Cloruro di tionile: sintesi, reazioni

Il cloruro di tionile  ha formula SOCl2 ed è un composto inorganico ma è usato spesso nelle sintesi organiche a causa della polarità del legame zolfo-ossigeno che rende lo zolfo un elettrofilo. La geometria molecolare del cloruro di tionile è piramidale a causa del doppietto elettronico solitario presente sullo zolfo.

Si presenta come un liquido fumante da incolore a giallo con un odore pungente e soffocante con una temperatura di ebollizione di 79°C. Per la sua tossicità è indicato dalla Chemical Weapons Convention  come sostanza che può essere utilizzata per la produzione di armi chimiche.

struttura
struttura

Viene spesso utilizzato come agente clorurante reagente e reagisce come tale con i composti carbonilici e alcoli alifatici. Gli intermedi che si formano nel corso delle reazioni di clorurazione  possono essere ulteriormente trasformati in altri composti.

In campo industriale è usato sintesi dei cloruri acilici utili precursori per la produzione di
principi attivi in campo farmaceutico farmaceutici, reagenti e coloranti. Rispetto ad altri reagenti clorurati, il cloruro di tionile presenta ha molti vantaggi. Dà infatti reazioni con rese elevate, prodotti facilmente isolabili ed inoltre è miscibile con quasi tutti i solventi organici ed è esso stesso un buon solvente.

Sintesi

Il cloruro di tionile può essere ottenuto dalla reazione tra il triossido di zolfo e il dicloruro di zolfo secondo la reazione:

SO3 + SCl2 → SOCl2 + SO2

Reazioni del cloruro di tionile

Il cloruro di tionile reagisce con acqua per dare cloruro di idrogeno e biossido di zolfo:

SOCl2 + H2O → 2 HCl + SO2

Moltissime sono le sintesi organiche che si avvalgono del cloruro di tionile.

Tra queste le due più importanti sono la:

La conversione di alcoli in alogenuri acilici avviene rapidamente e il biossido di zolfo insieme con il cloruro di idrogeno che costituiscono gli altri prodotti di reazione possono essere facilmente  allontanati essendo composti gassosi. Tale allontanamento fa sì che l’equilibrio si sposti verso destra.

Il meccanismo della reazione prevede un primo stadio in cui il doppietto elettronico presente sull’ossigeno dell’alcol attacca lo zolfo con formazione di un alchilclorosolfito:

primo stadio
primo stadio

Lo ione cloruro prodotto in questa reazione, agisce da nucleofilo, e attacca l’alchilclorosolfito secondo un meccanismo SN2 per dare biossido di zolfo, cloruro di idrogeno e alogenuro alchilico:

secondo stadio
secondo stadio

Poiché la reazione avviene con un meccanismo SN2 se l’alcol è otticamente attivo presentando il gruppo alcolico legato ad un carbonio chirale si verifica un’inversione di configurazione nell’alogenuro alchilico prodotto:

La conversione degli acidi carbossilici in alogenuri acilici procede per attacco iniziale del doppietto elettronico solitario presente sull’atomo di ossigeno allo zolfo secondo il meccanismo seguente:

Anche in questa reazione il biossido di zolfo insieme con il cloruro di idrogeno prodotti possono essere facilmente allontanati. Anche l’eventuale eccesso di cloruro di tionile può essere allontanato per evaporazione in quanto il cloruro di tionile ha una temperatura di ebollizione di  74.6°C.

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