Ácido p-toluenosulfónico

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Ácido p-toluenosulfónico
Tosic acid.png
Tosic-acid-3D-balls.png
Nombre (IUPAC) sistemático
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
ChemSpider 5876
DrugBank {{{DrugBank}}}
Propiedades físicas
Estado de agregación sólido
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) K (Expresión errónea: operador ( inesperado °C)
Punto de ebullición 413 K (140 °C)
Propiedades químicas
Acidez

-2.8 (agua),[3]

8.5 (acetonitrilo)[4] pKa
Peligrosidad
Frases R R36, R37, R38
Frases S S26
Riesgos
Piel Irritante de la piel
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

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.

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[editar]

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[editar]

Modelo de bolas y varillas del ion 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[editar]

El ácido toluenosulfónico se usa en síntesis orgánica como un catalizador ácido "orgánico soluble". Ejemplos de distintos usos:

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[editar]

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[editar]

  1. Número CAS
  2. Armarego, Wilfred, 2003. Purification of Laboratory Chemicals. Elsevier Science. pp. 370. ISBN 0-7506-7571-3.
  3. Guthrie, J. P. Hydrolysis of esters of oxy acids: pKa values for strong acids. Can. J. Chem. 1978, 56, 2342-2354.
  4. 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
  5. Enrique; et al (1979). «Sulfonación», en Química orgánica. Reverté. ISBN 978-84-291-7015-3.
  6. Nucleophilic Substitution
  7. 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. 
  8. 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. 
  9. Imwinkelried, R.; Schiess, M.; Seebach, D. (1993). "Diisopropyl (2S,3S)-2,3-O-isopropylidenetartrate". Org. Synth.; Coll. Vol. 8: 201. 
  10. L. Field and J. W. McFarland (1963). "p-Toluenesulfonic Anhydride". Org. Synth.; Coll. Vol. 4: 940. 
  11. C. M. Suter (1944). The Organic Chemistry of Sulfur, pp. 387-388, John Wiley & Sons, New York.
  12. J. M. Crafts (1901). "Catalysis in concentrated solutions." J. Am. Chem. Soc. 23 236-249.