Примеры нуклеофильной замены сульфогруппы в промышленности
· Производство феноламетодом щелочного плавления натриевой соли бензолсульфокислоты осуществляется по схеме:
Оптимальная температура этого процесса 320—330 °С, время реакции 30 мин.
В плавильный котел загружают 15 % избыток щелочи в виде 70—75 % раствора и упаривают его до концентрации 80—85 %. После этого из мерников в котел постепенно вводят раствор бензолсульфоната и поднимают температуру до заданной. Испаряемая в процессе плавления вода содержит некоторое количество фенола (1—1,5 % общего количества), поэтому ее пары направляют в скрубберы, орошаемые водой, и образующийся конденсат передают на выделение фенола. Выход фенола на стадии плавления — 96 %, а при улавливании фенола из паров его можно повысить до 97—98 %.
По окончании реакции щелочной плав сливают в наполненный водой стальной гаситель, снабженный мешалкой. Пары воды, выделяющиеся из гасителя и содержащие часть фенола, конденсируют, и конденсат присоединяют к фенольным водам. Выход на стадии гашения 99 % от теоретического. При улавливании фенола из паров, выделяющихся из гасителя, выход может достигать 99,5—99,8 %.
Выделение фенола осуществляют одним из приведенных выше способов.
· Получение резорцинаметодом щелочного плавления идет в два этапа:
Щелочное плавление сухих м-бензолдисульфоната натрия и едкого натра проводят в стальном литом котле с электрическим обогревом. Котел снабжен мощной лопастной мешалкой, укрепленной в подпятнике. Выгрузка плава производится через широкое выгрузочное отверстие в днище котла. Особая трудность аппаратурного оформления процесса получения резорцина заключается в том, что в процессе щелочного плавления несколько раз меняется консистенция реакционной массы. Загружаемая в аппарат порошкообразная смесь при 210—220 °С превращается в вязкую пластичную массу, которая разжижается при температуре выше 220 °С. При температуре 290 °С масса снова густеет и превращается в порошкообразный твердый продукт, который при 310 °С превращается в тестообразную массу, а при 340 °С — затвердевает. Эти изменения вязкости реакционной массы обусловлены протеканием процесса в несколько стадий. Вначале замещается одна сульфогруппа и из реакционной массы отгоняется вода, а затем происходит замещение второй сульфогруппы и отгонка образовавшейся воды.
Резорцин, в отличие от фенола, хорошо растворим в воде и в водных растворах солей, а потому не осаждается при подкислении растворенного в воде плава. В связи с этим, после отделения сульфита из нейтрализованного раствора плава резорцин извлекают экстракцией органическими растворителями.
· Замещение сульфогруппы аминогруппой.
Реакция протекает при сплавлении натриевой соли сульфокислоты с амидом натрия:
Большого практического применения эта реакция не получила.
Интересно, что если заменить амид натрия на гидразид натрия, который значительно более сильный нуклеофил, то реакция замены сульфогруппы (образования арилгидразина) идет в очень мягких условиях:
Замена активированной сульфогруппы может быть проведена водным раствором аммиака под давлением:
Примером может служить промышленное получение аминоантрахинонов из соответствующих сульфокислот:
В тех случаях, когда сульфогруппа обладает особенно высокой нуклеофильной подвижностью, например:
ее замещают аммиаком при комнатной температуре и атмосферном давлении.