CN101613308A - 用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,涉及磺胺类药物的杀菌抑霉药物中间体的制备方法。本发明以乙酰苯胺和氯磺酸为原料,用五氯化磷为氯化剂,在有机溶剂的作用下,经磺化和氯化反应及分离、洗涤后制得产品。本发明方法具有氯磺酸用量少,产品收率高,产生的废酸少,副产物可再利用,生产成本低,便于推广应用等效果。采用本发明方法制备出的产品,可广泛应用于磺胺类抑霉药物的制备,并可广泛应用于涂料、塑料、农药等行业中。
Description
技术领域
本发明属于磺胺类药物中间体制备技术领域,特别涉及磺胺类药物的杀菌抑酶药物中间体的制备方法。
背景技术
目前,医药行业的主流支柱正在呈多元化方向发展。但是,磺胺类药物的地位却是不可动摇的。而作为磺胺类药物重要中间体的对-乙酰氨基苯磺酰氯,可广泛应用于磺胺类杀菌抑霉药物的制备,如磺胺噻唑、磺胺异噁唑、磺胺甲基异噁唑、磺胺吡啶、磺胺二甲异嘧啶等,其经济价值和社会效用是巨大的。另外,对-乙酰氨基苯磺酰氯还可应用于涂料、塑料等领域。因此,合成对-乙酰氨基苯磺酰氯是制备磺胺类药物的重要环节。为了对-乙酰氨基苯磺酰氯的生产利润最大化,不但要考虑其生产成本,还要考虑后处理过程,兼顾经济效益、社会效益,以社会总体利益最佳化为目标,使其综合效益达到最优化。
现有合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,如现行生产的工艺是以乙酰苯胺和氯磺酸为原料,通过“一锅烩”的方法制得该产品,该方法的主要缺点是氯磺酸用量较大(为乙酰苯胺物质的量的4.92倍),又没有回收氯磺酸工序,造成生产过程中氯磺酸利用率低,产品收率也随之降低(仅72%~74%);过量的酸对设备腐蚀极为严重,大大降低的设备寿命,缩短设备使用周期,从而增大设备投资成本;此外,对后处理采用水洗的方法,由于氯磺酸极大过量,需要用较多水来洗涤,从而产生较多的废酸。随着环境问题的日益加剧,在国内外的共同要求下,对环境保护的重要性日益加深。尤其是在“三废”的处理上,是环保的重中之重。因此,废酸所带来的环境问题不可忽视。又如《天津化工》1990年第2期的“乙酰苯胺氯磺化反应的新方法”一文中,公开的方法2——氯化亚砜方法,即选择氯化亚砜作为氯化剂对现有合成方法进行改进,尽管收率最高可到90%,但还不能从根本上解决生产过程中产生的废酸问题,此时在生产过程中,氯磺酸的用量还较高,增加了生产成本,并且反应的尾气中增加了二氧化硫,尾气吸收时将氯化氢和二氧化硫一起吸收,二者很难分离,增加了废酸的处理成本,从而进一步增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有对-乙酰氨基苯磺酰氯(P-ASC)合成方法的不足之处,提供一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法。用五氯化磷作为氯化剂,代替过量的氯磺酸合成P-ASC,具有氯磺酸用量少,生产成本低,废酸大为减少,废水负荷小,产品收率高等特点。
本发明的反应机理:首先,乙酰苯胺中苯环上的对位氢被氯磺酸中的磺酸基团取代;其次,磺酸基团中的羟基被氯化剂中的氯取代。其中第一步是快速步,故磺化反应迅速彻底。由于乙酰氨基是第一类定位基,故绝大部分磺酸基进攻乙酰氨基的对位,能够得到比较纯的P-ASC,产生的小分子氯化氢脱离体系。第二步是平衡反应,为整个反应的决速步骤。在氯化过程中,五氯化磷作为一种优良的氯化剂,不仅可以将对-乙酰氨基苯磺酸生成P-ASC,而且还可以把第一步反应中生成的硫酸转化成氯磺酸,进一步提高产品收率。此外,本发明加入适量助剂。一方面,助剂与硫酸作用促使平衡反应朝着正向进行;另一方面,还可以与过量的氯磺酸反应,得到的氯磺酸盐也可跟乙酰苯胺反应生成P-ASC。与传统工艺相比,本发明的产品收率有明显提高。
本发明的目的是这样实现的:一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,以乙酰苯胺和氯磺酸为原料,用五氯化磷为氯化剂,以氯仿或四氯化碳为有机溶剂,在干燥助剂的作用下,经磺化和氯化反应及分离、洗涤后制得产品,具体的步骤如下:
(1)磺化反应
以乙酰苯胺和氯磺酸为原料,先对氯磺酸进行稀释,即按氯磺酸∶有机溶剂(如氯仿或四氯化碳)的体积比为1∶1.0~1.2的比例,将氯磺酸和有机溶剂置于容器中,搅拌混合均匀,制备出氯磺酸稀释液。然后按乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.00~2.95的比例,在氯磺酸稀释液中,在12~18℃温度下,分3~5批边搅拌边加入乙酰苯胺(99%纯度)。待乙酰苯胺加入完毕后,继续搅拌25~35分钟。再边搅拌边升温至54~59℃,保温进行磺化反应60~75分钟就制备出磺化液。对磺化反应产生的尾气用清水吸收,经浓缩后可以得到副产品盐酸溶液再利用。最后,按磺化液∶氯化铵干燥助剂的摩尔比为1∶0.001~0.018的比例,在磺化液中加入氯化铵干燥助剂,搅拌5~10分钟,用以消耗磺化反应体系中产生的废酸,促使磺化反应的平衡朝正向进行,制备出磺化油。
(2)氯化反应
第(1)步完成后,先按第(1)步制备出的磺化油∶有机溶剂(如氯仿或四氯化碳)的体积比为1∶0.5~0.8的比例,在磺化油中加入有机溶剂搅拌溶解,用以降低磺化油的粘稠度,制备出磺化油稀释液。然后按磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶0.92~1.39的比例,在磺化油稀释液中加入五氯化磷氯化剂,搅拌升温至59~71℃,保温进行氯化反应150~180分钟制备出氯化反应液。对氯化反应产生的尾气由清水吸收,经浓缩后可以得到副产品盐酸溶液。
(3)分离、洗涤
第(2)步完成后,将第(2)步制备出的氯化反应液泵入0~5℃的冰水中,搅拌至无气体冒出为止,并在0~5℃的冰水中静置8~12小时,再抽滤分离,分别收集滤液和滤渣。对洗涤液,经浓缩后制得到含磷的无机酸溶液,直接卖给化肥加工厂再利用,以提高副产品的附加值;对滤渣用0~5℃的冰水进行洗涤至用刚果红试纸不变色为止,就制备出产率为72.6~90.1%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
本发明采用上这技术方案后,主要有以下效果:
(1)产品收得率高。本发明方法合成的P-ASC收率可高达90.1%,比现有工业生产的最高收率74%有很大提高,也与文献收率的最高值90%略有提高。
(2)大大减少氯磺酸的用量。目前工业生产的磺酸用量为1∶4.92(与乙酰苯胺相比),而本发明磺酸用量仅为1∶2.00~2.95(与乙酰苯胺相比),酸用量的减少可以降低后处理的成本,尤其是降低洗废酸的用水量,节约宝贵的水资源,降低生产成本。从环境上说,废酸的减少也是满足环保要求、符合社会大趋势的要去。
(3)延长设备的使用周期,减小设备投资。由于本发明方法在生产过程中产生的废酸减少,极大的降低了对设备的腐蚀,延长设备的使用寿命,从而进一步降低生产成本。
(4)尾气用清水吸收。由于尾气仅含有氯化氢,故将尾气吸收液浓缩后可以增加副产品的附加值,而文献的氯化亚砜尾气中含有二氧化硫,使混酸的附加值大大降低。
(5)由于氯化剂五氯化磷的引入,虽然会不可避免的产生含磷无机物。但是,含有磷无机酸可以直接卖给化肥加工厂再利用,并不造成对环境的影响。
(6)本发明方法对原有工业生产的设备改变较小,从而节省重复建设投资,便于工业生产推广应用。
采用本发明方法制备出的产品,可广泛应用于磺胺类杀菌抑霉药物制备。如磺胺噻唑、磺胺异噁唑、磺胺甲基异噁唑、磺胺吡啶、磺胺二甲异嘧啶等,另外,它也可作为合成染料的中间体,被广泛应用于涂料、塑料、农药等行业中。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步说明本发明。
实施例1
一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法的具体步骤如下:
(1)磺化反应
以乙酰苯胺和氯磺酸为原料,先对氯磺酸进行稀释,即按氯磺酸∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶1.1的比例,将氯磺酸和氯仿有机溶剂置于容器中,搅拌混合均匀,制备出氯磺酸稀释液。然后按乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.95的比例,在氯磺酸稀释液中,在14℃温度下,分4批边搅拌边加入乙酰苯胺(99%纯度)。待乙酰苯胺加入完毕后,低温搅拌30分钟。再边搅拌边升温至59℃,保温进行磺化反应60分钟就制备出磺化液。对磺化反应产生的尾气用清水吸收,经浓缩后制得到副产品盐酸溶液再利用。最后,按磺化液∶氯化铵干燥助剂的摩尔比为1∶0.001的比例,在磺化液中加入氯化铵干燥助剂,搅拌5分钟,用以消耗磺化反应体系中产生的废酸,促使磺化反应的平衡朝正向进行,制备出磺化油。
(2)氯化反应
第(1)步完成后,先按第(1)步制备出的磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.7的比例,在磺化油中加入氯仿有机溶剂搅拌溶解,用以降低磺化油的粘稠度,制备出磺化油稀释液。然后按磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶1.38的比例,在磺化油稀释液中加入五氯化磷氯化剂,搅拌升温至59℃进行氯化反应,保温进行氯化反应180分钟制备出氯化反应液。对氯化反应产生的尾气由清水吸收,经浓缩后可以得到副产品盐酸溶液。
(3)分离、洗涤
第(2)步完成后,将第(2)步制备出的氯化反应液泵入0℃的冰水中,搅拌至无气体冒出为止,并在0℃的冰水中静置12小时,再抽滤分离,分别收集滤液和滤渣。对洗涤液,经浓缩后制得到含磷的无机酸溶液,直接卖给化肥加工厂再利用,以提高副产品的附加值;对滤渣用0℃的冰水进行洗涤至用刚果红试纸不变色为止,就制备出产率为90.1%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
实施例2
一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法的具体步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶1.0,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.50,在12℃下,分5批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌25分钟,再边搅拌边升温至59℃,并保温60分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.018,搅拌10分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.8,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶0.92,搅拌升温至59℃,并保温进行氯化反应150分钟;
第(3)步中,在5℃的冰水中静置8小时,就制备出产率为72.6%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
实施例3
一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法的具体步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶四氯化碳有机溶剂的体积比为1∶1.1,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.00,在15℃下,分5批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌32分钟,再边搅拌边升温至54℃,并保温65分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.011,搅拌10分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.7,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶1.39,搅拌升温至66℃,并保温进行氯化反应180分钟;
第(3)步中,在3℃的冰水中静置9小时,就制备出产率为75.8%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
实施例4
一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法的具体步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶四氯化碳有机溶剂的体积比为1∶1.2,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.00,在18℃下,分3批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌35分钟,再边搅拌边升温至59℃,并保温75分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.011,搅拌9分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.5,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶1.39,搅拌升温至71℃,并保温进行氯化反应180分钟;
第(3)步中,在2℃的冰水中静置12小时,就制备出产率为80.3%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
实验结果
1、将实施例1~4制备的P-ASC,在不同溶剂和不同原料下,进行收率检测,结果如下:
实施例 | 溶剂 | 原料摩尔比(乙酰苯胺∶氯磺酸∶五氯化磷) | 产品收率 |
1 | 氯仿 | 1∶2.95∶1.38 | 90.1% |
2 | 氯仿 | 1∶2.50∶0.92 | 72.6% |
3 | 四氯化碳 | 1∶2.00∶1.39 | 75.8% |
4 | 四氯化碳 | 1∶2.00∶1.39 | 80.3% |
2、将实施例3~4制备的P-ASC,在同一溶剂和原料配比下,在不同反应温度下,进行收率检测,结果如下:
实施例 | 溶剂 | 磺化温度(℃) | 氯化温度(℃) | 原料摩尔比(乙酰苯胺∶氯磺酸∶五氯化磷) | 产品收率 |
3 | 四氯化碳 | 54 | 59 | 1∶2.00∶1.39 | 75.8% |
4 | 四氯化碳 | 66 | 71 | 1∶2.00∶1.39 | 80.3% |
从上述实验结果知:
(1)氯磺酸的用量对产品收率的影响。氯磺酸的用量越高,产品收率就越高。本发明方法制备P-ASC的收率高达90.1%,高于现有工业生产74%的最高收率,而氯磺酸的用量从工厂的4.92降低到2.95,从而使废水负荷大大减少,生产成本大为降低。
(2)反应温度对产品收率的影响。从实施例3、4看出,在同一溶剂和原料配比下,对实施例4的磺化和氯化温度均提高5℃,减少氯磺酸用量却达到相近的产品收率。说明温度对产品收率有明显的影响,适当的升高温度可以降低磺酸的用量,提高磺酸的磺化利用率,同时也减少过量磺酸的浪费,进一步降低生产成本。
Claims (5)
1.一种用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)磺化反应
以乙酰苯胺和氯磺酸为原料,先按氯磺酸∶氯仿或四氯化碳的有机溶剂的体积比为1∶1.0~1.2的比例,将氯磺酸和氯仿或四氯化碳的有机溶剂置于容器中,搅拌混合均匀,然后按乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.00~2.95的比例,在氯磺酸稀释液中,在12~18℃温度下,分3~5批边搅拌边加入乙酰苯胺,待乙酰苯胺加入完毕后,继续搅拌25~35分钟,再边搅拌边升温至54~59℃,保温进行磺化反应60~75分钟,对磺化反应产生的尾气用清水吸收,最后,按磺化液∶氯化铵干燥助剂的摩尔比为1∶0.001~0.018的比例,在磺化液中加入氯化铵干燥助剂,搅拌5~10分钟;
(2)氯化反应
第(1)步完成后,先按第(1)步制备出的磺化油∶氯仿或四氯化碳的有机溶剂的体积比为1∶0.5~0.8的比例,在磺化油中加入氯仿或四氯化碳的有机溶剂搅拌溶解,然后按磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶0.92~1.39的比例,在磺化油稀释液中加入五氯化磷氯化剂,搅拌升温至59~71℃,保温进行氯化反应150~180分钟,对氯化反应产生的尾气用清水吸收;
(3)分离、洗涤
第(2)步完成后,将第(2)步制备出的氯化反应液泵入0~5℃的冰水中,搅拌至无气体冒出为止,并在0~5℃的冰水中静置8~12小时,再抽滤分离,分别收集滤液和滤渣,对洗涤液,经浓缩后制得到含磷的无机酸溶液,对滤渣用0~5℃的冰水进行洗涤至用刚果红试纸不变色为止,就制备出产率为72.6~90.1%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
2.按照权利要求1所述的用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,其特征在于具体方法步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶1.1,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.95,在14℃下,分4批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌30分钟,再边搅拌边升温至59℃,并保温60分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.001,搅拌5分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.7,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶1.38,搅拌升温至59℃,并保温进行氯化反应180分钟;
第(3)步中,在0℃的冰水中静置12小时,就制备出产率为90.1%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
3.按照权利要求1所述的用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,其特征在于具体方法步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶1.0,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.50,在12℃下,分5批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌25分钟,再边搅拌边升温至59℃,并保温60分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.018,搅拌10分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.8,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶0.92,搅拌升温至59℃,并保温进行氯化反应150分钟;
第(3)步中,在5℃的冰水中静置8小时,就制备出产率为72.6%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
4.按照权利要求1所述的用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,其特征在于具体方法步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶四氯化碳有机溶剂的体积比为1∶1.1,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.00,在15℃下,分5批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌32分钟,再边搅拌边升温至54℃,并保温65分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.011,搅拌10分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.7,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶1.39,搅拌升温至66℃,并保温进行氯化反应180分钟;
第(3)步中,在3℃的冰水中静置9小时,就制备出产率为75.8%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
5.按照权利要求1所述的用五氯化磷合成对-乙酰氨基苯磺酰氯的方法,其特征在于具体方法步骤如下:
第(1)步中,氯磺酸∶四氯化碳有机溶剂的体积比为1∶1.2,乙酰苯胺∶氯磺酸稀释液中的氯磺酸摩尔比为1∶2.00,在18℃下,分3批边搅拌边加入乙酰苯胺,继续搅拌35分钟,再边搅拌边升温至59℃,并保温75分钟,按磺化液∶氯化铵干燥剂的摩尔比为1∶0.011,搅拌9分钟;
第(2)步中,磺化油∶氯仿有机溶剂的体积比为1∶0.5,磺化油稀释液中所消耗的乙酰苯胺∶五氯化磷氯化剂的摩尔比为1∶1.39,搅拌升温至71℃,并保温进行氯化反应180分钟;
第(3)步中,在2℃的冰水中静置12小时,就制备出产率为80.3%的对-乙酰氨基苯磺酰氯产品。
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