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Le chlorure de p-toluènesulfonyle est un chlorure de sulfonyle aromatique réactif utilisé pour introduire le groupe p-toluènesulfonyle, ou tosyle, dans les molécules organiques.
Son centre sulfonyle électrophile réagit efficacement avec les alcools, les phénols, les amines, les hydrazines et d’autres nucléophiles dans des conditions contrôlées.
Les tosylates et sulfonamides obtenus permettent l’activation, la protection, la substitution, l’élimination, la dérivatisation des groupes fonctionnels et la fabrication d’intermédiaires.
Ces fonctions rendent le chlorure de p-toluènesulfonyle important dans la synthèse pharmaceutique, les produits chimiques fins, les intermédiaires agrochimiques, les colorants, la chimie analytique et la modification des polymères.
IDENTITÉ CHIMIQUE ET NOMS COURANTS
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est l’isomère para du chlorure de toluènesulfonyle, le groupe méthyle et le groupe chlorure de sulfonyle étant positionnés à l’opposé l’un de l’autre sur le cycle benzénique.
Le nom traditionnel chlorure de tosyle et les abréviations TsCl, TosCl et p-TsCl désignent normalement cet isomère para.
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est distinct du chlorure d’o-toluènesulfonyle, de l’acide p-toluènesulfonique et du p-toluènesulfonamide.
L’isomère ortho est une importante impureté liée au procédé, tandis que l’acide p-toluènesulfonique est le principal produit d’hydrolyse.
Synonymes et noms courants : Chlorure de tosyle, TsCl, TosCl, PTSC, p-TsCl, chlorure de p-tosyle, chlorure de 4-tosyle, chlorure de p-toluènesulfonyle, chlorure de 4-toluènesulfonyle, chlorure de para-toluènesulfonyle, chlorure de toluène-4-sulfonyle, chlorure de toluène-p-sulfonyle, chlorure de toluène-4-sulfonyle, chlorure de p-toluènesulfonyle, p-toluènesulfochlorure, para-toluènesulfochlorure, chlorure d’acide p-toluènesulfonique, chlorure d’acide 4-toluènesulfonique, chlorure p-toluènesulfonique, chlorure de 4-méthylbenzènesulfonyle, chlorure de 4-méthylbenzène-1-sulfonyle, chlorure de p-méthylbenzènesulfonyle, chlorure de 4-méthylphénylsulfonyle, chlorure de p-méthylphénylsulfonyle, chlorure de p-tolylsulfonyle, chlorure de 4-tolylsulfonyle, chlorure de benzènesulfonyle, 4-méthyl-, chlorure de 4-toluènesulfonyle, NSC 175822
IDENTIFICATION TECHNIQUE
Numéro CAS : 98-59-9
Numéro CE / EINECS : 202-684-8
Formule moléculaire : C7H7ClO2S
Formule structurale condensée : CH3C6H4SO2Cl
Masse molaire : 190.65 g/mol
Masse exacte : 189.9855 Da
Famille chimique : Chlorures de sulfonyle aromatiques
PROPRIÉTÉS PHYSIQUES ET CHIMIQUES
Aspect : Cristaux hygroscopiques incolores à jaune clair ; les formes commerciales comprennent des cristaux, poudres et flocons blancs à jaune pâle
État physique : Solide à 20 °C
Odeur : Piquante
Point de fusion : 69–71 °C
Point d’ébullition : 145–146 °C à 15 mmHg
Densité : 1.33 g/cm³
Pression de vapeur : 0.16 Pa à 25 °C
Densité relative de vapeur : 6.6, l’air étant égal à 1
Point d’éclair : 128 °C, en vase clos
Température d’auto-inflammation : 492 °C
Comportement dans l’eau : Réagit rapidement avec l’eau pour former de l’acide p-toluènesulfonique et du chlorure d’hydrogène
Demi-vie d’hydrolyse : Environ 2.2 minutes à pH 4 et pH 7 et 2.6 minutes à pH 9 à 25 °C
Solubilité dans l’éther : Très soluble
Solubilité dans le benzène : Très soluble
Solubilité dans l’alcool : Très soluble, avec alcoolyse dans des conditions réactionnelles appropriées
Hygroscopicité : Hygroscopique et sensible à l’humidité
Combustibilité : Solide combustible
Décomposition thermique : Produit du chlorure d’hydrogène, des oxydes de soufre, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone
Stabilité : Stable dans des conditions de stockage sèches et hermétiquement fermées
CARACTÉRISTIQUES FONCTIONNELLES
Les deux atomes d’oxygène du groupe sulfonyle polarisent fortement le centre soufré du chlorure de p-toluènesulfonyle et font du chlorure un groupe partant efficace lors de la substitution nucléophile.
La réaction avec un nucléophile centré sur l’oxygène ou l’azote transfère le groupe p-tolylsulfonyle et génère du chlorure d’hydrogène.
La tosylation transforme le groupe hydroxyle d’un alcool en tosylate sans rompre initialement la liaison carbone–oxygène.
Le tosylate obtenu est un groupe partant nettement meilleur et peut ensuite subir une substitution, une élimination, une réduction ou une cyclisation.
La réaction avec des amines primaires ou secondaires forme des sulfonamides.
Un groupe N-tosyle réduit la basicité et la nucléophilie de l’azote tout en fournissant un groupe protecteur robuste pour la synthèse en plusieurs étapes.
La forme solide cristalline permet un chargement, une pesée et une addition contrôlée précis dans les synthèses de laboratoire et industrielles.
L’exclusion de l’humidité reste essentielle, car l’hydrolyse consomme le matériau actif, produit des impuretés acides et libère du chlorure d’hydrogène corrosif.
PRODUCTION ET FORME COMMERCIALE
La production industrielle utilise couramment la chlorosulfonation du toluène avec de l’acide chlorosulfonique.
La réaction produit les isomères ortho et para du chlorure de toluènesulfonyle, après quoi le refroidissement et la cristallisation isolent préférentiellement le produit para à point de fusion plus élevé.
D’autres voies commencent par l’acide p-toluènesulfonique ou ses sels et transforment la fonction acide sulfonique en chlorure de sulfonyle à l’aide d’un agent chlorant approprié.
La purification commerciale peut comprendre une cristallisation à basse température, une filtration, un lavage, un séchage et le contrôle de l’isomère ortho résiduel et de l’acide libre.
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est fourni sous forme de cristaux, de flocons ou de poudre cristalline.
La qualité du séchage, la forme cristalline, la granulométrie et l’intégrité de l’emballage influencent le comportement de chargement, la tendance à l’agglomération, la vitesse de dissolution et la stabilité au stockage.
APPLICATIONS ET INDUSTRIES
Activation des alcools et production de tosylates
Le chlorure de p-toluènesulfonyle transforme les alcools aliphatiques, les phénols, les groupes hydroxyle des glucides et d’autres composés à fonction hydroxy en esters tosylates.
Cette transformation remplace une fonction hydroxyle présentant un mauvais groupe partant par un groupe sulfonate stable qui fonctionne efficacement dans les réactions ultérieures de substitution et d’élimination.
Les groupes hydroxyle primaires peuvent souvent être tosylés préférentiellement par rapport aux groupes hydroxyle secondaires plus encombrés grâce à un contrôle approprié du rapport des réactifs, de la base, du catalyseur, du solvant et de la température.
Cette sélectivité est utile en chimie des glucides, en synthèse de nucléosides, dans les intermédiaires pharmaceutiques et les produits chimiques fins multifonctionnels.
Les tosylates préparés à partir du chlorure de p-toluènesulfonyle permettent le déplacement par des halogénures, des azotures, des cyanures, des amines, des thiolates, des alcoolates et d’autres nucléophiles.
Ils fournissent également des intermédiaires pour la formation intramoléculaire de cycles, l’élimination contrôlée et l’élimination réductrice de fonctions dérivées d’hydroxyles.
Protection des amines et synthèse de sulfonamides
Le chlorure de p-toluènesulfonyle réagit avec les amines primaires et secondaires pour former des sulfonamides N-tosylés.
Le groupe tosyle protège l’azote pendant des réactions qui affecteraient autrement une amine non protégée et peut améliorer la manipulation ou la cristallisation des intermédiaires synthétiques.
Les dérivés N-tosylés sont utilisés dans des voies en plusieurs étapes impliquant l’alkylation, l’oxydation, la réduction, la cyclisation et la formation de liaisons carbone–carbone.
Leur basicité réduite peut supprimer les réactions concurrentes et faciliter la purification grâce aux changements de polarité et de cristallinité.
La réaction avec l’ammoniac produit du p-toluènesulfonamide, un intermédiaire utilisé en synthèse organique, dans la chimie des sulfonamides, les systèmes de résines et de plastifiants et la production de dérivés de chloramine.
La réaction avec l’hydrazine produit de l’hydrazide de p-toluènesulfonyle, un réactif de synthèse établi et un précurseur pour les applications de gonflage des polymères.
Synthèse pharmaceutique et de chimie fine
Le chlorure de p-toluènesulfonyle contribue à la chimie des procédés pharmaceutiques par l’activation des hydroxyles, la protection de l’azote, la formation de sulfonamides et la préparation d’intermédiaires réactifs.
Ces transformations sont utilisées dans les voies menant à des dérivés vitaminiques, des intermédiaires antithrombotiques, des composés antibactériens, des intermédiaires corticostéroïdes, des hétérocycles et d’autres molécules structurellement complexes.
Le groupe tosyle peut contrôler temporairement la réactivité d’une amine ou transformer un alcool en site destiné à une substitution ultérieure.
Cela permet aux chimistes d’établir la séquence réactionnelle, la régiosélectivité et le résultat stéréochimique sur plusieurs étapes de fabrication.
Un titre élevé, une faible humidité, une teneur limitée en acide libre et une teneur contrôlée en isomère ortho sont particulièrement utiles dans la production d’intermédiaires pharmaceutiques.
Ces paramètres réduisent l’hydrolyse concurrente, les dérivés isomériques indésirables, la consommation excessive de base et les besoins de purification en aval.
Intermédiaires agrochimiques
Le chlorure de p-toluènesulfonyle sert de réactif de sulfonylation et d’activation dans certaines voies de synthèse d’intermédiaires d’herbicides, d’insecticides, de fongicides et de produits de protection des cultures.
Ses réactions avec des intermédiaires à fonction amino ou hydroxy fournissent des sulfonamides, des sulfonates et des composés activés destinés à la construction moléculaire ultérieure.
Le matériau est généralement consommé comme intermédiaire de procédé plutôt qu’incorporé inchangé dans la formulation agricole finale.
Le contrôle de la pureté et des impuretés est important lorsque les intermédiaires en aval nécessitent un profil d’isomères défini ou une faible acidité résiduelle.
Intermédiaires de colorants et pigments
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est utilisé dans la préparation d’agents de condensation et d’intermédiaires fonctionnels pour la fabrication de colorants.
La réaction avec des composés aromatiques contenant des groupes amino ou hydroxy fournit des dérivés sulfonamides et sulfonates présentant une réactivité, une polarité et un comportement de cristallisation modifiés.
Les applications comprennent des étapes de procédé associées à la chimie des colorants dispersés, acides, fluorescents et de spécialité.
Une faible coloration, un titre élevé et des substances apparentées contrôlées contribuent à prévenir les effets indésirables sur la nuance et les pertes de purification dans les procédés sensibles à la couleur.
Intermédiaires d’agents gonflants et d’additifs polymères
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est un précurseur de l’hydrazide de p-toluènesulfonyle et de composés apparentés de type hydrazide de sulfonyle.
Ces produits en aval se décomposent sous chauffage contrôlé pour libérer un gaz et sont utilisés comme agents gonflants chimiques pour le caoutchouc, les plastiques et les matériaux élastomères.
Le chlorure de p-toluènesulfonyle lui-même n’est pas l’additif générateur de gaz incorporé directement dans la formulation polymère.
Son rôle est de fournir l’intermédiaire chlorure de sulfonyle nécessaire à la fabrication de l’agent gonflant hydrazide.
La conversion en p-toluènesulfonamide relie également le chlorure de p-toluènesulfonyle aux plastifiants à base de sulfonamides, aux modificateurs de résine, aux revêtements, aux adhésifs et aux additifs polymères de spécialité.
La composition isomérique de l’alimentation en chlorure de sulfonyle influence la composition et le profil de performance du produit sulfonamide en aval.
Fonctionnalisation des polymères et polysaccharides
Le chlorure de p-toluènesulfonyle transforme les groupes hydroxyle de la cellulose, de l’amidon et d’autres polysaccharides en groupes tosylates.
Les polymères tosylés fournissent des intermédiaires activés pouvant subir une substitution nucléophile afin d’introduire des groupes amino, azido, thio ou d’autres groupes fonctionnels.
Cette chimie permet la préparation de matériaux cellulosiques modifiés, de polysaccharides fonctionnels, de membranes de spécialité, de supports réactifs et de polymères de recherche.
Le degré de substitution est contrôlé par le rapport des réactifs, l’accessibilité du polymère, le système de solvant, la base, la température et le temps de réaction.
Le chlorure de p-toluènesulfonyle peut également fonctionnaliser des polymères synthétiques et des surfaces portant des groupes hydroxy ou amino.
Le groupe tosylate installé fournit un site réactionnel pour le greffage, la substitution, l’immobilisation et d’autres modifications de surface.
Dérivatisation analytique
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est utilisé comme réactif de dérivatisation précolonne des amines et polyamines en analyse chromatographique.
La réaction produit des dérivés tosylamides stables présentant une hydrophobicité accrue et un comportement de séparation amélioré.
Les applications comprennent la détermination des amines biogènes dans les boissons, les aliments, les matériaux biologiques et les échantillons environnementaux.
Le groupe tosyle aromatique peut permettre une détection ultraviolette, tandis que le dérivé stable est également compatible avec les méthodes de spectrométrie de masse.
La dérivatisation analytique bénéficie d’un matériau de haute pureté présentant une faible humidité et une teneur limitée en produits d’hydrolyse.
La réponse du blanc, l’excès de réactif, le pH de dérivatisation, le temps de réaction et l’élimination du réactif non consommé constituent des paramètres importants de développement de méthode.
Applications synthétiques spécialisées
Le chlorure de p-toluènesulfonyle agit comme réactif d’activation ou de déshydratation dans certaines préparations de nitriles, isocyanures, carbodiimides, amides, esters et composés hétérocycliques.
Ces applications dépendent du substrat, de la base, du catalyseur et du milieu réactionnel et sont distinctes de la fabrication classique de tosylates.
La réduction du chlorure de p-toluènesulfonyle fournit des dérivés p-toluènesulfinates utilisés comme éléments constitutifs contenant du soufre.
La substitution par un hydrazide, un azoture, un alcoolate ou d’autres nucléophiles fournit des réactifs tosylés supplémentaires pour la synthèse organique spécialisée.
SÉLECTION DE LA QUALITÉ ET ADÉQUATION DU PRODUIT
Les qualités synthèse et réactif fournissent couramment des titres d’au moins 98 % pour les transformations organiques générales.
Les qualités de haute pureté à 99 % ou plus conviennent mieux aux procédés pharmaceutiques, analytiques, sensibles à la couleur et soumis à un contrôle strict des impuretés.
Le titre détermine la quantité de chlorure de p-toluènesulfonyle actif disponible pour la réaction.
Un faible titre peut augmenter la consommation de réactif et introduire dans le procédé des produits d’hydrolyse supplémentaires, des matériaux isomériques ou des résidus insolubles.
L’humidité constitue un paramètre de sélection critique, car elle consomme directement le groupe chlorure de sulfonyle.
La teneur en acide libre indique une hydrolyse ou une purification incomplète et peut augmenter la consommation de base pendant la tosylation.
La teneur en isomère ortho est importante lorsque le produit en aval nécessite une structure para bien définie.
Un isomère ortho non contrôlé peut former des dérivés étroitement apparentés difficiles à séparer du produit souhaité.
L’intervalle de fusion fournit un indicateur pratique de l’identité, de la pureté et de la composition isomérique.
Un intervalle étroit proche de 69–71 °C est caractéristique d’un matériau para purifié, tandis qu’un comportement de fusion plus large ou abaissé peut indiquer des substances apparentées ou une exposition à l’humidité.
La granulométrie et la forme commerciale influencent la génération de poussière, le chargement, la fusion et la dissolution.
Les cristaux ou flocons peuvent réduire la poussière en suspension dans l’air, tandis que la poudre peut offrir une dissolution plus rapide dans des systèmes fermés correctement conçus.
CONSIDÉRATIONS DE FORMULATION ET DE PROCÉDÉ
La tosylation est normalement réalisée dans un milieu réactionnel sec avec une base qui capte le chlorure d’hydrogène généré pendant la réaction.
La pyridine, les amines tertiaires, les bases inorganiques et les promoteurs nucléophiles catalytiques sont sélectionnés selon le substrat, la sélectivité requise, le système de solvant et la stratégie de purification.
Une addition contrôlée et une gestion de la température sont importantes, car la sulfonylation et l’hydrolyse peuvent libérer de la chaleur.
Des températures initiales basses sont fréquemment utilisées pour maîtriser le comportement exothermique, suivies d’une période de réaction contrôlée à la température nécessaire à la conversion.
L’eau présente dans le solvant, le substrat, l’équipement ou l’atmosphère réduit la teneur en réactif actif et augmente la formation d’acide p-toluènesulfonique.
Des matières premières sèches, un transfert fermé, une protection appropriée par gaz inerte et un emballage résistant à l’humidité favorisent des performances réactionnelles constantes.
La réaction produit normalement du chlorure d’hydrogène ou un sel chlorure de la base sélectionnée.
La filtration, la séparation de phases, le lavage, la cristallisation ou l’échange de solvant peuvent donc devenir des étapes importantes du traitement en aval.
L’excès de chlorure de p-toluènesulfonyle nécessite une neutralisation contrôlée tenant compte du dégagement de chaleur et de la formation de chlorure d’hydrogène.
L’évaluation du changement d’échelle doit prendre en compte la vitesse d’addition, le mélange, la capacité d’évacuation de la chaleur, le contrôle des gaz évacués, la gestion des sels et l’isolement sûr du produit.
QUALITÉ, SPÉCIFICATIONS ET DOCUMENTATION
Les paramètres de qualité importants comprennent l’aspect, le titre, l’intervalle de fusion, l’humidité, l’acide libre, la teneur en isomère ortho, les substances apparentées et les matières insolubles.
La couleur et la forme des particules peuvent également être spécifiées pour les synthèses sensibles à la couleur ou la manipulation automatisée de solides.
Un Certificat d’Analyse consigne les résultats testés pour le lot fourni.
Une Fiche Technique décrit l’identité du produit, sa forme commerciale, ses caractéristiques pertinentes, son stockage et son contexte d’application.
Une Fiche de Données de Sécurité communique la classification des dangers, les mesures de protection, les premiers secours, les informations relatives au transport et les exigences d’élimination.
Une documentation complète facilite l’approbation des matières premières, la qualification des procédés, la gestion des stocks et les achats réglementés.
CONSIDÉRATIONS DE SÉCURITÉ ET RÉGLEMENTAIRES
Le chlorure de p-toluènesulfonyle provoque de graves brûlures cutanées et de graves lésions oculaires et peut être corrosif pour les métaux.
La poussière et les produits de décomposition peuvent irriter ou endommager les voies respiratoires.
Le contact avec l’eau ou l’air humide produit du chlorure d’hydrogène et de l’acide p-toluènesulfonique.
Le chauffage ou un incendie peut générer du chlorure d’hydrogène, des oxydes de soufre, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone.
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est nocif pour les organismes aquatiques et il faut empêcher son entrée dans les égouts, les eaux de surface et le sol.
La récupération d’un déversement doit être effectuée à sec sans disperser la poussière ni appliquer directement de l’eau sur le matériau.
Le transport utilise couramment UN 3261, Solide corrosif, acide, organique, N.S.A., Classe de danger 8, Groupe d’emballage III.
L’emballage utilisé pour le transport doit être chimiquement résistant, solidement fermé, protecteur contre l’humidité et adapté aux solides corrosifs.
PREMIERS SECOURS
Inhalation : Transporter la personne affectée à l’air frais et la maintenir au repos dans une position confortable pour respirer.
Obtenir immédiatement des soins médicaux.
Contact avec la peau : Retirer immédiatement les vêtements et chaussures contaminés et rincer soigneusement la peau affectée avec beaucoup d’eau.
Obtenir immédiatement des soins médicaux et laver les vêtements contaminés avant réutilisation.
Contact avec les yeux : Rincer soigneusement à l’eau propre pendant au moins 15 minutes en maintenant les paupières ouvertes.
Retirer les lentilles de contact si cela peut être fait facilement et obtenir immédiatement des soins médicaux.
Ingestion : Rincer la bouche et ne pas provoquer de vomissements.
Ne jamais rien administrer par la bouche à une personne inconsciente et obtenir immédiatement des soins médicaux.
Note aux médecins : Assurer un traitement symptomatique et de soutien en portant une attention particulière aux lésions corrosives des yeux, de la peau, des voies respiratoires et du tractus gastro-intestinal.
MANIPULATION ET STOCKAGE
Manipulation : Utiliser un transfert fermé ou un chargement contrôlé des solides et empêcher la dispersion de poussière.
Éviter tout contact avec la peau, les yeux, les vêtements, l’eau et l’air humide.
Ventilation : Prévoir une aspiration locale efficace aux points de chargement, de transfert, de réaction, d’échantillonnage et d’emballage.
Une douche d’urgence et un poste de lavage oculaire doivent être facilement accessibles.
Protection individuelle : Porter des gants résistants aux produits chimiques, des vêtements de protection, une protection oculaire étanche et un écran facial lorsqu’une exposition aux éclaboussures ou à la poussière est possible.
Utiliser une protection respiratoire appropriée lorsque les mesures techniques ne permettent pas de maintenir des concentrations atmosphériques sûres.
Stockage : Conserver hermétiquement fermé dans un endroit frais, sec, ombragé et bien ventilé, protégé de l’humidité.
Le stockage sous gaz inerte fournit une protection supplémentaire aux récipients ouverts et aux matériaux de haute pureté sensibles à l’humidité.
Incompatibilités : Tenir à l’écart de l’eau, de l’humidité, des bases fortes, des agents oxydants et de tout contact incontrôlé avec des nucléophiles réactifs.
Éviter les récipients métalliques non revêtus lorsque la corrosion peut affecter l’intégrité de l’emballage.
Lutte contre l’incendie : Utiliser de la poudre sèche, du sable sec ou du dioxyde de carbone pour intervenir en cas d’incendie.
Ne pas appliquer directement d’eau ou de mousse sur le chlorure de p-toluènesulfonyle.
Contrôle des déversements : Isoler la zone, éviter la formation de poussière et recueillir le matériau sec dans un récipient fermé compatible.
Empêcher le déversement et les matériaux de nettoyage contaminés de pénétrer dans les égouts.
CONSIDÉRATIONS D’EMBALLAGE ET D’APPROVISIONNEMENT
Le chlorure de p-toluènesulfonyle est fourni dans des récipients en verre, polymère ou industriels doublés, hermétiquement fermés et sélectionnés pour leur résistance chimique et leur protection contre l’humidité.
L’emballage en vrac peut utiliser des doublures étanches faisant barrière à l’humidité dans des fûts appropriés.
La taille de l’emballage doit correspondre au taux de consommation prévu, car les ouvertures répétées augmentent l’exposition à l’humidité atmosphérique.
Les doublures intérieures refermables et la protection par gaz inerte sont utiles lorsqu’un récipient est utilisé au cours de plusieurs campagnes de production.
L’évaluation des achats doit prendre en compte le titre requis, l’humidité, l’acide libre, la teneur en isomère ortho, l’intervalle de fusion, la forme des particules, la taille du lot, l’emballage et la documentation.
Les informations d’application doivent préciser si le matériau est destiné à la synthèse générale, aux intermédiaires pharmaceutiques, à la dérivatisation analytique, à la chimie sensible à la couleur ou à une conversion en aval en vrac.
Pour la sélection de la qualité, les spécifications, la documentation, l’emballage ou les exigences d’approvisionnement concernant le chlorure de p-toluènesulfonyle, contactez Ataman Kimya par téléphone au +90 216 577 10 10 ou par e-mail à info@atamankimya.com.
