CN103539712B

CN103539712B - 对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法

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Publication number: CN103539712B
Application number: CN201310477695.8A
Authority: CN
Inventors: 章文刚; 赵国生; 阮海兴; 高立江; 方标; 叶华明
Original assignee: Zhejiang Run Tu Research Institute Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Run Tu Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-10-12
Filing date: 2013-10-12
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: CN103539712A

Abstract

本发明公开了一种对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法，包括：（1）在催化剂作用下，将硫化钠、硫氢化钠与对硝基氯化苯混合，进行亲核取代反应和硝基还原反应，后处理制备得到对氨基苯硫酚钠；（2）对氨基苯硫酚钠与环氧乙烷进行反应得到对氨基苯基-β-羟乙基硫醚。本发明采用硫化钠与硫氢化钠的混合溶液取代多硫化钠溶液来进行取代、还原反应，保证了亲核试剂SH^-在起始阶段就具有较高的浓度，有利于取代反应的进行，从而抑制副反应的进行，提高收率。本发明采用环氧乙烷取代2-氯乙醇与对氨基苯硫酚钠缩合，缩减了生产流程，降低了生产成本。

Description

对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法

技术领域

本发明属于染料中间体制备领域，具体涉及一种对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法。

背景技术

乙烯砜型活性染料（即国产的KN型活性染料），品种多、色谱全，在染料工业中有广泛的应用，对氨基苯基-β-羟乙基硫醚是乙烯砜型活性染料的重要中间体。目前主要用于活性蓝19其对位异构体的合成，据相关报道，活性蓝19及其相对应的活性基在亚氨基对位的产物均可作为KN型活性染料使用（C.I.活性蓝19及其对位异构体性能的研究-一、水解性能的研究，吕荣文、李惠萍、张竹霞、高昆玉，染料与染色，2006年第02期），且复配使用更有益于提高染料的应用性能，另外，由对氨基苯基-β-羟乙基硫醚制备对位酯的研究目前进展较大，具有较大的发展前景。

对氨基苯基-β-羟乙基硫醚一般由对硝基氯化苯经多硫化钠取代、还原，然后再与2-氯乙醇缩合得到（对氨基苯基-β-羟乙基砜硫酸酯的合成新工艺研究，吴忠忠，成都理工大学，硕士学位论文，2009年）：

上述反应中，由于亲核取代和还原反应同时存在，反应的选择性很重要，若先发生还原反应则不能在发生取代反应，会生成副产物对氯苯胺。利用上述方法制备对氨基硫酚时，多硫化钠可直接对硝基进行还原。而只有多硫化钠与水反应生成-SH后，才能进行亲核取代反应，由于反应体系中起始阶段-SH浓度较低，容易生成副产物对氯苯胺，对氯苯胺是偶氮染料中禁用的胺类物质，需要除去。采用上述方法，对氨基苯硫酚的产率较低。另外，上述方法制备采用氯乙醇进行第二步反应，氯乙醇在强碱性环境下容易水解，不利于缩合反应的顺利进行，影响产品的质量。

关于对氨基苯硫酚的合成，根据刘飞、梁渠发表于广州化工的《对氨基苯硫酚的合成和表征》一文，其中关于对氨基苯硫酚的合成需要在高温（150℃以上）高压条件下反应，条件比较苛刻，另外还需要制备多硫化钠，增加反应流程，不可控因素增加，提高了制备成本（对氨基苯硫酚的合成和表征，刘飞梁渠，广州化工，2010年第2期，第87-89页）。

关于对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的合成，一般都是由2-氯乙醇与对氨基苯硫酚缩合而得。该法有以下几个缺点：

（1）、碱性有利于生成对氨基苯硫酚钠而加速反应，但pH过高会使2-氯乙醇水解，因此需要调节pH以提高2-氯乙醇的利用率，其中碱的滴加量和滴加速度十分重要，使得操作过程变得复杂难控。

（2）、2-氯乙醇的烷基化能力相对较弱，需要较高的反应温度，使得2-氯乙醇更加不稳定。

（3）由于在对氨基苯硫酚钠制备过程中加入了大量多硫化钠，而在缩合过程中又需要降低pH，需要耗用大量的酸，使得成本增加。

（4）2-氯乙醇的价格较高，使得生产成本增加。

发明内容

本发明提供了一种对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法，该方法副反应少，反应温度低，同时缩减了生产流程，制备工艺简单易行，降低了生产成本。

一种对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法，包括：

（1）在催化剂作用下，将硫化钠、硫氢化钠与对硝基氯化苯混合，进行亲核取代反应和硝基还原反应，后处理制备得到对氨基苯硫酚钠；

（2）对氨基苯硫酚钠与环氧乙烷进行（缩合）反应得到对氨基苯基-β-羟乙基硫醚。

上述制备方法的反应过程如下式所示：

步骤（1）中，所述的催化剂用于活化对硝基氯苯苯环上的氯原子，进一步促进亲核取代的快速发生，同时降低了反应温度。优选的催化剂为α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的至少一种。加入催化剂后，反应可以在较低的温度下迅速完成。实验表明，作为优选，催化剂的用量是对硝基氯化苯总质量的0.5～5%，进一步优选为0.5～2%。

本发明采用硫化钠与硫氢化钠的混合溶液取代多硫化钠溶液来进行取代、还原反应。本步骤中若还原反应先发生，将会使吸电子基团硝基转化为给电子基团氨基，钝化亲核取代反应。因此，本方法首先促使亲核取代为主反应先行进行。本方法采用硫氢化钠配合硫化钠使用，保证了亲核试剂SH^-的浓度，有利于取代反应的进行，从而抑制副反应的进行，提高收率。

步骤（1）中，作为优选，对硝基氯化苯、硫化钠及硫氢化钠的摩尔比为1：1.1～2.5：1.1～2.5，优先为1：1.8～2.5：1.6～2.5；进行该步骤时，为进一步抑制副反应，首先将硫化钠与硫氢化钠配置成混合液，将对硝基氯苯配置成混合液，然后将硫化钠与硫氢化钠的混合液滴加到对硝基氯苯的混合液中。采用该滴加步骤，避免由于硫化钠浓度过量导致的还原反应的发生，尽可能保证对硝基氯苯首先进行取代反应，取代反应的产物进而还原成最终产物对氨基苯硫酚钠。所述的硫化钠与硫氢化钠的混合液中硫化钠的含量（质量百分比含量）优选为15～40%，优选为15～30%；硫化钠的含量（质量百分比含量）优选为10～30%，进一步优选为15～25%。所述的对硝基氯苯的混合液中对硝基氯苯的含量（质量百分比含量）为40～60%，进一步优选为45～55%。

步骤（1）中，作为优选，所述的用硫化钠及硫氢化钠将对硝基氯化苯进行亲核取代反应和硝基还原反应的温度为90～108℃，进一步优选的反应温度为95～105℃。该步骤中，亲核取代反应和硝基还原反应完成后，为防止生成的对氨基苯硫酚钠发生氧化反应，在后处理过程中，可根据需要添加抗氧化剂，优选的抗氧化剂为保险粉。其中，保险粉加入的重量为对硝基氯化苯的1～10%，进一步优选保险粉加入的重量为对硝基氯化苯的4～5%。

步骤（2）中，所述的对氨基苯硫酚钠与环氧乙烷反应温度优选为0～60℃，进一步优选为5～40℃。所述的对硝基氯化苯与环氧乙烷的摩尔比为1：0.8～1.5，进一步优选的摩尔比为1：1.0～1.3。

步骤（2）中，实验发现环氧乙烷优先与对氨基苯硫酚钠发生缩合反应。为进一步避免副反应的发生，作为优选，进行缩合反应时，将环氧乙烷缓慢通入到对氨基苯硫酚钠的水溶液溶液中，保持温度在0～60℃，通气至反应完全。温度不能太高，温度太高副反应会发生。作为进一步优选，所述的保持温度为5～40℃。进一步优选，所述的保持温度为15～20℃。一般情况下，所述的滴加时间为3～5小时；所述氨基苯硫酚钠溶液可以是直接由步骤（1）得到的反应液过滤得到，或者是将纯品溶解在水中得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

（1）本发明采用硫化钠与硫氢化钠的混合溶液取代多硫化钠溶液来进行取代、还原反应，保证了亲核试剂SH^-在起始阶段就具有较高的浓度，有利于取代反应的进行，从而抑制副反应的进行，提高收率。

（2）本发明中加入了反应进行所需的催化剂，活化了苯环上的氯原子，降低了反应温度，同时也使反应可以在常压下进行，使生产条件不再那么苛刻，便于实现工业化。

（3）本发明采用环氧乙烷取代2-氯乙醇与对氨基苯硫酚钠缩合。首先，工业上2-氯乙醇是通过环氧乙烷与氯化氢气体加成而得，显然，本发明缩减了生产流程，降低了生产成本。其次，在反应过程中不需要调节pH，使得操作变得简单易控。再次，用环氧乙烷取代2-氯乙醇可以降低反应温度，使得环氧乙烷的利用率提高，摩尔比相应减少，使得生成成本进一步下降。

具体实施方式

实施例1：

在500mL四口烧瓶中加入240mL水，搅拌下加入硫化钠（工业品）95.8g、硫氢化钠（工业品）59.5g，升温至40～60℃。继续搅拌直至硫化钠、硫氢化钠完全溶解，加入活性炭0.8克，搅拌脱色半小时，抽滤收集滤液备用。

在1000mL四口烧瓶中加入水200mL、对硝基氯苯100克、N-甲基吡咯烷酮0.6克，搅拌加热到92～96℃，然后在该温度下滴加上述滤液，1.5小时左右滴毕，最后继续搅拌保温7小时直至反应终点。反应结束后（反应液进行HPLC检测：对氨基苯硫酚钠的HPLC含量为90.5%，副产物对氯苯胺的HPLC含量为2.5%），将反应装置改为蒸馏装置，在105～108℃水蒸气蒸馏带出副产物（对氯苯胺）直至馏出液无色为止。将反应液冷却至50℃，加入保险粉4.8克，继续降温至35℃，加入活性炭1.2克，搅拌脱色半小时，抽滤得滤液，该滤液即为对氨基苯硫酚钠溶液。

在1000mL四口烧瓶中加入上述对氨基苯硫酚钠溶液，控制温度在10～15℃缓慢均匀通入环氧乙烷30g，4小时通完，快接近终点时，用液相色谱勤测终点，待反应结束，静置分层，所得油层即为对氨基苯基-β-羟乙基硫醚，油层测氨基值，得对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的总收率约为85.2%（收率=氨基值×产品总重量/按照对硝基氯苯计算得到的对氨基苯基-β-羟乙基硫醚理论摩尔量×100%），HPLC纯度为97%。

实施例2：

在500mL四口烧瓶中加入240mL水，搅拌下加入硫化钠（工业品）114.4g、硫氢化钠（工业品）73.2g，升温至40～60℃。继续搅拌直至硫化钠、硫氢化钠完全溶解，加入活性炭0.8克，搅拌脱色半小时，抽滤收集滤液备用。

在1000mL四口烧瓶中加入水200mL、对硝基氯苯100克、N-乙基吡咯烷酮0.9克，搅拌加热到100～105℃，然后在该温度下滴加上述滤液，1.5小时左右滴毕，最后继续搅拌保温6小时直至反应终点。反应结束（反应液进行HPLC检测：对氨基苯硫酚钠的HPLC含量为91.0%，副产物对氯苯胺的HPLC含量为2%）后，将反应装置改为蒸馏装置，在105～108℃水蒸气蒸馏带出副产物（对氯苯胺）直至馏出液无色为止。将反应液冷却至50℃，加入保险粉4.8克，继续降温至35℃，加入活性炭1.2克，搅拌脱色半小时，抽滤得滤液，该滤液即为对氨基苯硫酚钠溶液。

在1000mL四口烧瓶中加入上述对氨基苯硫酚钠溶液，控制温度在35～40℃缓慢均匀通入环氧乙烷31g，3小时通完，快接近终点时，用液相色谱勤测终点，待反应结束，静置分层，所得油层即为对氨基苯基-β-羟乙基硫醚，油层测氨基值，得对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的总收率约为83.5%。

实施例3：

在500mL四口烧瓶中加入240mL水，搅拌下加入硫化钠（工业品）104g、硫氢化钠（工业品）66g，升温至40～60℃。继续搅拌直至硫化钠、硫氢化钠完全溶解，加入活性炭0.8克，搅拌脱色半小时，抽滤收集滤液备用。

在1000mL四口烧瓶中加入水200mL、对硝基氯苯100克、N-甲基吡咯烷酮1g，搅拌加热到95～98℃，然后在该温度下滴加上述滤液，半小时左右滴毕，最后继续搅拌保温8小时直至反应终点。反应结束后（反应液进行HPLC检测：对氨基苯硫酚钠的HPLC含量为92%，副产物对氯苯胺的HPLC含量为3%），将反应装置改为蒸馏装置，在105～108℃水蒸气蒸馏带出副产物（对氯苯胺）直至馏出液无色为止。将反应液冷却至50℃，加入保险粉4.8克，继续降温至35℃，加入活性炭1.2克，搅拌脱色半小时，抽滤得滤液，该滤液即为对氨基苯硫酚钠溶液。

在1000mL四口烧瓶中加入上述对氨基苯硫酚钠溶液，控制温度在15～20℃缓慢均匀通入环氧乙烷32g，4小时通完，快接近终点时，用液相色谱勤测终点，待反应结束，静置分层，所得油层即为对氨基苯基-β-羟乙基硫醚，油层测氨基值，得对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的总收率约为81.4%。

实施例4：

采用实施例1相同的方法，不同之处在于催化剂为等摩尔的α-吡咯烷酮，代替催化剂N-甲基吡咯烷酮，其他投料比和反应条件同实施例1。最终得到的对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的总收率约为86.1%.

实施例1～4得到的产品进行红外检测，结果与现有技术一致（对氨基苯基-β-羟乙基砜硫酸酯的合成新工艺研究，吴忠忠，成都理工大学，硕士学位论文，第28页）；与市购标准样品在相同条件下HPLC出峰时间相同。

对比例1：

采用硫化钠代替硫氢化钠和硫化钠进行亲核取代和还原反应：

采用与实施例1相同的投料比，采用硫化钠代替硫氢化钠和硫化钠进行亲核取代和还原反应，其中硫化钠的加入摩尔量为实施例1中硫氢化钠和硫化钠的总摩尔量；其他条件同实施例1。对硝基氯苯反应相同时间后，同样条件下将反应液进行HPLC检测，检测结果显示，对氨基苯硫酚钠的HPLC含量为90%；副产物对氯苯胺的HPLC含量为10%。由此可知，采用硫氢化钠和硫化钠进行亲核取代和还原反应时，可大大降低副产物的生成。

对比例2：

采用硫化钠代替硫氢化钠和硫化钠进行亲核取代和还原反应；同时不添加催化剂：

采用与实施例1相同的投料比，采用硫化钠代替硫氢化钠和硫化钠进行亲核取代和还原反应，其中硫化钠的加入摩尔量为实施例1中硫氢化钠和硫化钠的总摩尔量，同时将催化剂省略，其他条件同实施例1。对硝基氯苯反应相同时间后，同样条件下将反应液进行HPLC检测，检测结果显示，对氨基苯硫酚钠的HPLC含量为70%；副产物对氯苯胺的HPLC含量为13%；对硝基氯苯残余17%。当提高反应温度至150摄氏度时，对硝基氯苯才能反应完全，但是副产物对氯苯胺的HPLC含量上升为18%。由此可知，采用硫氢化钠和硫化钠进行亲核取代和还原反应时，可大大降低副产物的生成；同时，采用本发明提供的催化剂时，对氨基苯硫酚钠产率较高，反应温度较低，进一步抑制了副反应。

Claims

1.一种对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法，包括：

(1)在催化剂作用下，将硫化钠、硫氢化钠与对硝基氯化苯混合，进行亲核取代反应和硝基还原反应，后处理制备得到对氨基苯硫酚钠；

所述的催化剂为α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的至少一种；

对硝基氯化苯、硫化钠及硫氢化钠的摩尔比为1：1.8～2.5：1.6～2.5；

步骤(1)中，进行亲核取代反应和硝基还原反应时，首先将硫化钠与硫氢化钠配置成混合液，将对硝基氯苯配置成混合液；然后将硫化钠与硫氢化钠的混合液滴加到对硝基氯苯的混合液中；

所述的硫化钠与硫氢化钠的混合液中：硫化钠的质量百分比含量为15～40％，硫氢化钠的质量百分比含量为10～30％；所述的对硝基氯苯的混合液中对硝基氯苯的质量百分比含量为30～60％；

(2)对氨基苯硫酚钠与环氧乙烷进行反应得到对氨基苯基-β-羟乙基硫醚；

所述的催化剂的用量为对硝基氯化苯总质量的0.5～5％；

步骤(1)后处理过程中，添加保险粉，保险粉加入的重量为对硝基氯化苯重量的1～10％；

缩合反应时，将环氧乙烷缓慢通入到对氨基苯硫酚钠的水溶液中，保持温度在0～60℃，通气至反应完全。

2.根据权利要求1所述的对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法，其特征在于，所述的亲核取代反应和硝基还原反应的温度为90～108℃。

3.根据权利要求1所述的对氨基苯基-β-羟乙基硫醚的制备方法，其特征在于，所述的对硝基氯化苯与环氧乙烷的摩尔比为1：0.8～1.5。