JPS624260A - 多塩基プロパンスルホン酸、それらの塩及びそれらの製法 - Google Patents

多塩基プロパンスルホン酸、それらの塩及びそれらの製法

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JPS624260A
JPS624260A JP60142361A JP14236185A JPS624260A JP S624260 A JPS624260 A JP S624260A JP 60142361 A JP60142361 A JP 60142361A JP 14236185 A JP14236185 A JP 14236185A JP S624260 A JPS624260 A JP S624260A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロパン又は2−メチルプロパンの多塩基スル
ホン酸、それらの塩ならびKそれらの製法に関する。
これら新規の化合物は特定の“水性システム″製造のた
めの添加剤として(ヒドロトロビー効果)工業的に使用
できることが見出だされた。
そのほかこれらの化合物のうち若干は反応性中間生成物
としても使用可能である。さらにプロパントリスルホン
酸及びその塩は他の可溶性金属塩製造に役立ち後者はた
とえばメッキ用電解性として用いられる。
多塩基プロパンスルホン酸は従来記述されていない。
西独特許出願公告11418746号及び西独特許出願
公開才2313539号からはオレフイ/及び不飽和ア
ルコールにおいて水素亜硫酸塩を用いラジカルニ官能化
が公知であり、これは有機ラジカル生成剤又は奈気中の
酸素の影響下に4乃至9望ましくは4乃至5のPH値範
囲において進行する。その際通常は1乃至数時間の反応
時間が必要である。こうして立証はさ。
れていないが確からしい構造の、末端にスルホン酸基が
また隣接して亜硫酸基がある生成物が得られた(西独特
許オl 1 1 7 5 6 5号)。
そのほかJ.Amer Pharm Assoc 46
 (1957)矛578頁からは1、2、3−トリハロ
ゲンフロパンと亜硫酸塩との化学変化生成物としてのプ
ロパン−トリスルホン酸塩が公知であるがこれらは複雑
なプロパンスルホン酸混合物の成分として僅かな収率で
副生成物として得られたもので文献記事の追試によって
近代的分光分析法を用いて示すことができたとおりであ
る(この点についての詳細な報告は実施例矛8にある)
反応性プロパンスルホン酸塩製造のための原料としての
アリルスルホン酸へのこれらの作業法の応用は従来記述
されていない。
本発明には有用な緒特性を備えた新規の多塩基プロパン
スルホン酸及びそれらの塩を作り出し、単純な方法で安
価な技術的原料に基づいてこれらの化合物を化学式どお
りに入手するという課題が根拠となっている。
この課題は特許請求の範囲記載のとおりにして解決され
る。新規の多塩基プロパンスルホン酸は式l (式中XはSO。一又はSO3−、 Rは水素又はメチ
ル基を表わし、Mは同じ又は相異なるカチオンと十 とくにNa  又はKなどの金属カチオン、NZ(4又
ハアルキルアンモニウムイオンなどのN含有カチオン又
はH を意味する)のものである。
本発明の対象はさらに式Iの化合物の製法でもある。
新規の式!の化合物は本発明により、アリル奈スルホy
酸アルカリ又は−アンモニウム又は対応のメタリルスル
ホン酸塩を室温、1.5乃至4、0のPH値範囲におい
て少な《とも2モル量の亜硫酸水素アルカリ又はーアン
モニウムと、ベルオキソニ硫酸アルカリ又は−アンモニ
ウムの存在において場合によっては他の酸化剤と組合せ
て水溶液中において化学変化させることKよって得られ
る。
l乃至8モル%の量のベルオキソニ硫酸塩を添加すると
、1.3−ジスルホナト−2−スルフイナトーフロパン
乃至1,3−ジスルホナトー2−スルフイナト−2−メ
チルプロパンが生成し、これらが或いは単離して或いは
直接に溶液とし【さらに処理することができる。
技術の水準にたよって水素亜硫酸塩及び空気中の酸素を
用い望ましいPH値範囲4乃至5において実施したアリ
ルスルホン酸塩の化学変化は予期のとおりに1.3−ジ
スルホナトー2−スルフィナトプロパンを生じたがもち
ろん同時に少なからぬ程度に副成物として1,3−ジス
ルホナトープロパン及び1,2,3−トリスルホナトー
プロパ/も生じた。同時に西独特許出願公開才2315
539号(才4頁)の記載に従ってのラジカル亜硫酸塩
反応開始のための過酸化物の使用もあまり成果を期待さ
せない。何故かというと、′遊離ラジカル生成のための
過酸物の使用は急速かつ優先的な重亜硫酸塩反応へ導き
、その結果としてかなりの量の過酸化物が亜硫酸塩化合
物との化学変化の際に消費され、よって遊離ラジカル生
成のために利用できる量が低減する″からである。それ
で有機過酸化物又は他の有機ラジカル生成剤使用の際も
均一の反応生成物は達成できなかった。
ベルオキソニ硫酸塩をラジカル生成剤として用いる際に
水素亜硫酸塩をアIJ K−又はメタリル−スルホン酸
塩に添加し同時に反応混合物。
PH値を1.5乃至4.0の範囲に下げると4乃至12
0倍も早い反応速度で純粋な1.3−ジスルホナトー2
−スルフィナトプロパン乃至1.3−ジスルホナトー2
−スルフィナトー2−メチルプロパンへ導くことは予期
できなかったことであり意外であった。
このように高い反応速度及び選択性を達成するためには
公知の開始法とは異なって開始剤を一度に添加すること
ができる。
本発明によると発熱反応において数分間で又は数秒間で
さえ定量的な変化で1.3−ジスルホナトー2−スルフ
ィナト、プロパン又は対応の2−メチルプロパンが得ら
れる。
開始剤としてのベルオキソニ硫酸塩の決定的な役割及び
意外な反応経過は、慎重に酸素を排除する際にも同じ結
果が達成されることから生じる。
経験社よると、温度極大到達の際に化学変化も終了して
いる。才1図はPH値2.7、反応混合物1 kt中の
濃度アリルスルホン酸ナトリウム1モル及び水素亜硫酸
ナトリウム2.1モルの場合(アリルスルホン酸ナトリ
ウム14.4重量%)の発熱反応持続時間と開始剤(ベ
ルオキソ二硫酸アンモニウム(NH4)28208=A
PS)の使用量との関係を示す。AP82モル%使用の
場合化学変化の完了まで90秒を要するKすぎない。開
始剤1モル%では反応時間が4分間に延長される。
しかし開始剤8モル%では化学変化の完了までの反応時
間は15秒間のみであるが調製作業にとって言うに値す
るほどの利点とはならない。
AP80.5モル%以下の範囲では開始時位相において
反応はベル化合物によって開始され、次に酸素の作用に
よってもさらV(推進される。もっばら空気中酸素を用
いる、たとえば反応溶液中に撹拌しこむ開始では温度極
大到達までの反応時間の延長が必要となる(115分)
が化学変化は完全ではない。確かに、反応清液をよく撹
拌してそれに空気中酸素を導入することにより反応時間
をさらに短縮することができるが、その際かなりの賛の
二酸化硫黄も生成し、これがPH値の上昇乃至スルフィ
ナト収率の低下へ導く。
初期濃度を高くして(アリルスルホン酸ナトリウム19
.5重i1%)開始剤としてベルオキソ二硫酸カリウム
2モル%を用いる場合化学変化完了までの反応時間は僅
かに40秒間にすぎない。
m値 1.5乃至4,0のg囲では1.3−ジスルホナ
トー2−スルフィナトープロパンの込択性が100%か
ら90%に低下する:PH値が大きくなると1.3−ジ
スルホナトプロパン生成増大によりさらに強く選択性が
低下する。
その他の位置異性体構造は13C−NMR分元学による
と存在しない。
本発明によるアリルスルホン酸塩又はメタリルスルホ/
峡塩を1乃至8モル%の触媒的量の代りにモル当量のベ
ルオキソニ硫酸アルカリ又は−アンモニウムと水浴液中
において化学変化させると、プロパン−1,2,3−ト
リスルホン酸乃至2−メチルプロパン−1,2,3−ト
リスルホン酸又はそれらの塩が生じる。
好都合に本発明により、アリルスホン酸塩−たとえば大
規模工業的に作られたアリルスルホン酸ナトリウムと水
素亜硫賦垣とをl:2の比に水に俗かしPH値を2.0
に設定し撹拌しながらベルオキソニ硫酸塩を添加するよ
うに作業する:その′除進行する反応は反応混合物の急
速な昇温によって認められるようになりそこで沸騰する
に至ることがある。C=C二亘結合の意外なジスルホン
化が急速にかつ定量的収率で行なわれる。化学変化生成
物の均−性及び用いられたアリルスホン酸塩の変化の完
全性はNMR−分光によって藺単に立証できる。
反応は特異的にベルオキソニ硫酸塩の存在と結びついて
いる。他のベル化合物たとえば過酸化水素又は過硼酸は
同等の反応を惹起こすことがなく、単に亜硫酸塩を酸化
して硫酸塩とするKすぎない。しかしベルオキソニ硫酸
塩を他の酸化剤と組合せて、アリルスルホン酸塩1モル
をプロパントリスルホナトに変えるのく必要なベル硫酸
塩が1モル当量より少なくなるようK。
使用することが可能である。組合せ可能の酸化剤として
とくに過酸化水素、塩素、塩素酸塩及び臭素酸塩が適し
ている。
生成した水素硫酸塩とプロパンスルホナト乃至2−メチ
ルグロバ/トリ9スルホナトとの間の、平衡成立の結果
、化学変化終了後の反応混合物中には卓越してプロパン
−1,2,3−トリスル*7e乃至2−ジチルプロパン
−1,2,3−トリスルホン酸が存在していて、多くの
目的には得られた反応溶液が別に処理加工なしに使用で
きるようになっている。
任意の塩基をもって反応溶液を中和させてプロパン−1
,2,3−) !Jスルニン酸塩又は2−メチルプロパ
ン−i、 2.3−)リスルホン酸塩が得られる。
従って本発明による方法で化学式どおりの多塩基プロパ
ンスルホン酸の取得が可能でありこれは従来他のプロパ
ンスルホ/酸から任意に作り得なかったものである(こ
れについては技術の水準を追試した実施例オ8参照)。
実施例 以下の災施例において示される 13C−NMR−スペ
クトルはD20中において測定した。外部標準としては
テトラメチルシラン(TM8)が役立った。
構造式中のC原子記号の数値表示は化学シフ) (pp
m)に相当する。
実施例1 (a)  1.3−ジスルホナトー2−スルフィト−プ
ロパン−トリナトリウム塩。
NaCl25%及びNa2s043%含有の工業用72
%アリルスルホ/酸ナトリウムzoot(tモル)を工
業用35.33%亜硫酸水素すj IJウム溶液(Fe
 ”を有量は8q/1)618.5)(2,1モル)と
水道水150iとの混合物中へ撹拌しながら添加する。
製塩[17tの添加により PH値を2.1に調整した
後に水10を中のベルオキソニ硫酸アンモニウム4,5
61の溶液の添加により反応を開始する。20’Cにお
いて開始して反応混合物の温度は上昇しく資)抄機に5
0℃、ω砂径に団℃、9OC後に53.5℃極大に達し
、それによると化学変化は終了している。その化学変化
は塩酸溶液中の沃素滴定による残留亜硫酸測定によりま
た臭素酸塩滴定によるスルフィナト測定により立証でき
るとおり定量的である。工業用化学薬品のFe→含有含
有基づいて開始剤添加の直後KF6 −スルフィナトの
赤色が認められる; この着色は完成した反応生成物中
において脱色性錯体生成剤たとえばジメチルアミンメタ
ンビスホスホン酸の添加によるか又はPH値を約7に調
整しFe”を酸化してFe   とし次に水酸化オニ鉄
として沈澱させ戸別して除去するかして除去できる。
反応溶液から得られた13C−NMR−スペクトルは対
称構造の存在を立証する。
48.8   59.3  48.8 H2C−CH−CH2 SO3Naso2NasO3Na (b)1.3−ジスルホナトー2−スルフィナトープロ
パン−トリナトリウム塩。
鉄含有量eoq/lの工業用40.7%亜硫酸水素ナト
リウム溶液zss2.5y(to、1モル)に工業用7
2%アリルスルホン酸ナトリウムtooop(5モル)
を撹拌しながら添加する。得られた懸濁液に濃塩酸を5
5f添加し、溶液のPH値は2.3に下る。撹拌しなが
ら一度に微粉状のベルオキソニ硫酸ナトリウム24t(
2モル%)を加え、反応溶液はただちに血赤色となり均
質となる。40秒間で溶液温度が31から70℃により
、それによると化学変化は定量的である。
次に反応溶液を撹拌しなから釣力℃まで冷却させると、
すでに無色の1,3ジスルホト−2−スルフィナトプロ
パントリナトリウム塩が結晶し始める。
さらに室温まで冷却させた後に約75%の収率で純スル
フィナトが分離できる。冷蔵庫内に格納すると結晶生成
物の収率はさらに向上できる。トリナトリウム塩は水中
から再結晶させることができる。
実施例2 1、3−ジスルホナトー2−スルフィナトープロパン−
トリナトリウム塩及び1.3−ジスルホナトープロパン
−ジナトリウム塩。
実施例? 1 (a)及び(b)記載のとおりに作業す
る。
ただしPH値を5とする。pH値の調整はアリルスルホ
ン酸塩/水素亜硫酸塩溶液乃至懸濁液に水酸化ナトリウ
ム溶液を添加して行なわれる。
このと@1,3−ジスルホナトプロパンーシナトリム塩
が強く(約50%)現われ、その生成はNMR−分光に
より立証された。
13C−凪出一スベクトル: 51.0    21.5     51.0ツ −〇
J   −a(2 803Na          5o3Na実施例3 1.3−ジスルホナトー2−スルフィナトー2−メチル
プロパン−トリナトリウム塩、!、2.3−トリスルホ
ナトー2−メチルプロパントリナトリウム塩及び1,3
−ジスルホナトー2−メチルプロパ/−ジナトリウム塩
メタリルスルホン酸ナトリウム(水から再結晶させた均
質の生成物で、138.5ppm(C)、23.4pp
m(−CH3)に130−NMR−信号のあるもの)7
.97(50ミリモル)を水道水10.61に撹拌しな
がら溶かし、工業用35.33%亜硫酸水素す) IJ
ウム溶液30.92(105ミリモル)と混合しく混合
物のPH値は4.0)、結晶ベルオキソニ硫酸アンモニ
ウム0.57 f (5モル%)を−W K 加L タ
β℃で始まって反応混合物(混合物kPあたりメタリル
スルホン酸ナトリウム1モル)の温度は上昇して40秒
後に42℃、70秒後には極大(資)℃に違しそれKよ
ると化学変化は終了している。
中和した反応溶液から作られた13C−NMR−スペク
トルは下記の生成物組成を示した:58.9 82.7
/24,7  58.9及び   H2C−C(0%)
  −CH2SOaNl 802Na    S 0a
Na803N!  803N8   803N!実施例
4 アリルスルホン酸ナトリウムからのトリナトリクムープ
ロパン−1,2,3−)ジスルホナト。
撹拌機、還流冷却器、滴下漏斗及び温度針を装備したス
ルホン化フラスコでまずNaCl25%及びNa2S0
43%含有の工業用72%アリルスルホン酸ナトリウム
2oot(1モル)、水200を及び37%塩酸35f
を互いに混合し、その際にアリルスルホ/酸塩は大部分
溶解した。
次に工業用亜硫酸水素す) +7クムの39%水溶液5
33.62(2モル)鉄含有量モルあたり9”19のも
のを加えて黄ばんだ均質の溶液が得られ、そのPH値は
2.0(ガラス電極)であった。
こうして準備した出発溶液に、ベルオキソニ硫酸ナトリ
ウム23s、tt(1モル)と水357.157とから
l製したベルオΦソニ硫酸ナトリウムの・10%水浴液
を、反応溶液が室温から始まって約2.5分で沸騰に至
るまで昇温するように定量供給した。ベルオキソニ4a
酸塩の添加を円滑に続行して反応熱が還流冷却により容
易に運びさられるようにしこれにさらに1.5分を要し
た。ペルオ与ソニ硫酸塩添加の始めに反応溶液は温度上
昇にともなって血赤色に着色し次に添加の進行に伴なっ
て色が淡くなり、約80%を添加した後にはほとんど無
色となり、最後には緑がかった/黄色となった。
下記の一覧表は酸化剤定量供給位相中の発熱反応の時間
的経過を示す二 時間(秒)  0 45 75 120 150 18
0 240温度(C)  2240 60 80 96
 104 104強酸性の反応液液を水酸化ナトリウム
33%溶液で中和させた後に、工業用薬品の使用により
もたらされた鉄が水酸化オニ鉄として凝集し大部分の硫
酸す) リウム水和物とともKF別できた。
無色のP液から作られた1H−乃至13C,NMR−ス
ペクトルはアリルスルホン酸塩からプロパントリスルホ
ナトへの定量的かつ選択的化学変化を確認した。
1モ−NMR−スベクル: 52.5   55.2  52.5 −  H2C−CH−CH2 SO3Na ’1303Na  803Na実施例5 トリナトリウム−プロパン−1,2,3−)ジスルホナ
ト。
この実施例は酸化剤組合せの適性を示そうとするもので
ある。
実施何才4に従って PHH2O均質の出発溶液を作り
、微粉状ベルオキソニ硫酸ナトリウムtt、9y(sモ
ル%)を一度に添加した。ベルオキソニ硫酸塩は速かに
溶解し、反応溶液は2分以内に室温から56’Cまで昇
温した。次に3分間の間に30%過酸化水素107.7
t(95モル%)を定量添加し、その際溶液は再び昇温
、沸騰し反応熱は還流冷却により運び去られた。過酸化
物添加終了時には反応溶液は実質上無色で105℃で沸
騰した。
下記の一覧表は酸化剤の定量供給位相中の発熱反応の時
間的経過を示す: 温度(℃)  22 52  56  65  90 
104  tos酸性反応溶液を水酸化ナトリウム33
%溶液祐tで中和した後に僅かな水酸化オニ鉄が凝集し
た。
無色のPiのNMR−スペクトルは得られた反応溶液は
純プロパントリスルホナトのものであることを示した。
水溶液の渥縮乾個によりトリスルホナトが無機塩ととも
に結晶して得られた。随伴塩との分離は水から再結晶さ
せて行なわれた。カチオン交侯によりはg無色の粘い油
として遊離のプロパン−1,2,3−1−IJスルホン
酸を得ることができた。
実施例6 トリナトリウムー2−メチルプロパン−1,2,3−ト
リスルホナト及びジナトリウム−2−メチルプロパン−
1,3−ジスルホナト。
メタリルスルホン改ナトリウム(水から再結晶させた、
均質の生成物で、138.5pl)m(C)、119.
4 pE)m (CH2:)、60.4 p pm (
0M2−8oρ及び23.4 ppm(−CH3) K
   C−NMR−信号のあるもの)7.9t(50ミ
リモル)、水道水10,6を及び工業用亜硫酸水素す)
 +7ウム35.33%俗液液309t(105ミリモ
ル)からPH直4の均質の混合物を作り実施何才5に従
ってベルオキソニ硫酸ナトリウム5モル%及び30%過
酸化水累95モル%と化学変化させた。
中和した反応溶液から作られた13C−NMR−スペク
トルは下記の生成物組成を示した: 主生成物: 57.7    28.8/20.5    57.7
実施例7 トリナトリウム−1,2,3−トリスルホナト及びジナ
トリウム−プロパン−1,3−ジスルホナトg この実施例は均質な出発溶液のPH値が〉2の値に調整
されると進行する反応の選択性が低下するすなわち均一
な反応生成物が得られないという事実を明示しようとす
るものである。
工業用72%アリルスルホン峡ナトリウム1モルを亜硫
酸水素ナトリウム39%溶液2モルに溶かす。PH値4
,8(ガラス電極)のこの混合物を、実施例4又はオ′
5記載の作業法に従って、ペルオキソニm酸塩又はベル
オキソニ硫酸塩/過改化水素組合せと化学変化させると
、プロパン−1,2,3−1−ジスルホナトのほかにか
なりの量のプロパy−1,3−ジスルホナトが得られる
ことか H−乃至13C−NMR−分光分析で立証でき
る。
しかしたとえば東独汎用特許第154443号に記載の
とおり PH値〉7において反応条件を実現することを
可能にする作業法を選ぶならばアリルスルホン酸ナトリ
ウムを選択的かつ定量的にプロパン−1,3−ジスルホ
ナトに変えることができ−る。
ジナトリウム−プロパン−1,3−ジスルホナトの13
0−所一スベクトル。
51.0    21,5    51.0So3Na
   ’   803Na 実施例8 1、2.3−1−リブロムプロパンからのトリナトリウ
ム−プロパン−1,2,3トリスルホナト)W、D、 
Roll及びG、 H,Cwalina J、 Ame
rPharm Aasoc 46 (1957) f 
578貞に従って1.2.3−トリブロムプロパン及び
亜硫酸ナトリ゛ウムかも作られた化学変化生成物の13
0−NMR−スペクトルはこれが均一の生成物ではなく
ていくつかのプロパ/スルホン酸塩、の混合物であるこ
と、それらのうちでトリナトリウムーグロパ/−1,2
,3−トリスルホナトは二次的な成分であることを示す
。実験に用いた1、2.3− トリクロムプロパンは4
8.3 ppm 及T)35、Oppm ic ”’C
−NMR−信号のある均一な生成物であった 2 1.8 (ppm) プロパン−1,2,3−トリスルナト(55,2,52
,7)及び他の固定不能の成分のほかにプロパン−1,
3−ジスルホナト(51,2,21,8)及びプロパ/
−1,3ジスルホナト(137,6,130,9,59
,2)を認めることができた。
【図面の簡単な説明】
卆1図は反応混合物の濃度がアリルスルホン酸ナトリウ
ム1モル/ ky及び亜硫酸水素ナトリウム2.1モル
/ k)%PH値2.7の場合の発熱反応持続時間と開
始剤(APS)使用量との開織を示す。 代理人弁理士 脂  藤    侑 外1名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、式 I ▲数式、化学式、表等があります▼  I . (式中XはSO_2^−又はSO_3^−、Rは水素又
    はメチル基を表わし、Mは同じ又は相異なるカチオンと
    くにN_a^+又はK^+などの金属カチオン・NH_
    4^+又はアルキルアンモニウムイオンなどのN含有カ
    チオン或いはH^+を意味する)の新規の多塩基プロパ
    ンスルホン酸。 2、特許請求の範囲第1項記載の式 I の新規の多塩基
    プロパンスルホン酸の製法において 式II ▲数式、化学式、表等があります▼ II. (式中R及びMは上記の意味のものである)のアリルス
    ルホン酸アルカリ又は−アンモニウム又は対応のメタリ
    ルスルホン酸塩を室温、1.5乃至4.0のPH値範囲
    において少なくとも2倍のモル量の亜硫酸水素アルカリ
    又は−アンモニウムとペルオキソ二硫酸アルカリ又は−
    アンモニウムの存在において場合によつては他の酸化剤
    と組合せて、水溶液中において化学変化させることを特
    徴とする方法。 3、ペルオキソ二硫酸アルカリ又は−アンモニウムは用
    いられるアリルスルホン酸塩又はメタリルスルホン酸塩
    に対して1乃至8モル%の触媒的量で添加されることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。 4、ペルオキソ二硫酸アルカリ又は−アンモニウムは単
    独にモル量で又は用いられるアリルスルホン酸塩又はメ
    タリルスルホン酸塩に対して2酸化当量の利用できる他
    の酸化剤と組合せて添加されることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の方法。 5、ペルオキソ二硫酸塩と組合せて利用できる酸化剤は
    塩素又は塩素放出物質、塩素酸塩、臭素酸塩又は過酸化
    水素であることを特徴とする特許請求の範囲第2又は4
    項記載の方法。
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