Ácido p-toluenosulfónico
El ácido p-toluenosulfónico o ácido tosílico (TsOH) es un compuesto orgánico de fórmula CH3C6H4SO3H. Es un sólido blanco soluble en agua, alcoholes, y otros disolventes polares. El grupo 4-CH3C6H4SO2- es conocido como grupo tosilo y es abreviado a menudo como Ts o Tos.
| Ácido p-toluenosulfónico | ||
|---|---|---|
| Nombre IUPAC | ||
| ácido 4-metilbenzenosulfónico | ||
| General | ||
| Otros nombres | ácido tosílico (TsOH) PTSA | |
| Fórmula semidesarrollada | CH3C6H4SO3H | |
| Fórmula molecular | C7H8SO3 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 104-15-4[1] | |
| ChEBI | 27849 | |
| ChEMBL | CHEMBL541253 | |
| ChemSpider | 5876 | |
| DrugBank | 03120 | |
| UNII | QGV5ZG5741 | |
| KEGG | C06677 | |
| InChI=InChI=1S/C7H8O3S/c1-6-2-4-7(5-3-6)11(8,9)10/h2-5H,1H3,(H,8,9,10) Key: JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N | ||
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | blanco | |
| Masa molar | 172,20 g/mol (anhidro) 190.22 g/mol (monohidratado) g/mol | |
| Punto de fusión | 311(anhidro),[2] 376-379 (monohidratado) | |
| Punto de ebullición | 413 K (140 °C) | |
| Propiedades químicas | ||
| Acidez | -2.8 (agua),[3] | |
| Peligrosidad | ||
| Frases R | R36, R37, R38 | |
| Frases S | S26 | |
| Riesgos | ||
| Piel | Irritante de la piel | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
El TsOH es un ácido orgánico fuerte, aproximadamente un millón de veces más fuerte que el ácido benzoico. Es uno de los pocos ácidos fuertes que es sólido. También, a diferencia de algunos ácidos minerales fuertes (especialmente ácido nítrico, ácido sulfúrico y ácido perclórico), el TsOH es un ácido no oxidante.
Síntesis
El TsOH se prepara a escala industrial mediante la sulfonación de tolueno (se hace reaccionar el tolueno con ácido sulfúrico concentrado, que es una mezcla de H2SO4 y SO3, y se forma el ácido sulfónico TsOH). El electrófilo que reacciona puede ser HSO3+ o SO3.[5]
- CH3C6H5 + H2SO4H (SO3) →
- → p-CH3C6H4SO3H (TsOH) + H2O
Las impurezas comunes incluyen el ácido bencenosulfónico y el ácido sulfúrico, pero éstas no pueden eliminarse. Se hidrata con facilidad.
Ésteres tosilato
Los tosilatos son usados como agentes alquilantes debido a que el grupo tosilo es un grupo aceptor de electrones, lo que lo convierte en un buen grupo saliente. El grupo tosilo es también un grupo protector para alcoholes y aminas, por combinación del alcohol o amina con cloruro de 4-toluenosulfonilo, en un disolvente aprótico, a menudo, piridina.[6] Estos ésteres toluenosulfonato pueden someterse a un ataque nucleófilo (por reacción de sustitución nucleófila) o una eliminación. La reducción de ésteres tosilato da el hidrocarburo; así, tosilación seguida de reducción permite la desoxigenación de alcoholes.
Reacciones y usos
El ácido toluenosulfónico se usa en síntesis orgánica como un catalizador ácido "orgánico soluble". Ejemplos de distintos usos:
- Acetalización de un aldehído.[7]
- Esterificación de ácidos carboxílicos.[8]
- Transesterificación de un éster.[9]
Otros usos serían:
- El ácido p-toluenosulfónico se puede convertir en anhídrido p-toluenosulfónico por calentamiento con pentóxido de fósforo.[10]
- Cuando se calienta TsOH con ácido y agua, se lleva a cabo una reacción de hidrólisis y se forma tolueno:
- CH3C6H4SO3H + H2O → C6H5CH3 + H2SO4
Esta reacción es general para los ácidos sulfónicos derivados de grupo arilo, pero la velocidad a la que se produce depende de la estructura del ácido, la temperatura y la naturaleza del catalizador ácido. Por ejemplo el p-TsOH no se ve afectado por el ácido clorhídrico concentrado frío, pero se hidroliza cuando se calienta a 186 °C en ácido fosfórico concentrado.[11][12]
Peligros
El ácido p-toluenosulfónico siempre contiene algo de ácido sulfúrico y por lo tanto tiene riesgo de corrosividad para la piel, las membranas mucosas y los ojos. La inhalación del mismo presenta riesgo de edema pulmonar.
Referencias
- Número CAS
- Armarego, Wilfred, 2003. Purification of Laboratory Chemicals. Elsevier Science. pp. 370. ISBN 0-7506-7571-3.
- Guthrie, J. P. Hydrolysis of esters of oxy acids: pKa values for strong acids. Can. J. Chem. 1978, 56, 2342-2354.
- Eckert, F.; Leito, I.; Kaljurand, I.; Kütt, A.; Klamt, A.; Diedenhofen, M. Prediction of Acidity in Acetonitrile Solution with COSMO-RS. J. Comput. Chem. 2009, 30, 799-810. doi 10.1002/jcc.21103
- Enrique; et al (1979). «Sulfonación», en Química orgánica. Reverté. ISBN 978-84-291-7015-3.
- Nucleophilic Substitution
- H. Griesser, H.; Öhrlein, R.; Schwab, W.; Ehrler, R.; Jäger, V. (2004). "3-Nitropropanal, 3-Nitropropanol, and 3-Nitropropanal Dimethyl Acetal". Org. Synth.; Coll. Vol. 10: 577.
- Furuta, K. Gao, Q.-z.; Yamamoto, H. (1998). "Chiral (Acyloxy)borane Complex-catalyzed Asymmetric Diels-Alder Reaction: (1R)-1,3,4-Trimethyl-3-cyclohexene-1-carboxaldehyde". Org. Synth.; Coll. Vol. 9: 722.
- Imwinkelried, R.; Schiess, M.; Seebach, D. (1993). "Diisopropyl (2S,3S)-2,3-O-isopropylidenetartrate". Org. Synth.; Coll. Vol. 8: 201.
- L. Field and J. W. McFarland (1963). "p-Toluenesulfonic Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 940.
- C. M. Suter (1944). The Organic Chemistry of Sulfur, pp. 387-388, John Wiley & Sons, New York.
- J. M. Crafts (1901). "Catalysis in concentrated solutions." J. Am. Chem. Soc. 23 236-249.