磺酰系基团除了做保护基团以外也可有其他用途，它在酸性条件和氧化条件下是强的保护基团。经常被使用的磺酰系基团有甲磺酰基、苯甲磺酰基、硝基苯甲磺酰基、三氟甲磺酰基等。醇用磺酰基保护后，它的离去能增加，容易发生置换、消去反应。因此，脂肪醇用磺酰基保护的例子不多见，另一方面，可利用保护基的电子吸引性，能使富电子的酚类物质难被氧化，起到保护的目的。同样，磺酰基对胺的保护也很有效，经保护后的胺的亲核性和碱性都被吸电子性的磺酰基削弱。特别是伯胺的保护，磺酰胺的N-H的质子酸性变的很强，这样一来，光延反应等烷基化条件下容易烷基化，可用于合成仲胺。作为该目的使用的磺酰基，常使用比Ts（对甲苯磺酰基）更容易离去的Ns（硝基苯甲磺酰基）来保护胺（福山胺合成）。Ms基和Ts基保护时的机理不同，为了高效的生成活性中间体，使用各种性质不同的碱基。即，一般Ms保护时用三乙胺、Ts保护时用吡啶（或DMAP-三乙胺）。另一方面，脱保护比较困难，温和条件下脱保护时，用Mg/MeOH等经单电子还原来实现。Ns基通过硫醇盐的亲核加成而脱去，在合成化学中价值很高（参见福山胺合成）。
三氟甲磺酰化一般使用三氟甲磺酸酐（Tf2O），一般不适用于烯醇的保护。使用McMurry’s试剂和Comin’s试剂作为代替使用。[1] Sridhar, M.; Ashokkumar, B.; Narendar, R. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 2847. doi:10.1016/S0040-4039(98)00314-1
