1,4-butansulton
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
Föredraget IUPAC-namn
1,2A6 - oxatian-2,2-dion |
|
| Andra namn δ-butansulton, δ-valerosulton, oxatian 2,2-dioxid
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| 5-19-01-00010 | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.015.135 |
| EG-nummer |
|
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C4H8O3S _ _ _ _ _ _ | |
| Molar massa | 136,17 g-mol -1 |
| Faror | |
| GHS- märkning : | |
 
|
|
| Varning | |
| H302 , H315 , H319 , H335 , H341 , H351 , H412 | |
| P201 , P202 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P281 , P301+P312 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P381+3, P305+P381+3, P305+P381+3, P305 + P381 + 21 , P330 , P332 + P313 , P337+P313 , P362 , P403+P233 , P405 , P501 | |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
1,4-butansulton är en sexledad 5- sulton och den cykliska estern av 4-hydroxibutansulfonsyra. Som ett sulfoalkyleringsmedel används 1,4-butansulton för att införa sulfobutylgruppen (–(CH 2 ) 4 –SO 3 − ) i hydrofoba föreningar som har nukleofila funktionella grupper, till exempel hydroxigrupper (som i fallet med β -cyklodextrin ) eller aminogrupper (som i fallet med polymetinfärgämnen ). I sådana är sulfobutylgruppen närvarande som neutralt natriumsalt och ökar avsevärt vattenlösligheten för derivaten.
Förberedelse
En syntes i laboratorieskala av 1,4-butansulton utgår från 4,4'-diklordibutyleter (tillgänglig från tetrahydrofuran behandlad med fosforoxiklorid och koncentrerad svavelsyra ), som reagerar med natriumsulfit och bildar motsvarande 4,4'-butandisulfon-dinatriumsalt. Genom att passera det genom en sur jonbytare omvandlas dinatriumsaltet till disulfonsyran som bildar två molekyler av 1,4-butansulton vid förhöjd temperatur och reducerat tryck under eliminering av vatten. De erhållna utbytena sträcker sig från 72 till 80%.
Utgående från 4-klorbutan-1-ol (från tetrahydrofuran och väteklorid i 54 till 57 % utbyte) erhålls natriumsaltet av 4-hydroxibutan-1-sulfonsyra med natriumsulfit. Detta salt omvandlas med starka syror (såsom saltsyra) till den mycket hygroskopiska 4-hydroxibutansulfonsyran och cykliseras till 1,4-butansulton under eliminering av vatten.
Ringslutningen av 4-hydroxibutansulfonsyra i vattenlösning fortskrider särskilt effektivt när den upphettas med högkokande, vattenoblandbara lösningsmedel (till exempel 1,2-diklorbensen eller dietylbensen , båda kokar vid cirka 180 °C) i vilka 1,4-butan -sulton löses upp och skyddas därigenom från hydrolys i det vattenhaltiga mediet. 1,4-butansulton erhålls i utbyten på upp till 99 % vid återflöde inom en timme.
Vakuumdestillationen av natriumsaltet av 4-hydroxibutansulfonsyra leder i närvaro av koncentrerad svavelsyra direkt till 1,4-butansulton. Natriumsaltet av 4-klorbutan-1-sulfonsyra, som erhålls från 1,4-diklorbutan med natriumsulfit, kan också ringslutas till 1,4-butansulton genom upphettning till 180-250 °C.
Den friradikalinitierade sulfokloreringen av 1-klorbutan leder till en blandning av positionellt isomera sulfoklorider och kloreringsprodukter och är därför inte lämplig för direkt framställning av 1,4-butansulton .
Egenskaper
1,4-butansulton är en trögflytande, klar, färglös och luktfri vätska som reagerar i kokande vatten (till 4-hydroxibutansulfonsyra) och alkoholer (till 4-alkoxibutansulfonsyra) och löser sig i många organiska lösningsmedel. Vid temperaturer under smältpunkten kristalliserar föreningen och ger "stora, magnifika plattor". [3] Jämfört med den homologa γ-sultonen 1,3-propansulton är 1,4-butansulton betydligt mindre reaktiv som alkyleringsmedel, men klassificeras som mutagen och cancerframkallande .
Ansökningar
Sulfobetainer
1,4-butansulton reagerar smidigt med nukleofiler såsom ammoniak för att bilda motsvarande zwitterjoniska, vanligtvis mycket vattenlösliga sulfobutylbetainer.
Sulfobetainer med längre alkylkedjor (C n H 2n+1 mit n > 10) visar intressanta egenskaper som ytaktiva föreningar ( tensider , tvättmedel ) med antimikrobiella egenskaper.
Vid reaktionen av N - N -butylimidazol med 1,4-butansulton i toluen i ett 98% utbyte bildas 1-butylimidazolium-3-(n-butylsulfonat)
1-Butylimidazolium-3-(n-butylsulfonat) katalyserar som en komponent i multifunktionella katalysatorer reaktionen av plattformskemikalier från biomassa (till exempel levulinsyra eller itakonsyra) till motsvarande laktoner, dioler eller cykliska etrar.
Aminoalkylfosfonsyror (såsom aminometandifosfonsyra, tillgänglig från fosfortriklorid, formamid och fosfonsyra) bildas med 1,4-butansulton N-(sulfobutyl)aminometandifosfonsyror:
aminomethandiphosphons%C3%A4ure.svg)
N-(sulfobutyl)aminometandifosfonsyra kännetecknas av mycket hög vattenlöslighet (< 1000 g·l −1 ) och en stark förmåga som komplexbildare och vattenavhärdare .
Sulfobutylering av cyaninfärgämnen leder till lätt vattenlösliga föreningar som reagerar med proteiner som antikroppar och kan användas som pH-känsliga fluorescensmarkörer.
Joniska vätskor
Det joniska flytande 4-trietylammoniumbutan-1-sulfonsyravätesulfatet (TEBSA HSO4 ) bildas genom reaktion av 1,4-butansulton med trietylamin i acetonitril till zwitterjonen (85 % utbyte) och efterföljande reaktion med koncentrerad svavelsyra.
4-trietylammoniumbutan-1-sulfonsyravätesulfat kan ersätta konventionella mineralsyror som effektiv och lätt återvinningsbar syrakatalysator i lösningsmedelsfria reaktioner.
Ringöppningen av 1,4-butansulton med organiska kloridsalter ger joniska vätskor av typen 4-klorbutylsulfonat i kvantitativt utbyte.
.svg)
Kloratomen i 4-klorbutylsulfonatanjonen kan ersättas genom upphettning med oorganiska (t.ex. kaliumfluorid ) eller organiska salter (t.ex. natriumacetat ) med respektive anjon.
Sulfobutylerad β-cyklodextrin
Redan 1949 rapporterades reaktionen av 1,4-butansulton med den vattenolösliga polysackariden cellulosa i natriumhydroxidlösning , vilket leder till en vattenlöslig produkt. Härledd från detta är derivatiseringen av β-cyklodextrin till sulfobutyleter-beta-cyklodextrin (SBECD) vid det här laget en viktig tillämpning av 1,4-butansulton. Sulfobutyleter-beta-cyklodextrin är en vattenlöslig inklusionsförening för solubilisering och stabilisering av sparsamt vattenlösliga och kemiskt instabila komponenter. β-cyklodextrin kan reageras med 1,4-butansulton i natriumhydroxidlösning vid 70 °C till sulfobutyletern i utbyten på upp till 80 % och en substitutionsgrad på 6,68.
Därigenom ökar vattenlösligheten för β-cyklodextrin från 18,5 g · 1-1 till mer än 900 g · 1-1 vid 25 °C. Sulfobutyleter-beta-cyklodextrin finner också ett brett spektrum av tillämpningar som en inert vehikel för läkemedelstillförsel (läkemedlets transport och frisättning).