苯亚磺酸钠的化学性质及其在有机合成中的应用

苯亚磺酸钠的化学性质及其在有机合成中的应用

苯亚磺酸钠是有机合成中常用的一种磺酰化试剂，具有稳定、腐蚀性小且操作简便等特点。本文详细介绍了苯亚磺酸钠的基本信息、物理性质、制备方法及其在各类反应中的应用，特别是作为磺酰化试剂在亲核取代反应和交叉偶联反应中的应用。

基本信息

• 英文名称：Sodium benzenesulfinate
• 分子式：C6H5SO2Na
• 分子量：164.15
• CAS 登录号：873-55-2
• 结构式：
  

物理性质

白色固体，mp >300℃。可溶于水。

制备和商品

国内外试剂公司均有销售。该试剂可由苯磺酰氯经还原得到。具体制备方法如下：将苯磺酰氯与亚硫酸钠在碎冰中混合反应，直到苯磺酰氯溶解。在反应过程中要不断检测反应液的 pH 值，加入稀氢氧化钠溶液维持 pH =3.5~8.5 以防止二氧化硫生成。反应完成后过滤除去硫酸氢钠，滤液用硫酸在0℃下酸化得到苯亚磺酸。接着使用乙醚萃取，萃取后的乙醚溶液用氢氧化钠中和析出苯亚磺酸钠。该试剂的纯化方法为将其溶于水，然后加入乙醇即可沉淀得到纯品。

注意事项

该试剂在常温常压下稳定，几乎无毒。应避免与氧化物接触，见光也易被氧化。

各类反应

苯亚磺酸钠是有机合成中常用的一种磺酰化试剂，与苯亚磺酸具有类似的性质。与苯亚磺酸相比，苯亚磺酸钠更加稳定、腐蚀性更小且操作更加简便。

亲核取代反应

苯亚磺酸钠可以与卤代烃或二芳基碘鎓盐直接发生亲核取代反应，得到相应的砜类化合物。例如，以BmimBF4/H2O为溶剂，苯亚磺酸钠与碘甲烷在无碱的条件下就可以反应生成甲基苯基砜。如果使用苄基卤代物、α-卤代苯乙酮和烯丙基卤代物等作为亲电试剂，提高反应温度能够促进反应的进行。

在微波条件下，苄氯作为亲电试剂可以与苯亚磺酸钠快速反应。在钠-汞齐的作用下，芳基磺酰基可以被脱除。

二芳基碘鎓盐同样也可以作为亲电试剂与苯亚磺酸钠反应。如式5所示：该反应不需要加入金属催化剂和碱，就能以高产率得到二苯基砜。

交叉偶联反应

苯亚磺酸钠 (或对甲苯亚磺酸钠) 在金属催化剂的存在下还能与卤代苯、芳基硼试剂、苄基卤代物和炔烃等化合物发生偶联反应。

钯催化的交叉偶联反应

使用 Pd2(dba)3为催化剂，Xantphos 为配体，对甲苯亚磺酸钠与碘苯可高产率地完成偶联反应。在该条件下，使用溴苯也能发生类似的反应。

在甲醇钠的存在下，使用 Pd(OAc)2/p-Tol3P 作为催化体系，苯亚磺酸钠 (或对甲苯亚磺酸钠) 可与苄氯发生偶联反应。该反应需要较高的温度，在反应中脱除二氧化硫生成二芳基甲烷。

在钯催化剂的作用下，苯亚磺酸钠可与苯乙炔及其衍生物发生脱二氧化硫偶联反应；而与苯丙炔酸则发生加成反应。如式8所示：苯亚磺酸钠与4-甲氧基苯乙炔在PdCl2的催化下，在无配体的条件下发生反应，以较高产率得到偶联产物。在类似的条件下，如果使用带有吸电子基团的芳基乙炔 (如4-硝基苯乙炔) 作为底物，则发生的是炔烃的加成反应，且反应温度可以适当降低。当使用苯丙炔酸为底物时也得到加成产物，但反应需在更高的温度下进行。

铜催化的交叉偶联反应

在铜催化剂的作用下，苯亚磺酸钠可与卤代芳烃或芳基硼酸等化合物发生偶联反应。大多数情况下，这类反应需要在DMSO和DMF等溶剂中加热进行，且需要配体的参与。如式 11 所示：使用 (CuOTf)2·PhH、N,N′-二甲基乙二胺为配体，苯亚磺酸钠与碘苯在DMSO中反应生成二苯基砜。该反应条件也适用于烷基磺酸钠。使用壳聚糖负载的CuSO4也可催化该反应顺利进行。

以1,10-菲啰啉为配体，苯亚磺酸钠与苯硼酸在 CuFe2O4 的催化下以69%的产率发生偶联反应。而在相同条件下使用碘苯代替苯硼酸参与反应则可得到76%的产率。

在 K2S2O8 的存在下，以 CuBr2 为催化剂，不需使用配体，对甲基苯亚磺酸钠及其衍生物与喹啉氮氧化物在氩气氛中可发生偶联反应。该反应选择性地发生在喹啉的 C-2 位。

在没有其它底物参与的情况下，苯亚磺酸钠可以在过量的 Cu(OAc)2 的作用下发生自身偶联反应，脱去 SO2 生成二苯基砜。

在碘单质的存在下，苯亚磺酸钠可以与多种化合物发生反应。如式 15 所示：苯亚磺酸钠可以与苯乙烯发生偶联反应。而苯乙炔与苯亚磺酸钠在相同条件下则发生加成反应。

在氩气氛中，苯亚磺酸钠可以与β -萘酚在甲酸水溶液中反应生成二芳基硫醚。该反应选择性地发生在萘酚的C-1位。