CN114163366B - 一种4，4′-二氨基二苯砜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种4，4′‑二氨基二苯砜的制备方法，包括如下步骤：乙酰苯胺分散在有机溶剂中，与催化剂、氯化亚砜缩合反应；在淬灭釜中，缩合反应体系加入醇水溶液中，淬灭后，升温溶解，静置保温分层，有机相洗涤至中性；将有机相泵入氧化釜，搅拌下加入混酸和水，加热升温，缓慢滴加双氧水，静置分层，有机相洗涤至中性；将有机相泵入水解釜，加入无机酸溶液和相转移催化剂，升温回流至水解终点，静置分层，有机相洗涤至中性后泵入脱色釜，保温脱色，热滤，滤液降温析晶，过滤干燥，得到产品。本发明采用溶剂法合成4，4′‑二氨基二苯砜，原料易得，反应条件温和，且工艺过程不涉及固体物料转移，产生相对比较洁净氯化铝或氯化铁废水，可回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，属于有机化学品合成技术领域。
背景技术
4，4′-二氨基二苯砜是一种被广泛使用的化学品，既可用作环氧树脂固化中的硬化剂，也可用作治疗人或动物细菌感染的治疗剂，同时也是合成聚砜酰胺树脂、聚砜纶纤维和航空复合材料的重要单体，尤其是作为芳砜纶纤维的重要单体被大量使用。芳砜纶纤维是由4，4′-二氨基二苯砜和3，3′-二氨基二苯砜、对苯二甲酰氯在低温缩合而成，主要用于防护服制品和绝缘材料等方面，比如宇航服、特种军服、消防服等耐高温的制品，此外芳砜纶纤维还可以用于飞机夹层隔音隔热和自吸材料。
目前合成4，4′-二氨基二苯砜的主要方法有：(1)氨化法：主要以4，4′-二氯二苯砜为原料，氨水为氨化试剂，氯化亚铜为催化剂，通过高温高压反应制备4，4′-二氨基二苯砜；(2)二苯硫醚法：主要通过合成4-硝基-4′-氨基二苯硫醚、4-硝基-4′-乙酰氨基二苯硫醚或4，4′-二硝基二苯硫醚等，经过二苯硫醚键氧化、硝基还原、乙酰氨基水解制备目标产物；(3)乙酰苯胺法：主要通过对乙酰苯胺基苯亚磺酸与对氯硝基苯或乙酰苯胺与氯化亚砜发生傅克反应生成对应的二苯砜类取代物，通过氧化、水解、还原等获得目标产物。其中，工业化方法主要通过氨化法进行生产，其中涉及高温高压，对设备要求较高，且氯化亚铜催化剂的使用，使得废水处理复杂；二苯硫醚法多数涉及硝基还原、氨基保护等，操作工序冗长复杂。
DE964593C专利采用乙酰苯胺法制备，通过乙酰苯胺与氯化亚砜为原料，采用熔融法合成4，4′-二乙酰氨基二苯基亚砜，再通过酸化、氧化等制备4，4′-二氨基二苯砜，虽然该方法节约了溶剂，简化了工序，但其使用了氯化铝的熔点降低剂如尿素、甲酰胺等，使得废水成分复杂，难以处理。同时，该专利中指出采用二硫化碳为溶剂进行过试剂法合成，但收率不高，工艺复杂，而且二硫化碳沸点低，挥发性极强，不适于工业化生产。
发明内容
本发明为克服现有技术弊端，提供一种4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，采用溶剂法合成4，4′-二氨基二苯砜，该方法原料易得，反应条件温和，且工艺过程不涉及固体物料转移，产生相对比较洁净氯化铝或氯化铁废水，可直接用于生产聚合氯化铝、聚合氯化铁絮凝剂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，其特征在于：所述制备方法为溶剂法，包括如下步骤：
a、缩合：在缩合釜中将乙酰苯胺分散在有机溶剂中，搅拌下，加入催化剂后，缓慢滴加氯化亚砜，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温反应，到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入一定量的醇水溶液，搅拌下将步骤a制备的体系缓慢泵入其中，控制淬灭温度，到达终点后，升温溶解，静置保温分层，将水层泵走，并用热水洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b制备的有机相泵入氧化釜，搅拌下加入混酸和水，加热升温，缓慢滴加双氧水，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用热水洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c得到的有机相泵入水解釜，加入一定浓度无机酸溶液，并加入相转移催化剂，升温回流至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用热水洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入活性炭，保温脱色，热滤，滤液降温析晶，过滤，干燥，得到4，4′-二氨基二苯砜。
上述4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，所述步骤a中，所述有机溶剂为1，2-二氯乙烷或1，2-二氯丙烷，所述催化剂为无水三氯化铝或无水氯化铁；乙酰苯胺、催化剂和氯化亚砜的投料摩尔比为(2.0-3.0)：(2.0-6.0)：1，优选摩尔比为(2.2-2.6)：(4.0-5.0)：1.0。
上述4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，所述步骤a中，反应体系的固含量为(0.5-1.0)g/mL；反应温度为80-90℃，反应时间6-10h。
上述4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，所述步骤b中，醇水溶液为甲醇或乙醇的水溶液，体积分数为40-50％，所述醇水溶液的用量为步骤a中有机溶剂体积的1-2倍；淬灭温度为30-40℃，淬灭时间1-2h，保温温度和热水洗涤温度为80-90℃。
上述4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，所述步骤c中，混酸和水组成为冰醋酸、硫酸和水，三者的摩尔比为1：(0.1-0.3)：(1-3)，双氧水、冰醋酸和乙酰苯胺的摩尔比为(2-4)：(1-2)：1，氧化温度80-90℃，氧化时间2-4h，热水洗涤温度为80-90℃。
上述4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，所述步骤d中，所述无机酸溶液为盐酸或硫酸溶液，质量浓度为30-60％，所述相转移催化剂为四丁基氯化铵、四丁基溴化铵或三辛基甲基氯化铵，无机酸溶液、相转移催化剂与有机溶剂的添加比为(0.5-1.0)：(0.0005-0.0015)：1，其中，无机酸溶液和有机溶剂以体积计，相转移催化剂以质量计；保温温度和热水洗涤温度为80-90℃，水解时间为2-5h。
上述4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，所述步骤e中，活性炭添加量为乙酰苯胺质量的5-10％，脱色及热滤温度为80-90℃，脱色时间为1-1.5h，过滤温度为5-15℃。
本发明的有益效果是：
本发明反应条件温和，对设备要求低，在整个工艺过程中不涉及中间固体物料转移，物料始终以溶液的形式进行转移和参与反应，有效提高收率和减少工序复杂性，同时产生的高浓催化剂废水相对洁净，易于废物再利用，可直接用于生产聚合氯化铝、聚合氯化铁絮凝剂等，更加节能环保；工艺中采用的溶剂更适合工业化生产。通过本发明制备方法，可以获得收率高、纯度高的4，4′-二氨基二苯砜，且工艺操作更适合工业化生产。
具体实施方式
本发明选用卤代烷烃作为有机溶剂，将乙酰苯胺与氯化亚砜在催化剂的作用下通过傅克反应进行缩合，以醇的水溶液进行淬灭，在保证淬灭完全的前提下，实现了物料分散均匀，不结块；亚砜产物采用两相氧化手段，以双氧水为氧化剂，醋酸和硫酸为催化剂，实现两相氧化反应彻底；乙酰胺基水解亦采用两相水解，引入相转移催化剂，在降低水解温度的同时，加快水解反应速率，有效缩短工艺时间。整个工艺过程，反应条件温和，过程中不涉及固体物料转移，物料始终以溶液的形式进行转移和参与反应，借助过氧乙酸(双氧水与乙酸生成过氧乙酸)和相转移催化剂，使得两相反应均能迅速而彻底的进行。
本发明制备过程中涉及的反应式为：
缩合：
氧化：
水解：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
a、缩合：在缩合釜中将297.4kg(2.2kmol)乙酰苯胺分散在949.8L的1，2-二氯乙烷中，搅拌下，加入无水三氯化铝533.4kg(4.0kmol)后，缓慢滴加氯化亚砜119.0kg(1.0kmol)，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温至80-90℃，反应搅拌10h到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入1899.6L体积分数为40％的乙醇水溶液，搅拌下将步骤a得到的体系缓慢泵入其中，淬灭过程控制温度为30-40℃，搅拌1h后到达终点，升温至80-90℃溶解后静置保温分层，将水层泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b的有机相泵入氧化釜，搅拌下加入154.1kg混酸(冰醋酸:浓硫酸＝1:0.1，摩尔比)和118.8L水，加热升温至80-90℃，缓慢滴加30％双氧水498.8kg(4.4kmol)，保温氧化4h，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c的有机相泵入水解釜，加入质量分数为30％的盐酸949.8L，并加入四丁基溴化铵0.5kg，升温回流5h至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用80-90℃热水(250L×4次)洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入14.9kg活性炭，80-90℃保温脱色1.5h，热滤，滤液降温析晶，10℃过滤，滤饼干燥得4,4′-二氨基二苯砜成品。
产品总收率：88.7％，色谱含量：99.56％，熔点：175.8-176.2℃，颜色：白色粉末。
实施例2
a、缩合：在缩合釜中将324.4kg(2.4kmol)乙酰苯胺分散在1391.2L的1，2-二氯乙烷中，搅拌下，加入无水三氯化铝600.0kg(4.5kmol)后，缓慢滴加氯化亚砜119.0kg(1.0kmol)，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温至80-90℃，反应搅拌8h到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入1391.2L体积分数为45％的乙醇水溶液，搅拌下将a体系缓慢泵入其中，淬灭过程控制温度为30-40℃，搅拌1.5h后到达终点，升温至80-90℃溶解后静置保温分层，将水层泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b有机相泵入氧化釜，搅拌下加入246.2kg混酸(冰醋酸:浓硫酸＝1:0.2，摩尔比)和129.6L水，加热升温至80-90℃，缓慢滴加30％双氧水340.1kg(4.4kmol)，保温氧化3h，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c有机相泵入水解釜，加入质量分数为40％的硫酸1391.2L，并加入四丁基溴化铵1.4kg，升温回流3h至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用80-90℃热水(250L×4次)洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入24.3kg活性炭，80-90℃保温脱色1h，热滤，滤液降温析晶，15℃过滤，滤饼干燥得4，4′-二氨基二苯砜成品。
产品总收率：87.7％，色谱含量：99.60％，熔点：175.5-176.1℃，颜色：白色粉末。
实施例3
a、缩合：在缩合釜中将351.4kg(2.6kmol)乙酰苯胺分散在2274.2L1,2-二氯乙烷中，搅拌下，加入无水三氯化铝666.7kg(5.0kmol)后，缓慢滴加氯化亚砜119.0kg(1.0kmol)，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温至80-90℃，反应搅拌6h到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入2274.2L体积分数为50％的乙醇水溶液，搅拌下将a体系缓慢泵入其中，淬灭过程控制温度为30-40℃，搅拌2.0h后到达终点，升温至80-90℃溶解后静置保温分层，将水层泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b有机相泵入氧化釜，搅拌下加入468.26kg混酸(冰醋酸:浓硫酸＝1:0.3，摩尔比)和93.6L水，加热升温至80-90℃，缓慢滴加30％双氧水1179.0kg(10.4kmol)，保温氧化4h，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c有机相泵入水解釜，加入质量分数为60％硫酸2274.2LL，并加入四丁基溴化铵3.4kg，升温回流2h至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用80-90℃热水(250L×4次)洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入35.1kg活性炭，80-90℃保温脱色1h，热滤，滤液降温析晶，5℃过滤，滤饼干燥得4,4′-二氨基二苯砜成品。
产品总收率：86.7％，色谱含量：99.71％，熔点：175.4-176.1℃，颜色：白色粉末。
实施例4
a、缩合：在缩合釜中将324.4kg(2.4kmol)乙酰苯胺分散在1391.2L1,2-二氯乙烷中，搅拌下，加入无水三氯化铁729.9kg(4.5kmol)后，缓慢滴加氯化亚砜119.0kg(1.0kmol)，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温至80-90℃，反应搅拌8h到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入1391.2L体积分数为45％的甲醇水溶液，搅拌下将a体系缓慢泵入其中，淬灭过程控制温度为30-40℃，搅拌1.5h后到达终点，升温至80-90℃溶解后静置保温分层，将水层泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b有机相泵入氧化釜，搅拌下加入246.2kg混酸(冰醋酸:浓硫酸＝1:0.2，摩尔比)和129.6L水，加热升温至80-90℃，缓慢滴加30％双氧水340.1kg(4.4kmol)，保温氧化3h，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c有机相泵入水解釜，加入质量分数为40％硫酸1391.2L，并加入四丁基溴化铵1.4kg，升温回流3h至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用80-90℃热水(250L×4次)洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入24.3kg活性炭，80-90℃保温脱色1h，热滤，滤液降温析晶，15℃过滤，滤饼干燥得4,4′-二氨基二苯砜成品。
产品总收率：86.7％，色谱含量：99.61％，熔点：175.6-176.1℃，颜色：白色粉末。
实施例5
a、缩合：在缩合釜中将351.4kg(2.6kmol)乙酰苯胺分散在2274.2L1,2-二氯乙烷中，搅拌下，加入无水三氯化铁811.0kg(5.0kmol)后，缓慢滴加氯化亚砜119.0kg(1.0kmol)，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温至80-90℃，反应搅拌6h到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入2274.2L体积分数为50％的甲醇水溶液，搅拌下将a体系缓慢泵入其中，淬灭过程控制温度为30-40℃，搅拌2.0h后到达终点，升温至80-90℃溶解后静置保温分层，将水层泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b有机相泵入氧化釜，搅拌下加入468.26kg混酸(冰醋酸:浓硫酸＝1:0.3，摩尔比)和93.6L水，加热升温至80-90℃，缓慢滴加30％双氧水1179.0kg(10.4kmol)，保温氧化4h，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c有机相泵入水解釜，加入质量分数为60％硫酸2274.2LL，并加入四丁基溴化铵3.4kg，升温回流2h至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用80-90℃热水(250L×4次)洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入35.1kg活性炭，80-90℃保温脱色1h，热滤，滤液降温析晶，5℃过滤，滤饼干燥得4,4′-二氨基二苯砜成品。
产品总收率：85.9％，色谱含量：99.61％，熔点：175.5-176.1℃，颜色：白色粉末。
实施例6
a、缩合：在缩合釜中将324.4kg(2.4kmol)乙酰苯胺分散在1391.2L1,2-二氯乙烷中，搅拌下，加入无水三氯化铝600.0kg(4.5kmol)后，缓慢滴加氯化亚砜119.0kg(1.0kmol)，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温至80-90℃，反应搅拌8h到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入1391.2L体积分数为45％的乙醇水溶液，搅拌下将a体系缓慢泵入其中，淬灭过程控制温度为30-40℃，搅拌1.5h后到达终点，升温至80-90℃溶解后静置保温分层，将水层泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b有机相泵入氧化釜，搅拌下加入246.2kg混酸(冰醋酸:浓硫酸＝1:0.2，摩尔比)和129.6L水，加热升温至80-90℃，缓慢滴加30％双氧水340.1kg(4.4kmol)，保温氧化3h，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用80-90℃热水(250L×4次)洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c有机相泵入水解釜，加入质量分数为40％硫酸1391.2L，并加入四丁基氯化铵1.4kg，升温回流4h至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用80-90℃热水(250L×4次)洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入24.3kg活性炭，80-90℃保温脱色1h，热滤，滤液降温析晶，15℃过滤，滤饼干燥得4,4′-二氨基二苯砜成品。
产品总收率：85.6％，色谱含量：99.65％，熔点：175.5-176.0℃，颜色：白色粉末。
Claims (5)
1.一种4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，其特征在于：所述制备方法为溶剂法，包括如下步骤：
a、缩合：在缩合釜中将乙酰苯胺分散在有机溶剂中，搅拌下，加入催化剂后，缓慢滴加氯化亚砜，加料过程控制温度在20-25℃，待放热结束后，升温反应，到达反应终点后，进入淬灭工序；
b、淬灭：在淬灭釜中加入一定量的醇水溶液，搅拌下将步骤a制备的体系缓慢泵入其中，控制淬灭温度，到达终点后，升温溶解，静置保温分层，将水层泵走，并用热水洗涤有机相至中性；
c、氧化：将步骤b制备的有机相泵入氧化釜，搅拌下加入混酸和水，加热升温，缓慢滴加双氧水，到达终点，静置分层，将水相泵走，并用热水洗涤有机相至中性；
d、水解：将步骤c得到的有机相泵入水解釜，加入一定浓度无机酸溶液，并加入相转移催化剂，升温回流至水解终点，静置分层，泵走水相，有机相用热水洗涤至中性；
e、析晶：将步骤d有机相泵入脱色釜，加入活性炭，保温脱色，热滤，滤液降温析晶，过滤，干燥，得到4，4′-二氨基二苯砜；
所述步骤a中，所述有机溶剂为1，2-二氯乙烷或1，2-二氯丙烷，所述催化剂为无水三氯化铝或无水氯化铁；乙酰苯胺、催化剂和氯化亚砜的投料摩尔比为（2.0-3.0）：（2.0-6.0）：1；
所述步骤c中，混酸和水组成为冰醋酸、硫酸和水，三者的摩尔比为1：（0.1-0.3）：（1-3），双氧水、冰醋酸和乙酰苯胺的摩尔比为（2-4）：（1-2）：1，氧化温度80-90℃，氧化时间2-4h，热水洗涤温度为80-90℃。
2.根据权利要求1所述的4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，反应体系的固含量为（0.5-1.0）g/mL；反应温度为80-90℃，反应时间6-10h。
3.根据权利要求2所述的4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，醇水溶液为甲醇或乙醇的水溶液，体积分数为40-50%，所述醇水溶液的用量为步骤a中有机溶剂体积的1-2倍；淬灭温度为30-40℃，淬灭时间1-2h，保温温度和热水洗涤温度均为80-90℃。
4.根据权利要求3所述的4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，所述无机酸溶液为盐酸或硫酸溶液，质量浓度为30-60%，所述相转移催化剂为四丁基氯化铵、四丁基溴化铵或三辛基甲基氯化铵，无机酸溶液、相转移催化剂与有机溶剂的添加比为（0.5-1.0）：（0.0005-0.0015）：1，其中，无机酸溶液和有机溶剂以体积计，相转移催化剂以质量计；保温温度和热水洗涤温度为80-90℃，水解时间为2-5h。
5.根据权利要求4所述的4，4′-二氨基二苯砜的制备方法，其特征在于：所述步骤e中，活性炭的添加量为乙酰苯胺质量的5-10%，脱色及热滤温度为80-90℃，脱色时间为1-1.5h，过滤温度为5-15℃。
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