CN110963948B - 一种1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1‑甲基‑4‑甲基磺酰基苯的间歇制备方法，步骤为：（1）水加入碳酸氢钠或碳酸钠、亚硫酸钠、对甲苯磺酰氯、催化剂，反应后得料液；（2）将料液送至反应釜并通入气体一氯甲烷，让气体一氯甲烷和料液进行反应，得反应液；将反应液转至反应液釜，通过减压使反应液中溶入的一氯甲烷溢出，同时将反应液釜内的一氯甲烷送回反应釜用于下一个反应液制备过程；（3）将反应液釜内的反应液输出，保温下调pH值至9‑12，然后降温使反应液中的产物结晶析出，固液分离得到固体物，固体物经水洗、烘干后便得到目标产品。该方法可对溶入反应液中的气体原料回收利用，节约气体原料、降低了生产成本，解决了废气处理难的问题。

Description

一种1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法

技术领域

本发明涉及一种1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法。

背景技术

1-甲基-4-甲基磺酰基苯可用于合成医用抗生素甲砜霉素﹑甲砜霉素甘氨酸酯盐酸盐、兽用抗菌药氟洛芬、农用除草剂磺草酮以及有机合成中间体，是一种重要的有机中间体。

工业化常用的生产工艺是使用对甲苯磺酰氯和亚硫酸钠、碳酸氢钠反应生成对甲苯亚磺酸钠，对甲苯亚磺酸钠和一氯甲烷保温保压反应得到对1-甲基-4-甲基磺酰基苯。一氯甲烷要保温保压才能和对甲苯亚磺酸钠高效反应，反应完成后，过量的一氯甲烷如何处理是此生产工艺亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，以达到回收利用反应后料液中的气体原料、降低生产成本和减少废气的排放之目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，包括以下步骤：

（1）向水中加入碳酸氢钠或碳酸钠以及亚硫酸钠，升温至40-70℃，投加对甲苯磺酰氯及催化剂，然后在温度60-90℃下保温反应，反应完成后加入活性炭脱色，脱色后过滤，得料液；

（2）将步骤（1）所得料液送至间歇反应装置的料液釜备用，通过料液釜向间歇反应装置的反应釜加注料液，向反应釜内通入气体一氯甲烷，让气体一氯甲烷和料液进行反应，制得反应液；将反应液转至间歇反应装置的反应液釜，保持反应液釜内温度大于60℃，通过减压使反应液釜内反应液中溶入的一氯甲烷溢出，同时将反应液釜内的一氯甲烷送回反应釜用于下一个反应液制备过程，以实现反应液釜内的反应液与一氯甲烷的气液分离；

（3）步骤（2）的气液分离完成后，将反应液釜内的反应液输出，将输出的反应液在温度90-95℃和搅拌状态下，加入氢氧化钠调pH值至9-12，pH调节完毕后降温使反应液中的产物结晶析出，固液分离得到固体物，固体物经水洗、烘干后便得到1-甲基-4-甲基磺酰基苯。

所述碳酸氢钠或碳酸钠、水、亚硫酸钠、对甲苯磺酰氯和催化剂的质量比为0.88-1.00:3.50-7.00:0.66-1.0:1.00:0.0002-0.002，催化剂为磷酸钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的任一种或二种以上的组合。

所述一氯甲烷和料液进行反应的温度为70-120℃，压力0.2-2.0MPa。

所述步骤（3）中，当反应液釜内的绝对压力≤0.1Mpa后，气液分离完成。

本发明所述方法可以通过间歇反应装置实现，所述间歇反应装置包括料液釜、反应釜和反应液釜；

所述料液釜上连接装有A阀的出液管；所述反应釜上连接装有B阀的进料管、装有C阀的进气管、装有D阀的入气管和装有E阀的出料管；所述反应液釜上连接装有F阀的入液管、装有G阀的排液管和装有H阀的出气管；

连通所述进料管和出液管的管路上装有A泵，连通所述出料管和入液管的管路上装有B泵，连通所述入气管和出气管的管路上装有气体压缩机；

所述反应釜和反应液釜上各连接装有排空阀的排空管。

所述排空管与吸气设备连接。

所述料液釜、反应釜和反应液釜上均连接有温度检测装置、压力检测装置、搅拌装置和温度调节装置。

所述装有G阀的排液管上连接有C泵。

所述装有C阀的进气管与气体原料供送装置连接。

通过实验研究发现，一氯甲烷在甲基化料液中的溶解度，随压力升高而增大，随温度升高而减小，尤其当压力升高时，甲基化料液溶解一氯甲烷较多，如果甲基化料液放料前将釜内残存的一氯甲烷直接排空，导致一氯甲烷浪费，增加生产成本，且产生难处理废气，增大环保压力，如果一氯甲烷不排空，直接放料，因压力较高，一氯甲烷在甲基化料液中溶解度较大，甲基化料液携带较多的一氯甲烷排出釜，从带压变为常压，压力降低，一氯甲烷溶解度降低，一氯甲烷从甲基化料液中溢出，同样造成一氯甲烷浪费，增加生产成本，且产生难处理废气，增大环保压力。

本发明通过间歇反应装置可实现1-甲基-4-甲基磺酰基苯的制备，将液体原料和气体原料送入反应釜内，让液体原料和气体原料进行反应，反应完成后将反应液转送至反应液釜中，开启气体压缩机，在气体压缩机抽吸下，反应液釜内的压力降低，反应液中溶入的气体原料就会溢出并被气体压缩机送回反应釜继续参入反应，从反应液釜排出的反应液中含有微量甚至不含气体原料。由此可见，本发明在生产过程中，可对溶入反应液中的气体原料和未溶入反应液中的气体原料进行回收利用，既节约了气体原料、降低了生产成本，又解决了废气处理难和环保压力增大的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

图1是间歇反应装置的结构原理示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明所提供的间歇反应装置包括料液釜1、反应釜2和反应液釜3；料液釜1、反应釜2和反应液釜3与现有的反应釜的结构基本相同，都包括釜体，釜体内设有可对物料进行搅拌的搅拌装置，釜体上连接有可对釜内温度进行检测的温度检测装置、可对釜内压力进行检测的压力检测装置、可对釜内物料进行加热或冷却的温度调节装置。也就是说，料液釜1、反应釜2和反应液釜3是利用现有反应釜并做了一些设置的改变，这些改变将体现在以下的描述中。所述料液釜1上连接装有A阀4的出液管和装有I阀18的进液管，进液管设在料液釜1的顶部，出液管设在料液釜1的底部；所述反应釜2上连接装有B阀5的进料管、装有C阀6的进气管、装有D阀7的入气管、装有E阀8的出料管和装有排空阀15的排空管，进料管、进气管、入气管和排空管设在反应釜2的顶部，出料管设在反应釜2的底部；所述反应液釜3上连接装有F阀9的入液管、装有G阀10的排液管、装有H阀11的出气管和装有排空阀15的排空管；入液管、出气管和排空管设在反应液釜3的顶部，排液管设在反应液釜3的底部。

参照图1，进料管和出液管通过管路连通，该连通管路上装有A泵12。出料管和入液管通过管路连通，该连通管路上装有B泵13。连通所述入气管和出气管通过管路连通，该连通管路上装有气体压缩机14。 反应釜2和反应液釜3上的排空管与吸气设备19连接，所述吸气设备可以采用真空泵，气液反应装置运行前，通过吸气设备19将反应釜2和反应液釜3内的空气抽走，以免反应釜2和反应液釜3内存留空气而影响气液反应。反应釜2上的进气管与气体原料供送装置17连接，气体原料由气体原料供送装置17送入反应釜2内，气体原料供送装置17可以是储放气体原料的压力罐（瓶）或者是气体原料储罐与气体压缩机的组合。装有G阀10的排液管上连接有C泵16。

下面结合上述的间歇反应装置对本发明所述方法进行详细描述，并参照图1；本发明所述1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，包括以下步骤：

（1）向水中加入碳酸氢钠或碳酸钠以及亚硫酸钠，升温至40-70℃，投加对甲苯磺酰氯及催化剂，然后在温度60-90℃下保温反应，反应完成后加入活性炭脱色，脱色后过滤，得料液； 碳酸氢钠或碳酸钠、水、亚硫酸钠、对甲苯磺酰氯和催化剂的质量比为0.88-1.00:3.50-7.00:0.66-1.0:1.00:0.0002-0.002，催化剂为磷酸钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的任一种或二种以上的组合；

（2）将步骤（1）所得料液通过装有I阀18的进液管送至料液釜1备用，开启吸气设备19将反应釜2和反应液釜3内的空气抽出，空气抽出后关闭排空阀15；通过A泵12向反应釜加注料液，料液加注完毕停止A泵12并关闭A阀4和B阀5；然后通过气体原料供送装置17向反应釜2内通入气体一氯甲烷，让气体一氯甲烷和料液在温度70-120℃、压力0.2-2.0MPa下进行反应，反应过程保持气体通入以维持反应压力，原料供送装置17内的一氯甲烷的质量不再减少时，反应完成并关闭C阀6，制得反应液；

开启E阀8、F阀9和B泵13将反应液转至反应液釜3内，反应液转运完成关闭E阀8、F阀9和B泵13，保持反应液釜内温度大于60℃，开启D阀7、H阀11和气体压缩机14，在气体压缩机14的抽吸下，反应液釜内的压力降低，反应液中溶入的一氯甲烷溢出，同时气体压缩机14将反应液釜内的一氯甲烷送回反应釜用于下一个反应液制备过程，以实现反应液釜内的反应液与一氯甲烷的气液分离；当反应液釜内的绝对压力≤0.1Mpa时，气液分离完成，关闭D阀7、H阀11和气体压缩机14；此时可向反应釜2加注料液和气体一氯甲烷进行下一个反应液制备过程；

（3）步骤（2）的气液分离完成后，开启G阀10和C泵16将反应液釜内的反应液输出，输出时反应液釜内的反应液要保留一定液位避免将反应液釜抽空，以防止反应液釜内进入空气，反应液釜内的反应液输出结束后关闭G阀10和C泵16，等待下一个气液分离过程；将输出的反应液在温度90-95℃和搅拌状态下，加入氢氧化钠调pH值至9-12，pH调节完毕后降温使反应液中的产物结晶析出，固液分离得到固体物，固体物经水洗、烘干后便得到1-甲基-4-甲基磺酰基苯。

Claims (4)

1.一种1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）向水中加入碳酸氢钠或碳酸钠以及亚硫酸钠，升温至40-70℃，加入对甲苯磺酰氯及催化剂，然后在温度60-90℃下保温反应，反应完成后加入活性炭脱色，脱色后过滤，得料液；

（2）将步骤（1）所得料液送至间歇反应装置的料液釜备用，通过料液釜向间歇反应装置的反应釜加注料液，向反应釜内通入气体一氯甲烷，让气体一氯甲烷和料液进行反应，制得反应液；将反应液转至间歇反应装置的反应液釜，保持反应液釜内温度大于60℃，通过减压使反应液釜内的反应液中溶入的一氯甲烷溢出，同时将反应液釜内的一氯甲烷送回反应釜用于下一个反应液制备过程，以实现反应液釜内的反应液与一氯甲烷的气液分离；当反应液釜内的绝对压力≤0.1Mpa后，气液分离完成；

（3）步骤（2）的气液分离完成后，将反应液釜内的反应液输出，将输出的反应液在温度90-95℃和搅拌状态下，加入氢氧化钠调pH值至9-12，pH调节完毕后降温使反应液中的产物结晶析出，固液分离得到固体物，固体物经水洗、烘干后便得到1-甲基-4-甲基磺酰基苯；

所述间歇反应装置包括料液釜（1）、反应釜（2）和反应液釜（3）；所述料液釜（1）上连接装有A阀（4）的出液管；所述反应釜（2）上连接装有B阀（5）的进料管、装有C阀（6）的进气管、装有D阀（7）的入气管和装有E阀（8）的出料管；所述反应液釜（3）上连接装有F阀（9）的入液管、装有G阀（10）的排液管和装有H阀（11）的出气管；连通所述进料管和出液管的管路上装有A泵（12），连通所述出料管和入液管的管路上装有B泵（13），连通所述入气管和出气管的管路上装有气体压缩机（14）；所述反应釜（2）和反应液釜（3）上各连接装有排空阀（15）的排空管；所述排空管与吸气设备（19）连接；所述装有G阀（10）的排液管上连接有C泵（16）；所述装有C阀（6）的进气管与气体原料供送装置（17）连接。

2.如权利要求1所述的1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，其特征在于所述碳酸氢钠或碳酸钠、水、亚硫酸钠、对甲苯磺酰氯和催化剂的质量比为0.88-1.00:3.50-7.00:0.66-1.0:1.00:0.0002-0.002，催化剂为磷酸钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的任一种或二种以上的组合。

3.如权利要求1所述的1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，其特征在于所述一氯甲烷和料液进行反应的温度为70-120℃，压力0.2-2.0MPa。

4.如权利要求1所述的1-甲基-4-甲基磺酰基苯的间歇制备方法，其特征在于所述料液釜（1）、反应釜（2）和反应液釜（3）上均连接有温度检测装置、压力检测装置、搅拌装置和温度调节装置。

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