Sulfochlorierung

Als Sulfochlorierung bezeichnet man den Austausch (Substitution) von Wasserstoff durch die Sulfonylchloridgruppe (SO₂Cl) in Alkanen. Diese Reaktion ist eine radikalische Substitution und wird auch als Reed-Reaktion bezeichnet.^[1]

Alkane reagieren mit einer Mischung aus Schwefeldioxid/Chlor zu Alkylsulfonylchloriden:

$ \mathrm {R-H\ +\ SO_{2}/Cl_{2}\ \rightarrow \ R-SO_{2}Cl\ +\ HCl} $

Reaktionsablauf

Startreaktion

Die Kettenreaktion wird initialisiert durch Zufuhr geeigneter Energie, z.B. Licht. Es kommt zum Bindungsbruch der Cl-Cl-Bindung:

$ \mathrm {Cl_{2}\ +\ h\nu \rightarrow \ 2Cl\cdot } $

Das Chlormolekül wird homolytisch gespalten, das heißt in zwei gleiche Hälften (Chloratome) geteilt (Im Gegensatz zur Heterolyse. Den erzwungenen Bindungsbruch durch elektromagnetische Strahlung bezeichnet man auch als Radiolyse.

Fortpflanzungsreaktionen

Ein Chlorradikal reagiert mit dem Alkan unter Bildung eines Alkylradikals und Chlorwasserstoff:

$ \mathrm {R-H\ +\ Cl\cdot \rightarrow \ R\cdot \ +\ HCl} $

Anschließend verbindet sich das Alkylradikal mit dem Schwefeldioxid:

$ \mathrm {R\cdot \ +\ SO_{2}\ \rightarrow \ R-SO_{2}\cdot } $

Zuletzt entsteht das Alkylsulfonylchlorid unter Freisetzung eines neuen Chlorradikals:

$ \mathrm {R-SO_{2}\cdot \ +\ Cl_{2}\ \rightarrow \ R-SO_{2}-Cl\ +\ Cl\cdot } $

Die Kette beginnt von Neuem.

Kettenabbruchreaktionen

Der Kettenabbruch erfolgt durch Rekombination von Radikalen:

$ \mathrm {2\ Cl\cdot \rightarrow \ Cl_{2}\ +\ Energie} $

$ \mathrm {2\ R\cdot \rightarrow \ R_{2}\ +\ Energie} $

Die überschüssige Energie wird durch Stoßrelaxation abgebaut.

Die Sulfochlorierung ist nicht selektiv, d. h. man erhält oft ein Gemisch stellungsisomerer Alkylsulfonylchloride.

Varianten der Reaktion

Unter bestimmten Bedingungen (40–80 °C) erfolgt lediglich eine Chlorierung des Alkans:

$ \mathrm {R-H\ +\ SO_{2}Cl_{2}\ +\Delta T\ \rightarrow \ R-Cl\ +\ SO_{2}\ +\ HCl} $

Anwendung

Die durch diese Reaktion hergestellten Alkylsulfonylchloride sind wichtige Zwischenprodukte bei der technischen Synthese von Detergentien.

Siehe auch

• Chlorsulfonierung, Sulfoxidation, Sulfonsäure

Einzelnachweise