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Die '''Sulfonierung''' ist eine Reaktion, bei der eine Sulfonsäuregruppe (–SO2-OH-Gruppe, auch –SO3H-Gruppe), oder auch Sulfogruppe, in eine [[organische Verbindung]] eingeführt wird.<ref name="Römpp">[[Otto-Albrecht Neumüller]] (Hrsg.): [[Römpp Lexikon Chemie|''Römpps Chemie-Lexikon.'']] Band 5: ''Pl–S.'' 8. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Franckh’sche Verlagshandlung, Stuttgart 1987, ISBN 3-440-04515-3, S. 4053–4054.</ref> Die Reaktionsprodukte werden als [[Sulfonsäure]]n bezeichnet, Zwischenprodukte können [[Sultone]] oder Anhydride sein.

Sulfonierungen können an [[Alkane]]n, [[Alkene]]n oder [[Aromaten]] erfolgen.

Im Gegensatz zu Schwefelsäureestern ist bei den Sulfonsäuren das [[Schwefel]]atom direkt an ein Kohlenstoffatom gebunden.

Im Allgemeinen verwendet man zur Sulfonierung:

* [[Schwefelsäure#Oleum|Oleum]] bei der Sulfonierung von Aromaten,<ref name="ABC Chemie1">''Brockhaus ABC Chemie'', VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 1366.</ref> wie [[Benzol]] und [[Toluol]] in der Flüssigphase
* [[Schwefeltrioxid]] bei der Sulfonierung von [[Alkylbenzole]]n und [[Olefine]]n in der Gas-/Flüssigphase

Indirekt lässt sich eine Sulfogruppe einführen mit

* [[Chlorsulfonsäure]] bei der Chlorsulfonierung von Aromaten
* [[Schwefeldioxid]]/[[Chlor|Chlorgas-Gemische]] bei der radikalisch verlaufenden Sulfonierung von [[Alkane]]n, der sogenannten Sulfochlorierung<ref name="ABC Chemie2">''Brockhaus ABC Chemie'', VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 1364.</ref>

Die im technischen Prozess hergestellten Produkte finden nach Hydrolyse und Neutralisation mit [[Ammoniak]] oder [[Natronlauge]] vor allem als [[Tenside]] in Wasch- und [[Reinigungsmittel]]n Verwendung.

== Sulfonierung von Aromaten ==
[[Datei:Synthesis Benzenesulfonic acid.svg|300px|right|mini|Synthese von Benzolsulfonsäure aus Benzol und konz. Schwefelsäure.]]

Bei der Sulfonierung von [[Aromaten]] ist das Elektrophil [[Schwefeltrioxid]] (SO3) in Schwefelsäure, [[Pyridin]] oder [[1,4-Dioxan|Dioxan]] oder das durch Protonierung in Schwefelsäure gebildete Kation HSO3+:<ref name="Organikum">Autorenkollektiv, ''[[Organikum]]'', 16. Aufl., VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1986, S. 307f.</ref>

: <math>\mathrm{SO_3 + H_2SO_4 \rightleftharpoons H_2S_2O_7 \rightleftharpoons HSO_3^+ + HSO_4^-}</math>

Die Reaktion lässt sich beschleunigen, wenn man [[Schwefeltrioxid]] in konzentrierter Schwefelsäure löst (''Oleum''). Für die Reaktion ist das Schwefeltrioxid von maßgeblicher Bedeutung, die Schwefelsäure dient als Trägermedium für das Schwefeltrioxid. Schwefeltrioxid erweist sich als starkes Elektrophil, da das Schwefelatom durch den starken Elektronenzug der Sauerstoffatome (Elektronegativitätsdifferenz: 1,2) sehr stark positiv polarisiert ist.

: [[Datei:SO3 meso2.png|300px|Mesomere Grenzstrukturen von [[Schwefeltrioxid]].]]
: Mesomere Grenzstrukturen von [[Schwefeltrioxid]].

Die Reaktion der Sulfonierung von Aromaten ist eine [[elektrophile aromatische Substitution]].

: [[Datei:Sulfonierung.svg|650px|Bei der Sulfonierung von Aromaten wirkt das [[Schwefeltrioxid]] (SO3) als das elektrophile Agens.]]

Alle Zwischenschritte sind reversibel. Die Reaktion mit Schwefeltrioxid führt zu der Ausbildung eines π- und dann eines σ-Komplexes, bei dem die Aromatizität aufgehoben ist. Die nachfolgende Abstraktion eines Protons regeneriert das aromatische System wieder. Das entstandene Produkt, die [[Benzolsulfonsäure]], kann mit verdünnter Schwefelsäure behandelt werden, so dass die Sulfonsäuregruppe wieder abgespalten wird. Dieser Mechanismus reagiert dann nach dem Prinzip der [[ipso-Substitution|''ipso''-Substitution]]; die Sulfonsäuregruppe ist wegen ihrer hohen Elektrophilie auch eine gute Abgangsgruppe.<ref>Hans Peter Latscha, Uli Kazmaier und Helmut Alfons Klein: ''Organische Chemie''. Springer, Berlin; Auflage: 6., vollständig überarbeitete Auflage 2008; ISBN 3-540-77106-9; S. 112.</ref> Bei der Sulfonierung mit SO3 können in einer Nebenreaktion auch Sulfonsäure-Anhydride entstehen, die vor der Weiterverarbeitung der Produkte zu Tensiden hydrolysiert werden müssen. Als weitere Nebenprodukte können [[Sulfone]] entstehen.

== Sulfonierung von Alkenen ==
Die Sulfonierung von [[Alkene]]n liefert eine breite Produktpalette von Alkensulfonsäuren [α-Alkensulfonate (AOS)], über 1,3- und 1,4-Sultone, Alkendisulfonsäuren sowie Sulton-Sulfonsäuren.

Bei der Bildung der [[Sultone]] wird als erster Reaktionsschritt eine [2+2]-[[Cycloaddition]] der S=O-[[Doppelbindung]] des SO3 mit der C=C-Doppelbindung des Alkens vermutet, die dann durch [[Umlagerung]] die 1,3- und 1,4-Sultone bildet. Die Sultone müssen vor der Weiterverarbeitung der AOS zu [[Tenside]]n hydrolysiert werden.

== Chlorsulfonierung von Aromaten ==
Über eine '''[[Chlorsulfonierung]]''' lässt sich indirekt ebenfalls eine Sulfogruppe einführen. Siehe dort.

== Sulfochlorierung von Alkanen ==

Als '''[[Sulfochlorierung]]''' bezeichnet man den Austausch ([[Substitutionsreaktion|Substitution]]) von [[Wasserstoff]] durch die [[Sulfonylchlorid]]gruppe (SO2Cl) in [[Alkane]]n. Diese Reaktion ist eine [[radikalische Substitution]] und wird auch als '''Reed-Reaktion''' bezeichnet.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* Peter Sykes: ''Wie funktionieren organische Reaktionen?'' 2. Auflage, Wiley-VCH 2001, ISBN 3-527-30305-7
* Marye Anne Fox/James K. Whitesell: ''Organische Chemie, Grundlagen, Mechanismen, bioorganische Anwendungen'', Spektrum, Akad. Verl., 1995, ISBN 3-86025-249-6
* Industrielle Organische Chemie: Bedeutende Vor- und Zwischenprodukte, von Hans-Jürgen Arpe, 552 Seiten, Wiley-VCH; Auflage: 6., vollst. überarb. A. (Januar 2007), ISBN 3-527-31540-3, ISBN 978-3-527-31540-6 (als [http://books.google.de/books?id=36kHHvzx6M8C&pg=PA88&lpg=PA88&dq=sultone+olefine+-patent&source=web&ots=n4ju44pjKV&sig=VKa8bl2rnWad-FqyjXGxRT63QHw&hl=de&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result#PPA89,M1 Google-Book)]

[[Kategorie:Elektrophile Substitution]]

Sulfonierung - Versionsgeschichte

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