Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сульфаминовая кислота
Таутомерия сульфаминовой кислоты
Шариковая модель канонической нейтральной формы
Шаровидная модель цвиттерионной формы
Образец сульфаминовой кислоты.jpg
Имена
Название ИЮПАК
Сульфаминовая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.023.835 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 226-218-8
Номер RTECS
  • WO5950000
UNII
Номер ООН2967
Характеристики
H 3 NSO 3
Молярная масса97,10 г / моль
Внешностьбелые кристаллы
Плотность2,15 г / см 3
Температура плавления 205 ° С (401 ° F, 478 К) разлагается
Умеренный, с медленным гидролизом
Растворимость
  • Умеренно растворим в ДМФ
  • Слабо растворим в МеОН
  • Не растворим в углеводородах
Кислотность (p K a )1.0 [1]
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 0328
Раздражающий ( Си )
R-фразы (устаревшие)R36 / 38 R52 / 53
S-фразы (устарели)(S2) S26 S28 S61
Родственные соединения
Другие катионы
Сульфамат аммония
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Сульфаминовая кислота , также известная как амидосульфоновая кислота , амидосерная кислота , аминосульфоновая кислота и сульфамидная кислота , представляет собой молекулярное соединение с формулой H 3 NSO 3 . Это бесцветное водорастворимое соединение находит множество применений. Сульфаминовой кислоты плавится при 205 ° С перед разложением при более высоких температурах в воде , триоксида серы , двуокиси серы и азота . [2]

Сульфаминовая кислота (H 3 NSO 3 ) может рассматриваться как промежуточное соединение между серной кислотой (H 2 SO 4 ) и сульфамидом (H 4 N 2 SO 2 ), эффективно заменяя гидроксильную (–OH) группу амином (–NH 2 ) группа на каждом шагу. Эта картина не может распространяться дальше ни в одном направлении без разрушения сульфонильной (–SO 2 -) части. Сульфаматы - производные сульфаминовой кислоты.

Производство [ править ]

Сульфаминовая кислота производится в промышленных масштабах путем обработки мочевины смесью триоксида серы и серной кислоты (или олеума ). Конвертация проводится в два этапа:

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 [ править ]

Шаровидная модель цвиттериона сульфаминовой кислоты в кристаллическом состоянии. [4]

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, нейтронографическое исследование обнаружило атомы водорода, все три из которых находятся на расстоянии 1,03  Å от азота. [4] В твердом состоянии молекула сульфаминовой кислоты хорошо описывается цвиттерионной формой.

Водные растворы сульфаминовой кислоты нестабильны и медленно гидролизуются до бисульфата аммония , но твердое кристаллическое вещество бесконечно стабильно при обычных условиях хранения. Его поведение напоминает поведение мочевины , (H 2 N) 2 CO. Обе имеют аминогруппы, связанные с электроноакцепторными центрами, которые могут участвовать в делокализованном связывании . Оба выделяют аммиак при нагревании в воде; однако сульфаминовая кислота превращается в серную кислоту вместо CO 2 , который выделяет мочевина, в соответствии со следующей реакцией:

H 3 NSO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + NH 3

Кислотно-основные реакции [ править ]

Сульфаминовая кислота является умеренно сильной кислотой, K a  = 0,101 (p K a  = 0,995). Поскольку твердое вещество не гигроскопично , оно используется в качестве стандарта в ацидиметрии (количественный анализ содержания кислоты).

H 3 NSO 3 + NaOH → NaH 2 NSO 3 + H 2 O

Двойное депротонирование можно осуществить в растворе аммиака с образованием аниона HNSO.2-
3. [6]

H 3 NSO 3 + 2 NH 3 → HNSO2-
3+ 2  NH+
4

Реакция с азотной и азотистой кислотами [ править ]

С азотистой кислотой сульфаминовая кислота реагирует с образованием азота :

HNO 2 + H 3 NSO 3 → H 2 SO 4 + N 2 + H 2 O

в то время как с азотной кислотой , она дает закись азота : [7]

HNO 3 + H 3 NSO 3 → H 2 SO 4 + N 2 O + H 2 O

Реакция с гипохлоритом [ править ]

Реакция избытка гипохлорит- ионов с сульфаминовой кислотой или сульфаматной солью обратимо приводит к образованию как N- хлорсульфаматных, 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 используются в качестве гипохлорита акцептора при окислении альдегидов с хлоритом , такими как окисление Пинника .

Реакция на алкоголь [ править ]

При нагревании сульфаминовая кислота реагирует со спиртами с образованием соответствующих органосульфатов . Для этого он дороже других реагентов, таких как хлорсульфоновая кислота или олеум , но также значительно мягче и не сульфирует ароматические кольца. Продукты производятся в виде их солей аммония . Такие реакции могут катализироваться присутствием мочевины . [10]

ROH + H 2 NSO 3 H → ROS (O) 2 O - + NH+
4

Без присутствия каких-либо катализаторов сульфаминовая кислота не будет реагировать с этанолом при температурах ниже 100 ° C.

Приложения [ править ]

Сульфаминовая кислота в основном является предшественником соединений, имеющих сладкий вкус. Реакция с циклогексиламином с последующим добавлением NaOH дает C 6 H 11 NHSO 3 Na, цикламат натрия . Родственные соединения также являются подсластителями , такими как ацесульфам калия .

Сульфаматы были использованы при разработке многих типов терапевтических агентов , таких как антибиотики , нуклеозид / нуклеотид вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) ингибиторы обратной транскриптазы , ВИЧ ингибиторов протеазы (ИП), противораковые препараты ( стероидсульфатазы и карбоангидразы ингибиторов), анти эпилептического лекарства и лекарства для похудания . [11]

Чистящее средство [ править ]

Сульфаминовая кислота используется в качестве кислотного чистящего средства , иногда в чистом виде или как компонент запатентованных смесей, обычно для металлов и керамики . Его часто используют для удаления ржавчины и известкового налета , заменяя более летучую и раздражающую соляную кислоту , которая дешевле. Он часто входит в состав бытовых средств для удаления накипи , например, густой гель Lime-A-Way содержит до 8% сульфаминовой кислоты и имеет pH 2,0–2,2 [12], или моющие средства, используемые для удаления накипи.. По сравнению с большинством обычных сильных минеральных кислот сульфаминовая кислота обладает желательными свойствами удаления накипи с воды, низкой летучестью и низкой токсичностью. Образует водорастворимые соли кальция и трехвалентного железа.

Сульфаминовая кислота предпочтительнее соляной кислоты для домашнего использования из-за ее внутренней безопасности. При ошибочном смешивании с продуктами на основе гипохлорита, такими как отбеливатель , он не образует газообразный хлор , в отличие от большинства обычных кислот; реакция ( нейтрализация ) с аммиаком дает соль, как показано в разделе выше.

Он также находит применение в промышленной очистке молочного и пивоваренного оборудования. Хотя он считается менее коррозионным, чем соляная кислота , ингибиторы коррозии часто добавляют в коммерческие чистящие средства, в состав которых он входит. Его можно использовать для удаления накипи в домашних кофемашинах и эспрессо, а также в средствах для чистки зубных протезов.

Другое использование [ править ]

  • Катализатор для этерификации процесса
  • Производство красителей и пигментов
  • Гербицид
  • Коагулятор для карбамидоформальдегидных смол
  • Ингредиент в средствах пожаротушения . Сульфаминовая кислота является основным сырьем для получения сульфамата аммония, который является широко используемым гербицидом и антипиреном для бытовых товаров.
  • Целлюлозно-бумажная промышленность как стабилизатор хлоридов
  • Синтез закиси азота реакцией с азотной кислотой
  • Депротонированная форма (сульфамат) является обычным противоионом никеля (II) при гальванике .
  • Используется для отделения нитрит-ионов от смеси нитрит- и нитрат-ионов (NO 3 - + NO 2 - ) во время качественного анализа нитрата с помощью теста Брауна Ринга.

Полировка серебра [ править ]

Согласно этикетке на потребительском продукте, жидкое чистящее средство для серебра TarnX содержит тиомочевину , моющее средство и сульфаминовую кислоту.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Кэндлин, JP; Уилкинс, Р.Г. (1960). «828. Серно-азотные соединения. Часть I. Гидролиз сульфамат-иона в хлорной кислоте». Журнал химического общества (возобновленный) : 4236–4241. DOI : 10.1039 / JR9600004236 .
  2. ^ Yoshikubo, К .; Сузуки, М. (2000). «Сульфаминовая кислота и сульфаматы». Кирк-Отмер Энциклопедия химической технологии . DOI : 10.1002 / 0471238961.1921120625151908.a01 . ISBN 0471238961.
  3. ^ Мецгер, А. "Сульфаминовая кислота". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a25_439 .
  4. ^ a b Sass, RL (1960). «Нейтронографическое исследование кристаллической структуры сульфаминовой кислоты» . Acta Crystallographica . 13 (4): 320–324. DOI : 10.1107 / S0365110X60000789 .
  5. ^ Летучие мыши, JW; Coppens, P .; Koetzle, TF (1977). «Экспериментальная плотность заряда в серосодержащих молекулах. Исследование деформационной электронной плотности в сульфаминовой кислоте при 78 К методом рентгеновской дифракции и нейтронов» . Acta Crystallographica Раздел B . 33 : 37–45. DOI : 10.1107 / S0567740877002568 .
  6. ^ Клапп, LB (1943). «Сульфаминовая кислота и ее применение». Журнал химического образования . 20 (4): 189–346. DOI : 10.1021 / ed020p189 .
  7. ^ Дзелзкалнс, Лайла; Боннер, Фрэнсис (1978). «Взаимодействие азотной и сульфаминовой кислот в водном растворе». Неорганическая химия . 17 (12): 3710–3711. DOI : 10.1021 / ic50190a080 .
  8. ^ США 3328294 
  9. ^ FR 2087248 
  10. ^ a b Бенсон, Г. Энтони; Спиллейн, Уильям Дж. (1980). «Сульфаминовая кислота и ее N- замещенные производные». Химические обзоры . 80 (2): 151–186. DOI : 10.1021 / cr60324a002 . ISSN 0009-2665 . 
  11. ^ Winum, JY; Scozzafava, A .; Montero, JL; Супуран, CT (2005). «Сульфаматы и их терапевтический потенциал». Обзоры медицинских исследований . 25 (2): 186–228. DOI : 10.1002 / med.20021 . PMID 15478125 . 
  12. ^ Бенкизер, Рекитт. «Паспорт безопасности материала - Средство для удаления извести, кальция и ржавчины (Trigger Spray)» (PDF) . hardwarestore.com . Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 17 ноября 2011 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • «Информация о химическом отборе проб - сульфаминовая кислота» . Управление по охране труда и технике безопасности. 6 мая 1997 . Проверено 17 ноября 2011 года .
  • Кремлин, Р.Дж. (1996). Введение в химию сероорганических соединений . 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.