Sułton 1,4-butanu

Sułton 1,4-butanu

Nazwy
Preferowana nazwa IUPAC 1,2λ 6 -Oksatian-2,2-dion
Inne nazwy δ-butanosulton, δ-walerosulton, 2,2-ditlenek oksatianu
Identyfikatory
Numer CAS	1633-83-6
Model 3D ( JSmol )	Interaktywny obraz
Referencja Beilsteina	5-19-01-00010
CHEMBL	ChEMBL26967
ChemSpider	14670
Karta informacyjna ECHA	100.015.135
Numer WE	216-647-9
Identyfikator klienta PubChem	15411
UNII	4E0C1CLI2C
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )	DTXSID4061836
InChI InChI=1S/C4H8O3S/c5-8(6)4-2-1-3-7-8/h1-4H2 Klucz: MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N
UŚMIECH C1CCS(=O)(=O)OC1
Nieruchomości
Wzór chemiczny	C4H8O3S _ _ _ _ _ _
Masa cząsteczkowa	136,17 g·mol -1
Zagrożenia
Oznakowanie GHS :
Piktogramy
Hasło ostrzegawcze	Ostrzeżenie
Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia	H302 , H315 , H319 , H335 , H341 , H351 , H412
Zwroty wskazujące środki ostrożności	P201 , P202 , P261 , P264 , P270 , P271 , P273 , P280 , P281 , P301+P312 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P308+P313 , P312 , P3 21 , P330 , P332 + P313 , P337+P313 , P362 , P403+P233 , P405 , P501
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa). Referencje w infoboksie

Sulton 1,4-butano jest sześcioczłonowym δ- sultonem i cyklicznym estrem kwasu 4-hydroksybutanosulfonowego. Jako środek sulfoalkilujący 1,4-butanosulton służy do wprowadzania grupy sulfobutylowej (–(CH ₂ ) ₄ –SO ₃ ⁻ ) do związków hydrofobowych posiadających nukleofilowe grupy funkcyjne, np. grupy hydroksylowe (jak w przypadku β -cyklodekstryna ) lub grupy aminowe (jak w przypadku barwników polimetinowych ). W nich grupa sulfobutylowa występuje jako obojętna sodowa i znacznie zwiększa rozpuszczalność pochodnych w wodzie.

Przygotowanie

Synteza 1,4-butanosultonu na skalę laboratoryjną rozpoczyna się od eteru 4,4'-dichlorodibutylowego (dostępnego z tetrahydrofuranu traktowanego tlenochlorkiem fosforu i stężonym kwasem siarkowym ), który reaguje z siarczynem sodu , tworząc odpowiednią sól disodową 4,4'-butanodisulfonu. Przepuszczając ją przez kwaśny wymieniacz jonowy, sól disodowa jest przekształcana w kwas disulfonowy, który tworzy dwie cząsteczki 1,4-butanosultonu w podwyższonej temperaturze i obniżonym ciśnieniu przy eliminacji wody. Uzyskane plony wahają się od 72 do 80%.

Wychodząc z 4-chlorobutan-1-olu (z tetrahydrofuranu i chlorowodoru z wydajnością 54 do 57%) otrzymuje się sól sodową kwasu 4-hydroksybutano-1-sulfonowego z siarczynem sodu. Sól ta jest przekształcana silnymi kwasami (takimi jak kwas solny) w bardzo higroskopijny kwas 4-hydroksybutanosulfonowy i cyklizowana do 1,4-butanosultonu przy usuwaniu wody.

Cyklizacja kwasu 4-hydroksybutanosulfonowego w roztworze wodnym zachodzi szczególnie wydajnie po podgrzaniu z wysokowrzącymi, niemieszającymi się z wodą rozpuszczalnikami (na przykład 1,2-dichlorobenzenem lub dietylobenzenem , oba wrzące w temperaturze około 180°C), w których 1,4-butan -sulton rozpuszcza się iw ten sposób jest chroniony przed hydrolizą w środowisku wodnym. 1,4-butanosulton otrzymuje się z wydajnością do 99% po refluksie w ciągu jednej godziny.

Destylacja próżniowa soli sodowej kwasu 4-hydroksybutanosulfonowego prowadzi w obecności stężonego kwasu siarkowego bezpośrednio do 1,4-butanosultonu. Sól sodowa kwasu 4-chlorobutano-1-sulfonowego, którą otrzymuje się z 1,4-dichlorobutanu z siarczynem sodu, można również cyklizować do 1,4-butanosultonu przez ogrzewanie do 180-250 °C.

Sulfochlorowanie 1-chlorobutanu inicjowane przez wolne rodniki prowadzi do mieszaniny pozycyjnie izomerycznych sulfochlorków i produktów chlorowania i dlatego nie nadaje się do bezpośredniego wytwarzania 1,4-butanosultonu.

Nieruchomości

1,4-butanosulton jest lepką, przezroczystą, bezbarwną i bezwonną cieczą, która reaguje we wrzącej wodzie (do kwasu 4-hydroksybutanosulfonowego) i alkoholach (do kwasu 4-alkoksybutanosulfonowego) i rozpuszcza się w wielu rozpuszczalnikach organicznych. W temperaturach poniżej temperatury topnienia związek krystalizuje, dając „duże, wspaniałe talerze”. [3] W porównaniu z homologicznym γ-sultonem 1,3-propanosultonem, 1,4-butanosulton jest znacznie mniej reaktywny jako środek alkilujący, ale sklasyfikowany jako mutagenny i rakotwórczy .

Aplikacje

Sulfobetainy

1,4-butanosulton płynnie reaguje z nukleofilami , takimi jak amoniak, tworząc odpowiednie obojnacze, zwykle bardzo rozpuszczalne w wodzie sulfobutylobetainy.

Sulfobetainy o dłuższych łańcuchach alkilowych (C _n H _2n+1 mit n > 10) wykazują interesujące właściwości jako związki powierzchniowo czynne ( surfaktanty , detergenty ) o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.

W reakcji N - N - butyloimidazolu z 1,4-butansultonem w toluenie z wydajnością 98% powstaje 1-butyloimidazolium-3-(n-butylosulfonian)

1-Butyloimidazoliowy-3-(n-butylosulfonian) jako składnik katalizatorów wielofunkcyjnych katalizuje reakcje chemikaliów platformowych z biomasy (np. kwas lewulinowy czy kwas itakonowy) w odpowiednie laktony, diole lub etery cykliczne.

Kwasy aminoalkilofosfonowe (takie jak kwas aminometanodifosfonowy, dostępny z trójchlorku fosforu, formamid i kwas fosfonowy) tworzą się z kwasami 1,4-butanosultonu N-(sulfobutylo)aminometodifosfonowymi:

Kwas N-(sulfobutylo)aminometodifosfonowy charakteryzuje się bardzo dobrą rozpuszczalnością w wodzie (< 1000 g·l ^-1 ) oraz dużymi zdolnościami jako środek kompleksujący i zmiękczający wodę .

Sulfobutylowanie barwników cyjaninowych prowadzi do łatwo rozpuszczalnych w wodzie związków, które reagują z białkami, takimi jak przeciwciała , i mogą być stosowane jako markery fluorescencyjne wrażliwe na pH.

Ciecze jonowe

Ciecz jonowa wodorosiarczan kwasu 4-trietyloamoniowego butano-1-sulfonowego (TEBSA HSO4 ₎ powstaje w reakcji 1,4-butanosultonu z trietyloaminą w acetonitrylu do jonu obojnaczego (wydajność 85%), a następnie w reakcji ze stężonym kwasem siarkowym.

Wodorosiarczan kwasu 4-trietyloamoniowego butano-1-sulfonowego może zastąpić konwencjonalne kwasy mineralne jako skuteczny i łatwy do recyklingu katalizator kwasowy w reakcjach bezrozpuszczalnikowych.

Otwarcie pierścienia 1,4-butanosultonu organicznymi solami chlorkowymi daje ciecze jonowe typu 4-chlorobutylosulfonianu z wydajnością ilościową.

Atom chloru w anionie 4-chlorobutylosulfonianowym można zastąpić odpowiednim anionem przez ogrzewanie z solami nieorganicznymi (np. fluorkiem potasu ) lub organicznymi (np. octanem sodu ).

Sulfobutylowana β-cyklodekstryna

opisano reakcję 1,4-butanosultonu z nierozpuszczalną w wodzie celulozą polisacharydową w roztworze wodorotlenku sodu , w wyniku której otrzymuje się produkt rozpuszczalny w wodzie. Wynikająca z tego derywatyzacja β-cyklodekstryny do eteru sulfobutylowego-beta-cyklodekstryny (SBECD) jest obecnie ważnym zastosowaniem 1,4-butanosultonu. Sulfobutyloetero-beta-cyklodekstryna jest rozpuszczalnym w wodzie związkiem inkluzyjnym do rozpuszczania i stabilizacji słabo rozpuszczalnych w wodzie i chemicznie niestabilnych składników. β-cyklodekstrynę można poddać reakcji z 1,4-butanosultonem w roztworze wodorotlenku sodu w temperaturze 70 ° C do eteru sulfobutylowego z wydajnością do 80% i stopniem podstawienia 6,68.

W ten sposób rozpuszczalność w wodzie β-cyklodekstryny wzrasta z 18,5 g·l-1 do ponad 900 g·l-1 w temperaturze 25°C. Sulfobutyloetero-beta-cyklodekstryna znajduje również szerokie zastosowanie jako obojętny nośnik do dostarczania leków (transport i uwalnianie leków).

Zobacz też

• Sulton 1,3-propanu