CN113387851A - 4,4′-二氯二苯砜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种高纯度4,4´‑二氯二苯砜的制备方法。所述的高纯度4,4´‑二氯二苯砜的制备方法，包括：首先将钼酸盐、有机二元羧酸、过氧化氢混合，逐滴加入到4,4´‑二氯二苯亚砜和溶剂的混合液中进行反应，完成后，进行后处理，得到高纯度4,4´‑二氯二苯砜和剩余滤液；剩余滤液经过分层后直接用于下一轮反应使用；4,4´‑二氯二苯亚砜:钼酸盐:有机二元羧酸:过氧化氢的摩尔比为1:0.01～0.05:0.02～0.1:1～3。本发明提供一种高纯度4,4´‑二氯二苯砜的制备方法，催化剂成本低，制备步骤简单，后处理步骤简单，并且反应剩余滤液得到循环高效的利用，纯度高，收率高。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法。
背景技术
4,4´-二氯二苯砜作为一种重要的化工原料，在工业上生产4,4´-二氯二苯砜的方法已经有很多，关于亚砜氧化法制备4,4´-二氯二苯砜的报道也有很多。
传统的亚砜氧化法中利用过氧化氢作为氧化剂，但是获得的4,4´-二氯二苯砜的纯度较低；经过进一步改进，很多工业生产采用大量硫酸增强体系酸性，混合有乙酸或者过氧酸起氧化作用，但是大量的使用混合酸，对设备的腐蚀程度较高，并且对于混合酸与溶剂的混合废液难以处理，酸与溶剂的分离较为困难分离成本高，并且制备的4,4´-二氯二苯砜的后处理步骤较为繁琐，工艺较为复杂，无形中增加了企业的生产成本。
更进一步的改进，研究中采用了磷钨酸季铵盐催化剂，但是匹配的特殊季铵盐相转移剂价格昂贵，作为成本的考虑，企业对其推广应用受到限制。
CN107540581A采用甲酸或冰醋酸，以及对应的过氧酸作为介质反应，但是得到纯度较低。
CN106349126A采用浓硫酸催化剂，氯苯和冰醋酸为溶剂，过氧化氢氧化，制备的4,4´-二氯二苯砜，虽然混合溶剂可以用于下一次，但是纯度和收率都较低。
CN108047101A提到在氧化阶段采用了双氧水和乙酸或浓硫酸的混合物，收率较低，并且混合酸难以处理。
以上专利所用到的浓硫酸、有机过氧酸、以及大量混合酸的使用，会导致设备腐蚀、废液分离困难、导致4,4´-二氯二苯砜结晶包覆的酸，难以用碱液清洗完全，纯度低。
CN105732447B中采用磷钨杂多酸季铵盐为催化剂，苯为溶剂，过氧化氢为氧化剂，过氧化氢与4,4´-二氯二苯亚砜的摩尔比为4～6:1，将4,4´-二氯二苯亚砜氧化为4,4´-二氯二苯砜，并且催化剂可以重复使用，但存在催化剂的制备工艺复杂、并且价格昂贵，过氧化氢使用量大、强致癌物质苯作溶剂的问题，产品的收率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，催化剂成本低，制备步骤简单，尤其后处理步骤简单，并且反应剩余滤液得到循环高效的利用，制备的4,4´-二氯二苯砜纯度高，收率高。
本发明所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括：首先将钼酸盐、有机二元羧酸、过氧化氢混合，然后将上述混合液滴加到4,4´-二氯二苯亚砜和溶剂的混合液中进行反应，最后反应完全后，将反应液进行后处理，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜和剩余滤液；
所述的剩余滤液经过分层后直接用于下一轮反应使用；
所述的4,4´-二氯二苯亚砜:钼酸盐:有机二元羧酸:过氧化氢的摩尔比为1:（0.01～0.05）:（0.02～0.1）:（1～3）。
溶剂的加入量为4,4´-二氯二苯亚砜质量的2～6倍。
剩余滤液进行分液处理，下层放出溶剂，以供下一轮次反应直接使用；上层为钼酸盐溶液。
钼酸盐、有机二元羧酸、过氧化氢的混合液滴加到4,4´-二氯二苯亚砜和溶剂的混合液后的反应时间温度为60～90℃，反应时间为2～8小时。
钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种。
有机二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸中的一种。
溶剂为氯苯、二氯丙烷中的一种。
后处理包括向反应液中加入活性炭除杂、脱色，趁热过滤，所得滤液冷却结晶，再次过滤。
冷却结晶温度为2～10℃，冷却时间为0.5～3小时。
活性炭的加入量为4,4´-二氯二苯亚砜质量的0.3%～3%。
优选地，所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钼酸铵、草酸、过氧化氢混合0.5～2小时，其中过氧化氢的浓度为27.5%～50%，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到4,4´-二氯二苯亚砜和氯苯的混合液中，氯苯的加入量为4,4´-二氯二苯亚砜质量的2～6倍，升温至60～90℃，反应2～8小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入质量为4,4´-二氯二苯亚砜质量的0.3%～3%的活性炭除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得滤液冷却至2～10℃，冷却结晶0.5～3小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在70～100℃下烘干4～10小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为溶剂相，直接用于下一轮反应。
本发明的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，钼酸铵是一种无机盐易溶于水，分子结构具有很强的载氧能力，过量的过氧化氢与钼酸铵作用生成过氧钼酸铵，其反应式如下：
草酸中的羧酸在离去氢离子之后形成羧酸根负离子与钼原子配位，形成稳定的五元环，形成的双齿螯合型配合物直接进入油相参与4,4´-二氯二苯亚砜的氧化反应，该过氧钼酸铵-草酸配合物分子结构如下：
过氧钼酸铵-草酸配合物氧化4,4´-二氯二苯亚砜的反应原理如下：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，采用钼酸铵、草酸、过氧化氢制得的过氧钼酸铵-草酸配合物作为催化剂，价格低，催化效率高、反应条件温和、产品收率高、纯度高；
（2）本发明的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，对设备无腐蚀，产品的后处理方法简单；
（3）本发明的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，对产生的剩余滤液处理方法简单，成本低，处理后的溶剂和催化剂直接用于下一轮反应使用，利用率高，节约成本。
附图说明
图1为实施例2制备的4,4´-二氯二苯砜的HPLC图；
图2为实施例7制备的4,4´-二氯二苯砜的HPLC图；
图3为实施例7制备的4,4´-二氯二苯砜的HNMR图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将0.40g钼酸铵、0.37g草酸、24.75g 27.5%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和110.00g二氯丙烷的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入0.17g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.2%，经HPLC测试纯度为99.86%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为二氯丙烷相，直接用于下一轮反应。
实施例2
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将0.40g钼酸铵、0.37g草酸、24.75g 27.5%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和 110.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.8%，经HPLC测试纯度为99.89%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯相，直接用于下一轮反应。
实施例3
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将0.40g钼酸铵、0.42g丙二酸、24.75g 27.5%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和110.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.3%，经HPLC测试纯度为99.87%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯相，直接用于下一轮反应。
实施例4
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将0.40g钼酸铵、0.48g丁二酸、24.75g 27.5%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和110.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.5%，经HPLC测试纯度为99.85%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯相，直接用于下一轮反应。
实施例5
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将0.42g钼酸钠、0.37g草酸、22.70g 30%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和110.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.0%，经HPLC测试纯度为99.83%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯相，直接用于下一轮反应。
实施例6
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将0.48g钼酸钾、0.37g草酸、22.70g 30%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和110.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.1%，经HPLC测试纯度为99.84%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯相，直接用于下一轮反应。
实施例7
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将1.18g钼酸铵、1.09g草酸、45.35g 30%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和200.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为98.6%，经HPLC测试纯度为99.94%；其中用于做核磁共振谱图所用溶剂为三氯甲烷，温度为21.9℃；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯，直接用于下一轮反应。
实施例8
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将1.57g钼酸铵、1.45g草酸、68.02g 30%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和200.00g氯苯的四口瓶中，升温至70℃，反应5小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.60g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为98.2%，经HPLC测试纯度为99.93%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为氯苯相，直接用于下一轮反应。
实施例9
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下将1.95g钼酸铵、1.80g草酸、27.20g 50%的过氧化氢混合1小时，得到混合液；
（2）将上述混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和320.00g二氯丙烷的四口瓶中，升温至60℃，反应7小时；
（3）反应结束后，向反应液中加入1.00g活性炭反应0.5小时，除杂、脱色，趁热过滤出活性炭，所得溶液冷却至5℃，冷却结晶1.5小时，再次过滤，得到滤饼和剩余滤液，将滤饼在85℃下烘干7小时，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜；所得4,4´-二氯二苯砜的收率为97.6%，经HPLC测试纯度为99.90%；
（4）将步骤（3）得到的剩余滤液进行分液处理，下层为二氯丙烷相，直接用于下一轮反应。
实施例10-14
按照实施例7的相同条件，对实施例7滤液分液后的溶剂循环使用，所制得的4,4´-二氯二苯砜的检测反应收率和纯度，如表1所示：
表1 实施例10-14所制得4,4´-二氯二苯砜的收率和纯度检测结果
| 项目 | 循环次数/次 | 收率/% | 纯度/% |
| 实施例10 | 1 | 97.5 | 99.91 |
| 实施例11 | 2 | 97.7 | 99.90 |
| 实施例12 | 3 | 97.8 | 99.88 |
| 实施例13 | 4 | 97.3 | 99.92 |
| 实施例14 | 5 | 97.4 | 99.89 |
对比例1
一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下先将硫酸3.40g、乙酸11.00g、30%过氧化氢45.35g在常温下混合均匀1小时；
（2）混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和200.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃反应5小时；
（3）加入活性炭1.00g反应0.5小时，趁热过滤，滤液冷却至5℃，冷却结晶时长为1.5小时，过滤得到粗产品；
（4）用碱液洗涤粗产品两次，将洗完后的产品烘干，得到产品收率为86.2%，经HPLC测试纯度为91.3%。滤液回收过程繁琐，经过分液得到的上层水相为酸溶液需用碱中和；下层溶液含大量溶剂，用碱水反复洗涤至中性，分液回收溶剂。
对比例2
一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
（1）在常温下先将硫酸6.80g、乙酸22.00g、30%过氧化氢45.35g在常温下混合均匀1小时；
（2）混合液逐滴加入到装有54.50g的4,4´-二氯二苯亚砜和200.00g氯苯的四口瓶中，升温至80℃反应5小时；
（3）加入活性炭1.00g反应0.5小时，趁热过滤，滤液冷却至5℃，冷却结晶时长为1.5小时，过滤得到粗产品；
（4）用碱液洗涤粗产品两次，将洗完后的产品烘干，得到产品收率为89.4%，经HPLC测试纯度为95.7%。滤液回收过程繁琐，经过分液得到的上层水相为酸溶液需用碱中和；下层溶液含大量溶剂，用碱水反复洗涤至中性，分液回收溶剂。
由以上的对比例1、2可以看出，在与实施例7的反应条件相同情况下，两者的差别在于催化氧化剂的不同；当本发明采用过氧钼酸铵-草酸作为催化氧化剂时，省去了碱洗工序，得到的4,4´-二氯二苯砜收率高、纯度高，反应结束后的溶剂可以直接套用到下一次的实验；而对比例1和对比例2使用混合酸-过氧化氢作为催化氧化剂除了复杂的碱洗工序，还产生了大量废酸、废水，后期设备维护成本高。
上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：包括：首先将钼酸盐、有机二元羧酸、过氧化氢混合，然后将上述混合液滴加到4,4´-二氯二苯亚砜和溶剂的混合液中进行反应，最后反应完全后，将反应液进行后处理，得到高纯度4,4´-二氯二苯砜和剩余滤液；
所述的剩余滤液经过分层后直接用于下一轮反应使用；
所述的4,4´-二氯二苯亚砜:钼酸盐:有机二元羧酸:过氧化氢的摩尔比为1:（0.01～0.05）:（0.02～0.1）:（1～3）。
2.根据权利要求1所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：溶剂的加入量为4,4´-二氯二苯亚砜质量的2～6倍。
3.根据权利要求1所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：剩余滤液进行分液处理，下层放出溶剂，以供下一轮次反应直接使用；上层为钼酸盐溶液。
4.根据权利要求1所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：钼酸盐、有机二元羧酸、过氧化氢的混合液滴加到4,4´-二氯二苯亚砜和溶剂的混合液后的反应温度为60～90℃，反应时间为2～8小时。
5.根据权利要求1或者3或者4所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种。
6.根据权利要求1或者3或者4所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：有机二元羧酸为草酸、丙二酸、丁二酸中的一种。
7.根据权利要求1~3任一项所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：溶剂为氯苯、二氯丙烷中的一种。
8.根据权利要求1所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：后处理包括向反应液中加入活性炭除杂、脱色，趁热过滤，所得滤液冷却结晶，再次过滤。
9.根据权利要求8所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：冷却结晶温度为2～10℃，冷却时间为0.5～3小时。
10.根据权利要求8所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：活性炭的加入量为4,4´-二氯二苯亚砜质量的0.3%～3%。
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