CN110845371A - 一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法 - Google Patents

一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法。该方法为:以邻氯苯甲醛为原料,偏重亚硫酸盐为磺化剂,在叔丁胺盐或季铵盐的催化作用下,经磺化反应生成苯甲醛‑2‑磺酸盐,再经酸化,制备得到邻磺酸苯甲醛。该制备方法条件温和,可以在常压低温下制备得到邻磺酸苯甲醛,副反应少,收率高,后处理简单,安全性高,成本低,操作简单,工业生产易于控制。

Description

一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法
技术领域
本发明涉及有机合成的技术领域,特别涉及一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法。
背景技术
邻磺酸苯甲醛,又名苯甲醛-2-磺酸,分子式为C7H6O4S,是一种重要的染料及医药中间体。它的钠盐,即邻磺酸钠苯甲醛,又名邻甲酰苯磺酸钠,是一种重要的化工原料。主要可作为合成荧光增白剂CBS和三苯甲烷染料的中间体,还是制备抗真菌、抗癌、抗HIV以及防蛀剂N等药物的中间体,亦可用于制备化妆品中紫外线吸收剂,在染料、医疗和化妆品等行业中有着不可或缺的作用。
传统工业上,邻磺酸钠苯甲醛通常采用碘化钾为催化剂,于水相中将邻氯苯甲醛用亚硫酸钠磺化所得。见如下反应方程式:
Figure BDA0002295353480000011
该磺化过程分两步进行:第一步,由碘离子置换氯离子,形成邻碘苯甲醛;第二步,由亚硫酸钠置换碘离子,得到邻磺酸钠苯甲醛,碘离子脱离后再循环作用反应系统。因此反应速度慢,需要在高温高压下进行的,对设备要求苛刻,且副反应多,产品的后处理难度大。这些因素制约了邻磺酸钠苯甲醛的工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法,该制备方法条件温和,可以在常压低温下制备得到邻磺酸苯甲醛,收率高,成本低,工业生产易于控制。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
提供一种合成邻磺酸苯甲醛的方法,以邻氯苯甲醛为原料,偏重亚硫酸盐为磺化剂,在叔丁胺盐或季铵盐的催化作用下,经磺化反应生成苯甲醛-2-磺酸盐,再经酸化,制备得到邻磺酸苯甲醛。
按上述方案,具体步骤如下:
1)将邻氯苯甲醛、叔丁胺盐或季铵盐和水混合,升至55~65℃预热;
2)将偏重亚硫酸盐溶液逐滴加入步骤1)混合液中,滴加完毕后在常压条件下,60~80℃温度下进行磺化反应;
3)反应结束后,经酸化后处理得到所述邻磺酸苯甲醛。
按上述方案,叔丁胺盐为盐酸叔丁胺或硫酸叔丁胺;季铵盐催化剂为四丁基溴化铵。
按上述方案,偏重亚硫酸盐为偏重亚硫酸钠或偏重亚硫酸钾。
按上述方案,步骤1)中邻氯苯甲醛与水的质量比为1:2~4,优选为1:2.5~3;步骤2)中偏重亚硫酸盐溶液质量浓度为30~40%。在研究过程中发现,加入的水对本发明中的反应收率有着重要的影响,水加入量过多时,反应过程中相转移难度增大,后处理难度也加大,反应的收率显著下降。
按上述方案,步骤1)中邻氯苯甲醛与叔丁胺盐或季铵盐的质量比为1:0.01~0.2,优选为1:0.02~0.08。
按上述方案,步骤1)中邻氯苯甲醛与步骤2)中偏重亚硫酸盐的摩尔比为1:1.02~1.50,优选为1:1.05~1.15。
按上述方案,步骤2)中磺化反应时间为8~16h。
按上述方案,步骤3)中酸化后处理为调pH至1.0,静置,冷却,析晶,抽滤,干燥,得粗品,再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛。
在当前工业生产中邻氯苯甲醛在高温高压碱性体系易发生歧化反应,增加了反应后处理难度,影响收率,且高压釜价格昂贵,操作复杂,易燃易爆,危险性大。本发明采用邻氯苯甲醛为原料,偏重亚硫酸盐为磺化剂,叔丁胺盐或季铵盐为催化剂,直接反应合成制备得到邻磺酸苯甲醛,可在常压低温条件下进行反应,反应条件温和,副产物少,产率高,操作简单,安全性高。
本发明的有益效果为:
1.本发明以邻氯苯甲醛为原料,在优选的磺化剂和催化剂两者之间的协同作用下,实现了在常压低温下合成邻磺酸盐苯甲醛的反应,合成条件温和,副产物少,收率高,后处理简便,成本低,工业生产易于控制。
2.本发明反应设备简单,易操作,安全性高。
具体实施方式
为更好地理解本发明,下面实施例对本发明作进一步的描述。但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入15mL水,四丁基溴化铵0.3g,升温至60℃,搅拌10min。另取11.67g偏重亚硫酸钾(0.0525mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钾溶液,约30min滴完。在70℃左右反应8h,反应完毕,得淡黄色液体。将反应液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品7.32g,针状结晶,测得熔点114.0℃~115.7℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为95.4%,收率为75.0%(以邻氯苯甲醛计)。
实施例2
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入17.5mL水,硫酸叔丁胺0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取11.78g偏重亚硫酸钾(0.053mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钾溶液,约30min滴完。在70℃左右反应10h,反应完毕,得淡黄色液体。将反应液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品7.98g,针状结晶,测得熔点114.1℃~115.0℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为97.6%,收率为83.7%(以邻氯苯甲醛计)。
实施例3
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,盐酸叔丁胺0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取12.00g偏重亚硫酸钾(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钾溶液,约30min滴完。在70℃左右反应12h,反应完毕,得淡黄色液体。将反应液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品7.11g,针状结晶,测得熔点113.8℃~115.1℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为96.1%,收率为73.4%(以邻氯苯甲醛计)。
实施例4
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,硫酸叔丁胺0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取10.26g偏重亚硫酸钠(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钠溶液,约30min滴完。在70℃左右反应12h,反应完毕,得淡黄色液体。将反应液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品7.71g,针状结晶,测得熔点114.2℃~115.5℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为95.7%,收率为79.3%(以邻氯苯甲醛计)。
实施例5
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,硫酸叔丁胺0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取12.00g偏重亚硫酸钾(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钾溶液,约30min滴完。在70℃左右反应12h,反应完毕,得淡黄色液体。将反应液转入烧杯,加入少量稀硫酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品8.41g,针状结晶,测得熔点114.0℃~114.7℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为98.4%,收率为88.9%(以邻氯苯甲醛计)。
催化剂选择硫酸叔丁胺时,硫酸叔丁胺中的硫酸还有助磺化的作用,可进一步提高收率。
对比例1
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,碘化钾0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取6.80g亚硫酸钠(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加亚硫酸钠溶液,约30min滴完。在70℃左右反应12h,反应结束,液面上层有未反应完全的邻氯苯甲醛油状物。静置,分液,将水相溶液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品0.51g,针状结晶,测得熔点113.7℃~115.3℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为94.5%,收率为5.4%(以邻氯苯甲醛计)。
对比例2
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,碘化钾0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取10.26g偏重亚硫酸钠(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钠溶液,约30min滴完。在70℃左右反应12h,反应结束,液面上层有少量未反应完全的邻氯苯甲醛油状物。静置,分液,将水相溶液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品1.26g,针状结晶,测得熔点113.2℃~114.5℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为94.3%,收率为12.8%(以邻氯苯甲醛计)。
对比例3
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,硫酸叔丁胺0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取6.80g亚硫酸钠(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加亚硫酸钠溶液,约30min滴完。在70℃左右反应12h,反应结束,为黄色浑浊溶液,加少量活性炭,趁热抽滤。将滤液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品5.43g,针状结晶,测得熔点114.2℃~115.5℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为96.4%,收率为56.3%(以邻氯苯甲醛计)。
对比例4
在三颈瓶中加入7g邻氯苯甲醛(0.05mol),再依次加入20mL水,四丁基溴化铵0.5g,升温至60℃,搅拌10min。另取10.26g偏重亚硫酸钠(0.054mol)溶解于20mL水中,向反应混合物中滴加偏重亚硫酸钾溶液,约30min滴完。再用氢氧化钠溶液调pH值在8-9之间,在70℃左右保温反应12h,反应结束,为黄色浑浊溶液,加少量活性炭,趁热抽滤。将滤液转入烧杯,加入少量稀盐酸,调pH至1.0。静置,冷却,析晶。抽滤,干燥,得粗品。再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛成品6.14g,针状结晶,测得熔点113.8℃~115.1℃(文献值114.1℃~115.4℃),纯度为92.8%,收率为61.2%(以邻氯苯甲醛计)。
实施例5与对比例1-3分别采用不同的催化剂或磺化剂等不同的反应条件,在常压下反应12h后的实验结果见表1。由于对比例1和2没有采用相转移催化剂,在常压下很难反应;对比例3采用了磺化作用较弱的亚硫酸钠,导致反应不完全。
表2为实施例1和对比例4邻磺酸苯甲醛的收率比较,其中实施例1没有专门调pH直接进行反应,对比例4加入了氢氧化钠调反应液pH 8-9;由于碱性环境下邻氯苯甲醛易发生歧化反应,致使副反应增多,后处理困难,收率受到影响,对比例4与实施例1相比收率下降。
表1不同催化剂或磺化剂下邻磺酸苯甲醛的收率比较
Figure BDA0002295353480000061
表2实施例1和对比例4邻磺酸苯甲醛的收率比较
Figure BDA0002295353480000062
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种常压下合成邻磺酸苯甲醛的方法,其特征在于,以邻氯苯甲醛为原料,偏重亚硫酸盐为磺化剂,在叔丁胺盐或季铵盐的催化作用下,经磺化反应生成苯甲醛-2-磺酸盐,再经酸化,制备得到邻磺酸苯甲醛。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,具体步骤如下:
1)将邻氯苯甲醛、叔丁胺盐或季铵盐和水混合,升至55~65℃预热;
2)将偏重亚硫酸盐溶液逐滴加入步骤1)混合液中,滴加完毕后在常压条件下,60~80℃温度下进行磺化反应;
3)反应结束后,经酸化后处理得到所述邻磺酸苯甲醛。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于,所述叔丁胺盐为盐酸叔丁胺或硫酸叔丁胺;所述季铵盐为四丁基溴化铵。
4.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于,所述偏重亚硫酸盐为偏重亚硫酸钠或偏重亚硫酸钾。
5.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述步骤1)中邻氯苯甲醛与叔丁胺盐或季铵盐的质量比为1:0.01~0.2;步骤1)中邻氯苯甲醛与步骤2)中偏重亚硫酸盐的摩尔比为1:1.02~1.50。
6.根据权利要求5所述的合成方法,其特征在于,所述步骤1)中邻氯苯甲醛与叔丁胺盐或季铵盐的质量比为1:0.02~0.08;步骤1)中邻氯苯甲醛与步骤2)中偏重亚硫酸盐的摩尔比为1:1.05~1.15。
7.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述步骤1)中邻氯苯甲醛与水的质量比为1:2~4;步骤2)中偏重亚硫酸盐溶液质量浓度为30~40%。
8.根据权利要求7所述的合成方法,其特征在于,所述步骤1)中邻氯苯甲醛与水的质量比为1:2.5~3。
9.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述步骤2)中磺化反应时间为8~16h。
10.根据权利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述步骤3)中酸化后处理为调pH至1.0,静置,冷却,析晶,抽滤,干燥,得粗品,再用无水乙醇重结晶,得邻磺酸苯甲醛。
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