CN108218828A - 一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1,3‑丙烷磺酸内酯的制备方法,其包括以下步骤:(1)使烯丙醇与亚硫酸氢盐在胺类化合物存在下、在引发剂存在下、在水中发生自由基加成反应生成3‑羟基丙磺酸盐,酸化,制成3‑羟基丙磺酸;(2)然后使3‑羟基丙磺酸在真空度为0‑10mmHg、在温度为150‑200℃下发生环合反应生成1,3‑丙烷磺酸内酯;本发明能够降低环境污染,更环保,且具有操作简单、安全、收率较理想等优点。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法。
背景技术
1,3-丙烷磺酸内酯(1,2-Oxathiolane,2,2-dioxide)室温下为无色透明晶体,熔点为30-33℃,沸点为180℃/30mmHg,密度(20℃)为1.392g/cm3。其结构式如下:
目前合成1,3-丙烷磺酸内酯的方法基本遵循KHARASCH,JOC,2.175-192(1938)合成方案,通过丙烯醇与亚硫酸钠和亚硫酸氢钠反应生成羟基丙磺酸钠,经过酸化后关环而得,但是该方法的合成过程中会产生大量的二氧化硫废气,对环境造成破坏,且会对设备造成腐蚀等影响,以致间接地增加生产成本,也不利于现代对环保的高标准要求。
例如中国发明专利CN200810234140X公开了一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,包括以下步骤:(1)以亚硫酸氢盐、亚硫酸盐和烯丙醇为原料,水为介质,冠醚为催化剂,在温度为40~100℃的条件下反应生成为含羟基丙磺酸盐的反应混合物,其中亚硫酸氢盐、亚硫酸盐和烯丙醇三者之间的摩尔比为1~5∶0.1~2∶1,水的用量为亚硫酸氢盐、亚硫酸盐和烯丙醇总重量的2~5倍,冠醚用量为亚硫酸氢盐、亚硫酸盐和烯丙醇总重量的0.1~10%;冠醚选自:聚乙醚-18-冠-6、12-冠-4、18-冠-6、二环己烷并-18-冠-6或15-冠-5;(2)将上述反应得到的含羟基丙磺酸盐的反应混合物在氯化氢和溶剂存在下,在温度为40~100℃的条件下,反应生成含羟基丙磺酸的反应混合物,其中溶剂的用量为上述反应制得的含羟基丙磺酸盐的反应混合物总重量的1~10倍;(3)将上述反应得到的含羟基丙磺酸的反应混合物在温度为100~200℃、压力为13~266Pa条件下进行高温精馏得到目标产物1,3-丙磺酸内酯。但是此专利在制备过程中由于使用了亚硫酸盐,会产生大量的二氧化硫废气,既会对环境造成破坏,也会对生产过程中的后处理造成负担。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种改进的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其能够降低环境污染,更环保,且具有操作简单、安全、收率较理想等优点。
为解决以上技术问题,本发明采用的一种技术方案如下:
一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)使烯丙醇、与亚硫酸氢盐在胺类化合物存在下、在引发剂存在下、在水中发生自由基加成反应生成3-羟基丙磺酸盐,酸化,制成3-羟基丙磺酸;
(2)然后使所述3-羟基丙磺酸在真空度为0-10mmHg、在温度为150-200℃下发生环合反应生成1,3-丙烷磺酸内酯。
根据本发明的一些优选方面,所述胺类化合物为选自甲胺、二乙胺或三乙胺。更优选地,所述胺类化合物使用三乙胺。
根据本发明的一些优选方面,所述烯丙醇和所述亚硫酸氢盐的投料摩尔比为1∶1-1.5。更优选地,所述烯丙醇和所述亚硫酸氢盐的投料摩尔比为1∶1-1.3。根据本发明的一个具体且优选的方面,所述烯丙醇和所述亚硫酸氢盐的投料摩尔比为1∶1.1。
根据本发明,所述亚硫酸氢盐可以是亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾等等。
根据本发明的一些优选方面,所述胺类化合物与所述烯丙醇的投料摩尔比0.05-0.5∶1。更优选地,所述胺类化合物与所述烯丙醇的投料摩尔比0.1-0.3∶1。进一步优选地,所述胺类化合物与所述烯丙醇的投料摩尔比0.1-0.2∶1。
根据本发明的一些优选方面,所述引发剂为过氧化二苯甲酰、双氧水或叔丁基过氧化氢。根据本发明的一个具体方面,所述引发剂为叔丁基过氧化氢。
根据本发明的一些优选方面,所述引发剂与所述烯丙醇的投料摩尔比为0.01-0.03∶1。
更优选地,所述引发剂与所述烯丙醇的投料摩尔比为0.015-0.025∶1。
根据本发明的一些优选方面,使所述加成反应在50-100℃下进行。更优选地,使所述自由基加成反应在50-85℃下进行。进一步优选地,使所述加成反应在65-70℃下进行。
根据本发明的一些优选方面,所述酸化为通过加入盐酸或硫酸进行。
根据本发明的一些优选方面,所述酸化重复2-3次。
根据本发明的一些优选方面,在进行所述酸化前先除去所述胺类化合物。
根据本发明的一些优选方面,使所述环合反应在温度为160-190℃下进行。更优选地,使所述环合反应在温度为170-180℃下进行。
根据本发明的一些优选方面,使所述环合反应在真空度为2-8mmHg下进行。更优选地,使所述环合反应在真空度为5-8mmHg下进行。
由于上述技术方案的实施,本发明与现有技术相比具有如下优点:
本发明克服了现有技术中在制备1,3-丙烷磺酸内酯的过程中会产生大量的二氧化硫废气的缺点,创新的使用胺类化合物控制反应进行的条件,进而使得产物1,3-丙烷磺酸内酯的收率较理想,且避免了二氧化硫废气的大量产生,符合现代对环境的保护要求。
具体实施方式
下面结合具体的优选实施例对本发明进行进一步说明,但本发明并不限于以下实施例。在下述实施例中,如无特殊说明,所有原料均来自商购或用常规方法制备而成。
实施例1
配置溶液A,其中包括:烯丙醇232g、水100g和叔丁基过氧化氢8g;
配置溶液B,其中包括:亚硫酸氢钠457g和水1000g;
在四口烧瓶中加入甲胺水溶液46g(质量分数为40%),水200g,升温至65℃,同时滴加A,B溶液,3小时滴加完毕并保温2小时,GC检测反应完毕,减压蒸出甲胺,然后加入质量分数为35%的盐酸溶液458g进行酸化,浓缩至有盐析出,再加入质量分数为35%的盐酸溶液416g进行二次酸化过滤,浓缩得到纯的3-羟基丙磺酸401g,收率约为71%。
在2L的四口烧瓶中将上述得到的3-羟基丙磺酸401g投入,控制反应温度为170℃,真空度为8mmHg,直至无液体蒸馏蒸出,液体即为产品1,3-丙烷磺酸内酯,得280g,气相检测纯度99%,收率约为80%。
实施例2
配置溶液A,其中包括:烯丙醇232g、水100g和叔丁基过氧化氢8g;
配置溶液B,其中包括:亚硫酸氢钠457g和水1000g;
在四口烧瓶中加入二乙胺43g,水200g,升温至70℃,同时滴加A,B溶液,2小时滴加完毕并保温2小时,GC检测反应完毕,减压蒸出二乙胺,加入质量分数为35%的盐酸溶液472g进行酸化,浓缩至有盐析出,再加入质量分数为35%的盐酸溶液430g进行二次酸化过滤,浓缩得到纯的3-羟基丙磺酸463g,收率约为83%。
在2L的四口烧瓶中将上述得到的3-羟基丙磺酸463g投入,控制反应温度为180℃,真空度5mmHg,直至无液体蒸馏蒸出,液体即为产品1,3-丙烷磺酸内酯,得355g,气相检测纯度99%,收率约为88%。
实施例3
配置溶液A,其中包括:烯丙醇232g、水100g和叔丁基过氧化氢8g;
配置溶液B,其中包括:亚硫酸氢钠457g和水1000g;
在四口烧瓶中加入三乙胺62g,水200g,升温至70℃,同时滴加A,B溶液,4小时滴加完毕保温2小时,GC检测反应完毕,减压蒸出三乙胺,加入质量分数为35%的盐酸溶液470g进行酸化,浓缩至有盐析出,再加入质量分数为35%的盐酸溶液420g进行二次酸化过滤,浓缩得到纯的3-羟基丙磺酸499g,收率约为89%。
在2L的四口烧瓶中将上述得到的3-羟基丙磺酸499g投入,控制反应温度为180℃,真空度5mmHg,直至无液体蒸馏蒸出,液体即为产品1,3-丙烷磺酸内酯,得387g,气相检测纯度99%,收率约为89%。
以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,且本发明不限于上述的实施例,凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)使烯丙醇与亚硫酸氢盐在胺类化合物存在下、在引发剂存在下、在水中发生自由基加成反应生成3-羟基丙磺酸盐,酸化,制成3-羟基丙磺酸;
(2)然后使所述3-羟基丙磺酸在真空度为0-10mmHg、在温度为150-200℃下发生环合反应生成1,3-丙烷磺酸内酯。
2.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述胺类化合物为甲胺、二乙胺或三乙胺。
3.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述烯丙醇和所述亚硫酸氢盐的投料摩尔比为1∶1-1.5。
4.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述胺类化合物与所述烯丙醇的投料摩尔比0.05-0.5∶1。
5.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述引发剂为过氧化二苯甲酰、双氧水或叔丁基过氧化氢。
6.根据权利要求1或5所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述引发剂与所述烯丙醇的投料摩尔比为0.01-0.03∶1。
7.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,使所述自由基加成反应在50-100℃下进行。
8.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,其特征在于,所述酸化为通过加入盐酸或硫酸进行。
9.根据权利要求1或8所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,所述酸化重复2-3次。
10.根据权利要求1所述的1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法,在进行所述酸化前先除去所述胺类化合物。
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