CN110105251A - 一种邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，包括如下步骤：将邻硝基氯苯和甲硫醇钠进行醚化反应，经过滤，将得到滤饼进行重结晶，经离心分离和干燥，得到邻硝基苯甲硫醚干品；将上述邻硝基苯硫醚干品分次进行氯化反应，得到湿粗品，氯化反前体系中加入适量盐酸，氯化反应在亲水性有机酸溶剂中进行，氯化反应时邻硝基苯甲硫醚与水的摩尔比为1:5‑15；经精制和干燥，得到邻硝基苯磺酰氯成品。经HPLC检测，本发明合成的邻硝基苯磺酰氯含量为98％‑98.5％；收率0.72‑0.75，得率0.97及以上，浊度(ppm)为1.5‑2，熔点66‑67℃。采用亲水性有机酸溶剂，解决了大生产放料、收率、质量问题，同时解决了大生产水溶性溶剂套用问题，以及后处理分离问题。

Description

一种邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法

技术领域

本发明属于化合物工业化生产技术领域，具体涉及一种邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法。

背景技术

邻硝基苯磺酰氯是又名2-硝基苯磺酰氯，褐色或黄色针状结晶，沸点较低，溶于乙醚，应用领域上可拓展用于医药，高档染料及特种材料，其结构式为：

传统的邻硝基苯磺酰氯主要参考BI1153，161工艺来合成的。其具体合成步骤分二步：

1)现工业化生产工艺第一步将Na₂S与硫磺在有机溶剂中加热回流1小时，制得Na₂S₂溶液；再由邻硝基氯苯，94％乙醇，在65℃于8小时内加入Na₂S₂溶液反应，经精制后得到2，2＇-二硝基二苯二硫，收率为85.7％。其化学反应方程式为：

Na₂S+S→Na₂S₂

第二步邻硝基苯磺酰氯合成

在反应釜中加入盐酸、水与第一步中的滤液，在搅拌下加入2，2＇-二硝基二苯二硫的滤饼后进行通氯，反应物用水稀释，过滤精制得邻硝基苯磺酰氯，收率为83.6％，浊度为4.2ppm。其化学反应方程式为：

此法的缺点是工艺路线长，能耗大，收率低，废酸多，环境污染大，产品邻硝基苯磺酰氯中含有少量的没反应中间体二硫化合物，虽经过多次精制，但二硫化合物依旧存在，导致材料的浊度为3ppm以上，与特种材料中液晶材料所用邻硝基苯磺酰氯中二硫化合物引起浊度3ppm以下要求还存在一定差距，如果要达到液晶材料要求，则必须经过8-10次精制，这样不仅产品收率、产率大大降低，同时成本增大，因此此工艺生产的产品只能作为低档产品用于染料领域。

2)参考CN 1150796A中实施例1进行的小试试验，向四口烧瓶中添加1.2摩尔1-氯-4-氰基苯，和0.055摩尔作为相转移催化剂的四丁基溴化铵，然后加入1.3摩尔调整至15％(重量)浓度的甲硫醇钠盐水溶液，在80℃搅拌3小时。冷却至宣温后，将析出的结晶滤出，再用甲醇使其重结晶，得到4-氰基苯基甲硫醚，再加入配备了搅将四口瓶中，加水、一氯苯，在25℃用约5小时时间通入氯气，使反应终止，将油层分离，添加无水硫酸钠，静置约1小时，除去水分后，蒸出溶剂，得到粗结晶。将这种粗结晶溶解在一氯苯中，添加不良溶剂进行重结晶，得到4-氰基苯磺酰氯白色结晶，收率为91％。参照实施例18，得到邻硝基苯磺酰氯的收率为95％。此法的缺点是没有进行产业化试验，未能有效提供有关液晶材料关键浊度指数，采用毒性较大的一氯苯作为溶剂，且精制工艺路线繁琐，安全健康风险大，同时氯苯与水、原料的极性不同，使通氯体系不均匀，造成通氯效率低，收率偏低等问题，不适合工业化生产应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，用1-氯-4-硝基苯为原料生产，可消除传统工艺1)产品中残留的二硫化合物，使产物的浊度控制在2ppm以下，符合液晶材料对浊度的要求；用亲水溶剂代替亲油较毒溶剂，解决工艺2)中中间产物邻硝基苯甲硫醚纯度、收率低的问题，体系不均匀引起的通氯效率低，收率偏低及未产业化等问题；用毒性相对一氯苯低的甲苯、乙苯进行精制，同时无需再增加无水硫酸钠干燥工艺，相比与传统工艺，本发明的工艺成本低，工艺路线缩短，所用溶剂毒性大大降低，得率可达97％，HPLC含量≥98％。

本发明采用的技术方案是：一种邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，包括如下步骤：

(a)将邻硝基氯苯和甲硫醇钠进行醚化反应，经过滤，将得到滤饼进行重结晶，经离心分离和真空干燥，得到邻硝基苯甲硫醚干品，其反应方程式为：

(b)将上述邻硝基苯甲硫醚干品分次进行氯化反应，得到湿粗品，氯化反应前反应体系中加入适量盐酸，控制反应体系中氯化氢相对于水的含量在15-25％之间，氯化反应在亲水性有机酸溶剂中进行，氯气的通入量以反应体系降温后停止通入，氯化反应时邻硝基苯甲硫醚与水的摩尔比为1:5-15；得到邻硝基苯磺酰氯HPLC含量99％以上的粗品，再经一次精制和真空干燥，得到邻硝基苯磺酰氯成品，其反应方程式为：

氯化反应时先在40-50℃下反应3小时。

作为优选，甲硫醇钠为浓度是20％的甲硫醇钠溶液，步骤(a)中所述邻硝基氯苯和甲硫醇钠溶液的质量比为0.9:2.2。

作为优选，步骤(a)中将浓度为20％含量的甲硫醇钠溶液加水稀释成浓度为15％含量的甲硫醇钠溶液后逐渐滴加到邻硝基氯苯中进行醚化反应，醚化反应条件为：滴加温度为40-70℃，滴加时间3-5小时，保温75-80℃，保温时间2-3小时，转速为60-100转/分条件下。

作为优选，步骤(b)中所述精制工艺条件为：将经过氯化反应后抽干的湿粗品在40-50℃下溶解于苯类溶剂，然后慢慢冷到5-6℃抽滤；所述抽干的湿粗品与苯类溶剂的重量比为1.6-1.75:1。

作为优选，所述苯类溶剂为甲苯或乙苯。

作为优选，所述亲水性有机酸溶剂为甲酸、乙酸、丙酸或乙二酸。

作为优选，所述氯化反应在30-100mm H₂O柱的微真空环境下进行。

作为优选，包括如下步骤：

(a)将1.80重量份已熔化的邻硝基氯苯加入醚化反应釜中，将4.40重量份的20％含量甲硫醇钠溶液加水配制成15％含量的甲硫醇钠溶液后打入醚化反应釜中，醚化反应6-8小时，过滤，然后将得到的滤饼在亲水性溶剂中重结晶，亲水性有机醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的任意一种或多种，接着分次进行离心分离甩干，直至底层无液体，经过真空干燥，得到邻硝基苯甲硫醚干品；

(b)将上述邻硝基苯甲硫醚干品分次在具有亲水性有机酸性溶剂中进行氯化反应，每次氯化反应时间为3小时，结束后收集每次湿粗品，再投入反应釜分次进行精制，抽滤后真空干燥，得到邻硝基苯磺酰氯成品。

本发明的有益效果是：

1)传统工艺要做到液相分析含量在95％以上时总收率在80％，而经二次精制且每次精制收率在90％，要达到二硫化合物引起浊度(ppm)为3.5-4，此时总收率仅为65％左右；而本发明只需进行一次精制，并且各项性能都得到大幅提升，测试结果显示，经HPLC检测，由本发明合成的邻硝基苯磺酰氯含量为98％-98.5％；收率0.72-0.75，得率0.97及以上，浊度(ppm)为1.5-2，熔点66-67℃；

2)在合成过程中，老工艺产生的较多的废盐酸，给环境带来严重影响，而本发明不用盐酸，且本发明反应中所用溶剂全部可回收循环套用，基本无废水产生；此外本发明在氯化反应后可配置尾气回收装置，如此可回收酸性尾气，减少废气的排放；

3)传统工艺要精制2次以上熔点才能达到66-67℃，而本发明只需精制一次，即可达到熔点为66-67℃，如此可有效的减少生产成本；

4)醚化反应为放热反应，反应时控制滴加温度为40-70℃，保温75-80℃，防止反应过程中温度过高导致冲料。现有技术中滴加温度为80℃，反应很难控制，反应很可能冲料，而且反应太快，生产不安全，副产多，同时生成物易结块，放料难，不适合工业化生产；

5)氯化反应在亲水性有机酸溶剂中进行，一方面解决反应物生成物相容性，另一方面能够有效提高提高反应收率。特别是一次反应生成物99％以上时，邻硝基苯磺酰氯会水解，进而降低其含量。此时如果选择减少水用量一直水解，水用量减少带来反应物浓度太高，收率及质量又会下降。采用亲水性有机酸溶剂，解决通氯反应中反应物和产物相溶性问题，以及大生产放料、收率、质量问题，同时解决了大生产水溶性溶剂套用问题，以及后处理分离问题；

6)氯化反应在微真空环境下进行，能够去掉反应体系中的部分氯化氢，减少反应体系中一定的水含量，在工业化生产过程中避免氯气泄露，提高工业化生产的安全性；

7)本发明采用了甲硫醇钠替代Na₂S₂作为原料，解决了传统工艺所产生二硫化物所引起的浊度过高的问题；此外本发明的制备成本较传统工艺低，引起浊度在2ppm以下，符合液晶材料生产要求。本申请生产邻硝基苯磺酰氯还可作为医药中间体用于医药上噻二嗪类衍生物合成，吡美莫司(免疫抑制药)(英文名Pimecrolimus)合成等其它药物，在染料上可为酸性染料中间体，特别是C.I.酸性黄79，主要用于羊毛染色，具有优异的日晒牢度(6级)。

8)将市面上的20％浓度的甲硫醇钠溶液稀释为15％甲硫醇钠溶液，减少滴加过程中及保温时挥发到空气中的甲硫醇浓度，减少臭味，同时提高生产安全性。同时有利于合成邻硝基苯甲硫醚反应平稳，提高邻硝基苯甲硫醚收率，质量。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其具体包括醚化反应、过滤、重结晶、漂洗、真空干燥、氯化反应、精制、包装等步骤。其中对于醚化反应、重结晶以及漂洗所产生的废水都可回收并循环套用，基本无废水产生，并且氯化反应可接尾气吸收装置用于吸收盐酸，也基本不产生废气，通氯反应中水溶性酸性溶剂可全部套用，没废水，满足环保的工业制造要求。

下面对本发明的邻硝基苯磺酰氯的合成方法的关键工艺步骤进行说明。

邻硝基苯磺酰氯的合成方法，包括如下步骤：

(1)在醚化反应釜中加入已熔化的邻硝基氯苯，然后逐渐滴加液体甲硫醇钠，进行醚化反应，其醚化反应条件为：滴加甲硫醇钠时醚化反应釜中温度为40-70℃，滴加时间3-5小时，滴加完成后75-80℃保温，保温时间2-3小时，转速为60-100转/分条件下。

(2)经过醚化反应后进行过滤，然后将得到的滤饼在亲水性醇类溶剂中重结晶，亲水性醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇中，分五次进行离心分离甩干直至底层无液体，经过干燥，得到邻硝基苯甲硫醚湿品；将邻硝基苯甲硫醚湿品移入真空干燥器中得邻硝基苯甲硫醚干品；

(3)将上述邻硝基苯甲硫醚干品分次进行氯化反应，氯化反前体系中加入适量盐酸，控制反应体系中氯化氢相对于水的含量在15-25％之间，氯化反应在甲酸、乙酸、丙酸或乙二酸中等亲水性有机酸溶剂中进行，氯化反应时邻硝基苯甲硫醚与水的摩尔比为1:5-15(此时去掉有机溶剂后，HPLC液相分析含量99％以上)；其氯化反应条件为：在40-50℃下反应3小时，在30-100ml水柱的微真空环境下进行；其中氯气的通入量以反应体系降温后停止通入，氯化反应结束后得到湿粗品；

(4)再用反应釜分五次进行精制，所述精制工艺条件为：在40-50℃下，将经过氯化反应后抽干的湿粗品溶解于苯类溶剂中，然后慢慢冷到5-6℃抽滤；所述抽干的湿粗品与苯类溶剂的重量比为1.6-1.75:1；所述苯类溶剂为苯、甲苯、乙苯、二甲苯或氯苯；

(5)最后真空干燥得到邻硝基苯磺酰氯精品。

下面详细介绍本发明的具体实施方式：

实施例1

邻硝基苯甲硫醚的合成方法，包括如下步骤：

(1)在500L醚化反应釜中加入79kg(1.8重量份)已熔化的邻硝基氯苯，然后将打入193kg(4.4重量份)液体甲硫醇钠，进行醚化反应，其醚化反应条件为：醚化时甲硫醇钠溶液滴加温度为40℃，时间5小时，滴加完后升到75℃保温3小时，转速为60转/分条件下，总醚化反应约8小时；

(2)经过醚化反应后进行过滤，然后将得到的滤饼在乙醇中重结晶1小时，分五次进行离心分离甩干直至底层无液体，经过干燥，得到邻硝基苯甲硫醚湿品；将湿品移入真空干燥器中得邻硝基苯甲硫醚干品，得率96％；

实施例2

邻硝基苯磺酰氯的合成方法，包括如下步骤：

(1)在500L醚化反应釜中加入79kg(1.8重量份)已熔化的邻硝基氯苯，然后将打入193kg(4.4重量份)液体甲硫醇钠，进行醚化反应，其醚化反应条件为：醚化时甲硫醇钠溶液滴加温度为70℃，时间5小时，滴加完后升到80℃保温3小时，转速为60转/分条件下，醚化反应约8小时；

(2)经过醚化反应后进行过滤，然后将得到的滤饼在乙醇中重结晶4小时，分五次进行离心分离甩干直至底层无液体，经过干燥，得到邻硝基苯硫醚湿品；将湿品移入真空干燥器中得邻硝基苯硫醚干品，得率90.3％；

(3)将步骤(1)、(2)二次醚化产生的邻硝基苯硫醚干品分4次进行氯化反应，加入甲酸作为亲水性有机酸溶剂，其氯化反应条件为：在40℃下反应3小时，真空度为50mmH₂O，其中氯气的通入量以反应体系降温后停止通入；

(4)再用反应釜分五次进行精制，所述精制工艺条件为：在40-50℃下，将经过氯化反应后抽干的湿粗品溶解于甲苯中，然后慢慢冷到5℃抽滤；所述抽干的湿粗品与甲苯的重量比为1.75:1；

(5)最后真空干燥得到邻硝基苯磺酰氯精品，得率97.5％，HPLC含量98.8％，浊度1.4ppm，可提高液晶清晰度3.8％。

实施例3

邻硝基苯磺酰氯的合成方法，包括如下步骤：

(1)在500L醚化反应釜中加入79kg(1.8重量份)已熔化的邻硝基氯苯，然后将打入193kg(4.4重量份)液体甲硫醇钠，进行醚化反应，其醚化反应条件为：醚化时甲硫醇钠溶液滴加温度为40℃，时间3小时，滴加完后升到80℃保温3小时，转速为100转/分条件下，总醚化反应约为6小时；

(2)经过醚化反应后进行过滤，然后将得到的滤饼在甲醇中重结晶5小时，分五次进行离心分离甩干直至底层无液体，经过干燥，得到邻硝基苯甲硫醚湿品；将湿粗品移入真空干燥器中得邻硝基苯甲硫醚干品，得率96.5％；

(3)将步骤(1)、(2)二次醚化产生的邻硝基苯硫醚干品分4次进行氯化反应，溶剂为实施例2中所用亲水性有机酸溶剂进行套用，其氯化反应条件为：在50℃下反应3小时，真空度为60mmH₂O，其中氯气的通入量以反应体系降温后停止通入；

(4)再用反应釜分五次进行精制，所述精制工艺条件为：在50℃下，将经过氯化反应后抽干的湿粗品溶解于甲苯中，然后慢慢冷到6℃抽滤；所述抽干的湿粗品与甲苯的重量比为1.6:1；

(5)最后真空干燥得到邻硝基苯磺酰氯精品，得率97.2％，含量98.3％，浊度1.6ppm，可提高液晶显示清晰度3.6％。

对比例(摩尔比放大500倍)

(1)在500L反应釜内加入94.5kg1-氯-2-硝基苯，和8.9kg作为相转移催化剂的四丁基溴化铵，然后加入303kg调整至15％(重量)浓度的甲硫醇钠盐水溶液，在80℃搅拌3小时。冷却至室温后，将析出的结晶滤出，再用甲醇使其重结晶，得到80kg2-硝基苯基甲硫醚，收率78％。

(2)在(1)中得到的2-硝基苯基甲硫醚80kg加入反应釜中，加水400kg、一氯苯400kg，在25℃用约5小时时间通入氯气235.3kg，使反应终止，反应终止后，将油层分离，添加约25kg无水硫酸钠、静置约1小时、除去水分后，蒸出溶剂，得到粗结晶.将这种粗结晶溶解在一氯苯中，添加不良溶剂进行重结晶干燥，得到81.4kg邻硝基苯磺酰氯，一次精制，对2-硝基苯基甲硫醚而言收率78％，HPLC含量80％，后面还要经过6次精制浊度为2.9ppm，HPLC分析为98.2％，收率57.6％。

需要说明的是，在以上实施方式中，所述氯化反应和精制的次数分别为四次和五次，分次进行的原因是在小反应锅中氯化反应和精制效果好，并且方便控制。在其他实施例中，其实际次数可根据原料的总量和设备规格进行适当的调整。

还需要说明的是，本发明除了应用于解决邻硝基苯磺酰氯的制备过程中所产生的二硫化合物的问题，还可适用于基于本发明的发明构思并用于消除中间产物二硫化合物的制备工艺和产品，例如消除一些其他氯代苯类化合物(用惰性基团取代邻硝基氯苯上的硝基)且进行醚化反应而产生中间产物二硫化合物，这些发明构思均在本发明的保护范围之内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)将邻硝基氯苯和甲硫醇钠进行醚化反应，经过滤，将得到滤饼进行重结晶，经离心分离和真空干燥，得到邻硝基苯甲硫醚干品，其反应方程式为：

(b)将上述邻硝基苯甲硫醚干品分次进行氯化反应，得到湿粗品，氯化反应前反应体系中加入适量盐酸，控制反应体系中氯化氢相对于水的含量在15-25％之间，氯化反应在亲水性有机酸溶剂中进行，氯气的通入量以反应体系降温后停止通入，氯化反应时邻硝基苯甲硫醚与水的摩尔比为1:5-15；得到邻硝基苯磺酰氯HPLC含量99％以上的粗品，再经一次精制和真空干燥，得到邻硝基苯磺酰氯成品，其反应方程式为：

氯化反应时先在40-50℃下反应3小时。

2.根据权利要求1所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，甲硫醇钠为浓度是20％的甲硫醇钠溶液，步骤(a)中所述邻硝基氯苯和甲硫醇钠溶液的质量比为0.9:2.2。

3.根据权利要求2所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，步骤(a)中将浓度为20％含量的甲硫醇钠溶液加水稀释成浓度为15％含量的甲硫醇钠溶液后逐渐滴加到邻硝基氯苯中进行醚化反应，醚化反应条件为：滴加温度为40-70℃，滴加时间3-5小时，保温75-80℃，保温时间2-3小时，转速为60-100转/分条件下。

4.根据权利要求1所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，步骤(b)中所述精制工艺条件为：将经过氯化反应后抽干的湿粗品在40-50℃下溶解于苯类溶剂，然后慢慢冷到5-6℃抽滤；所述抽干的湿粗品与苯类溶剂的重量比为1.6-1.75:1。

5.根据权利要求1所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，所述苯类溶剂为甲苯或乙苯。

6.根据权利要求1所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，所述亲水性有机酸溶剂为甲酸、乙酸、丙酸或乙二酸。

7.根据权利要求1所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，所述氯化反应在30-100mm H₂O柱的微真空环境下进行。

8.根据权利要求1-7任一所述的邻硝基苯磺酰氯的工业化生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)将1.80重量份已熔化的邻硝基氯苯加入醚化反应釜中，将4.40重量份的20％含量甲硫醇钠溶液加水配制成15％含量的甲硫醇钠溶液后打入醚化反应釜中，醚化反应6-8小时，过滤，然后将得到的滤饼在亲水性溶剂中重结晶，亲水性有机醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的任意一种或多种，接着分次进行离心分离甩干，直至底层无液体，经过真空干燥，得到邻硝基苯甲硫醚干品；

(b)将上述邻硝基苯甲硫醚干品分次在具有亲水性有机酸性溶剂中进行氯化反应，每次氯化反应时间为3小时，结束后收集每次湿粗品，再投入反应釜分次进行精制，抽滤后真空干燥，得到邻硝基苯磺酰氯成品。