氯磺酸的制备

【英文名称】Chlorosulfonic Acid

【分子式】ClSO3H

【分子量】116.52

【CA登录号】[7790-94-5】

【缩写和别名】Chlorosulf tic Acid

【结构式】

【物理性质】氯磺酸为无色或淡黄色液体，mp -81～-80℃，bp 151～152℃，74～75℃/19 mmHg，d1.753g/cm3。不溶于二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂，溶于二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃等极性溶剂。强吸湿性，遇醇酸时分解，遇水时会爆炸。

【制备和商品】该试剂在国内外化学试剂公司有销售。目前工业上的制法主要是用等摩尔量的三氧化硫和干燥氯化氢气体反应获得。

【注意事项】该试剂在室温下稳定，但有强腐蚀性。其蒸气亦有强刺激性，会对眼睛、黏膜、呼吸道等造成伤害，使用时注意保护。性质比较活泼，与醇或酸反应剧烈，遇水会爆炸，使用时注意尽量避免与水直接接触。 氯磺酸是一个强酸，但其硫氯键的键能较弱，很容易被其它亲核试剂进攻而断裂。广泛用作(硫酸)酯化试剂、磺化试剂、氯磺化试剂、磺酰化试剂、氯化试剂、脱水剂等。

硫酸酯化反应氯磺酸可以与各种活泼氢基团反应得到磺化产物。该反应比较剧烈，一般需要在冰镇下进行(式1)。例如：胺类化合物可以和氯磺酸反应得到胺基磺酸产物。该反应一般需要使用碱作为催化剂，常用的碱包括三乙胺、吡啶或其衍生物等(式2)。

当体系中同时含有氨基和羟基时，优先和羟基反应得到氨基醇的硫酸酯。而羟基经氯磺酸活化后，离去能力增强，从而有利于分子内(式3)或分子间(式4) 的亲核取代反应进行。例如：在Wenker反应中，用氯磺酸替代硫酸可以避免高温带来的消除反应，从而达到合成氮杂环丙烷的目的(式3)。

磺化、氯磺化和磺酰化反应 氯磺酸和芳香环化合物也可以发生磺化反应，得到苯磺酸衍生物或芳香磺酸衍生物。磺化和氯磺化反应主要根据反应中氯磺酸加入的量来决定。使用一倍量时，得到的是磺化产物。如果氯磺酸过量，过量的氯磺酸会和产物进一步反应得到磺酰氯(式5)。例如：六苯基苯和60倍量的氯磺酸反应，即可得到相应六取代的磺酰氯产物(式6)。

若进一步和亲核试剂反应则可以得到磺酰化产物。例如：1-氟-2-三氟甲磺基苯可以和过量的氯磺酸反应得到相应的磺酰氯，随后经氨水处理则可以得到相应的磺酰胺。该化合物是合成药物ABT-263的重要中间体(式7)。

此外，如果需要在硫的另一侧引入烷基时，则一般先将磺酸氯用亚硫酸钠还原成亚磺酸。如式8所示：生成的亚磺酸作为亲核试剂参与反应。

氯化试剂及其它用途氯磺酸能够在叔碳原子上发生氯化反应，例如：氯磺酸能够和金刚烷反应，并将其桥头碳原子氯化。根据氯磺酸的量和反应时间等条件的不同，可以得到一氯代或多氯代的产物(式9)。

氯磺酸还可以参与其它的反应，例如：脱羧反应和重排反应等。