CN113717081A - 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4,4´‑二氯二苯砜的制备方法。所述的4,4´‑二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将氯苯、催化剂混合，然后滴加氯化亚砜，升温反应，保温静置；步骤二：分离出分层后的催化剂，降温至‑20~10℃，离心，得到亚砜中间产物；步骤三：将亚砜中间产物、溶剂、双氧水混合反应，得到4,4´‑二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4´‑二氯二苯砜。本发明提供一种4,4´‑二氯二苯砜的制备方法，催化剂制备简单，价格低廉，选择性好，对设备友好，对环境友好。
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(DDS)是一种重要有机合成产品，是制备聚砜和聚醚砜等工程塑料的主要原料，也是医药、染料及农药等的中间体。随着高分子材料的广泛应用，DDS的需求量也越来越大。
传统的亚砜氧化法中利用过氧化氢作为氧化剂，为获得较高纯度的4,4´-二氯二苯砜，多采用浓硫酸或者乙酸混合物为催化剂，酸用量大，对设备的腐蚀性强；因此在催化剂的使用上，现在也有多数研究。
CN11130298A公开了一种催化合成4,4´二氯二苯砜的制备方法，采用亚砜氧化法，以超顺磁纳米颗粒负载离子液体为催化剂制备DDS，加入磁性物质的催化剂容易从反应体系中分离，但催化剂的制备工艺繁琐，制备DDS过程中也会有副产物产生，降低4,4´-二氯二苯砜的纯度。
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。
CN106588719B公开了一种制备高纯度4,4´二氯二苯砜的方法，采用亚砜氧化法，以甲苯为溶剂，通过加入EDTA四钠盐与冰醋酸及硫酸等无机酸杂质反应，EDTA四钠盐与铝离子和三价铁离子等金属离子络合，活性炭吸附有机色素，制得4,4´二氯二苯砜，反应条件温和，杂质去除效率高，溶剂可循环使用，但制备过程中硫酸等无机酸的使用会对反应设备造成腐蚀损坏，缩短设备的使用寿命并且会增加制备过程的风险。
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，催化剂制备简单，价格低廉，选择性好，对设备友好，对环境友好。
本发明所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将氯苯、催化剂混合，然后滴加氯化亚砜，升温反应，保温静置；
步骤二：分离出分层后的催化剂，降温至-20~10℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物、溶剂、双氧水混合反应，得到4,4´-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到4,4´-二氯二苯砜。
催化剂为金属基离子液体催化剂，溶剂为冰醋酸。
金属基离子液体催化剂的制备方法为：将甲基咪唑与卤代正烷烃，搅拌反应，反应完毕后，取出冷却，用乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，得到淡黄色液体即为离子液体；将离子液体与金属盐，在氮气氛围中，搅拌反应，得到黏稠液体即为金属基离子液体催化剂。
金属盐为氯化铝。
甲基咪唑与卤代正烷烃的摩尔比为（10:1）~（1:10），反应温度为70~200℃，反应时间为24-48h。
离子液体与金属盐反应温度为30~100℃，反应时间为0.5~5h。
氯苯和氯化亚砜物质的量比值为（1:1）~（10:1）。
氯苯和氯化亚砜的质量和与催化剂的质量比值为（1:0.01）~（1:1）。
步骤一的反应温度为40~150℃；反应时间为1~10h。
步骤三中双氧水的加入量与亚砜中间产物的摩尔比为（10:1）~（1:10），氧化反应的温度为60~80℃。
本发明制备4,4'二氯二苯砜，采用离子液体催化剂，拥有热稳定性较高、化学稳定性优良、可忽略不计的蒸汽压、不易挥发、溶解性良好，在催化反应中作为有机溶剂的替代品，使反应过程反应条件趋于温和、绿色无污染；本发明的金属基离子液体催化剂具有较大的阳离子结构，阴阳离子半径和体积差异大，互相的结构不对称性大，削弱了阴阳离子间的库仑力，导致离子结构失衡使熔点降低，阴阳离子结合得到室温离子液体；本发明的4,4'二氯二苯砜的制备方法中，通过酸性金属盐的引入改变离子液体的酸性，酸性金属盐表现出更强的酸性性质达到好的催化效果，并且金属基离子液体催化剂的可设计性为提高转化率及选择性提供多样性选择。
本申请中使用功能化酸性离子液体做催化剂的反应过程中，功能化酸性离子液体通过其中的酸性金属离子与氯化亚砜通过氧、金属配位键的结合形成两性加合物，当与第一个氯苯分子完成反应后，随即被二个氯苯进行攻击发生Fiedel-Craft反应，随后氧、金属配位键断裂使得催化剂功能化酸性离子液体分离，进行下一次的催化反应。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明中的4,4´二氯二苯砜的制备方法，采用离子基液体催化剂，制备方法简单，催化效果好，制备的4,4´二氯二苯砜的纯度高；
（2）本发明中的4,4´二氯二苯砜的制备方法，免除混酸使用，设备腐蚀性小，延长设备使用寿命，降低成本；
（3）本发明中的4,4´二氯二苯砜的制备方法，避免大量酸及大量溶剂的使用，产生的污水可处理性提高，对环境无危害，属于绿色排放。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的的4,4´-二氯二苯砜的高效液相色谱检测的图。
具体实施方式
本发明提供了一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来书是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的制备方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本发明的制备方法进行改动和适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将氯苯、金属基离子液体催化剂混合，然后滴加氯化亚砜，升温40~150℃反应1~10h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的金属基离子液体催化剂，降温至-20~10℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物、冰醋酸、双氧水混合，在60~80℃反应2h，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4 4'二氯二苯砜。
所述的氯苯和氯化亚砜物质的量比值为（1:1）~（10:1），优选为（5:2）~（6:1）；
氯苯和氯化亚砜的质量和与催化剂的质量比值为（1:0.01）~（1:1），优选为（10:1）~（30:1）；
双氧水的加入量与亚砜中间产物的摩尔比为（10:1）~（1:10）。
金属基离子液体催化剂的制备方法为：将甲基咪唑与卤代正烷烃，在70~200℃，搅拌反应24-48h，反应完毕后，取出冷却，用乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，得到淡黄色液体即为离子液体；将离子液体与金属盐氯化铝，在氮气氛围中，在30~100℃搅拌反应0.5~5h，得到黏稠液体即为金属基离子液体催化剂。
所述的甲基咪唑与卤代正烷烃的摩尔比为（10:1）~（1:10），
离子液体与金属盐的物质的量的比值为（1:1~1:2），优选为（1:1）。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供一种4,4´-二氯二苯砜的工艺以及金属基离子液体催化剂的制备进行详细描述。
实施例1
金属基离子液体催化剂的制备方法：
在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入8.7g（0.05mol）甲基咪唑与6.65g（0.05mol）氯代正丁烷，在110℃搅拌反应24h，反应完毕，取出冷却后用等体积乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，脱除残留的乙酸乙酯，得到淡黄色液体，即为[Bmim]Cl，将其与氯化铝按照摩尔比1:1混合，在氮气氛围中于60℃充分搅拌反应1h，得到黏稠液体，即为[Bmim]-AlCl4催化剂；
所述的4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将5.6g（50mmol）氯苯、0.3g（1mmol）上述制备的[Bmim]-AlCl4催化剂加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，升温75℃反应4h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的[Bmim]-AlCl4催化剂，降温至-5℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物用冰醋酸溶解，加入1g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4'二氯二苯砜。
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：
步骤一：将6.7g（60mmol）氯苯、0.3g（1mmol）实施例1制备的[Bmim]-AlCl4催化剂加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，升温75℃反应4h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的[Bmim]-AlCl4催化剂，降温至-5℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物用冰醋酸溶解，加入1g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4'二氯二苯砜。
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：
步骤一：将5.6g（50mmol）氯苯、0.3g（1mmol）实施例1制备的[Bmim]-AlCl4催化剂加入到反应釜搅拌，滴加2.38g（20mmol）氯化亚砜，升温75℃反应4h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的[Bmim]-AlCl4催化剂，降温至-5℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物用冰醋酸溶解，加入1g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4'二氯二苯砜。
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：
步骤一：将5.6g（50mmol）氯苯、0.6g（2mmol）实施例1制备的[Bmim]-AlCl4催化剂加入到反应釜搅拌，滴加2.38g（20mmol）氯化亚砜，升温75℃反应4h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的[Bmim]-AlCl4催化剂，降温至-5℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物用冰醋酸溶解，加入1g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4'二氯二苯砜。
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：
步骤一：将5.6g（50mmol）氯苯、0.3g（1mmol）实施例1制备的[Bmim]-AlCl4催化剂加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，升温75℃反应4h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的[Bmim]-AlCl4催化剂，降温至-5℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物用冰醋酸溶解，加入2g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4'二氯二苯砜。
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：
步骤一：将5.6g（50mmol）氯苯、0.6g（2mmol）实施例1制备的[Bmim]-AlCl4催化剂加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，升温75℃反应4h，保温静置；
步骤二：分离出分层后的[Bmim]-AlCl4催化剂，降温至-5℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物用冰醋酸溶解，加入2g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到高纯度4,4'二氯二苯砜。
对比例1
一种离子液体催化剂的制备方法：
在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入8.7g（0.05mol）1甲基咪唑与6.65g（0.05mol）氯代正丁烷，搅拌温度110℃反应，反应完毕后取出冷却后用等体积乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，脱除残留的乙酸乙酯后，得到淡黄色液体即为[Bmim]Cl。将其与1.62g（0.05mol）氯化铁在氮气氛围中60℃充分搅拌反应1h，得到黏稠液体即催化剂[Bmim]-FeCl4。
一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
先将5.6g（50mmol）氯苯、0.7g（2mmol）上述制备的催化剂[Bmim]-FeCl4加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，滴加完后保温、升温温度75℃；反应4h后静置分出金属基离子液体，然后降温至-5℃，离心得产品亚砜；将亚砜用冰醋酸溶解，加入2g 35%双氧水进行氧化，得到4,4-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，最终得到4,4'-二氯二苯砜。
对比例2
一种离子液体催化剂的制备方法：
在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入8.7g（0.05mol）1甲基咪唑与6.65g（0.05mol）氯代正丁烷，110℃搅拌反应24h，反应完毕后取出冷却后用等体积乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，脱除残留的乙酸乙酯后，得到淡黄色液体即为[Bmim]Cl。将其与1.36g（0.05mol）氯化锌在氮气氛围中60℃充分搅拌反应1h，得到黏稠液体即催化剂[Bmim]-ZnCl3。
一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
先将5.6g（50mmol）氯苯、0.7g（2mmol）上述制备的催化剂[Bmim]-ZnCl3加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，滴加完后保温、75℃反应4h后静置分出金属基离子液体，然后降温至-5℃，离心得产品亚砜；将亚砜用溶剂溶解，加入2g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，最终得到4,4'-二氯二苯砜。
对比例3
一种离子液体催化剂的制备方法：
在装有回流冷凝管的三口烧瓶中加入8.7g（0.05mol）1甲基咪唑与6.65g（0.05mol）氯代正丁烷，110℃搅拌反应24h，反应完毕后取出冷却后用等体积乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，脱除残留的乙酸乙酯后，得到淡黄色液体即为[Bmim]Cl。
一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，包括以下步骤：
先将5.6g（50mmol）氯苯、0.6g（2mmol）上述制备的催化剂[Bmim]加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，滴加完后保温、75℃反应4h后静置分出金属基离子液体，然后降温至-5℃，离心得产品亚砜；将亚砜用溶剂溶解，加入2g 35%双氧水进行氧化，得到4, 4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，最终得到4,4'-二氯二苯砜。
对比例4
先将0.896g（8mmol）氯苯、0.7g（2mmol）实施例一中制备的催化剂[Bmim]-AlCl3加入到反应釜搅拌，滴加1.19g（10mmol）氯化亚砜，滴加完后保温、75℃反应4h后静置分出金属基离子液体，然后降温至-5℃，离心得产品亚砜；将亚砜用溶剂溶解，加入2g 35%双氧水进行氧化，得到4,4'-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，最终得4,4'-二氯二苯砜。
将实施例1-6和对比例1-4制备的4,4'-二氯二苯砜，用高效液相色谱检测其纯度，计算其收率，检测结果，如表1所示：
表1 检测结果
当然，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 (8)
1.一种4,4´-二氯二苯砜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将氯苯、催化剂混合，然后滴加氯化亚砜，升温反应，保温静置；
步骤二：分离出分层后的催化剂，将除去催化剂的部分降温至-20~10℃，离心，得到亚砜中间产物；
步骤三：将亚砜中间产物、溶剂、双氧水混合反应，得到4,4´-二氯二苯砜粗品，将粗品进行二次氧化精制，得到4,4´-二氯二苯砜；
催化剂为金属基离子液体催化剂；金属基离子液体催化剂是由甲基咪唑与卤代正烷烃在70~200℃反应24~48h，得到离子液体，然后与金属盐在30~100℃下反应0.5~5h制得的；
所述的甲基咪唑与卤代正烷烃的质量摩尔比为（10:1）~（1:10）；
所述的离子液体与金属盐的物质的量的比为（1:1）~（1:2）。
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：溶剂为冰醋酸。
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：金属基离子液体催化剂的制备方法为：将甲基咪唑与卤代正烷烃，搅拌反应，反应完毕后，取出冷却，用乙酸乙酯反复洗涤，真空干燥，得到淡黄色液体即为离子液体；将离子液体与金属盐，在氮气氛围中，搅拌反应，得到黏稠液体即为金属基离子液体催化剂。
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：金属盐为氯化铝。
5.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：氯苯和氯化亚砜物质的量比值为（1:1）~（10:1）。
6.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：氯苯和氯化亚砜的质量和与催化剂的质量比值为（1:0.01）~（1:1）。
7.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：步骤一的反应温度为40~150℃；反应时间为1~10h。
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：步骤三中双氧水的加入量与亚砜中间产物的摩尔比为（10:1）~（1:10），氧化反应的温度为60~80℃。
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