CN108129368B - 4-苯硫基-苯硫醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种4‑苯硫基‑苯硫醇的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：以苯硫醚为原料进行卤化反应得到4‑卤代苯硫醚的步骤；将所述4‑卤代苯硫醚经巯代反应得到4‑苯硫基‑苯硫醇盐的步骤；将所述4‑苯硫基‑苯硫醇盐酸化的步骤。本发明的制备方法避免了污染环境的苯硫酚等物质的使用，且实现了反应物料、溶剂、水等高效地循环回收套用。本发明的制备方法无有机废弃物、废酸、废碱水排放，是一条绿色的合成4‑苯硫基‑苯硫醇的工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种4-苯硫基-苯硫醇的制备方法，属于有机化学合成领域。
背景技术
随着公众对于环保问题的愈加重视，各国卤素法规越趋严格，其中欧洲要求电子行业所用材料中溴和氯含量分别小于900ppm。目前，70％的聚苯硫醚(以下简称PPS)产品应用于电子电器与汽车行业，但由于硫化钠法的限制，PPS会存在大量氯端基，导致常规PPS树脂产品很难满足目前卤素法规的要求。
引用文献1中公开了一种采用4-苯硫基-苯硫醇(以下简称PTT)为封端剂制备低氯规格PPS的方法，相比目前已知的封端剂，它具有显著的优势：由于对位增加了取代基-S-C6H5，其反应活性增加，使得降低PPS中氯含量的效果优于目前已报道的封端剂；并且封端后，聚合物端基结构与PPS分子链结构相似，对PPS树脂的性能基本无影响。
然而，现有技术中对于PTT合成方法的研究却很少。
引用文献2中发表了封端剂PTT的一种合成方法，其合成路线如下所示 (4-苯硫基-苯硫醇合成反应过程)。该法采用甲基苯基硫醚为初始原料，先在100℃下，冰醋酸中与液溴反应生成4-溴茴香硫醚，之后再在喹啉与吡啶混合溶剂中，以Cu2O为催化剂，160℃条件下与苯硫酚反应生成1-甲硫基-4- 苯硫基苯，再以DMF为溶剂，加入5％质量份的丙硫醇钠，在160℃反应2-3 小时得到4-苯硫基-苯硫醇，产率为93％。
该方法制备工艺复杂，每一步所用溶剂不同，同时溴的原子利用率低，且步骤②采用苯硫酚为原料，容易在制备过程中引起环境问题。
在引用文献3中，引进苯硫醇基团的方法如下所示(羟基转换成巯基反应机理)。该方法由于选用了昂贵的含氟化合物以及配体钯催化剂，因此，成本高昂。
在引用文献4中，则是以卤代芳基化合物为原料，在镍系催化剂存在下与硫脲反应，制备得到对应芳基硫醇，此法不仅催化剂消耗量大，而且产率也低，仅55％左右。
在引用文献5中则采用二硫化物制备硫醇基化合物。该方法采用Mg做催化剂，甲醇为溶剂，产率较高，但该方法仅能适用于简单的芳香硫醇化合物，不适用于PTT。
综上所述，虽然PTT已有合成方法报道，但在成本控制、以及产率、环境友好性等方面的改进不能说是充分的，难以满足工业化批量生产更高的要求。
引用文献1：CN 201611260486.8
引用文献2：Tetrahedron Letters,1998,Vol.39,No.7p.543–546
引用文献3：Tetrahedron Letters,1996,Vol.37,No.26,p.4523-4524
引用文献4：US 5,338,886
引用文献5：Synthetic Communications,1997,Vol.27,Issue 8
发明内容
发明要解决的问题
针对以上现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种4-苯硫基-苯硫醇的制备方法。所述4-苯硫基-苯硫醇的制备方法采用了新的合成路径，避免了污染环境的苯硫酚等物质的使用，且实现了反应物料、溶剂、水等高效地循环回收套用，环境友好，是一条绿色合成4-苯硫基-苯硫醇的工艺。
用于解决问题的方案
本发明提供了一种4-苯硫基-苯硫醇的制备方法，包括如下步骤：
以苯硫醚为原料进行卤化反应得到4-卤代苯硫醚的步骤；
将所述4-卤代苯硫醚经巯代反应得到4-苯硫基-苯硫醇盐的步骤；
将所述4-苯硫基-苯硫醇盐酸化的步骤。
根据以上所述的制备方法，
所述卤化反应为：将过氧化物加入包含苯硫醚、有机溶剂、卤化剂、无机酸的混合溶液中进行卤化反应，经分离得到4-卤代苯硫醚；
所述巯代反应为：将得到的所述4-卤代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物进行巯代反应，经萃取分离得到含4-苯硫基-苯硫醇盐的水层；
所述酸化反应为：将所述含4-苯硫基-苯硫醇盐的水层在酸性水溶液中进行酸化反应，经分离得到所述4-苯硫基-苯硫醇。
根上以上所述的制备方法，所述卤化反应中，所述卤化剂选自卤化钠、卤化钾中一种或几种，优选卤化钠；所述无机酸选自硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种，优选硫酸；以1mol苯硫醚为基准，所述卤化剂的用量为 0.9-1.0mol，优选为0.95-0.99mol；所述无机酸的用量为0.9-1.0mol，优选为 0.95-0.99mol。
根据以上所述的制备方法，所述卤化反应中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷中的一种或多种，优选为二氯甲烷，或者在一些情况下，也可以以上述试剂为主，存在少量(例如不超过溶剂用量的10 质量％)其他溶剂，例如NMP、水等；以1mol苯硫醚为基准，所述有机溶剂的用量为4-6mol。
根据以上所述的制备方法，所述卤化反应中，所述过氧化物为过氧化氢，以1mol苯硫醚为基准，用量为0.45-0.5mol，所述过氧化物加入的时间控制为 2-10小时，优选采用滴加方式加入。
根据以上所述的制备方法，所述卤化反应中，所述卤化反应的温度为 10-40℃，总反应时间为4-15小时。
根据以上所述的制备方法，所述巯代反应中，以1mol苯硫醚为基准，所述SMAB-NaHS复合物的用量为0.9-1.0mol，优选为0.95-0.99mol。
根据以上所述的制备方法，所述巯代反应中，所述SMAB-NaHS复合物由以下方法制备：
a.在NMP溶剂中加入氢氧化钠水溶液，反应毕，进行脱水处理；
b.加入硫氢化钠水溶液，再进行脱水处理，得到SMAB-NaHS复合物。
根据以上所述SMAB-NaHS复合物制备方法，以1mol苯硫醚为准，所述氢氧化钠的用量为0.9-1.0mol，所述NMP溶剂用量为4.0-5.0mol，所述硫氢化钠用量为0.9-1.0mol。
根据以上所述SMAB-NaHS复合物制备方法，在步骤a、b中，所述脱水过程在180-250℃条件下进行。
根据以上所述的制备方法，所述巯代反应在150-230℃下进行，优选为 180-210℃，所述巯代反应的时间为3-6小时。
根据以上所述的制备方法，所述巯代反应结束后，先脱溶再萃取分离。脱溶回收得到的溶剂，例如NMP，可直接套用于制备SMAB-NaHS复合物。
根据以上所述的制备方法，所述卤化反应结束后分离得到水层和有机层，并且所述水层在酸化反应中作为酸性水溶液而使用，所述有机层进行脱溶回收得到的溶剂，加水，用于巯代反应后的萃取。所述巯代反应后萃取分离得到的有机层，套用于卤化反应中作溶剂。
根据以上所述的制备方法，所述酸化反应后，分层处理，将得到的水层进行冷却结晶，得到含结晶水的Na2SO4，剩余母液经浓缩后套用为所述卤化反应的原料。
发明的效果
本发明所提供的4-苯硫基-苯硫醇的制备方法具有如下的优异效果：
(1)本发明选择了低气味的苯硫醚代替常规恶臭的苯硫酚，有利于改善生产环境，而且苯硫醚来源广泛，可以大大降低PTT合成成本。
(2)本发明提供的PTT的制备方法较为简单，并且可以实现卤化剂、有机溶剂、水的循环回收套用，同时控制卤素原子一直处于反应体系中，且反应中用到的酸、碱均控制在反应量内，不产生额外的废酸、废碱水；所得产品的套用收率可达100％，无有机废弃物排放，是一条绿色的合成4-苯硫基 -苯硫醇的工艺。
(3)本发明产生的副产物Na2SO4·10H2O纯度高，可直接作为单独产品，增加了本发明的经济性。
具体实施方式
以下，将对用于实施本发明的方式进行详细的说明。
<第1实施方式>
本发明在第1实施方式中提供了一种4-苯硫基-苯硫醇的制备方法，其包括：以苯硫醚为原料进行卤化反应得到卤代苯硫醚，在本发明的实施方案中，所述卤代苯硫醚为4-卤代苯硫醚；将所述4-卤代苯硫醚与巯化试剂进行巯代反应得到4-苯硫基-苯硫醇盐；再将所述4-苯硫基-苯硫醇盐酸化得到4-苯硫基 -苯硫醇。
具体地、所述制备方法包括如下步骤：
1)卤化反应：将过氧化物加入包含苯硫醚、有机溶剂、卤化剂、无机酸的混合溶液中进行溴化反应；反应毕，分层，脱除有机层中的有机溶剂得到4-卤代苯硫醚；
2)巯代反应：将步骤1)得到的4-卤代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物进行巯代反应；反应毕，萃取，分层，得到含4-苯硫基-苯硫醇盐的水层；所述 SMAB为4-甲氨基-丁酸钠，所述NaHS为硫氢化钠。
3)酸化反应：所述含4-苯硫基-苯硫醇盐的水层在酸性水溶液中进行酸化反应，反应毕，分层，有机层即为4-苯硫基-苯硫醇。
卤化反应
本实施方式中，以苯硫醚为原料进行卤化反应得到4-卤代苯硫醚。苯硫醚具有低气味的优点，有利于改善生产环境，而且苯硫醚原料来源广泛，可以大大降低PTT合成成本。
本实施方式中对于卤化反应的进行方式或条件没有特别的限定，如卤化反应中，使用卤化剂与苯硫醚进行卤化反应，并提供本领域通常温度和压力。同时，也可以使用无机酸等作为助剂成分，典型的如硫酸。
步骤1)中，采用将过氧化物缓慢加入包含苯硫醚、有机溶剂、卤化剂、无机酸的混合溶液中进行卤化反应，优选采用滴加方式加入，通过控制过氧化物加入的时间可以有效控制卤化反应进行的速度。所述过氧化物，没有特别的限定，可以使用本领域通常适用的过氧化物，典型地，可以使用过氧化氢等。以1mol苯硫醚为基准，所述过氧化物的用量为0.45-0.5mol，所述过氧化物加入的时间控制为2-10小时。
在步骤1)中，所述卤化剂，从产率的角度，例如可以各种常用的卤化物等。进一步，卤化剂可以是金属的卤化物，优选为碱金属的卤化物。本发明的卤化物优选为溴化钠、溴化钾中一种或几种，更优选为溴化钠；所述无机酸为硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种，优选为硫酸；以1mol苯硫醚为基准，所述卤化剂的用量为0.9-1.0mol，优选为0.95-0.99mol；所述无机酸的用量为0.9-1.0mol，优选为0.95-0.99mol。将所述卤化剂和无机酸的使用量限定在上述范围内，可以减少反应体系中卤素的含量以及废酸的量，尽可能减少对环境的影响。
在步骤1)中，所述卤化反应采用两相体系，卤化反应在有机相发生，因此，所述有机溶剂可以选自本领域常用的非极性溶剂，例如非极性的卤化烃系溶剂等，优选为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷中的一种或多种，更优选为二氯甲烷；以1mol苯硫醚为基准，所述有机溶剂的用量为4-6mol。
在步骤1)中，所述卤化反应的温度为10-40℃，总反应时间为4-15小时。
本发明的卤代反应发生的位置，在苯硫醚中的苯的4位发生，另外，通过上述苯硫醚以及卤化试剂量比的控制，控制该卤化反应主要发生在苯硫醚中的一个苯环上进行。
典型的，采用溴化钠和硫酸时，本实施方式中卤化反应的方程式为：
卤化反应完成后，将体系进行静置分层，体系分为水层和有机层，通过常规设备将二者分离，例如，使用分液装置等。其中得到的水层中含有酸性物质，例如在本发明的一个优选的实施方案中，酸性物质可以为金属的硫酸氢根盐，例如NaHSO4。这样的含有酸性物质的水层和有机层是有用的，例如，水层可以直接作为如下所要介绍的酸化步骤的酸性溶液，而有机层在进行产物分离以及溶剂回收后，可以用于以下巯代反应产物的分离中有机相的萃取。对于水层和有机层的套用以确保本发明制备方法中所产生的各种组分被充分使用，减少废物的产生，从而降低成本。
巯代反应
在本实施方式中，将步骤1)制备得到的所述4-卤代苯硫醚与 SMAB-NaHS复合物进行巯代反应得到4-苯硫基-苯硫醇盐。
本发明的所述巯代反应是在巯化试剂的存在下进行的反应，所述巯化试剂可以为金属的硫氢化物，在本发明优选的实施方案中，巯代反应是在 SMAB-NaHS复合物的存在下进行，所述SMAB为4-甲氨基-丁酸钠，所述 NaHS为钠的硫氢化物。
在本发明上述优选的实施方案中，所述SMAB-NaHS复合物会使S的亲核活性增加，有利于与4-卤代苯硫醚的巯代反应，因此提高了产物的收率。
本实施方式中，所述巯代反应的方程式为：
在步骤2)中，以1mol苯硫醚为基准，所述SMAB-NaHS复合物的用量为 0.9-1.0mol，优选为0.95-0.99mol。
在步骤2)中，所述巯代反应在150-230℃下进行，优选为180-210℃，所述巯代反应的时间为3-6小时。
巯代反应可以在有机溶剂的存在下进行，有机溶剂可以选自极性溶剂，优选为NMP，所述NMP可以使用未经使用过的NMP，但优选源自于下述制备SMAB-NaHS时所引入的NMP。巯代反应结束后，进行脱溶处理，回收其中的NMP，可套用作为制备SMAB-NaHS的溶剂。之后将脱溶后的体系采用萃取的方法分离有机相和水相，所述萃取剂可以为有机溶剂以及任选的水相，所述有机溶剂可以为上述所公开的卤化反应后回收的有机溶剂。分离后得到含有苯硫基-苯硫醇盐的水层。
所述巯化反应中，在本发明优选的实施方案中，使用SMAB-NaHS复合物作为优选的巯化试剂，其可以是商购产品或根据本领域一般方法制备得到，优选的，本实施方式中所述SMAB-NaHS复合物可以通过以下方法制备：
a.在NMP溶剂中加入氢氧化钠的水溶液，反应毕，进行脱水处理；
b.脱水完毕，加入硫氢化钠水溶液，再进行脱水处理，得到SMAB-NaHS 复合物。
所述SMAB-NaHS复合物的反应式如下所示：
步骤a中，NMP与碱性物质在有水条件下会形成4-甲氨基-丁酸钠 (SMAB)。在该步骤中，以1mol苯硫醚为基准，所述氢氧化钠的用量为 0.9-1.0mol。
步骤b中，所述金属硫氢化物选自碱金属的硫氢化物，进一步优选为硫氢化钠。以1mol苯硫醚为基准，所述NMP用量为4.0-5.0mol，所述金属硫氢化物(NaHS)用量为0.9-1.0mol。
步骤b中，在脱水条件下，SMAB与NaHS混合加热会获得一种复合物，即SMAB-NaHS复合物。所述脱水过程在180-250℃条件下进行。脱水后，可以根据需要补加所需量的有机溶剂，优选为NMP。
在常规的一步法脱水工序中，采用加入NaHS、NMP与NaOH一起脱水，由于脱水工序所需时间较长，挥发损失的硫成分(硫化氢)的量相对较多。本发明改进了常规的脱水方法，采用两步法脱水，第一步不加入硫源，因此降低了硫源的损耗。
巯代反应结束后，反应体系中生成了4-苯硫基-苯硫醇盐，为了便于后续酸化步骤的进行，需要利用萃取技术将4-苯硫基-苯硫醇盐分离出来。萃取所用的有机溶剂可以和步骤1)中的有机溶剂种类相同或不同，优选两者是相同，便于回收套用。如上文所说明的，此处萃取所使用的溶剂从节省成本和环境友好的角度优选为步骤1反应结束后从有机层中回收的溶剂，再加部分水。
酸化反应
本实施方式中，4-苯硫基-苯硫醇通过对4-苯硫基-苯硫醇盐的酸化而获得。本实施方式中对于酸化反应的进行方式或条件没有特别的限定。优选的，采用酸性较小的酸性水溶液如NaHSO4或KHSO4水溶液进行酸化，可以减小对反应设备的腐蚀损伤，延长其使用寿命，节约生产成本。如上文所公开的，所述酸化反应可以使用源自于步骤1)反应结束后所分离得到的水层，可以使得步骤1产生的酸性水层得到充分利用。
典型的，本实施方式中采用NaHSO4水溶液时，所述酸化反应的方程式为：
在得到主要产物4-苯硫基-苯硫醇的同时，本发明也能够得到纯度非常高的水合Na2SO4产品，并且这样的产物，由于纯度非常高，且产生该产物的反应中的反应物、反应过程相对简单，因此，水合Na2SO4产品可以通过直接分离或仅需要经过简单的处理，如重结晶等而得到，因此，进一步提高了本发明方法的经济性。
此外，对于本实施方式中所使用的设备，原则上，只要能够实现上述反应或处理工艺的进行就不进行任何限制。
<第2实施方式>
本发明的第2实施方式提供一种4-苯硫基-苯硫醇的制备方法，制备过程中所使用的原料、溶剂和水等回收套用。也就是说，在本实施方式中，除了初始反应所需要的原料全部是未经使用过的新品之外，在后续连续生产中，将本发明步骤1)-步骤3)的中间产生的水相、有机溶剂进行套用。其中水相、有机相总的回收套用率为80％，优选为90％以上，更优选为95％以上，最优选接近100％。
本实施方式中，在步骤1)中，所述卤化反应采用两相体系。卤化反应在有机相发生，反应过程中产生的无机盐留在水相。
考虑到对步骤1)的水层的回收套用，步骤1)中的无机酸优选采用强无机酸，更优选为硫酸，卤化反应结束后，分层，得到包含强酸酸式盐的水层，呈酸性，可通过设备管路直接用于后续步骤3)的所述酸化反应，即，步骤3) 酸化反应：将步骤1)分层得到的水层加入步骤2)分层分离得到的水层进行酸化反应，反应毕，分层，有机层即为4-苯硫基-苯硫醇。
典型的，以卤化剂溴化钠和硫酸为例，卤化反应后，分层，得到包含 NaHSO4的水层，可直接用于后续步骤3)的所述酸化反应；而且NaHSO4在酸化反应中会转变为Na2SO4，酸化结束后分层得到的水层，后续通过简单的冷却结晶，即可获得含结晶水的Na2SO4产品。析出的含结晶水的Na2SO4产品一般以Na2SO4·10H2O形式存在。酸化结束后分层得到的水层经过冷却结晶析出含结晶水的Na2SO4后，剩余的母液适当浓缩后可直接套用为步骤1)中所述卤化反应的原料(包含卤化剂和少量4-苯硫基-苯硫醇盐)，回收的水可用于步骤2)中所述巯代反应的萃取操作。
卤化反应结束后，分层得到有机层，从有机层中脱除回收得到的有机溶剂，根据需要加水，可作为萃取剂套用于步骤2)中的所述的萃取的操作。
在对步骤2)的说明中可以看出，所述NMP既作为合成SMAB-NaHS复合物的原料，又可以是巯代反应的溶剂。所述巯代反应结束后，脱除NMP，脱除回收得到的NMP可直接套用于制备SMAB-NaHS复合物。
在以上所述脱除NMP的步骤后，再进行步骤2)中的萃取操作，分层，得到包含少量未溴化的苯硫醚和少量未巯代的4-卤代苯硫醚的有机层和包含4-苯硫基苯硫醇盐的水层。所述有机层可套用回步骤1)，作为步骤1)的溴化反应的有机溶剂，其中包含的少量未溴化的苯硫醚和少量未巯代的4-卤代苯硫醚直接作为原料参与反应。
实施例
以下，列举实例，对本发明进行更具体的说明，但本发明并不仅限于这些实例。
实施例1
1)卤化反应
在搪玻璃反应釜中，加入二氯甲烷34.0kg(400mol)、苯硫醚18.6kg (100mol)、溴化钠9.27kg(90mol)、20％硫酸44.1kg(90mol)，通氮气保护，搅拌下将混合液升温到40℃，然后将30％浓度双氧水5.1kg(45mol)滴加到反应釜中，控制滴加时间为2小时，滴加完毕后继续保温反应2小时。反应毕，将得到的反应液静置分层，水层用于步骤3)的酸化反应；有机层进行脱溶，得到4-溴代苯硫醚，脱出的二氯甲烷33.1kg，用于步骤2)中的萃取过程。
2)巯代反应
在不锈钢反应釜中，加入N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称NMP)39.6kg (400mol)，50％氢氧化钠水溶液7.2kg(90mol)，在搅拌和氮气保护条件下，升温至100℃，保温2小时；保温毕，以1.5℃/min的速度升温至190℃，脱除 3.96kg水溶液(含水91％)，再降温至110℃。加入50％硫氢化钠10.1Kg (90mol)，再以1.5℃/min的速度升温至180℃，脱除5.5kg水溶液(含水92％)，脱水毕，补加NMP 0.8kg，降温至150℃，得到SMAB-NaHS复合物。
将步骤1)得到的4-溴代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物混合，在氮气保护下，搅拌升温至250℃进行巯代反应，保温反应3小时。反应毕，降温至180℃，减压蒸馏，脱出NMP39.5kg，可直接套用于下次SMAB-NaHS复合物的制备。脱溶毕，加入步骤1)脱溶时得到的二氯甲烷33.1kg和水50kg进行萃取，分层，回收有机层(包含10.5mol苯硫醚、1.2mol 4-溴代苯硫醚的二氯甲烷溶液)套用于下次步骤1)的溴化反应。分层得到的水层为包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液。
3)酸化反应
将步骤1)分层得到的水层加入到步骤中2)得到的包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液中，搅拌30min。反应毕，静置分层。有机层减压脱水，得到4-苯硫基-苯硫醇16.4kg(88.3mol)。
分层得到的水相，分阶段降温至2℃，析出Na2SO4·10H2O 29.1kg。母液经浓缩后可套用于步骤1)作溴化剂，回收的水可用于步骤2)的萃取。
实施例2
1)卤化反应
在搪玻璃反应釜中，加入实施例1巯代反应回收的有机层(包含10.5mol 苯硫醚、1.2mol 4-溴代苯硫醚的二氯甲烷溶液)、苯硫醚16.42kg(88.3mol)、实施例1步骤3)的母液、98％硫酸9.0kg(90mol)，通氮气保护，搅拌下将混合液升温到40℃，然后将30％浓度双氧水5.1kg(45mol)滴加到反应釜中，控制滴加时间为2小时，滴加完毕后继续保温反应2小时。反应毕，将得到的反应液静置分层，水层用于步骤3)的酸化反应；有机层进行脱溶，得到4- 溴代苯硫醚，脱出的二氯甲烷33.0kg，用于步骤2)中的萃取过程。
2)巯代反应
在不锈钢反应釜中，加入实施例1巯代反应脱溶得到的NMP39.5kg，再补加NMP0.1kg(共计400mol)，50％氢氧化钠水溶液7.2kg(90mol)，在搅拌和氮气保护条件下，升温至100℃，保温2小时；保温毕，以1.5℃/min的速度升温至190℃，脱除3.96kg水溶液(含水91％)，再降温至110℃。加入50％硫氢化钠10.1Kg(90mol)，再以1.5℃/min的速度升温至180℃，脱除5.5kg水溶液(含水92％)，脱水毕，补加NMP 0.8kg，降温至150℃，得到SMAB-NaHS 复合物。
将步骤1)得到的4-溴代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物混合，在氮气保护下，搅拌升温至250℃进行巯代反应，保温反应3小时。反应毕，降温至180℃，减压蒸馏，脱出NMP39.5kg，可直接套用于下次SMAB-NaHS复合物的制备。脱溶毕，加入步骤1)脱溶时得到的二氯甲烷33.0kg和水50kg进行萃取，分层，回收有机层(包含10.3mol苯硫醚、1.4mol 4-卤代苯硫醚的二氯甲烷溶液)套用于下次步骤1)的溴化反应。分层得到的水层为包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液。
3)酸化反应
将步骤1)分层得到的水层加入到步骤中2)得到的包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液中，搅拌30min。反应毕，静置分层。有机层减压脱水，得到4-苯硫基-苯硫醇16.4kg(88.3mol)，按新投入的苯硫醚计算，收率为100％。
分层得到的水相，分阶段降温至2℃，析出Na2SO4·10H2O 30.5kg。母液经浓缩后可套用于步骤1)作溴化剂，回收的水可用于步骤2)的萃取。
实施例3
1)卤化反应
在搪玻璃反应釜中，加入实施例2巯代反应回收的有机层(包含10.3mol 苯硫醚、1.4mol 4-溴代苯硫醚的二氯甲烷溶液)、二氯甲烷8.5kg(100mol)、苯硫醚16.42kg(88.3mol)，实施例1步骤3)的母液、溴化钠0.52kg(5mol)、 98％硫酸9.5kg(95mol)，通氮气保护，搅拌下将混合液温度调整到20℃，然后将30％浓度双氧水5.38kg(47.5mol)滴加到反应釜中，滴加时间为6小时，滴加完毕后继续保温反应3小时。反应毕，将得到的反应液静置分层，水层用于步骤3)的酸化反应；有机层进行脱溶，得到4-溴代苯硫醚，脱出的二氯甲烷41.2kg，用于步骤2)中的萃取过程。
2)巯代反应
在不锈钢反应釜中，加入实施例2巯代反应脱溶得到的NMP39.5kg，再补加NMP5.05kg(共计450mol)，50％氢氧化钠水溶液7.6kg(95mol)，在搅拌和氮气保护下，升温至100℃，保温2小时；保温毕，以1.5℃/min的速度升温至190℃，脱除4.18kg水溶液(含水91％)，再降温至110℃。加入50％硫氢化钠10.64Kg(95mol)，以1.5℃/min的速度升温至210℃，脱除6.1kg水溶液 (含水87.2％)脱水毕，补加NMP1.16kg，降温至150℃，得到SMAB-NaHS复合物。
将步骤1)得到的4-溴代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物混合，在氮气保护下，升温至210℃进行巯代反应，保温反应4小时。反应毕，降温至180℃，减压蒸馏，脱出NMP44.3kg，可直接套用于下次SMAB-NaHS复合物的制备。脱溶毕，加入步骤1)脱溶时得到的二氯甲烷41.2kg和水55kg进行萃取，分层，回收有机层(包含5.5mol苯硫醚、1.3mol 4-卤代苯硫醚的二氯甲烷溶液)套用于下次步骤1)的溴化反应。分层得到的水层为包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液。
3)酸化反应
将步骤1)分层得到的水层加入到步骤中2)得到的包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液中，搅拌30min。反应毕，静置分层。有机层减压脱水，得到4-苯硫基-苯硫醇20.32kg(93.2mol)。
分层得到的水相，分阶段降温至2℃，析出Na2SO4·10H2O 32.2kg。母液经浓缩后可套用于步骤1)作溴化剂，回收的水可用于步骤2)的萃取。
实施例4
1)卤化反应
在搪玻璃反应釜中，加入实施例3巯代反应回收的有机层(包含5.5mol 苯硫醚、1.3mol 4-卤代苯硫醚的二氯甲烷溶液)、二氯甲烷8.5kg(100mol)、苯硫醚17.34kg(93.2mol)、实施例2步骤3)的母液、溴化钠0.52kg(5mol)、 98％硫酸10.0kg(100mol)，通氮气保护，搅拌下将混合液温度调整到10℃，然后将30％浓度双氧水5.67kg(50mol)滴加到反应釜中，滴加时间为10小时，滴加完毕后继续保温反应5小时。反应毕，将得到的反应液静置分层，水层用于步骤3)的酸化反应；有机层进行脱溶，得到4-溴代苯硫醚，脱出的二氯甲烷49.5kg，用于步骤2)中的萃取过程。
2)巯代反应
在不锈钢反应釜中，加入实施例3巯代反应脱溶得到的NMP44.3kg，再补加NMP5.2kg(共计500mol)，50％氢氧化钠水溶液8.0kg(100mol)，在搅拌和氮气保护下，升温至100℃，保温2小时；保温毕，以1.5℃/min的速度升温至190℃，脱除4.4kg水溶液(含水91％)，再降温至110℃。加入50％硫氢化钠11.2g(100mol)，以1.5℃/min的速度升温至250℃，脱除6.5kg水溶液(含水86.2％)脱水毕，补加NMP1.3kg，降温至150℃，得到SMAB-NaHS复合物。
将步骤1)得到的4-溴代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物混合，在氮气保护下，升温至150℃反应3小时，再升温到230℃保温反应2小时进行巯代反应。反应毕，降温至180℃，减压蒸馏，脱出NMP49.3kg，可直接套用于下次 SMAB-NaHS复合物的制备。脱溶毕，加入步骤1)脱溶时得到的二氯甲烷 49.5kg和水60kg进行萃取，分层，回收有机层(包含0.6mol苯硫醚、1.1mol 4- 卤代苯硫醚的二氯甲烷溶液)套用于下次步骤1)的溴化反应。分层得到的水层为包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液。
3)酸化反应
将步骤1)分层得到的水层加入到步骤中2)得到的包含溴化钠和4-苯硫基-苯硫醇钠盐的水溶液中，搅拌30min。反应毕，静置分层。有机层减压脱水，得到4-苯硫基-苯硫醇21.52kg(98.7mol)。
分层得到的水相，分阶段降温至2℃，析出Na2SO4·10H2O 33.7kg。母液经浓缩后可套用于步骤1)作溴化剂，回收的水可用于步骤2)的萃取。
产业上的可利用性
本发明所提供的4-苯硫基-苯硫醇的制备方法较为简单，并且可以较为便利的回收原料以及溶剂，实现对原料、溶剂等的重复利用，适用于工业化大规模生产。
Claims (15)
1.一种4-苯硫基-苯硫醇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
以苯硫醚为原料进行卤化反应得到4-卤代苯硫醚的步骤；
将所述4-卤代苯硫醚经巯代反应得到4-苯硫基-苯硫醇盐的步骤；
将所述4-苯硫基-苯硫醇盐酸化的步骤。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述卤化反应为：将过氧化物加入包含苯硫醚、有机溶剂、卤化剂、无机酸的混合溶液中进行卤化反应，经分离得到4-卤代苯硫醚；
所述巯代反应为：将得到的所述4-卤代苯硫醚与SMAB-NaHS复合物进行巯代反应，经萃取分离得到含4-苯硫基-苯硫醇盐的水层；
所述酸化反应为：将所述含4-苯硫基-苯硫醇盐的水层在酸性水溶液中进行酸化反应，经分离得到所述4-苯硫基-苯硫醇。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述卤化反应中，所述卤化剂选自溴化钠、溴化钾中一种或几种；所述无机酸选自硫酸、盐酸、磷酸中的一种或几种；以1mol苯硫醚为基准，所述卤化剂的用量为0.9-1.0mol；所述无机酸的用量为0.9-1.0mol。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述卤化反应中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷中的一种或多种；以1mol苯硫醚为基准，所述有机溶剂的用量为4-6mol。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述卤化反应中，所述过氧化物为过氧化氢，以1mol苯硫醚为基准，所述过氧化物用量为0.45-0.5mol，且加入的时间控制为2-10小时。
6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述卤化反应中，所述卤化反应的温度为10-40℃，总反应时间为4-15小时。
7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述巯代反应中，以1mol苯硫醚为基准，所述SMAB-NaHS复合物的用量为0.9-1.0mol。
8.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述巯代反应中，所述SMAB-NaHS复合物由以下方法制备：
a.在NMP溶剂中加入氢氧化钠水溶液，反应毕，进行脱水处理；
b.加入硫氢化钠水溶液，再进行脱水处理，得到SMAB-NaHS复合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，以1mol苯硫醚为准，所述氢氧化钠的用量为0.9-1.0mol，所述NMP溶剂用量为4.0-5.0mol，所述硫氢化钠用量为0.9-1.0mol。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特于在于，在步骤a、b中，所述脱水过程在180-250℃条件下进行。
11.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述巯代反应在150-230℃下进行，所述巯代反应的时间为3-6小时。
12.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述巯代反应结束后，先脱溶再萃取分离，所述脱溶而回收得到的NMP，可直接套用于制备SMAB-NaHS复合物。
13.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述卤化反应结束后分离得到水层和有机层，并且所述水层在酸化反应中作为酸性水溶液而使用，所述有机层进行脱溶回收得到的溶剂，加水，用于巯代反应后的萃取。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述巯代反应后萃取分离得到的有机层，套用于卤化反应中作溶剂。
15.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述酸化反应后，分层处理，将得到的水层进行冷却结晶，得到含结晶水的Na2SO4，剩余母液经浓缩后套用为所述卤化反应中的原料。
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