塩素処理とスルホン化の違い

塩素化とスルホン化の大きな違いは、塩素化が有機化合物や水に塩素原子を付加するのに対し、スルホン化は有機化合物にスルホン酸基を直接付加することである...。

塩素化とスルホン化の大きな違いは、塩素化が有機化合物や水に塩素原子を付加するのに対して、スルホン化は有機化合物にスルホン酸基を直接付加することである。

塩素化とスルホン化は用途の異なるプロセスであり、塩素化は主に消毒プロセスで使用され、スルホン化は有機合成プロセスで重要な役割を担っている。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 塩素化とは 3. スルホン化とは 4. 横並び比較 - 塩素化とスルホン化を表形式で列挙 5. まとめ

塩素処理は何ですか？

塩素処理とは、殺菌のために塩素または塩素含有化合物を水に添加することです。塩素は水道水に含まれる細菌などの微生物に対して強い毒性を持つため、この方法はこれらの細菌などの微生物を死滅させるのに有効である。また、コレラや腸チフスなどの水系伝染病の予防にも塩素消毒は重要です。

塩素は殺菌効果が高い。公共水道に添加することで、水道の貯水池によく見られる病気の原因となる病原体を殺すことができます。塩**から電気分解により塩素を生成する。通常、常温では気体として存在するが、液化させることができる。そのため、この液状化したものを殺菌工程に使用することができる。

図01：塩素化反応

塩素は強い酸化剤である。酸化により微生物を死滅させる。ここで、塩素と塩素の加水分解物である次亜塩素酸は電気を帯びた化学物質であり、マイナスに帯電した病原菌の表面に容易に浸透する。これらの化合物は細胞壁の脂質成分を分解し、細胞内酵素と反応する可能性があります。病原体を無効化します。その後、微生物は死滅し、あるいは繁殖能力を失う。

スルホン化は何ですか？

スルホン化とは、有機化合物の炭素に直接スルホン酸基（SO3H）を結合させる工業プロセスである。このプロセスの最終生成物はスルホン酸塩である。このプロセスは、有機化合物と三酸化硫黄（SO3）、硫酸（H2SO4）、クロロ硫酸などの含硫酸性化合物との反応である。

図02：ベンゼンのスルホン化反応

スルホン化反応は、有機化合物の炭素原子と含硫黄化合物の硫黄原子の間にC-S結合を形成する反応である。最後の化合物は酸性化合物で、スルホン酸類に属します。一度生産したスルホン酸は、その安定性から分離して保存することができる。

スルホン化反応は、非常に速い反応であり、また非常に発熱が大きいため、工業的な応用は難しい。この急速な反応と発熱のため、ほとんどの有機化合物は三酸化硫黄と接触すると黒いカーボンブラックを形成する。有機化合物がスルホン化反応によってスルホン酸に変化すると、その粘度もかなり上昇する。粘度が高くなると、反応混合物から熱を取り除くことが難しくなる。そのため、適切な冷却操作が必要です。そうでなければ、副作用で好ましくない副産物が発生する可能性があります。このような理由から、工業規模のスルホン化反応には特殊な装置が必要である。

一方、三酸化硫黄の反応性を制御することで、スルホン化反応の速度を遅くすることができる。これは、2つの方法で達成できる。

希釈
複合化

三酸化硫黄の錯形成は、以下の方法で行うことができます。

三酸化硫黄とアンモニアとの反応によるスルファミン酸の調製
三酸化硫黄と塩酸の反応によりクロロスルホン酸を生成する。
三酸化硫黄と水との反応による発煙硫酸の生成

したがって、これらの化合物の1種または2種以上を用いて硫酸化処理を行うことができる。しかし、工業生産におけるスルホン化工程で使用する化合物の種類を選択する際には、いくつかの要因を考慮する必要がある。以下にいくつかの例を挙げます。

希望する最終製品とその品質
必要な生産能力
試薬代
設備投資額
廃棄物処理費用