CN117800882A - 一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3‑巯基丙烷磺酸钠的制备方法。首先在保护气氛条件下制备碱的醇溶液,然后将其与硫化氢反应,制备得到硫氢化钠醇溶液;所述硫氢化钠醇溶液与1,3‑丙烷磺酸内酯反应,反应结束后,将反应产物送至充满保护气氛的容器中,进行干燥,即制备得到所述3‑巯基丙烷磺酸钠。本发明能有效避免3‑巯基丙烷磺酸钠被空气氧化为聚二硫二丙烷磺酸钠,提高了品质和产品的收率,而且三废产生极少,极大地减轻了环境污染,能生产出用于锂电铜箔的高品质3‑巯基丙烷磺酸钠。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域,尤其涉及一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法。
背景技术
3-巯基丙烷磺酸钠,CAS:17636-10-1,分子式:C3H7NaO3S2,分子量:178.20,简称MPS,是一种性能优良的镀铜添加剂,可增强铜表面防腐能力,获得光亮和延展性好的铜镀层,高品质的MPS产品,可应用于锂电铜箔的生产,有效改善铜箔的抗拉强度和抗剥离度。
MPS的合成工艺,文献和专利均有报道,主要以硫氢化钠和1,3-丙烷磺内酯为原料反应制得,由于硫氢化钠本身纯度不高,且MPS也易氧化,故其主要用于生产聚二硫二丙烷磺酸钠,常规产品纯度在70~85%,高品质产品未见报道,近年来,随着新能源锂电池的蓬勃发展,锂电铜箔厂家对高品质MPS的需求增加,对其品质提出了更高要求,纯度需达到90~95%,传统工艺无法生产出此品质的MPS产品。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,解决现有工艺中品质低的技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,包括如下步骤:
(1)首先在保护气氛条件下制备碱的醇溶液,然后将其与硫化氢反应,制备得到硫氢化钠醇溶液;
(2)步骤(1)所述硫氢化钠醇溶液与1,3-丙烷磺酸内酯反应,反应结束后,将反应产物送至充满保护气氛的容器中,进行干燥,即制备得到所述3-巯基丙烷磺酸钠。
优选的,步骤(1)所述硫化氢与碱的物质的量比为1.0~1.2:1。
优选的,步骤(1)所述反应的温度为0~40℃,更优选的为10~15℃。
优选的,步骤(1)所述反应的时间为2~6h。
优选的,步骤(1)所述保护气氛为惰性气体或氮气。
优选的,步骤(1)所述碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种,更优选为氢氧化钠。
优选的,步骤(1)所述醇溶液中的醇为低碳醇。
优选的,所述低碳醇为无水甲醇和无水乙醇中的至少一种。
优选的,步骤(1)所述碱的醇溶液中,醇与碱的质量比为5~20:1。
优选的,步骤(2)所述1,3-丙烷磺酸内酯与步骤(1)所述碱的物质的量比为0.7~1:1。
优选的,步骤(2)所述反应的温度为10~50℃,更优选的为15~25℃。
优选的,步骤(2)所述反应的时间为1~3h。
优选的,步骤(2)所述保护气氛为惰性气体或氮气。
优选的,步骤(2)采用屏蔽泵或蠕动泵将反应产物送至充满保护气氛的容器中。
优选的,步骤(2)所述干燥的方式为:采用离心喷雾干燥器进行干燥。离心喷雾干燥系统热风采用氮气流密封循环使用。
优选的,离心喷雾干燥器进行干燥后,废气经冷凝(冷凝温度为-10℃~ -5℃)后,能替代步骤(1)所述醇,用作碱的溶解。
本发明化学反应式如下:
本发明的构思为:
本发明采用惰性气体保护,能防止产物被氧化,同时硫氢化钠是新鲜制备的,副反应少,从而制备得到纯度较高且收率较好的3-巯基丙烷磺酸钠。
现有技术相比,本发明的有益效果包括:
(1)本发明提出了一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,制备步骤易操作,制备的产物的纯度高达98%,且收率高达93%,满足了市场日益严格的要求。
(2)采用离心喷雾干燥器对产物进行干燥,所产生的废气通过冷凝后能够回收套用,替代醇使用,用作碱的溶解,一定程度上既能变废为宝,又节约了成本,值得大力推广。
附图说明
图1为本发明所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,步骤如下:
(1)向2000L清洁干燥的搪瓷反应釜中,通入氮气置换,然后加入600kg无水甲醇;
(2)室温搅拌下加入100kg片碱,搅拌至全部溶解;
(3)通冷媒降温至10℃,缓慢通过釜底分布器通入88kg硫化氢气体;
(4)待硫化氢气体通完(3小时内通完),开始滴加300kg 1,3-丙烷磺酸内酯(2小时内滴加完毕);
(5)滴加过程控制温度在10~20℃,滴加完毕保温1小时,使得反应更加完全;
(6)离心喷雾干燥器采用氮气循环,预热至100~150℃;
(7)通过蠕动泵将反应好物料以每小时30kg的速度泵入干燥器;
(8)通过旋风分离器收集产品,尾气通过冷媒冷凝,作为溶解片碱的溶剂回收套用。回收套用使用十次左右需重新精馏脱水除杂。
(9)收集产品检测,测得水分为0.51%,纯度为98.31%,收率为92.14%。
实施例2
一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,步骤如下:
(1)向2000L清洁干燥的搪瓷反应釜中,通入氮气置换,然后加入600kg无水乙醇;
(2)室温搅拌下加入100kg片碱,搅拌至全部溶解;
(3)通冷媒降温至20℃,缓慢通过釜底分布器通入88kg硫化氢气体;
(4)待硫化氢气体通完(3小时内通完),开始滴加300kg 1,3-丙烷磺酸内酯(1.5小时内滴加完毕);
(5)滴加过程控制温度在25~35℃,滴加完毕保温1小时;
(6)离心喷雾干燥器采用氮气循环,预热至100~150℃;
(7)通过蠕动泵将反应好物料以每小时40kg的速度泵入干燥器;
(8)通过旋风分离器收集产品,尾气通过冷媒冷凝,作为溶解片碱的溶剂回收套用。
(9)收集产品检测,测得水分为0.62%,纯度为96.86%,收率为89.31%。
实施例3
一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,步骤如下:
(1)向2000L清洁干燥的搪瓷反应釜中,通入氮气置换,然后加入600kg无水甲醇;
(2)室温搅拌下加入100kg氢氧化钾粉末,搅拌至全部溶解;
(3)通冷媒降温至10℃,缓慢通过釜底分布器通入62kg硫化氢气体;
(4)待硫化氢气体通完(2小时内通完),开始滴加215kg 1,3-丙烷磺酸内酯(2.5小时滴加完毕);
(5)滴加过程控制温度在10~20℃,滴加完毕保温1小时;
(6)离心喷雾干燥器采用氮气循环,预热至100~150℃;
(7)通过蠕动泵将反应好物料以每小时30kg的速度泵入干燥器;
(8)通过旋风分离器收集产品,尾气通过冷媒冷凝,作为溶解片碱的溶剂回收套用。
(9)收集产品检测,测得水分为0.46%,纯度为98.41%,收率为93.19%。
实施例4
(1)向2000L清洁干燥的搪瓷反应釜中,通入氮气置换,然后加入600kg实施例1步骤(8)冷凝得到的液体;
(2)室温搅拌下加入100kg片碱,搅拌至全部溶解;
(3)通冷媒降温至10℃,缓慢通过釜底分布器通入88kg硫化氢气体;
(4)待硫化氢气体通完(3小时内通完),开始滴加300kg 1,3-丙烷磺酸内酯(2.5小时内滴加完毕);
(5)滴加过程控制温度在10~20℃,滴加完毕保温1小时;
(6)离心喷雾干燥器采用氮气循环,预热至100~150℃;
(7)通过蠕动泵将反应好物料以每小时30kg的速度泵入干燥器;
(8)通过旋风分离器收集产品,尾气通过冷媒冷凝,作为溶解片碱的溶剂回收套用。
(9)收集产品检测,测得水分为0.55%,纯度为98.11%,收率为91.68%。
对比例1
与实施例1的区别仅在于:改为直接投入同实施例1理论生成量相同的硫氢化钠固体,将其与1,3-丙烷磺酸内酯反应,其它步骤及条件与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于:整个生产过程不采用氮气保护,其它步骤及条件与实施例1相同。
将实施例1~4和对比例1~2所制备的产物的纯度和收率进行统计,统计结果见表1。
表1 统计结果一览表
参见表1,我们能够看出,采用本发明的制备方法制备的到的产物的纯度和 收率都较高,显著高于直接采用硫氢化钠固体直接进行的对比例,同时,在反应过程中避免产物被氧化,也是提高产物纯度的有效手段。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)首先在保护气氛条件下制备碱的醇溶液,然后将其与硫化氢反应,制备得到硫氢化钠醇溶液;
(2)步骤(1)所述硫氢化钠醇溶液与1,3-丙烷磺酸内酯反应,反应结束后,将反应产物送至充满保护气氛的容器中,进行干燥,即制备得到所述3-巯基丙烷磺酸钠。
2.根据权利要求1所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述硫化氢与碱的物质的量比为1.0~1.2:1。
3.根据权利要求1所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述碱的醇溶液中,醇与碱的质量比为5~20:1。
4.根据权利要求1~3任一项所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述1,3-丙烷磺酸内酯与步骤(1)所述碱的物质的量比为0.7~1:1。
5.根据权利要求4所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述反应的温度为0~40℃;
步骤(2)所述反应的温度为10~50℃。
6.根据权利要求5所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述反应的时间为2~6h;
步骤(2)所述反应的时间为1~3h。
7.根据权利要求1~3任一项所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述保护气氛为惰性气体或氮气;
步骤(2)所述保护气氛为惰性气体或氮气;
步骤(1)所述碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种;
步骤(1)所述醇溶液中的醇为低碳醇。
8.根据权利要求7所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,所述低碳醇为无水甲醇和无水乙醇中的至少一种。
9.根据权利要求1所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,步骤(2)采用屏蔽泵或蠕动泵将反应产物送至充满保护气氛的容器中;
步骤(2)所述干燥的方式为:采用离心喷雾干燥器进行干燥,离心喷雾干燥系统热风采用氮气流密封循环使用。
10.根据权利要求9所述3-巯基丙烷磺酸钠的制备方法,其特征在于,离心喷雾干燥器进行干燥后,废气经冷凝后,能替代步骤(1)所述醇,用作碱的溶解。
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