JPS5851948B2 - ユウキスルホンサン ノ セイホウ - Google Patents

ユウキスルホンサン ノ セイホウ

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JPS5851948B2
JPS5851948B2 JP1044474A JP1044474A JPS5851948B2 JP S5851948 B2 JPS5851948 B2 JP S5851948B2 JP 1044474 A JP1044474 A JP 1044474A JP 1044474 A JP1044474 A JP 1044474A JP S5851948 B2 JPS5851948 B2 JP S5851948B2
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iodide
chloroethyl
water
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輝雄 小林
正敏 杉山
弘 沢口
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • C07C303/02Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • C07C303/32Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of salts of sulfonic acids

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機スルホン酸の製造方法に関し、特に塩素−
炭素または臭素−炭素結合をもつ有機化合物(以下「ハ
ロゲン化有機化合物」という)を亜硫酸塩又は亜硫酸水
臭塩を用いて有機スルホン酸を合成するに際し、ヨウ奏
、ヨウ素塩、臭素塩又はヨウ化有機化合物を共存させる
ことを特徴とする有機スルホン酸の製造方法に関する。
これまでスルホン化反応は染料化学などに於ける重要な
工程であり、非常に巾広い研究が為されている。
すなわち、従来は芳香族炭化水素スルホン酸はおもに発
煙硫酸、濃硫酸によって芳香族炭化水素を直接スルホン
化反応させることにより合成されており、無水硫酸や、
ピリジン−無水硫酸、ジオキサン−無水硫酸などの無水
硫酸の錯体もしばしば使われている。
一方、アルカンスルホン酸は、メルカプタン、ジスルフ
ィド、チオシアナート、スルフィン酸などの酸化による
方法(r JustusLiebigs Ann、Ch
cm、 J第259巻第363頁(1890年)〕、光
の照射のもとにパラフィンに二酸化イオウと塩素を通じ
る方法(米国特許第2046090号)、オレフィン酸
に亜硫酸水素ナトリウムを付加させる方法(rJour
nal ofthe Chemical 5oc
ietyJ 1947年第1481頁)などによって合
成され、アルカンスルホン酸はメルカプタンを過マンガ
ン酸カリウム、その他で酸化することにより合成する方
法(r Journalof the America
n Chmical 5ocietyJ第71巻第22
48頁1949年)などが知られている。
しかし、アルカンスルホン酸の最も一般的な合成法はハ
ロゲン化アルキルに亜硫酸アルカリ金属塩を作用させて
アルカンスルホン酸金属塩をうる方法である。
この反応はいわゆるストレッカー合成とよばれ、スルホ
基導入の極めて有用な方法である。
この反応に関する報告も数多(知られており、例えば以
下のようなものがある。
すなわち、rAnn。Chem、Pharm、J第11
4巻第313頁1860年、rAnn、chem、 P
harm、J第146巻第37頁1868年、「Ann
、Chem、Pharm、l第148巻第90頁18
68年、「J ournal ofthe Amer
ican Chemical 5aciety J第5
7巻、第570頁1936年、I Journal o
f theAmerican Chemical 5a
ciety j第58巻第191頁、第488頁、第1
873頁1936年、r Ber 、Deut 、 C
hnm、 Ges 、 B J第71巻第284頁19
38年、「J ournal of theChe
mical 5ocity J 1952年第4541
頁、英国特許第456534号、仏国特許第 788748号などが知られている。
しかしながら、これまでの方法は塩化アルキル、塩化ア
ルアルキル、臭化アルキル、臭化アルアルキルに亜硫酸
アルカリ金属塩のみを作用させていたため、反応性が低
く極めて過酷な条件を必要とした。
例えば、比較的反応性が高いと考えられているベンジル
クロライドでも亜硫酸すl・リウムを用いてオートクレ
ーブ中190〜200℃で8時間加熱しなくてはフェニ
ルメタンスルホン酸ができない(IB er 、 De
ut 、 Chem、 Ges 、B J第71巻第2
84頁1938年)という問題があった。
その後ブントンらはストレッカー法の改良として塩化ア
ルアルキルをアセトン中、ヨウ化すトリウムで一度ヨウ
化物に変換して取り出し、その後置酢酸ナトリウムをア
セトンと水と混合の溶媒中で作用させ、緩和な条件で反
応できることを見出した。
(r Journal of the Chem
ical 5ociety J1952年 第454
1頁)しかし、この方法では多量、すなわち出発物質で
ある塩化アルアルキルと同量またはそれ以上の量のヨウ
化アルカリを必要とし、反応工程の増加、多量の塩類の
副生、製造費の上昇を伴い、有機スルホン酸類の工業的
製造には不向きであった。
本発明の目的は第1K、有機スルホン酸の安価な製造方
法を提供することにある。
第2に、安価な反応装置でハロゲン化有機化合物から有
機スルホン酸を製造する方法を提供することにある。
第3に、緩和な反応条件で而かも短い反応時間でハロゲ
ン化有機化合物から有機スルホン酸を製造する方法を提
供することにある。
第4に、少ない反応工程でハロゲン化有機化合物から有
機スルホン酸を製造する方法を提供することにある。
第5に、安価な又は少量の試薬を用いてハロゲン化有機
化合物から有機スルホン酸を製造する方法を提供するこ
とにある。
第6に、反応生成物の分離、精製が容易な有機スルホン
酸の合成法を提供することにある。
第7に、反応副生物の少ない有機スルホン酸の合成法を
提供することにある。
第8に、公害問題を起しやすいハロゲン化有機化合物を
安全かつ容易な方法で有機スルホン酸に変え、公害防止
を行なう方法を提供することにある。
本発明者らは鋭意研究の結果、上記目的は下記一般式〔
■〕で表わされるハロゲン化有機化合物と亜硫酸塩もし
くは亜硫酸水素塩を反応させて、一般式〔■〕で表わさ
れる有機スルホン酸を製造する方法に於て、反応時にヨ
ウ素、ヨウ素塩、臭素塩、ヨウ化アルキル又はヨウ化ア
リールを共存させることを特徴とする有機スルホン酸の
製造方法により達成されることを見出した。
す。
Mは水素原子又はアルカリ金属原子を表わしXは塩素原
子又は臭素原子を表わし、R2は水素原子、アルキル基
、置換アルキル基、フェニル基、置換フェニル基、ベン
ジル基、置換ベンジル基、フェネチル基又は置換フェネ
チル基を表わし、nは1〜12の整数を表わし、Y、お
よびY2はそれぞれ水素原子又はベンゼン環を形成する
に必要な原子群を表わし、pおよびqはそれぞれ0又は
1を表わす。
R2の置換アルキル基の例としてはハロゲン化アルキル
、ヒドロキシアルキル、シアノアルキル、アルコキシア
ルキル、アシルアミノアルキル、カルボキシアルキル、
スルホアルキル等を、置換フェニル基の例としては0−
1m −1p −) 1,1ル、0−1m−1p−ハロ
フェニル、0−1m−1p−アルコキシフェニル等を、
置換ベンジル基の例としては0−1m−1p−メチルベ
ンジル、0−m−p−ハロペンシル、p−スルホベンジ
ル等を、置換フェネチル基の例としては、0−1m−p
−メチルフェネチル等を挙げることが出来る。
以下に本発明の代表的なノ・ロゲン化有機化合物の例を
示すが、本発明の本質にてらしてみて、当然下記の例示
化合物に限定されるのではないことはあきらかであろう
4−(N−β−クロルエチル−N−メチル)アミノベン
ズアルデヒド、4−(N−β−クロルエチル−N−メチ
ルアミノ)シンナムアルデヒド、4−(N−β−クロル
エチル−N−エチルアミノ)ナンドアルデヒド、4−(
N−β−クロルエチルN−4チル)アミノ−2−メチル
−ベンズアルデヒド、4−(N−β−クロルエチル−N
−エチル)アミノ−2−メチル−シンナムアルデヒド、
4−(N−β−クロルプロピル−N−メチルアミノ)ベ
ンズアルデヒド、4−(N−N−ビス(βクロルエチル
)アミノコベンズアルデヒド、4(N−N−ビス(β−
クロルエチル)アミノコシンナムアルデヒド、4−(N
−β−クロルエチル−N−ブチルアミノ)ベンズアルデ
ヒド、4−(N−β−クロルエチル−N−ブチルアミノ
)シンナムアルデヒド、4−N−β−クロルエチルアミ
ノ)ベンズアルデヒド、4−(N−β−クロルエチル−
N−フェニルアミノ)ベンズアルデヒド、4−N−N−
ビス(β−クロルエチル)アミノ−2−メチルベンズア
ルデヒド、4−N−β−クロルエチル−N−エチルアミ
ノ−2−ヒドロキシベンズアルデヒド、4−N−β−ク
ロルエチル−N−メチルアミノ−2−メトキシベンズア
ルデヒド、4−N−N−ビス(β−クロルエチ)L/)
アミノ−2−クロルベンズアルデヒド、など。
次に亜硫酸塩としては、亜硫酸リチウム、亜硫酸ナトリ
ウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウム、亜硫酸アン
モニウムなどがあげられる。
亜硫酸水素塩としては、亜硫酸水素リチウム、亜硫酸水
素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素カルシ
ウム、亜硫酸水素アンモニウムなどがあげられる。
亜硫酸塩および亜硫酸水素塩はいずれも水および/また
はその他の有機溶媒類(後に記載する)、または出発物
質であるノ・ロゲン化有機化合物に可溶の塩が操作の点
では、扱いやすいので好ましいが、わずかでも水および
/またはその他の有機溶媒類またはハロゲン化有機化合
物に溶ければ反応が進行するので、実質的には亜硫酸塩
および亜硫酸水素塩は上記の塩に限定されろことはなく
、その他の塩でもさしつかえない。
本発明のヨウ素塩又は臭素塩は、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属又はアンモニウムの塩である。
ヨウ素塩又は臭素塩を形成するアルカリ金属としては、
Li、Na、に等があり、ヨウ素塩又は臭素塩を形成す
るアルカリ土類金属としては、Mg、Ca、Ba 等が
ある。
ヨウ素塩又は臭素塩の好ましい例としては、ヨウ化カリ
ウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化アンモニウム、臭化カ
リウム、臭化ナトリウム、臭化アンモニウム、ヨウ化リ
チウム、臭化リチウム等である。
本発明のヨウ化有機化合物の好ましいものはヨウ化アル
キル又はヨウ化アリール、であり、好ましい具体例とし
ては、ヨウ化メチル、臭化メチル、ヨウ化エチル、臭化
エチル。
ヨードベンゼン、フロムベンゼン、等力する。反応は溶
媒を用いても、用いなくてもよいが、溶媒を用いると、
反応試薬の接触がよ(なり、その結果反応時間が短縮さ
れかつ反応温度も低くするので実用的には好ましい。
溶媒を用いる場合には溶媒としては水、アルコール類(
例えばメタノール、エタノール、エチレングリコールな
ど)、ケトン類(例えばアセトン、メチルエチルケトン
ナト)、エチレンクリコールモノアルキルエーテル類(
例えばアルキルとしてメチル、エチルなど)、アミド類
(例えばアセトアミド、ジメチルホルムアミドなど)、
環状エーテル類(例えばテトラヒドロフラン、ジオキサ
ンなど)、ジメチルスルホキシド、カルボン酸類(例え
ばギ酸、酢酸など)を挙げることができる。
これらは単独でも混合して使用してもよい。
とくに好ましい溶媒としては、水、アルコール類(たと
えばメタノール、エタノール)およびケトン類(たとえ
ばアセトン、メチルエチルケトン)の単独または混合物
である。
反応時間は通常1゜分乃至24時間程度である。
反応装置は通常還流冷却器を装備した開放反応容器を用
いる。
反応性の低いハロゲン化有機化合物の場合はオートクレ
ブを用いてもよい。
反応温度は20℃から150℃位の温度範囲で行なうの
がよいが20〜100℃で十分行なえる。
通常は使用する溶媒の沸点で行なわれる。
本発明の方法は副反応がおこりにくい利点がある。
反応試剤である亜硫酸塩又は亜硫酸水素塩はハロゲン化
有機化合物に対し等モルから大過剰まで用いることがで
きるが、通常は等モルから10倍モル、とくに好ましく
は11倍−2倍モルである。
反応性の低いハロゲン化有機化合物の場合、できるだけ
過剰の亜硫酸又は亜硫酸水素塩を用いることが好ましい
こと、また溶解度のすくない亜硫酸塩または亜硫酸水素
塩を用いるために、しばしば亜硫酸塩又は亜硫酸水素塩
の飽和溶液が用いられる。
また逆に、亜硫酸塩または亜硫酸水素塩をハロゲン化炭
化水素類より小さいモル比で用いてもさしつかえない。
ヨウ素、ヨウ素塩、臭素塩、ヨウ化アルキル又はヨウ化
アリールは一般式(I)の化合物に対して等モル以下の
量(以下「触媒量」という)を使用しうるが、好ましく
は115モルから11500モルの範囲(以下「触媒量
」という)である。
ハロゲン化有機化合物は有機化学でよく知られた公知の
方法(例えばR、B 、WagnerとH,D。
Zook、“5ynthetic Organic
Chemistry″第88頁(1953年)にまとめ
られる)で合成できる。
ヒドロキシ基置換有機化合物を種々のハロゲン化試薬で
ハロゲン化する方法として、例えばOrganic
5yntheses、Co11ect Volume
1、第25頁(1941年)に記載の臭化水素酸を用
いる方法を適用することにより該ブロム化有機化合物を
合成できる。
あるいはOrganicSyntheses、Co11
ect Volume 1、第142頁(1941年)
に記載の塩化水素と塩化亜鉛を用いる方法を適用するこ
とにより該クロル化有機化合物を合成できる。
また、他のハロゲン化試薬としてチオニルクロライド、
オキシ塩化リン、オキシ臭化リン、三塩化リン、五塩化
リンなどを用いても容易にハロゲン化有機化合物が合成
できる。
一方、アニリン又はN−モノ置換アニリンおよびそれら
の誘導体とブロム・クロロアルカンを作用させて、クロ
ム化有機化合物を合成することができる。
あるいは、オレフィン基置換有機化合物へのハロゲン化
水素の付加反応においても該化合物を合成することがで
きるっ 特に、ヒドロキシ基置換有機化合物をチオニルクロライ
ド、オキシ塩化リンあるいはオキシ臭化リンでハロゲン
化する方法または、N−モノ置換アリン類をブロムクロ
ロアルカンでクロロアルケニル基を置換する方法が好ま
しい。
該ノ・ロゲン化有機化合物の具体的合成例として例えば
以下の文献が公知である。
N−メfルーN−(β−クロロエチル)アニリンは((
Journal of the Chcmica
lSociety 1944年第489頁))に、N
メチル−N−(β−ブロモエチル)アニリンは、((C
hemishe Berichte第50巻第1639
頁))に、ビス−(N−N−(β−クロロエチル)〕ア
アニンは、((Journal of the
ChemicalSociety 1934年第15
36頁))に、4〔N−メチル−N−(β−クロロエチ
ル)アミノコベンズアルデヒドは、英国特許第4565
34号にそれぞれ記載の方法で合成できろ。
」以下本発明によって達成された効果、利点及び応用を
列挙する。
(1)本発明はハロゲン化有機化合物のうちで最も安価
で入手しやすいが、反応性の最も低い塩化物からもきわ
めて容易に、開放反応容器中でスルホン酸を製造するこ
とができる。
(2)ハロゲン化有機化合物のスルホン化に於いて、大
巾な反応時間短縮と反応条件の緩和をもたらすことがで
きる。
(3)本発明のスルホン化反応はきわめて緩和な反応条
件で行えるため複雑な、不安定な骨格にノ・ロゲン原子
が結合しているハロゲン化有機化合物から容易にスルホ
ン酸を製造することができる。
(4)本発明はヨウ素、ヨウ素塩、臭素塩、ヨウ化アル
キル又はヨウ化アリールを触媒量共存させるだけで絶大
な効果をあげることができる。
(5)本発明のスルホン化反応によってN−クロルアル
キルアミノベンズアルデヒドおよび/又はN−クロルア
ルキルアミノシンナムアルデヒド類から極く簡単にそれ
ぞれスルホ基を有するベンズアルデヒドおよびシンナム
アルデヒド類を製造する方法を開発できた。
すなわち、これらは染料、写真用染料、医薬などの合成
中間体として又は種々の添加剤としてきわめて巾広い応
用例が考えられるが、これまで合成困難、純品として取
り出しの困難であった、スルホ基を有するベンズアルデ
ヒド類、シンナムアルデヒド類の工業的製造を可能にし
た方法を開発できたことになる。
(6)本発明は公害を起しやすいと考えられているハロ
ゲン化有機化合物を極めて簡単に有機スルホン酸に変換
できるので、公害防止および公害防止処理を行なう面に
おいてもこれら大きな応用例がみいだされると考えられ
る。
以下の実施例によりさらに詳細に本発明を説明する。
実施例 I N−、、エチル−N−β−スルホエチルアニリンの合成 亜硫酸水素ナトリウム31.2 f (0,3モル)を
水150m1に溶解し、これにN−β−クロルエチル−
N−メチルアニリン16.1’(0,1モル)をメタノ
ール30m1に溶解したものを加え、さらにヨウ化ナト
リウム15グを水20m1に溶解したものを加え1時間
加熱還流した。
反応液を結晶析出直前まで濃縮し、冷却後析出した結晶
を濾過した。
メタノールより再結晶したところ結晶23.2fが得ら
れ、これは水溶性を示した。
この結晶は薄層クロマトで単一スポットを示し、パイル
スタイン反応を試みたが有機塩素は検出されなかった。
m、p、237−240℃。元素分析 イオウ(%)
窒素(%) 計算値 実測値 計算値 実測値 14.90 14.81 6.51 6.73実施例
2 4−(N−メチル−N−β−スルホナトエチルアミノ)
ベンズアルデヒドナトリウム塩の合成亜硫酸す) IJ
ウム271’(22モル)を水2.71に溶解し、これ
に4−(N−β−クロルエチル−N−メチルアミノ)ベ
ンズアルデヒド400P(2モル)をメタノール540
m1に溶解したものを加え、攪拌下100’Cで加熱還
流した。
5時間反応ではアルデヒドがオイル状になり、2層にわ
かれ、反応しなかった。
ところが本発明の方法、即ちヨウ化カリウム41を水3
rrLlに溶解したものを最初より加えた場合では5時
間の反応で完全に均一層になった。
反応液を約1/3まで濃縮し析出した結晶を濾過した。
得られた結晶をアセトンで洗い、水から再結晶を行った
ところ結晶3821が得られた。
この結晶は薄層クロマトで単一スポットを示し、バイル
スタイン反応を試みたが有機塩素は検出されなかった。
2水加物のm、 p、 282−286℃。
4水 6水 −2,7X□。
、2 =350m、amaX
max元素分析 イオウ(%) 窒素(%) 計算値 実測値 計算値 実測値 10.64 10.79 4.65 4.57英国特許
第456534号には上記実施例20ベンズアルデヒド
の合成が示されており、1モルの4−(N−クロルエチ
ル−N−メチルアミノ)ベンズアルデヒドを1.05モ
ルの亜硫酸ナトリウムと反応させているが、オートクレ
ーブ中、18〇−200℃で7時間かかつている。
※※実施例 3 4−(N−,7’fルーN−β−スルホエチルアミノ)
ベンズアルデヒドおよびその塩の合成亜硫酸塩(下表)
を水40m1に溶解し、これに4(N−β−クロルエチ
ル−N−メチルアミノ)ベンズアルデヒド5f(0,0
25モル)をメタノール87711に溶解したものを加
え、3時間加熱還流したが反応液は2層にわかれたまま
で溶解しなかった。
つづいて触媒(下表)o、it?を加え、加熱還流した
ところ下表の如き反応時間で目的物を得た。
尚遊離の酸はm、p、215−218℃であつた。
実施例 4 4−(N−エチル−N−β−スルホナトエチルアミノ)
−2−メチルベンズアルデヒド・ナトリウム塩の合成 亜硫酸ナトリウム100?(0,79モル)を水11に
溶解し、これに4−(N−β−クロルエチル−N−エチ
ル)アミノ−2−メチルベンズアルデヒド150P(0
,66モル)を200m1のメタノールに溶解したもの
を加えた。
つづいてヨウ化カリウム1′iIを水5Tnlに溶解し
たものを加え、加熱還流したところ9時間で完全に均一
層になった。
反応液を完全に蒸発し、塩化ナトリウム100rを水5
007rLlに溶解したものを加えた。
これは2層にわかれ目的物含有層を分液ロートにより分
けて、完全に蒸発した。
これをメタノールで抽出し、得られた液を濃縮した。
途中析出した結晶を除き、さらに完全に蒸発した。
得られた結晶を水より再結晶することにより目的物13
7グを得た。
この結晶は薄層クロマトで単一スポットを示し、バイル
スタイン反応を試みたが有機塩素は検出されなかった。
2水加物のm、p、105−110℃0水
水e =2.6X10. λ =35
2mpmax m&
x元素分析 イオウ(%) 窒素(%) 計算値 実測値 計算値 実測値 9.74 9.99 4.25 4.12比較例として
ヨウ化カリウムを添加しなかった場合は反応しなかった
実施例 5 4−(N−N−ビス(β−スルホナトエチル)アミノコ
ベンズアルデヒドカリウム塩の合成亜硫酸カリウム2H
20178,5P (0,1モル)を水400m1に溶
解し、これに4−CN−N−ビス(β−クロルエチル)
アミノコベンズアルデヒド86f(0,035モル)を
807711のメタノールに溶解したものを加えた。
つづいてヨウ化カリウム4′?を水10rrLlに溶解
したものを加え、加熱還流したところ12時間で完全に
均一溶液になった。
反応液を完全に蒸発し、得られた生成物を水から再結晶
することにより目的物122rを得た。
この結晶は薄層クロマトで単一スポットを示し、パイル
スタイン反応を試みたが有機塩素は検出されなかった。
2水加物のm、p、300℃以上。水
水e =2.5XIO,λ 346mμ
maX maX元素分析
イオウ(%) 窒素(%) 計算値 実測値 計算値 実測値

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記一般式〔■〕で表わされろハロゲン化有機化合
    物と亜硫酸塩もしくは亜硫酸水素塩を反応させて、一般
    式(II)で表わされる有機スルホン酸を製造する方法
    に於て、反応時にヨウ素、ヨウ素塩、臭素塩、ヨウ化ア
    ルキル又はヨウ化アリールを共存させることを特徴とす
    る有機スルホン酸の製造方法。 す。 Mは水素原子又はアルカリ金属原子を表わしXは塩素原
    子又は臭素原子を表わし、R2は水素原子、アルキル基
    、置換アルキル基、フェニル基、置換フェニル基、ベン
    ジル基、置換ベンジル基、フェネチル基又は置換フェネ
    チル基を表わし、nは1〜12の整数を表わし、Ylお
    よびY2はそれぞれ水素原子又はベンゼン環を形成する
    に必要な原子群を表わし、pおよびqはそれぞれO又は
    1を表わす。
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