Chlorek tionylu

Chlorek tionylu, SOCl
2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków kwasowych, pochodna kwasu siarkawego. W temperaturze pokojowej jest bezbarwną cieczą, dymiąca na powietrzu. Wykorzystywany w reakcjach chlorowania związków organicznych, m.in. podczas produkcji gazów bojowych.

Chlorek tionylu

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) podst. dichloro-λ4-sulfanon addyt. dichlorydooksydosiarka Inne nazwy i oznaczenia tlenochlorek siarki, dichlorek tlenek siarki, oksochlorek siarki, chlorek sulfinylu
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	SOCl2
Masa molowa	118,97 g/mol
Wygląd	bezbarwna bądź żółta ciecz o duszącym zapachu[1]
Identyfikacja
Numer CAS	7719-09-7
PubChem	24386
SMILES O=S(Cl)Cl
InChI InChI=1S/Cl2OS/c1-4(2)3 InChIKey FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 1,631 g/cm³[2]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie reaguje z wodą[2] w innych rozpuszczalnikach rozpuszczalny w benzenie, chloroformie i tetrachlorometanie[2] Temperatura topnienia −101 °C[2] Temperatura wrzenia 75,6 °C[2] Współczynnik załamania 1,527 (589 nm, 10 °C)[2]
Budowa Moment dipolowy (1,45 ± 0,03) D[2]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2023-11-05] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanego źródła[3] Niebezpieczeństwo Zwroty H H302, H314, H331, H335, EUH014, EUH029 Zwroty P P261, P280, P301+P312, P303+P361+P353, P304+P340+P310, P305+P351+P338 Numer RTECS XM5150000 Dawka śmiertelna LD50 324 mg/kg (szczur, drogą pokarmową)
Podobne związki
Podobne związki	fluorek tionylu (SOF 2), bromek tionylu (SOBr 2), chlorek sulfurylu (SO 2Cl 2), fosgen (COCl 2), chlorek nitrozylu (ClNO)
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Budowa i właściwości

Cząsteczka chlorku tionylu ma budowę piramidalną, wskazującą na obecność wolnej pary elektronowej (w przeciwieństwie do fosgenu o budowie płaskiej). Chlorek tionylu reaguje z wodą tworząc chlorowodór i dwutlenek siarki:

H
2O + SOCl
2 → 2HCl + SO
2

Jest bardzo reaktywny. W temperaturze około 140 °C ulega rozkładowi.

Otrzymywanie

Podstawową metodą przemysłowej syntezy chlorku tionylu jest reakcja trójtlenku siarki z dwuchlorkiem siarki^[4]:

SO
3 + SCl
2 → SOCl
2 + SO
2

Inne metody otrzymywania:

SO
2 + PCl
5 → SOCl
2 + POCl
3

SO
2 + Cl
2 + SCl
2 → 2SOCl
2

SO
3 + Cl
2 + 2SCl
2 → 3SOCl
2

Zastosowania

Chemia organiczna

Chlorek tionylu jest szeroko stosowany w reakcjach chlorowania, np. do przekształcania kwasów karboksylowych w chlorki acylowe^[5]:

Otrzymywanie chlorków acylowych z kwasów karboksylowych

Reaguje z alkoholami dając odpowiednie chlorki alkilowe^[6][7]:

Otrzymywanie chlorków alkilowych z alkoholi

W reakcji tej w pierwszym etapie powstaje ester chlorosulfinylowy R−O−SOCl, który rozpada się do chlorku i SO
2^[8]:

R−OH + SOCl
2 → R−O−SOCl + HCl → R−Cl + SO
2

Ze względu na to, że produktami ubocznymi chlorowania za pomocą chlorku tionylu są gazy (HCl i SO
2), a nadmiar SOCl
2 można usunąć przez destylację, procedura oczyszczania właściwego produktu jest zwykle prostsza niż w przypadku chlorowania za pomocą pięciochlorku fosforu.

Z 1,2-aminoalkoholami reaguje z wytworzeniem cyklicznych sulfamidów, natomiast gdy grupy −OH i −NH
2 są bardziej oddalone, grupa hydroksylowa ulega substytucji atomem chloru, a z aminowej powstaje amid, jak np. w pierwszym etapie otrzymywania bicifadyny (leku przeciwbólowego)^[8]:

Synteza bicifadyny

Chemia nieorganiczna

Chlorek tionylu stosuje się do otrzymywania bezwodnych chlorków metali z soli uwodnionych^[9]:

MCl
n·mH
2O + mSOCl
2 → MCl
n + mSO
2 + 2mHCl

Baterie litowe

Chlorek tionylu wykorzystuje się także w ogniwach o zastosowaniach specjalnych. Chlorek tionylu jest składnikiem ogniw litowo-chlorkowo tionylowych jako elektroda dodatnia (katoda), z metalicznym litem jako elektrodą ujemną (anodą). Reakcja zachodząca w czasie rozładowywania ogniwa to^[10]:

4Li + 2SOCl
2 → 4LiCl + S + SO
2

Ogniwa te mają wiele zalet nad innymi rodzajami litowych ogniw pierwotnych, między innymi wysoką gęstość energii, szeroki zakres temperatur pracy i dużą trwałość, jednakże ich wysoka cena i kwestie bezpieczeństwa ograniczają ich zastosowanie. Zawartość tych ogniw jest wysoce toksyczna i wymaga specjalnych procedur utylizacji, dodatkowo istnieje ryzyko eksplozji ogniwa w wyniku zwarcia^[10].