DE3545775A1 - Verfahren zum herstellen von methansulfonylchlorid - Google Patents
Verfahren zum herstellen von methansulfonylchloridInfo
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Description
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Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Methansulfonylchlorid und ist insbesondere darauf gerichtet,
eine preiswerte und einfache Methode zur Herstellung hochqualitativen Methansulfonylchlorids zu schaffen aus dem
Gemisch von Methan, Schwefeldioxid-Gas und Chlor-Gas unter Lichtbestrahlung. Bisher ist es bekanntgewesen, daß Methansulfonylchlorid
durch Oxidation von Methylmercaptan durch Chlor-Gas in Gegenwart von Wasser hergestellt wurde.
Als Reaktionsgleichung wird die folgende chemische Formel
(1) angegeben:
CH3SH + 3C12 + 2H2O ► CH3SO2CI + 5H2O ...(1)
Dieses Herstellungsverfahren, das in der chemischen Formel (1) angegeben ist, stellt jedoch keine praktische Methode
dar, da dieses Herstellungsverfahren bis jetzt unter den folgenden, zahlreichen Nachteilen gelitten hat:
(a) das nach diesem Verfahren verwendete Roh- bzw. Ausgangsmaterial
ist teuer;
(b) das als Ausgangsmaterial verwendete Methansulfonylchlorid
stellt eine unangenehme Geruchsquelle dar;
(c) nur 1/6 des als Ausgangsmaterial verwendeten Chlor-Gases wird in Methansulfonylchlorid umgewandelt, während 5/6
des Chlor-Gases als Chlorwasserstoff verbraucht werden.
Zur Lösung des Problems ist es den Erfindern gelungen,
preiswert Methansulfonylchlorid dadurch herzustellen, daß sie ein Gemisch von Methan, Schwefeldioxid- und Chlor-Gas
als Ausgangsmaterialien unter Lichtbestrahlung verwenden, ohne Lösungsmittel zu verwenden, und wobei erfindungsgemäß
Chlor-Gas und Bestrahlungslicht wirksam verwendet werden,
während Nebenreaktionen gebremst werden.
Zur Lösung d< s Problems wird ein Verfahren zum Herstellen
hochreinen Sulfonylchlorids vorgeschlagen, das in preiswerter und einfacher Weise ein Gemisch von Methan,
Schwefeldioxid-Gas und Chlor-Gas unter Lichtbestrahlung vorschlägt, wie es die nachfolgende Reaktionsgleichung (2)
zeigt:
·> CH3SO2CI + HCl (2)
CH4 + SO2 + CI2
Gemäß der Erfindung muß Methan in 1- bis 5-facher Molmenge, vorzugsweise 1,1- bis 2-facher Molmenge pro Mol Chlor-Gas
als Ausgangsmaterial verwendet werden.
Die Erfindung ist dann nicht anwendbar, wenn weniger als
1 Mol Methan pro Mol Chlor-Gas verwendet wird, da in diesem Fall Nebenreaktionsprodukte mit hohem Kochpunkt in großem
Ausmaß hergestellt werden, im Vergleich zum erfindungsgemäßen Arbeiten, wobei es außerdem verschwenderisch und
wirtschaftlich nachteilig ist, erfindungsgemäß mehr als die fünffache Molmenge pro Mol Chlor-Gas einzusetzen.
Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß hochreines Methan
eingesetzt, jedoch ist es ebenfalls möglich, preiswertes Naturgas zu verwenden, das als Hauptkomponente Methan
enthält.
Für den Fall, daß Naturgase verwendet werden, die weitere Kohlenwasserstoffe neben Methan beim erfindungsgemäßen
Arbeiten umfassen, ist es möglich Methansulfonylchlorid einfach dadurch zu isolieren, daß dem erfindungsgemäßen
Verfahren ein generell eingesetztes Destillationsverfahren
hinzugefügt wird. Schwefeldioxid-Gas wird in T- bis 5-facher Molmenge pro Mol Chlor-Gas verwendet, vorzugsweise in 1,1-bis
3-facher Menge.
Es ist unpraktisch, weniger als die einfache Molmenge an Schwefeldioxid-Gas pro Mol Chlor-Gas zu verwenden, da das
Nebenreaktionsprodukt des Methanchlorierungsproduktes erhöht wird, und es ist ebenfalls verschwenderisch und
wirtschaftlich nachteilig, mehr als die fünffache Molmenge Schwefeldioxid-Gas pro Mol Chlor-Gas einzusetzen.
Lichtquellen für die Bestrahlung sind nicht nur insbesondere notwendig, um monochromatisches Licht zu verwenden," sondern
ebenfalls können Niedrigdampfdruck-Quecksilberlampen, Hochdampfdruck-Quecksilberlampen,
verschiedenartige allgemeine Lumineszenz-Lampen, Xenon-Lampen und auch Sonnenlicht verwendet werden,
wobei der wirksamste Wellenlängenbereich 200 bis 6Ό0 nm nach
den erfindungsgemäßen Untersuchungen beträgt.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendige
Energie, die zur Radikalbildung (CI2 ►■ 2Cl1)
benötigt wird, beträgt für diese Spaltung 57 bis 58 Kcal/
Mol, so daß seine geeignete Wellenlänge etwa 500 mn beträgt, wobei Hochenergielicht mit einer Wellenlänge von
weniger als 200 nm eine Radikalspaltung bewirkt und verschiedene Reaktionen auftreten, so daß dementsprechend die
Ausbeute an Methansulfonylchlorid niedriger wird, und wobei
Reaktionsgase bei -10.° C bis 100 ° C, insbesondere bei 00C bis 300C während der Reaktion in diesem Reaktionssystem aufrechterhalten werden.
Die Reaktion verläuft langsamer, wenn Schwefeldioxid bei -10 ° C flüssig wird und ist nicht praktisch. Die
Geschwindigkeit, mit der Nebenreaktionen auftreten, wird im
Verhältnis zum Temperaturanstieg größer, so daß die obere Grenze der Reaktionstemperatur 1000C beträgt.
Hochreines Me'-.hansulfonylchlorid wird leicht aus den flüssigen
Reaktionsprodukten erhalten,, einschließlich Methansulfonylchlorid
als Hauptbestandteil, indem man eine geringe Menge an Methanchlorierungsprodukt, Ausgangsmaterial-Gasen
und Chlorwasserstoff, die im Hauptbestandteil vorliegen,
durch Destillation entfernt.
Das erhaltene Methansulfonylchlorid ist als Ausgangsmaterial für verschiedene industrielle Reagenzien sehr nützlich.
Im folgenden werden erfindungsgemäße Beispiele näher
erläutert:
Methan, Schwefeldioxid-Gas und Chlor-Gas werden in ein Rohrreaktionsgefäß mit Rührer gegossen, das einen Durchmesser
von 8 cm und eine Höhe von 50 cm besitzt und aus einem Pyrexglas besteht, und wobei die Einführungsgeschwindigkeit
dieser Gase in das Reaktionsgefäß 33 ml/min (Methan) und 50 ml/min (Schwefeldioxid-Gas) und 17 ml/min (Chlor-Gas)
beträgt, wobei das rohrförmige Reaktionsgefäß mit drei 20W-Blau-Lumineszenz-Lampen (bekannt unter dem Handelsnahmen
Toshiba F120B) von der Außenseite des rohrförmigen Reaktionsgefäßes bestrahlt wird und wobei die ausgestoßenen
Gase über den Kühler entleert werden, der an der Oberseite des rohrförmigen Reaktionsgefäßes angeordnet ist, und wobei
im Inneren des rohrförmigen Reaktionsreaktors 15 ° C aufrechterhalten und die Gase in das rohrförmige
Reaktionsgefäß hineingeführt werden, und wobei die Bestrahlung für drei Stunden durchgeführt wird, so daß
dementsprechend 14,0 g hellgelbe, durchsichtige Flüssigkeit
erhalten wird. Es wird anhand des Ergebnisses einer Gaschromatographie-Analyse festgestellt, daß die Flüssigkeit
81 Gew% Methansulfonylchlorid enthält und die Ausbeute des erhaltenen reinen Methansulfonylchlorids beträgt 72,5 Gew%,
bezogen auf das als Ausgangsmaterial verwendete Chlor-Gas.
Stadtgas (Naturgas) wird gereinigt, indem man es durch eine
Schicht Aktivkohle hindurchleitet und Schwefeldioxid-Gas und Chlor-Gas werden in den gleichen rohrförmigen Reaktor, der
auch im Beispiel 1 verwendet worden ist, von der Unterseite eingeführt. Die Einführungsgeschwindigkeit dieser
Materialien beträgt 33 ml/min (Methan), 50 ml/min Schwefeldixoid-Gas und 17 ml/min Chlor-Gas. Diese werden,
genau wie im Fall des Beispieles 1, bestrahlt, wobei die Ausstoßgase über den an der Oberseite des rohrförmigen
Reaktionsgefäßes angeordneten Kühler abgezogen werden, und wobei im Inneren des rohrförmigen Reaktionsgefäßes 15 ° C
aufrechterhalten werden, und wobei die Gase in das Reaktionsgefäß eingeführt und für drei Stunden bestrahlt
werden. Es werden 13,3 g einer hellgelben, durchsichtigen Flüssigkeit erhalten, wobei das Ergebnis der
Gaschromatographie-Analyse ergibt, daß diese Flüssigkeit 81 Gew% Methansulfonylchlorid enthält. Bezogen auf das als
Ausgangsmaterial eingesetzt Chlor-Gas werden 67,3 Gew% hochreines Methansulfonylchlorid erhalten.
Methan, Schwefeldioxid-Gas und Chlor-Gas werden in den unteren Teil des rohrförmigen Reaktionsgefäßes eingeführt,
wobei das gleiche Reaktionsgefäß wie im Beispiel 1 und 2
verwendet wird. Die Einströmungsgeschwindigkeiten dieser Gase betragen 33 ml/min (Methan), 50 ml/min (Schwefeldioxid-
Gas) und 17 ml/min (Chlor-Gas). Die Ausstoßgase werden von der am oberen Teil des rohrförmigen Reaktors angeordneten
Kühlvorrichtung abgezogen. Der rohrförmige Reaktor wird dem Sonnenlicht ztr gleichen Zeit ausgesetzt, als die Gase in
das Reaktionsgefäß einströmen. Die Zuführung der Gase in das rohrförmige Reaktionsgefäß wird für 4,5 Stunden fortgeführt,
wobei die Gase im rohrförmigen Reaktor bei 1O0C gehalten
werden. Es werden 206 g einer hellgelben, transparenten Flüssigkeit erhalten und diese Flüssigkeit ergibt anhand
einer Gaschromatographie-Analyse 75 Gew% Methansulfonylchlorid.
Die Ausbeute an reinem Methansulfonylchlorid beträgt 65,8 Gew% bezogen auf das als Ausgangsmaterial
eingesetzte Chlor-Gas.
Wirkungen dieser Erfindung:
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt viele Wirkungen im
Vergleich zum vorbekannten Verfahren zur Herstellung von Methansulfonylchlorid z.B.
(a) hohe Gebrauchseignung bzw. Nützlichkeit des Ausgangsmaterials;
(b) diese Erfindung verwendet nicht Methylmercaptan, das
sehr teuer ist und als Ausgangsmaterial eine unangenehme Geruchtsquelle darstellt;
(c) es wird Schwefeldioxidgas eingesetzt, das in großen Mengen anfällt, wenn Petroleum entschwefelt und/oder
ähnlich behandelt wird.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen von Methansulfonylchlorid
aus einem Gemisch von Methan, Schwefeldioxid-Gas und Chlor-Gas unter Lichtbestrahlung.
2. Verfahren zum Herstellen von Methansulfonylchlorid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Licht der
Wellenlänge 200 bis 600 nm als Lichtquelle einer Niedrigdampfdruck-Quecksilberlampe oder Hochdampfdruck-Quecksilber
lampe, Lumineszenz-Lampen und/oder Sonnenlicht bestrahlt wird.
3. Verfahrein zum Herstellen von Methansulfonylchlorid
nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis Mol Methan pro Mol Schwefeldioxid-Gas und 1 bis 5 Mol
Schwefeldioxid-Gas pro Mol Chlor-Gas verwendet werden.
4. Verfahren zum Herstellen von Methansulfonylchlorid
nach Anspruch 1 oder 2 oder 3f dadurch gekennzeichnet, daß
die Reaktionsgase bei -100C bis 100 ° C unter
Lichtbestrahlung aufrechterhalten werden.
5. Verfahren zum Herstellen von Methansulfonylchlorid nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß Naturgas und/oder Stadtgas anstelle von Methan verwendet werden.
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