CN113173871A - 一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，将苯硫酚和碳酸二甲酯按照摩尔比为1：(1‑2)混合，加入苯硫酚重量0.1‑5.0％的复合催化剂，反应压力为2‑7MPa条件下，在氮气环境中120‑250℃反应1‑8h，反应时，搅拌速率为50‑200r/min，反应后蒸馏提纯，得到茴香硫醚。本发明提供了一种新的更绿色的反应体系，还提供了应用于该反应体系的复合催化剂，在该复合催化剂的作用下使反应物苯硫酚和碳酸二甲酯可以直接反应，不用引入水相及相转移促进剂，反应简单，反应产率高，且几乎无废液产生，避免了环境污染。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法。
背景技术
茴香硫醚，又称硫代苯甲醚、甲基苯基硫醚，是一种重要的有机化工原料，可作为药物、农药、香料及光引发剂的原料，还可作为维生素A的稳定剂、芳香胺的抗氧剂、润滑添加剂等。
目前茴香硫醚主要是采用苯硫酚的甲基化反应制得。常用的甲基化试剂是硫酸二甲酯、碘甲烷、季铵盐等。其中硫酸二甲酯路线有大量固体废弃物和高盐、高化学需氧量、高毒废水产生，环境污染严重；碘甲烷路线有大量盐生成，且碘甲烷沸点低损失大、价格昂贵，不适合工业化生产；季铵盐路线需要长时间的回流才能完成，效率低能耗高，且产生的含氮副产物对环境不友好。上述各种路线都有各自的缺点，使其在生产上受到限制。
碳酸二甲酯作为甲基化试剂，毒性低，本身可生物降解，对环境影响小，是化工行业推介并鼓励替代硫酸二甲酯、卤甲烷有毒甲基化试剂等使用的环保型甲基化化学品，引起了相当多的关注。
专利201810557285.7提出了一种以苯硫酚(或苯硫钠盐)和碳酸二甲酯为原料制备茴香硫醚的方法，反应收率较高，但是该方法以水为溶剂，需要另外添加乳化剂，反应结束过滤催化剂后还需要分离有机相，增加了生产成本和分离成本，不利于进行生产上的应用。
发明内容
为了解决现有茴香硫醚生产技术中存在的污染问题，本发明的目的是提出一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，将苯硫酚和碳酸二甲酯混合后，加入复合催化剂，在保护气氛下反应后提纯，得到茴香硫醚。
进一步的，所述苯硫酚与碳酸二甲酯的摩尔比为1：(1-2)。
进一步的，所述复合催化剂的加入量为苯硫酚质量的0.1％-5.0％。
进一步的，按摩尔百分比计，所述复合催化剂包括50％-85％的活性组分与15％-50％的助剂。
进一步的，所述活性组分为碱金属卤化物和/或碱土金属卤化物。
进一步的，所述碱金属卤化物为LiBr、NaBr或KBr，碱土金属卤化物为CaBr2或MgBr2。
进一步的，所述助剂为金属硝酸盐。
进一步的，所述金属硝酸盐为Al(NO3)3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3和Mn(NO3)2中的一种或几种。
进一步的，所述苯硫酚和碳酸二甲酯在120℃-250℃反应1h-8h，反应压力为2MPa-7MPa。
进一步的，所述苯硫酚和碳酸二甲酯反应时的搅拌速率为50r/min-200r/min。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料，在复合催化剂的作用下，无需溶剂即可高效地合成茴香硫醚。碳酸二甲酯是一种低毒、环境友好、用途广泛的新兴绿色化工原料，在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点，本发明中采用碳酸二甲酯作为甲基化试剂，碳酸二甲酯在作为反应物的同时也可充当溶剂，因此整个反应无溶剂消耗，操作简单，收率高，且几乎无废液产生，避免了环境污染。
本发明将碱金属卤化物或碱土金属卤化物与金属硝酸盐混合后作为复合催化剂，并将该复合催化剂用于以苯硫酚与碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的反应中，在一定的反应物比例、合适的催化剂添加量、一定的反应压力、反应温度、反应时间和搅拌速度下苯硫酚的转化率和茴香硫醚的产率都比较高。本发明的催化剂成本较低，固体催化剂与产品易于分离，产品收率高，几乎不产生废液。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
本发明提供一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，将苯硫酚和碳酸二甲酯按照摩尔比为1：(1-2)混合，加入苯硫酚重量0.1-5.0％的复合催化剂，反应压力为2-7MPa条件下，在氮气环境中120-250℃反应1-8h，反应时，搅拌速率为50-200r/min，反应后蒸馏提纯，得到茴香硫醚。
按摩尔百分比计，本发明中复合催化剂包括50-85％的活性组分与15-50％的助剂，活性组分为碱金属卤化物和/或碱土金属卤化物，助剂为金属硝酸盐；
优选的，碱金属卤化物为LiBr、NaBr或KBr，碱土金属卤化物为CaBr2或MgBr2。
优选的，金属硝酸盐为Al(NO3)3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3与Mn(NO3)2中的一种或几种。
实施例1
以摩尔百分比计，将65％的NaBr和MgBr2的混合物和35％的Mn(NO3)2和Fe(NO3)3混合物混合，得到复合催化剂。
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:2的苯硫酚和碳酸二甲酯，并加入质量为苯硫酚质量1％的复合催化剂，搅拌速率为80r/min，反应温度为130℃，反应压力6MPa，氮气环境中反应时间6h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为78％，茴香硫醚产率为77％。
其中茴香硫醚的产率＝苯硫酚的转化率*选择性。本发明提供了一种新的更绿色的反应体系，同时提供了应用于该反应体系的催化剂，在该催化剂的作用下使反应物苯硫酚和碳酸二甲酯直接反应，不用额外引入水相及相转移促进剂。
实施例2
以摩尔百分比计，将70％的LiBr和CaBr2的混合物和30％的Zn(NO3)2和Fe(NO3)3混合物混合，得到复合催化剂。
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:1.2的苯硫酚和碳酸二甲酯，并加入质量为苯硫酚质量1％的复合催化剂，搅拌速率为100r/min，反应温度为150℃，反应压力5MPa，氮气环境中反应时间5h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为90％，茴香硫醚产率为85％。
实施例3
以摩尔百分比计，将85％的NaBr和MgBr2的混合物和15％的Mn(NO3)2和Fe(NO3)3混合物混合，得到复合催化剂。
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:1.5的苯硫酚和碳酸二甲酯，并加入质量为苯硫酚质量0.6％的复合催化剂，搅拌速率为150r/min，反应温度为160℃，反应压力4MPa，氮气环境中反应时间5h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为100％，茴香硫醚产率为98％。
实施例4
以摩尔百分比计，将50％的LiBr和50％的Al(NO3)3和Cu(NO3)2混合物混合，得到复合催化剂。
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:1.1的苯硫酚和碳酸二甲酯，并加入质量为苯硫酚质量0.1％的复合催化剂，搅拌速率为200r/min，反应温度为250℃，反应压力5MPa，氮气环境中反应时间3h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为98％，茴香硫醚产率为73％。
实施例5
以摩尔百分比计，将75％的KBr和25％的Cu(NO3)2，得到复合催化剂。
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:1.6的苯硫酚和碳酸二甲酯，并加入质量为苯硫酚质量4％的复合催化剂，搅拌速率为150r/min，反应温度为180℃，反应压力3MPa，氮气环境中反应时间2h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为92％，茴香硫醚产率为85％。
实施例6
以摩尔百分比计，将55％的NaBr和45％的Cu(NO3)2的Zn(NO3)2混合物混合，得到复合催化剂。
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:1的苯硫酚和碳酸二甲酯，并加入质量为苯硫酚质量5％的复合催化剂，搅拌速率为50r/min，反应温度为120℃，反应压力2MPa，氮气环境中反应时间1h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为46％，茴香硫醚产率为45％。
对比例1
在200ml微型高压反应釜中，加入摩尔比为1:1.5的苯硫酚和碳酸二甲酯，搅拌速率为150r/min,反应温度为160℃，反应压力4MPa，氮气环境中反应时间5h。反应结束后，反应液经气相色谱进行检测，苯硫酚转化率为24％，茴香硫醚产率为20％。
由上述可见，对比例1中的苯硫酚和碳酸二甲酯反应，在没有加入催化剂的情况下，苯硫酚转化率仅为24％，茴香硫醚产率仅为20％，而相同反应条件下，实施例3在反应时仅添加0.6％的复合催化剂，苯硫酚的转化率达到100％，茴香硫醚产率达到98％，并且实施例1-6中，苯硫酚的转化率和茴香硫醚的产率均高于对比例1，说明本发明的复合催化剂能有效催化苯硫酚和碳酸二甲酯反应得到茴香硫醚，使苯硫酚的转化率和茴香硫醚的产率均有大幅度的提高。
综上，本发明的最佳反应条件为：苯硫酚与碳酸二甲酯的摩尔比为1:1.5，催化剂用量为0.6％，搅拌速率为150r/min，反应温度为160℃，反应压力4MPa，反应时间5h时，苯硫酚的转化率达到100％，茴香硫醚产率达到98％。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，将苯硫酚和碳酸二甲酯混合后，加入复合催化剂，在保护气氛下反应后提纯，得到茴香硫醚。
2.根据权利要求1所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述苯硫酚与碳酸二甲酯的摩尔比为1：(1-2)。
3.根据权利要求1所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述复合催化剂的加入量为苯硫酚质量的0.1％-5.0％。
4.根据权利要求1所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，按摩尔百分比计，所述复合催化剂包括50％-85％的活性组分与15％-50％的助剂。
5.根据权利要求4所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述活性组分为碱金属卤化物和/或碱土金属卤化物。
6.根据权利要求5所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述碱金属卤化物为LiBr、NaBr或KBr，所述碱土金属卤化物为CaBr2或MgBr2。
7.根据权利要求4所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述助剂为金属硝酸盐。
8.根据权利要求7所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述金属硝酸盐为Al(NO3)3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、Mn(NO3)2中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述苯硫酚和碳酸二甲酯在120℃-250℃反应1h-8h，反应压力为2MPa-7MPa。
10.根据权利要求1所述的一种以苯硫酚和碳酸二甲酯为原料合成茴香硫醚的方法，其特征在于，所述苯硫酚和碳酸二甲酯反应时的搅拌速率为50r/min-200r/min。
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