CN106187831B - 一种双苯磺酰亚胺的制备方法 - Google Patents

一种双苯磺酰亚胺的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双苯磺酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：1)双苯磺酰亚胺钠盐的制备：分步将苯磺酰胺、苯磺酰氯置入异丙醇‑醇钠体系中反应；2)双苯磺酰亚胺钠盐的纯化：向异丙醇‑醇钠体系中，分步加入氢氧化钠，调节pH值为10～12，通过阴离子交换树脂，再依次经降温析晶、离心分离，得到双苯磺酰亚胺钠盐；3)双苯磺酰亚胺的制备：将双苯磺酰亚胺钠盐溶于热水，通过阳离子交换树脂，再依次经降温析晶、离心分离、干燥处理，即得到双苯磺酰亚胺。本发明的制备方法使原料充分有效地转化为目标产物，避免副反应的生产，采用合理的纯化分离方式，所得产品纯度高、收率高，经济、环保、易于实现工业化。

Description

一种双苯磺酰亚胺的制备方法
技术领域
本发明涉及有机化合物制备的技术领域，具体涉及一种双苯磺酰亚胺的制备方法。
背景技术
双苯磺酰亚胺(BBI)具有磺酰亚胺的一般性质，两个磺酰基的吸电子作用使得氮原子上的氢比较容易解离，可溶在碱液中。双苯磺酰亚胺主要应用于电镀、医药等领域，在电镀中它用作初次光亮剂-糖精的替代品，可提高镀层的延展性，具有良好的整平效果，并且消耗要小于糖精，随着糖精价格不断上涨，BBI替代糖精作用越来越明显。此外，BBI还可用于制备氟化试剂。
现有技术中，公开号为CN101671285的发明专利公开了一种双苯磺酰亚胺的制备方法，该方法为苯磺酰胺溶于碱液，滴加苯磺酰氯和氢氧化钠溶液，维持pH值在7～9之间，反应完回流一小时，降温加盐酸调pH为酸性，离心分离出残余的苯磺酰胺，液体加氢氧化钠，脱水，再加氢氧化钠析出BBI钠盐，加入稀盐酸中搅拌，离心分离出BBI。该方法虽然可以用于实际的工业化生产，但用上述方法生产出BBI产品的含量和收率均不太高，产品中残留苯磺酰胺和NaCl。残留的苯磺酰胺对BBI水溶性有很大影响，导致其代替糖精钠效率不高；另外，在氟化工业中，BBI中NaCl含量过高会产生沉降，反应体系局部温度过高，导致产品炭化。此外，现有生产工艺产生大量废水，造成严重的环境污染。因此，开发一种低成本、高纯度、高收率、环保、易于工业化生产的双苯磺酰亚胺制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的就是要提供一种双苯磺酰亚胺制备方法，该方法使原料充分有效地转化为目标产物，避免副反应的生产，采用合理的纯化分离方式，所得产品纯度高、收率高，经济、环保、易于实现工业化。
为实现此目的，本发明所提供的一种双苯磺酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
1)双苯磺酰亚胺钠盐的制备：分步将苯磺酰胺、苯磺酰氯置入异丙醇-醇钠体系中反应；
2)双苯磺酰亚胺钠盐的纯化：向异丙醇-醇钠体系中，分步加入氢氧化钠，调节pH值为10～12，通过阴离子交换树脂，再依次经降温析晶、离心分离，得到双苯磺酰亚胺钠盐；
3)双苯磺酰亚胺的制备：将双苯磺酰亚胺钠盐溶于热水，通过阳离子交换树脂，再依次经降温析晶、离心分离、干燥处理，即得到双苯磺酰亚胺。
进一步地，所述步骤1)中，反应温度为40～70℃，pH值为7～12，反应时间为2～3h。
进一步地，所述步骤1)中，苯磺酰胺与苯磺酰氯的摩尔比为1:1～1.2。
进一步地，所述步骤2中)，氢氧化钠与苯磺酰胺的摩尔比为2～3:1。
进一步地，所述氢氧化钠的加入方式分为两个阶段：第一阶段，氢氧化钠与苯磺酰胺混溶于异丙醇-醇钠体系；第二种阶段为氢氧化钠与苯磺酰氯同时滴加；第一阶段与第二阶段中氢氧化钠的摩尔比为1:2。
进一步地，所述步骤2)中，阴离子交换树脂为201*7、202、213、氢氧型阴离子交换树脂中的一种。优选的，阴离子交换树脂为氢氧型阴离子交换树脂。
进一步地，所述步骤3)中，阳离子交换树脂为001*14、D72、D81、MKC-9干氢树脂、聚苯硫醚(SAPPS)强酸性阳离子交换树脂中的一种。优选地，阳离子交换树脂为聚苯硫醚强酸性阳离子交换树脂。
与现有技术相比，本发明利用异丙醇-醇钠溶液体系，将苯磺酰胺和苯磺酰氯在碱性碱性环境中反应生成BBI钠盐，通过阴离子交换树脂将未反应完的苯磺酰胺转化为苯磺酸，降温析出BBI钠盐；将BBI钠盐溶于热水，通过阳离子交换树脂，转化为BBI，使原料充分有效地转化为目标产物，避免副反应的生产，采用合理的纯化分离方式，所得产品纯度高、收率高，经济、环保、易于实现工业化。
附图说明
图1为本发明制备双苯磺酰亚胺的制备过程示意图；
图2为本发明制备双苯磺酰亚胺的合成路线示意图；
图3实施例1所制备双苯磺酰亚胺的液相图谱；
图4实施例2所制备双苯磺酰亚胺的的液相图谱；
图5实施例3所制备双苯磺酰亚胺的的液相图谱；
图6实施例4所制备双苯磺酰亚胺的的液相图谱；
图7实施例5所制备双苯磺酰亚胺的的液相色谱。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：向500ml烧瓶中加入100g异丙醇，将50g苯磺酰胺溶于配制好的氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(12g异丙醇钠溶于26g异丙醇)，在室温下，开启机械搅拌，待固体完全溶解，开始滴加苯磺酰氯56g，同时滴加氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(24g异丙醇钠溶于52g异丙醇)，控制体系pH值为7～8，控制滴加速度，滴加完毕后在30-35℃保温2h，通过氢氧型阴离子交换树脂。
将反应液降温至10℃下，离心得到BBI钠盐。将钠盐溶于热水，通过D72型阳离子交换树脂，降低温度析出晶体，晶体在40-50℃下真空干燥，得双苯磺酰亚胺固体65.4g。如图3所示HPLC检测结果显示：苯磺酰胺：17.6％；苯磺酰氯：5.09％；NaCl：5.3％BBI：77.46％；收率为：69.1％。
实施例2：向500ml烧瓶中加入100g异丙醇，将50g苯磺酰胺溶于配制好的氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(12g异丙醇钠溶于26g异丙醇)，水浴升温，同时开启机械搅拌，待温度到50-55℃时，固体完全溶解，开始滴加苯磺酰氯56g，同时滴加氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(24g异丙醇钠溶于52g异丙醇)，控制体系pH值为7～8，控制滴加速度，滴加完毕后在50-55℃保温2h，通过氢氧型阴离子交换树脂。
将反应液降温至10℃下，离心得到BBI钠盐。将钠盐溶于热水，通过D81型阳离子交换树脂，降低温度析出晶体，晶体在40-50℃下真空干燥。得双苯磺酰亚胺固体68.5g。如图4所示HPLC检测结果显示：苯磺酰胺：15.54％；苯磺酰氯：0.37％；NaCl：2.58％；BBI：84.09％；收率为：72.4％。
实施例3：向500ml烧瓶中加入100g异丙醇，将50g苯磺酰胺溶于配制好的氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(12g异丙醇钠溶于26g异丙醇)，水浴升温，同时开启机械搅拌，待温度到50-55℃时，固体完全溶解，开始滴加苯磺酰氯56g，同时滴加氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(28g异丙醇钠溶于52g异丙醇)，控制体系pH值为8～10，控制滴加速度，滴加完毕后在50-55℃保温2h，通过氢氧型阴离子交换树脂。
将反应液降温至10℃下，离心得到BBI钠盐。将钠盐溶于热水，通过氢型阳离子交换树脂，降低温度析出晶体，晶体在40-50℃下真空干燥，得双苯磺酰亚胺固体78.8g。如图5所示HPLC检测结果显示：苯磺酰胺：4.62％；苯磺酰氯：2.79％；NaCl：1.46％BBI：92.59％；收率为：82.8％。
实施例4：向500ml烧瓶中加入100g异丙醇，将50g苯磺酰胺溶于配制好的氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(14g异丙醇钠溶于26g异丙醇)，水浴升温，同时开启机械搅拌，待温度到50-55℃时，固体完全溶解，开始滴加苯磺酰氯60g，同时滴加氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(28g异丙醇钠溶于52g异丙醇)，控制pH值为8～10，控制滴加速度，滴加完毕后在50-55℃保温2h，通过氢氧型阴离子交换树脂。
将反应液降温至10℃下，离心得到BBI钠盐。将钠盐溶于热水，通过SAPPS阳离子交换树脂，降低温度析出晶体，晶体在40-50℃下真空干燥，得双苯磺酰亚胺固体81.6g。如图6所示HPLC检测结果显示：苯磺酰胺：0.02％；苯磺酰氯：0.01％；NaCl：0.11％；BBI：99.97％；收率为：85.8％。
实施例5：向500ml烧瓶中加入100g异丙醇，将50g苯磺酰胺溶于配制好的氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(14g异丙醇钠溶于26g异丙醇)，水浴升温，同时开启机械搅拌，待温度到50-55℃时，固体完全溶解，开始滴加苯磺酰氯62g，同时滴加氢氧化钠、异丙醇-醇钠溶液(28g异丙醇钠溶于52g异丙醇)，控制体系pH值为8～10，控制滴加速度，滴加完毕后在50-55℃保温2h，通过氢氧型阴离子交换树脂。
将反应液降温至10℃下，离心得到BBI钠盐。将钠盐溶于热水，通过SAPPS阳离子交换树脂，降低温度析出晶体，晶体在40-50℃下真空干燥，得固体双苯磺酰亚胺84.7g。如图7所示HPLC检测结果显示：苯磺酰胺：0.02％；苯磺酰氯：0.02％；NaCl：0.08％；BBI：99.96％；收率为：89％。
综上所述，通过反复的实验论证，从反应温度、反应体系pH值、原料配比等做了大量小试，采用异丙醇-异丙醇钠体系，可有效防止苯磺酰氯水解，此外，BBI钠盐降温从异丙醇体系中析出，可得到纯净的BBI钠盐；再通过新型SAPPS阳离子交换转化为BBI，使得到的产品纯度达到99.97％，含量达到99.5％，收率在89％以上，该产品质量稳定，色泽外观好，电镀效果优良，在氟化工艺中应用良好；采用本发明工艺技术生产的BBI符合企业标准，且生产成本也大幅降低，有效的提高了产品的纯度和收率。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种双苯磺酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)双苯磺酰亚胺钠盐的制备：分步将苯磺酰胺、苯磺酰氯按摩尔比为1:1～1.2置入异丙醇-醇钠体系中反应，反应温度为40～70℃，pH值为7～12，反应时间为2～3h；
2)双苯磺酰亚胺钠盐的纯化：向异丙醇-醇钠体系中，分步加入氢氧化钠，氢氧化钠的加入方式分为两个阶段：第一阶段，氢氧化钠与苯磺酰胺混溶于异丙醇-醇钠体系；第二阶段为氢氧化钠与苯磺酰氯同时滴加，调节pH值为10～12，通过阴离子交换树脂，阴离子交换树脂为201*7、202、213、氢氧型阴离子交换树脂中的一种，再依次经降温析晶、离心分离，得到双苯磺酰亚胺钠盐；
3)双苯磺酰亚胺的制备：将双苯磺酰亚胺钠盐溶于热水，通过阳离子交换树脂，阳离子交换树脂为001*14、D72、D81、MKC-9干氢树脂、聚苯硫醚强酸性阳离子交换树脂中的一种，再依次经降温析晶、离心分离、干燥处理，即得到双苯磺酰亚胺。
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