеновской и нейтронной дифракции». Acta Crystallographica Раздел B. 33 (1): 37–45. Бибкод : 1977AcCrB..33...37B . дои : 10.1107/S0567740877002568 .
- ^ Клапп, Л.Б. (1943). «Сульфаминовая кислота и ее применение». Журнал химического образования . 20 (4): 189–346. Бибкод : 1943JChEd..20..189C . дои : 10.1021/ed020p189 .
- ^ Дзелзкалнс, Лейла; Боннер, Фрэнсис (1978). «Реакция азотной и сульфаминовой кислот в водном растворе». Неорганическая химия . 17 (12): 3710–3711. дои : 10.1021/ic50190a080 .
- ^ США 3328294 , Селф, Ричард В.; Уоткинс-младший, Джозеф К. и Саллинз, Джон К., «Процесс контроля микроорганизмов в технологических потоках», опубликовано 27 июня 1967 г., передано Mead Corp.
- ^ FR 2087248 , «Стабильные водные системы, содержащие N-гидрированное соединение и гипогалогенит [Стабильные водные системы, содержащие N-гидрированное соединение и гипогалогенит]», опубликованный 31 декабря 1971 г., переданный EI Du Pont De Nemours & Co.
- ^ Jump up to: а б Бенсон, Дж. Энтони; Спиллейн, Уильям Дж. (1980). «Сульфаминовая кислота и ее N -замещенные производные». Химические обзоры . 80 (2): 151–186. дои : 10.1021/cr60324a002 . ISSN 0009-2665 .
- ^ Винум, JY; Скоццафава, А.; Монтеро, JL; Супуран, Коннектикут (2005). «Сульфаматы и их терапевтический потенциал» . Обзоры медицинских исследований . 25 (2): 186–228. дои : 10.1002/мед.20021 . ПМИД 15478125 . S2CID 1361433 .
- ^ Бенкизер, Рекитт. «Паспорт безопасности материала — очиститель извести, кальция и ржавчины Lime-A-Way (спрей триггера)» (PDF) . hardwarestore.com . Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 17 ноября 2011 г.
- ^ Казаченко, Александр С.; Исауи, Нуреддин; Медима, Муна; Ты. Фетисова, Ольга; Бережная, Ярослава Д.; Елсуфьев Евгений Васильевич; Аль-Доссари, Омар М.; Войчик, Марек Дж.; Сян, Чжоуян; Босиаку, Леда Г. «Экспериментальное и теоретическое исследование глубокого эвтектического растворителя сульфаминовая кислота-мочевина» (2022) Journal of Molecular Liquids, 363, арт. нет. 119859 DOI: 10.1016/j.molliq.2022.119859
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- «Информация о химических пробах – сульфаминовая кислота» . Управление по охране труда и технике безопасности. 6 мая 1997 года . Проверено 17 ноября 2011 г.
- Кремлин, Р.Дж. (1996). Введение в сероорганическую химию . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-95512-2 .
- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
