CN103613518B - 一种α-苯乙磺酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种α-苯乙磺酸的制备方法，包括如下步骤：（1）将镁加入醚溶剂中，滴加α-卤代苯乙烷制备格式试剂，随后往所述的格式试剂中通入干燥的二氧化硫气体，反应完全后经过后处理得到α-苯乙亚磺酸；（2）将步骤（1）制得的α-苯乙亚磺酸溶于有机酸中，加入双氧水进行氧化反应，反应完全后经过后处理得到α-苯乙磺酸。该制备方法所用的路线的副反应少，有效地提高了反应的产率，并且使用的原料廉价，成本较低，而且避免了硫醇或硫醚的使用，对环境友好，便于在工厂中使用。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种α-苯乙磺酸的制备方法。
背景技术
(+)-α-苯乙磺酸[(+)-α-PES]，是一个优良的拆分剂，是混旋对羟基苯甘酸最有效的拆分剂，因此其制备工艺研究倍受关注。工业上，(+)-α-苯乙磺酸一般通过α-苯乙磺酸进行拆分得到，α-苯乙磺酸的结构如式（Ⅲ）所示：
目前公开的α-苯乙磺酸的合成方法有以下几种：
α-卤代苯乙烷与亚硫酸盐或者亚硫酸氢盐反应，生成α-苯乙磺酸（Journal of the Chemical Society，1927，1165；Bulletin of the ChemicalSociety of Japan，1987，60，649～652）。该方法原料易得，但是副反应明显、反应收率非常低，不适合工业化生产。
苯乙烯或者α-苯乙醇在强酸性条件下与硫脲反应，生成α-苯乙硫醇，随后使用双氧水氧化为α-苯乙磺酸，反应方程式如下（Synthesis，2003，10，1626-1638；CN102766076A）。该工艺收率高、产品质量好，但是硫醇具有非常难闻的恶臭味，不适合在工厂放大生产。
公开号为CN 101792407 A的中国专利报道了一种α-苯乙磺酸的合成方法，该合成方法通过α-卤代苯乙烷与二硫化钠反应，得到二芳基二硫醚，随后双氧水氧化二硫化物生成α-苯乙磺酸，反应方程式如下。该工艺成本低，收率高，但是工艺中生成了硫醚，不能避免难闻的恶臭味。
发明内容
本发明提供了一种α-苯乙磺酸的制备方法，该制备方法收率高，成本低，并且对环境友好。
一种α-苯乙磺酸的制备方法，包括如下步骤：
（1）将镁加入醚类溶剂中，滴加α-卤代苯乙烷制备格式试剂，随后往所述的格式试剂中通入干燥的二氧化硫气体，反应完全后经过后处理得到α-苯乙亚磺酸；
所述的α-苯乙亚磺酸的结构如式（Ⅱ）所示：
（2）将步骤（1）制得的α-苯乙亚磺酸溶于有机酸中，加入双氧水进行氧化反应，反应完全后经过后处理得到α-苯乙磺酸。
步骤（1）：
步骤（2）：
本发明采用了新的合成路线来合成α-苯乙磺酸，该路线的副反应更少，有效地提高了反应的产率，并且使用的原料廉价，成本较低，而且避免了硫醇或硫醚的使用，对环境更加友好，便于在工厂中使用。
步骤（1）中，所述的α-卤代苯乙烷为α-氯代苯乙烷、α-溴代苯乙烷或α-碘代苯乙烷等，作为优选，所述的α-卤代苯乙烷为α-氯代苯乙烷或α-溴代苯乙烷，这两种试剂更加便宜，适合于工业化生产，并且反应活性合适。
步骤（1）中，所述的醚溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙醚和二氧六环中的至少一种，作为优选，所述的醚溶剂为四氢呋喃，四氢呋喃便于α-卤代苯乙烷的格式试剂的生成。
步骤（1）中，滴加α-卤代苯乙烷时的温度不宜过高，一般在0～30℃，作为优选，滴加α-卤代苯乙烷时的温度为5～15℃，该温度能够使格式试剂稳定的生成，并且减少副反应的发生。
步骤（1）中，滴加α-卤代苯乙烷的速度不宜过快，以防止反应温度上升过快，从而增加副反应，作为优选，滴加α-卤代苯乙烷的时间为1～4小时，作为进一步的优选，滴加α-卤代苯乙烷的时间为1～2小时。
步骤（1）中，所述的二氧化硫的量稍稍过量即可，一般为1.1～2.0当量，作为优选，所述的二氧化硫与所述的α-卤代苯乙烷的摩尔比为1.2～1.5：1。
步骤（1）中，通入二氧化硫时的温度为10～40℃，作为优选，通入二氧化硫时的温度为15～25℃。该温度时α-苯乙亚磺酸的产率高。
步骤（1）中，通入二氧化硫的时间为1～10小时，优选1～4小时。
步骤（2）中，所述的有机酸优选为甲酸或醋酸，进一步优选为乙酸，使用乙酸时，能使所述的双氧水活性合适，从而使所述的α-苯乙亚磺酸高效地转化为所述的α-苯乙磺酸。
步骤（2）中，作为优选，加入双氧水时的温度为60～80℃；作为进一步的优选，加入双氧水时的温度为70～75℃；该温度范围能够使所述的氧化反应以较高的速率进行，并减少副反应的发生。
步骤（2）中，所述的双氧水的浓度为20～50%，该浓度的双氧水对本发明的底物的活性较高。
步骤（2）中，滴加双氧水的时间为1～10小时，优选1～4小时。
步骤（2）中，所述的后处理包括：将反应完全后的反应液用乙酸乙酯进行洗涤，得到的水相浓缩至干得到固体，然后用醇溶剂对固体进行提取，得到的提取液浓缩并冷却结晶得到所述的α-苯乙磺酸；
所述的醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇；优选为甲醇或乙醇。采用该处理方法得到的α-苯乙磺酸的纯度高。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
（1）该制备方法操作简便，避免了硫醇或硫醚的使用，对环境更加友好，对环境友好；
（2）该制备方法所用的原料便宜，成本低，收率高，并且得到的产品纯度也较高。
具体实施方式
实施例1
（1）α-苯乙亚磺酸的制备：
往1L反应瓶中依次加入镁屑（29.2g，1.2mol）、四氢呋喃（300mL）控制温度为5～15℃，缓慢滴加α-氯代苯乙烷（140.6g，1.0mol）和四氢呋喃（200mL）的混合溶液，1～2小时滴加完毕，随后继续搅拌1～2小时使反应完全。过滤反应液即得格式液。
往上述格式液中缓慢通入干燥的二氧化硫气体（76.9g,1.2mol），控制反应温度为15～25℃，通入时间为3～4小时，然后继续搅拌1～2小时使反应完全。反应完全后，蒸干四氢呋喃得α-苯乙亚磺酸粗品。
（2）α-苯乙磺酸的制备：
将上述所得的α-苯乙亚磺酸的粗品溶于醋酸（300mL）中，搅拌均匀，升温至70～75℃，缓慢滴加50%双氧水，1～2小时滴加完毕，随后70～75℃继续反应2小时。反应完全后，冷却反应液至室温，乙酸乙酯（200mL）萃取水相后，浓缩水相至干，使用甲醇提取固体中的有机物，蒸干大部分甲醇后冷却析晶，过滤后得α-苯乙磺酸148g，总收率79.5%，HPLC纯度为98.5%，1H NMR(500MHz、D2O)δ1.71(d,J=7.2Hz,3H,CH3),4.22(q,J=7.2Hz,1H,-CH),7.40～7.55(m,5H,Ph-H)。
实施例2
（1）α-苯乙亚磺酸的制备：
往1L反应瓶中依次加入镁屑（29.2g，1.2mol）、四氢呋喃（300mL）控制反应温度为5～15℃，缓慢滴加α-氯代苯乙烷（140.6g，1.0mol）和四氢呋喃（200mL）的混合溶液，1～2小时滴加完毕，随后继续搅拌1～2小时使反应完全。过滤反应液即得格式液。
往上述格式液中缓慢通入干燥的二氧化硫气体（96.1g,1.5mol），控制反应温度为15～25℃，通入时间为3～4小时，然后继续搅拌1～2小时使反应完全。反应完全后，蒸干四氢呋喃得α-苯乙亚磺酸粗品。
（2）α-苯乙磺酸的制备：
将上述所得的α-苯乙亚磺酸的粗品溶于醋酸（300mL）中，搅拌均匀，升温至70～75℃，缓慢滴加50%双氧水，3～4小时滴加完毕，随后70～75℃继续反应2小时。反应完全后，冷却反应液至室温，乙酸乙酯（200mL）萃取水相后，浓缩水相至干，甲醇提取固体中的有机物，蒸干大部分甲醇后冷却析晶，过滤后得α-苯乙磺酸152g，总收率81.6%，HPLC纯度为98.7%。
实施例3
（1）α-苯乙亚磺酸的制备：
往1L反应瓶中依次加入镁屑（29.2g，1.2mol）、无水乙醚（300mL）控制温度为5～15℃，缓慢滴加α-氯代苯乙烷（140.6g，1.0mol）和四氢呋喃（200mL）的混合溶液，1～2小时滴加完毕，随后继续搅拌1～2小时使反应完全。过滤反应液即得格式液。
往上述格式液中缓慢通入干燥的二氧化硫气体（76.9g,1.2mol），控制反应温度为15～25℃，通入时间为3～4小时，然后继续搅拌1～2小时使反应完全。反应完全后，蒸干乙醚得α-苯乙亚磺酸粗品。
（2）α-苯乙磺酸的制备：
将上述所得的α-苯乙亚磺酸的粗品溶于醋酸（300mL）中，搅拌均匀，升温至70～75℃，缓慢滴加50%双氧水，1～2小时滴加完毕，随后70～75℃继续反应2小时。反应完全后，冷却反应液至室温，乙酸乙酯（200mL）萃取水相后，浓缩水相至干，使用甲醇提取固体中的有机物，蒸干大部分甲醇后冷却析晶，过滤后得α-苯乙磺酸133.3g，总收率71.6%，HPLC纯度为98.0%。
实施例4
（1）α-苯乙亚磺酸的制备：
往1L反应瓶中依次加入镁屑（29.2g，1.2mol）、四氢呋喃（300mL）控制温度为5～15℃，缓慢滴加α-氯代苯乙烷（140.6g，1.0mol）和四氢呋喃（200mL）的混合溶液，1～2小时滴加完毕，随后继续搅拌1～2小时使反应完全。过滤反应液即得格式液。
往上述格式液中缓慢通入干燥的二氧化硫气体（76.9g,1.2mol），控制反应温度为15～25℃，通入时间为3～4小时，然后继续搅拌1～2小时使反应完全。反应完全后，蒸干四氢呋喃得α-苯乙亚磺酸粗品。
（2）α-苯乙磺酸的制备：
将上述所得的α-苯乙亚磺酸的粗品溶于甲酸（300mL）中，搅拌均匀，升温至70～75℃，缓慢滴加50%双氧水，1～2小时滴加完毕，随后70～75℃继续反应2小时。反应完全后，冷却反应液至室温，乙酸乙酯（200mL）萃取水相后，浓缩水相至干，使用甲醇提取固体中的有机物，蒸干大部分甲醇后冷却析晶，过滤后得α-苯乙磺酸127.6g，总收率68.5%，HPLC纯度为95.6%。
实施例5
（1）α-苯乙亚磺酸的制备：
往1L反应瓶中依次加入镁屑（29.2g，1.2mol）、四氢呋喃（300mL）控制温度为5～15℃，缓慢滴加α-氯代苯乙烷（140.6g，1.0mol）和四氢呋喃（200mL）的混合溶液，1～2小时滴加完毕，随后继续搅拌1～2小时使反应完全。过滤反应液即得格式液。
往上述格式液中缓慢通入干燥的二氧化硫气体（76.9g,1.2mol），控制反应温度为30～35℃，通入时间为3～4小时，然后继续搅拌1～2小时使反应完全。反应完全后，蒸干四氢呋喃得α-苯乙亚磺酸粗品。
（2）α-苯乙磺酸的制备：
将上述所得的α-苯乙亚磺酸的粗品溶于醋酸（300mL）中，搅拌均匀，升温至70～75℃，缓慢滴加50%双氧水，1～2小时滴加完毕，随后70～75℃继续反应2小时。反应完全后，冷却反应液至室温，乙酸乙酯（200mL）萃取水相后，浓缩水相至干，使用甲醇提取固体中的有机物，蒸干大部分甲醇后冷却析晶，过滤后得α-苯乙磺酸141.5g，总收率76.0%，HPLC纯度为95.7%。
对比例1
（1）α-苯乙亚磺酸的制备：
往1L反应瓶中依次加入镁屑（29.2g，1.2mol）、四氢呋喃（300mL）控制温度为5～15℃，缓慢滴加α-氯代苯乙烷（140.6g，1.0mol）和四氢呋喃（200mL）的混合溶液，1～2小时滴加完毕，随后继续搅拌1～2小时使反应完全。过滤反应液即得格式液。
往上述格式液中缓慢通入干燥的二氧化硫气体（76.9g,1.2mol），控制反应温度为15～25℃，通入时间为3～4小时，然后继续搅拌1～2小时使反应完全。反应完全后，蒸干四氢呋喃得α-苯乙亚磺酸粗品。
（2）α-苯乙磺酸的制备：
将上述所得的α-苯乙亚磺酸的粗品溶于水（300mL）中，搅拌均匀，升温至30～40℃，缓慢滴加次氯酸钠溶液，1～2小时滴加完毕，随后30～40℃继续反应2小时。反应完全后，冷却反应液至室温，乙酸乙酯（200mL）萃取水相，用稀盐酸调节水相pH值为2～3，浓缩水相至干，使用甲醇提取固体中的有机物，蒸干大部分甲醇后冷却析晶，过滤后得α-苯乙磺酸85.3g，总收率45.8%，HPLC纯度为89.8%。
Claims (9)
1.一种α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将镁加入醚类溶剂中，滴加α-卤代苯乙烷制备格式试剂，随后往所述的格式试剂中通入干燥的二氧化硫气体，反应完全后经过后处理得到α-苯乙亚磺酸；
所述的α-苯乙亚磺酸的结构如式(Ⅱ)所示：
(2)将步骤(1)制得的α-苯乙亚磺酸溶于有机酸中，加入双氧水进行氧化反应，反应完全后经过后处理得到α-苯乙磺酸；
步骤(2)中，所述的有机酸为甲酸或醋酸。
2.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的醚类溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙醚、二氧六环中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的α-卤代苯乙烷为α-氯代苯乙烷或α-溴代苯乙烷。
4.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，滴加α-卤代苯乙烷时的温度为5～15℃。
5.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的二氧化硫与所述的α-卤代苯乙烷的摩尔比为1.2～1.5：1。
6.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，通入二氧化硫时的温度为15～25℃。
7.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加入双氧水时的温度为60～80℃。
8.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的双氧水的浓度为20～50％。
9.根据权利要求1所述的α-苯乙磺酸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的后处理包括：将反应完全后的反应液用乙酸乙酯进行洗涤，得到的水相浓缩至干得到固体，然后用醇溶剂对固体进行提取，得到的提取液浓缩并冷却结晶得到所述的α-苯乙磺酸。
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