Тионилхлорид

редактировать
Тионилхлорид
Тионил-хлорид-2D-sizes.png
Шарообразная модель тионилхлорида
Тионилхлорид 25ml.jpg
Имена
Название ИЮПАК Дихлорид серы
Другие имена
  • Тионилдихлорид
  • Оксихлорид серы
  • Сульфинилхлорид
  • Сульфинилдихлорид
  • Дихлорсульфоксид
  • Дихлорид оксида серы
  • Моноксид серы дихлорид
  • Сульфурил (IV) хлорид
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.863 Измените это в Wikidata
Номер EC
  • 231-748-8
PubChem CID
номер RTECS
  • XM5150000
UNII
номер ООН 1836
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
УЛЫБКИ
Свойства
Химическая формула SOCl 2
Молярный м зад 118,97 г / моль
Внешний видБесцветная жидкость (желтеет при старении)
Запах Резкий и неприятный
Плотность 1,638 г / см, жидкость
Температура плавления -104,5 ° C (-156,1 ° F; 168,7 K)
Точка кипения 74,6 ° C (166,3 ° F; 347,8 K)
Растворимость в воде Реагирует
Растворимость Растворим в большинстве апротонных растворителей: толуол, хлороформ, диэтиловый эфир. Реагирует с протонными растворителями, такими как спирты
Давление пара
  • 384 Па (-40 ° C)
  • 4,7 кПа (0 ° C)
  • 15,7 кПа (25 ° C)
Показатель преломления (nD)1,517 (20 ° C)
Вязкость 0,6 cP
Структура
Молекулярная форма пирамидальная
Дипольный момент 1,44 D
Термохимия
Теплоемкость (C)121,0 Дж / моль (жидкость)
Стандартная молярная. энтропия (S 298)309,8 кДж / моль (газ)
Std энтальпия. образования (ΔfH298)-245,6 кДж / моль (жидкость)
Опасности
Основные опасности
  • Очень токсичные
  • Реагирует с водой с выделением HCl
Пиктограммы GHS GHS05: Коррозийный GHS07: Вредно GHS06: Токсичный
Сигнальное слово GHS Опасно
Краткая характеристика опасности GHS H302, H314, H331
Меры предосторожности GHS P261, P280, P305 + 351 + 338, P310
NFPA 704 (огненный алмаз)Четырехцветный алмаз NFPA 704 0 4 2 W
Температура вспышки Невоспламеняющийся
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (допустимый)Нет
REL (рекомендуется)C 1 частей на миллион (5 мг / м)
IDLH (Im опосредовать опасность)ND
Родственные соединения
Родственные тионилгалогениды
Родственные соединения
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Инфобокс ссылки

Тионилхлорид представляет собой неорганическое соединение с химической формулой S O Cl. 2. Это умеренно летучая бесцветная жидкость с неприятным едким запахом. Тионилхлорид в основном используется в качестве реагента хлорирования, при этом в начале 1990-х годов производилось примерно 45 000 тонн (50 000 коротких тонн) в год. Он токсичен, вступает в реакцию с водой и также включен в Конвенцию о химическом оружии, поскольку может использоваться для производства химического оружия.

Тионилхлорид иногда путают с сульфурилхлоридом, SO 2Cl2, но свойства этих соединений значительно различаются. Сульфурилхлорид является источником хлора, тогда как тионилхлорид является источником хлорид-ионов.

Содержание

  • 1 Производство
  • 2 Свойства и структура
    • 2.1 Стабильность
  • 3 Реакции
    • 3.1 С водой и спиртами
    • 3.2 С карбоновыми кислотами
    • 3.3 С азотом
    • 3.4 С серой
    • 3.5 С фосфором
    • 3.6 С металлами
    • 3.7 Другие реакции
  • 4 Батареи
  • 5 Безопасность
  • 6 История
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки

Производство

Основной промышленный синтез включает реакцию триоксида серы и дихлорида серы :

SO3+ SCl 2 → SOCl 2 + SO 2

Другие методы включают синтез из пентахлорида фосфора, хлора и дихлорида серы или фосгена :

SO2+ PCl 5 → SOCl 2 + POCl 3
SO2+ Cl 2 + SCl 2 → 2 SOCl 2
SO3+ Cl 2 + 2 SCl 2 → 3 SOCl 2
SO2+ COCl 2 → SOCl 2 + CO 2

Первая из четырех вышеупомянутых реакций также образует оксихлорид фосфора (фосфорилхлорид), который напоминает тионилхлорид во многих его реакциях.

Свойства и структура

Кристаллическая структура SOCl 2

SOCl 2 принимает треугольную пирамидальную геометрию молекулы с симметрией молекулы C s. Такая геометрия объясняется воздействием неподеленной пары на центральный серный (IV) центр.

В твердом состоянии SOCl 2 образует моноклинные кристаллы с пространственной группой P21/ c.

Стабильность

Тионилхлорид имеет длительный срок хранения, однако "выдержанные" образцы приобретают желтый оттенок, возможно, из-за образования дихлорида дисеры. Он медленно разлагается на S2Cl2, SO2 и Cl2 при температуре чуть выше точки кипения. Тионилхлорид подвержен фотолизу, который в основном протекает по радикальному механизму. Образцы, показывающие признаки старения, можно очистить перегонкой при пониженном давлении, чтобы получить бесцветную жидкость.

Реакции

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, как таковые, участвуют в широком диапазоне реакций.

С водой и спиртами

Тионилхлорид экзотермически реагирует с водой с образованием диоксида серы и соляной кислоты :

SOCl 2 + H 2 O → 2 HCl + SO 2

По аналогичному процессу он также реагирует с спиртами с образованием алкилхлоридов. Если спирт хиральный, реакция обычно протекает по механизму SNi с сохранением стереохимии; однако, в зависимости от точных используемых условий, также может быть достигнута стереоинверсия. Исторически использование SOCl 2 в сочетании с третичным амином, таким как пиридин, называлось галогенирование Дарценса, но это название редко используется современными химиками.

Превращение вторичного спирта в хлоралкан под действием тионилхлорида.

Реакции с избытком спирта дают сложные эфиры сульфита, которые могут быть сильными метилированием, алкилированием и реагенты гидроксиалкилирования.

SOCl 2 + 2 ROH → (RO) 2 SO + 2 HCl

Например, добавление SOCl 2 в аминокислоты в метаноле селективно дает соответствующие метиловые эфиры.

С карбоновыми кислотами

Обычно он превращает карбоновые кислоты в ацилхлориды :

SOCl 2 + RCO 2 H → RCOCl + SO 2 + HCl

Исследован механизм реакции:

Действие тионилхлорида на карбоновую кислоту.png

С частицами азота

С первичными аминами тионилхлорид дает производные сульфиниламина (RNSO), одним из примеров которых является N- сульфиниланилин. Тионилхлорид реагирует с первичными формамидами с образованием изоцианидов и с вторичными формамидами с образованием ионов хлора иминия ; при такой реакции с диметилформамидом образуется реагент Вильсмайера. По аналогичному процессу первичные амиды будут реагировать с тионилхлоридом с образованием имидоилхлоридов, а вторичные амиды также дают ионы хлора иминия. Эти вещества обладают высокой реакционной способностью и могут использоваться для катализирования превращения карбоновых кислот в ацилхлориды, они также используются в реакции Бишлера-Наперальски как средство образования изохинолинов.

Ацилхлорид посредством амидного катализа.png

первичных амидов при нагревании продолжит образовывать нитрилы (разложение амида Фон Брауна ). Тионилхлорид также использовался для ускорения перегруппировки Бекмана оксимов.

с частицами серы

Pummerer Ex ThionylChloride.png

с фосфором. вид

Тионилхлорид превращает фосфоновые кислоты и фосфонаты в фосфорилхлориды. Именно для этого типа реакции тионилхлорид внесен в список Списка 3, так как он может использоваться в "ди-ди" методе получения нервно-паралитических агентов серии G . Например, тионилхлорид превращает диметилметилфосфонат в дихлорид метилфосфоновой кислоты, который можно использовать в производстве зарина и зомана.

с металлами.

Поскольку SOCl 2 реагирует с водой, его можно использовать для дегидратации различных гидратов хлоридов металлов, таких как MgCl 2 · 6H 2O, AlCl 3 · 6H 2O и FeCl 3 · 6H 2O. Это преобразование включает обработку кипящим тионилхлоридом и следует следующему общему уравнению:

MCl n · xH 2 O + x SOCl 2 → MCl n + x SO 2 + 2x HCl

Другие реакции

  • Тионилхлорид может вступать в ряд различных реакций электрофильного присоединения. Он добавляется к алкенам в присутствии AlCl 3 с образованием алюминиевого комплекса, который может быть гидролизован с образованием сульфиновой кислоты. И арилсульфинилхлориды, и диарилсульфоксиды могут быть получены из аренов реакцией с тионилхлоридом в трифликовой кислоте или в присутствии катализаторов, таких как BiCl 3, Bi (OTf) 3, LiClO 4 или NaClO 4.
  • В лаборатории реакцию между тионилхлоридом и избытком безводного спирта можно использовать для получения безводных спиртовых растворов HCl.
  • Тионилхлорид претерпевает реакции обмена галогена с образованием таких соединений, как тионилбромид и тионилфторид
    3 SOCl 2 + 2 SbF 3 → 3 SOF 2 + 2 SbCl 3
    SOCl 2 + 2 HBr → SOBr 2 + 2 HCl

Батареи

Выбор литий-тионилхлоридных батарей

Тионилхлорид - компонент литий-тионилхлоридных батарей, где он действует как положительный электрод (катод ) с литием, образующим отрицательный электрод (анод ); электролитом обычно является тетрахлоралюминат лития. Общая реакция разряда следующая:

4 Li + 2 SOCl 2 → 4 LiCl + S + SO 2

Эти неперезаряжаемые батареи имеют много преимуществ по сравнению с другими формами литиевых батарей, такими как высокая плотность энергии, широкий диапазон рабочих температур и длительный срок хранения и эксплуатации. Однако их высокая стоимость и соображения безопасности ограничили их использование. Содержимое батарей очень токсично и требует специальных процедур утилизации; кроме того, они могут взорваться при коротком замыкании.

Безопасность

SOCl 2 представляет собой реактивное соединение, которое может сильно выделять опасные газы при контакте с водой и другими реагентами. Он также контролируется в соответствии с Конвенцией о химическом оружии и внесен в список Списка 3, поскольку он используется в "ди-ди" методе производства нервно-паралитических агентов серии G ..

История

В 1849 году французские химики Жан-Франсуа Персо и Блох и немецкий химик Питер Кремерс (1827-?) Независимо друг от друга впервые синтезировали тионилхлорид путем реакции пентахлорид фосфора с диоксидом серы. Однако их продукты были нечистыми: и Персоз, и Кремерс утверждали, что тионилхлорид содержит фосфор, а Кремерс зафиксировал его точку кипения как 100 ° C (вместо 74,6 ° C). В 1857 году немецко-итальянский химик Хуго Шифф подверг неочищенный тионилхлорид многократной фракционной перегонке и получил жидкость, которая кипела при 82 ° C и которую он назвал тионилхлоридом. 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.

См. также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-11 08:56:09
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте