RU2131870C1 - Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones - Google Patents

Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones Download PDF

Info

Publication number
RU2131870C1
RU2131870C1 RU98111713A RU98111713A RU2131870C1 RU 2131870 C1 RU2131870 C1 RU 2131870C1 RU 98111713 A RU98111713 A RU 98111713A RU 98111713 A RU98111713 A RU 98111713A RU 2131870 C1 RU2131870 C1 RU 2131870C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
sulfones
reaction
arenesulfonyl
chloride
Prior art date
Application number
RU98111713A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.П. Герасимова
Н.А. Ножнин
Е.М. Алов
Д.Б. Кобылинский
Ю.А. Москвичев
Original Assignee
Ярославский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ярославский государственный технический университет filed Critical Ярославский государственный технический университет
Priority to RU98111713A priority Critical patent/RU2131870C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2131870C1 publication Critical patent/RU2131870C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry of polymers, more particularly manufacture of thermostable polymeric materials, semiproducts for synthesis of dyes, tanning agents and pharmaceutical materials. SUBSTANCE: method comprises reacting aromatic hydrocarbons with arenesulfonyl chlorides in the presence of heterogeneous alumooxide catalyst containing 1.2 wt % of silicon oxide. Catalyst is used in amount of 10-3 wt % based on reaction mixture weight. Reaction is carried out at 140-180 C and aromatic hydrocarbon to arenesulfonyl chloride molar ratio of 2: 10: 1. EFFECT: smaller amount of acid waste, simplified isolation and purification of the desired products, and improved quality of sulfones. 5 ex

Description

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения галоген- и/или алкилзамещенных диарилсульфонов. The invention relates to an improved method for producing halogen and / or alkyl substituted diaryl sulfones.

Эти соединения находят применение в качестве мономеров и полупродуктов для получения термостойких полимерных материалов, полупродуктов для синтеза красителей, дубильных веществ и фармацевтических материалов. These compounds are used as monomers and intermediates for the preparation of heat-resistant polymer materials, intermediates for the synthesis of dyes, tannins and pharmaceutical materials.

Известны способы получения диарилсульфонов при воздействии аренсульфокислот на ароматические углеводороды. Аренсульфокислоты в данном процессе часто получают in situ, действием различных сульфирующих агентов на ароматические углеводороды. Выделяющуюся в реакции воду отгоняют в виде азеотропной смеси, либо связывают каким-либо химическим методом. Для получения 4,4'-дихлордифенилсульфона этим методом применяются сильные сульфирующие агенты: хлорсульфоновая кислота, олеум, жидкий серный ангидрид и фторсульфоновая кислота, а в качестве водоотнимающих средств пятиокись фосфора, пятихлористый и треххлористый фосфор, хлорокись фосфора, хлористый тионил. Реакцию проводят при 150-200oC, выход продукта достигает 65% [Пат. США N 3579590, 12.12.67; Пат. Японии N 24662, 27.05.66; Заявка Японии N 56-131561, 03.03.80] . Недостатком этих способов является наличие высококоррозионной среды, образование значительных количеств кислых отходов.Known methods for producing diaryl sulfones by the action of arenesulfonic acids on aromatic hydrocarbons. Arensulfonic acids in this process are often obtained in situ by the action of various sulfonating agents on aromatic hydrocarbons. The water liberated in the reaction is distilled off in the form of an azeotropic mixture, or is bound by some chemical method. To obtain 4,4'-dichlorodiphenyl sulfone by this method, strong sulfonating agents are used: chlorosulfonic acid, oleum, liquid sulfuric anhydride and fluorosulfonic acid, and phosphorus pentaoxide, phosphorus pentachloride and phosphorus trichloride, phosphorus oxychloride, thionyl chloride are used as water-absorbing agents. The reaction is carried out at 150-200 o C, the product yield reaches 65% [US Pat. U.S. N 3579590, 12.12.67; Pat. Japan N 24662, 05.27.66; Japanese Application N 56-131561, 03.03.80]. The disadvantage of these methods is the presence of a highly corrosive environment, the formation of significant amounts of acidic waste.

Другим способом получения сульфонов является метод, основанный на реакции Фриделя-Крафтса. По этому методу ароматические углеводороды сульфонилируются аренсульфонилхлоридами в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса (AlCl3, FeCl3 и др.). Реакцию проводят при 0-140oC в растворе сульфонилируемого соединения или в таких растворителях как нитробензол, нитрометан, хлористый метилен и др. [Сьютер Ч. Химия органических соединений серы. - М.: Изд. ин. лит., 1951. - Ч. 1-3; Olah G.A., Kobayaski S., Nishimura J/J. Am. Chem. Soc. - 1973. - Vol. 95. N 2. - P. 564-569; Jensen F.R., Goldman G. Sulfonylation // Friedel-Crafts and related reactions. - N.Y. - L. - Sydney: Academic Press, 1964. - Vol. 2. - P. 1319-1347]. Имеется сообщение об использовании в качестве катализатора в реакции сульфонилирования хлорбензола 4-хлорбензолсульфонилхлоридом FeCl3 [Пат. США N 3334146, 19.08.74]. Реакцию проводят при 90oC, молярном соотношении хлорбензол: 4-хлорбензолсульфонилхлорид 1: 1.2, в присутствии 1 мас.% FeCl3. Для отмывки от катализатора реакционную массу промывают HCl до отрицательной реакции на ионы железа при 70-90oC, чтобы предотвратить кристаллизацию. Затем реакционную массу охлаждают, выпавшие кристаллы 4,4'-дихлордифенилсульфона отделяют от маточного раствора. Для очистки от изомеров продукт кристаллизуют из хлорбензола. Выход 4,4'-дихлордифенилсульфона составляет 86%. При использовании в качестве катализатора FeCl3 образуются комплексы с исходным сульфонилхлоридом и образующимся сульфоном, но эти комплексы обладают меньшей прочностью, чем комплексы с AlCl3, и распадаются в условиях реакции с регенерацией катализатора, поэтому FeCl3 можно использовать в каталитических количествах (1-3%).Another method for producing sulfones is a method based on the Friedel-Crafts reaction. According to this method, aromatic hydrocarbons are sulfonylated by arenesulfonyl chlorides in the presence of Friedel-Crafts catalysts (AlCl 3 , FeCl 3 , etc.). The reaction is carried out at 0-140 o C in a solution of sulfonylated compounds or in such solvents as nitrobenzene, nitromethane, methylene chloride and others. [Suter C. Chemistry of organic sulfur compounds. - M.: Publishing. in. lit., 1951. - Ch. 1-3; Olah GA, Kobayaski S., Nishimura J / J. Am. Chem. Soc. - 1973. - Vol. 95. N 2. - P. 564-569; Jensen FR, Goldman G. Sulfonylation // Friedel-Crafts and related reactions. - NY - L. - Sydney: Academic Press, 1964. - Vol. 2. - P. 1319-1347]. There is a report on the use as catalyst in the sulfonylation reaction of chlorobenzene 4-chlorobenzenesulfonyl chloride FeCl 3 [US Pat. USA N 3334146, 08.19.74]. The reaction is carried out at 90 o C, a molar ratio of chlorobenzene: 4-chlorobenzenesulfonyl chloride 1: 1.2, in the presence of 1 wt.% FeCl 3 . To wash off the catalyst, the reaction mass is washed with HCl until a negative reaction for iron ions at 70-90 o C to prevent crystallization. Then the reaction mass is cooled, the precipitated crystals of 4,4'-dichlorodiphenylsulfone are separated from the mother liquor. For purification from isomers, the product is crystallized from chlorobenzene. The yield of 4,4'-dichlorodiphenyl sulfone is 86%. When FeCl 3 is used as a catalyst, complexes are formed with the starting sulfonyl chloride and the resulting sulfone, but these complexes are less durable than complexes with AlCl 3 and decompose under reaction conditions with catalyst regeneration; therefore, FeCl 3 can be used in catalytic amounts (1-3 %).

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сульфона взаимодействием 4-метилбензолсульфонилхлорида с ксилолом в присутствии AlCl3 [Пат. США N 2781402, 12.02.57]. Реакцию проводят при 45-60oC, в качестве растворителя используется избыток ксилола. Сульфонилхлорид вступает в реакцию с ароматическим углеводородом только в виде комплекса с катализатором. Образующийся сульфон также образует с катализатором комплекс. Поэтому в данном способе используется не менее 1 моль катализатора на 1 моль сульфонилхлорида. Для разложения каталитических комплексов и отмывки от катализатора реакционную массу промывают соляной кислотой, водой, 10% NaOH и 15% NaCl. Для очистки от следов катализатора сульфон перегоняют. Выход 4,3'4'-триметилдифенилсульфона по этому методу составляет 92%.Closest to the proposed is a method of producing sulfone by the interaction of 4-methylbenzenesulfonyl chloride with xylene in the presence of AlCl 3 [US Pat. US N 2781402, 12/02/57]. The reaction is carried out at 45-60 o C, an excess of xylene is used as a solvent. Sulfonyl chloride reacts with an aromatic hydrocarbon only as a complex with a catalyst. The resulting sulfone also forms a complex with the catalyst. Therefore, in this method, at least 1 mol of catalyst per 1 mol of sulfonyl chloride is used. For the decomposition of catalytic complexes and washing from the catalyst, the reaction mass is washed with hydrochloric acid, water, 10% NaOH and 15% NaCl. To remove traces of catalyst, the sulfone is distilled. The yield of 4.3'4'-trimethyldiphenyl sulfone by this method is 92%.

Методы, основанные на реакции Фриделя-Крафтса, хотя и позволяют получать сульфоны с высокими выходами (до 95%), однако в процессе часто образуется трудноразделимая смесь изомеров, необходима стадия очистки от следов катализатора, производство связано со значительным количеством кислых отходов, катализатор как правило не регенерируется. Although the methods based on the Friedel-Crafts reaction make it possible to obtain sulfones with high yields (up to 95%), the process often forms a difficult to separate mixture of isomers. not regenerated.

Задача изобретения - снижение количества кислых отходов, упрощение выделения и очистки целевых продуктов, повышение качества сульфонов. The objective of the invention is to reduce the amount of acidic waste, simplifying the isolation and purification of target products, improving the quality of sulfones.

Предлагается способ получения галоген- и/или алкилзамещенных диарилсульфонов путем взаимодействия соответствующих ароматических углеводородов и аренсульфонилхлоридов в присутствии гетерогенного алюмооксидного катализатора, содержащего 1-2 мас.% оксида кремния. Катализатор используется в количестве 10-30 мас.% от реакционной массы. Процесс осуществляют при 140-180oC и соотношение ароматический углеводород: аренсульфонилхлорид 2-10:1.A method for producing halogen and / or alkyl substituted diaryl sulfones by reacting the corresponding aromatic hydrocarbons and arenesulfonyl chlorides in the presence of a heterogeneous alumina catalyst containing 1-2 wt.% Silicon oxide is proposed. The catalyst is used in an amount of 10-30 wt.% Of the reaction mass. The process is carried out at 140-180 o C and the ratio of aromatic hydrocarbon: arenesulfonyl chloride 2-10: 1.

Указанный катализатор получают обработкой оксида алюминия тетраэтоксисиланом, а затем азотной кислотой с последующим прокаливанием при 550oC. При этом получают катализатор с размером частиц 0,1-0,5 мм.The specified catalyst is obtained by treating alumina with tetraethoxysilane and then nitric acid, followed by calcination at 550 ° C. This gives a catalyst with a particle size of 0.1-0.5 mm.

Взаимодействие ароматического углеводорода и аренсульфонилхлорида осуществляют в реакторе периодического действия, время реакции 16-22 ч. The interaction of aromatic hydrocarbon and arenesulfonyl chloride is carried out in a batch reactor, the reaction time is 16-22 hours

Отличием предлагаемого способа от прототипа является использование нового катализатора при указанных параметрах процесса. Катализатор, являясь гетерогенным, может использоваться многократно. Кроме того, в процессе значительно снижается количество кислых отходов, упрощается выделение и очистка целевых продуктов. The difference of the proposed method from the prototype is the use of a new catalyst with the specified process parameters. The catalyst, being heterogeneous, can be used repeatedly. In addition, the process significantly reduces the amount of acidic waste, simplifies the selection and purification of target products.

Пример 1. 4,8 г (20 мас.%) Катализатора оксида алюминия, содержащего 1,2 мас. % оксида кремния, 20 г (0,18 моль) хлорбензола и 3,8 г (0,018 моль) 4-хлорбензольсуфонилхлорида (молярное соотношение хлорбензол: 4-хлорбензолсульфонилхлорид 10:1) загружают в реактор. Температуру реакционной смеси при постоянном перемешивании поднимают до 180oC и выдерживают смесь при этой температуре в течение 21 ч. Затем реакционную массу выгружают из реактора, отделяют катализатор, отгоняют избыток хлорбензола. Полученный 4,4'-дихлордифенилсульфон перекристаллизовывают из уксусной кислоты. Выход 65%, Tпл = 149-152oC.Example 1. 4.8 g (20 wt.%) Of an Alumina catalyst containing 1.2 wt. % silica, 20 g (0.18 mol) of chlorobenzene and 3.8 g (0.018 mol) of 4-chlorobenzenesulfonyl chloride (molar ratio of chlorobenzene: 4-chlorobenzenesulfonyl chloride 10: 1) are loaded into the reactor. With constant stirring, the temperature of the reaction mixture was raised to 180 ° C. and the mixture was kept at this temperature for 21 hours. Then the reaction mass was discharged from the reactor, the catalyst was separated off, and excess chlorobenzene was distilled off. The obtained 4,4'-dichlorodiphenylsulfone is recrystallized from acetic acid. Yield 65%, T mp = 149-152 o C.

Пример 2. 4 г (10 мас.%) Катализатора оксида алюминия, содержащего 1,0 мас. % оксида кремния, 20 г (0,19 моль) 1,4-диметилбензола и 19,9 г (0,09 моль) 4-хлорбензолсульфонилхлорида (молярное соотношение 1.4-диметилбензол: 4-хлорбензолсульфонилхлорид 2:1) загружают в реактор. Температуру реакционной смеси при постоянном перемешивании поднимают до 160oC и выдерживают смесь при этой температуре в течении 16 ч. Реакционную смесь обрабатывают аналогично примеру 1. Выход 4-хлор-2',5'-диметилдифенилсульфона 65%, Tпл = 129-132oC.Example 2. 4 g (10 wt.%) Of an Alumina catalyst containing 1.0 wt. % silica, 20 g (0.19 mol) of 1,4-dimethylbenzene and 19.9 g (0.09 mol) of 4-chlorobenzenesulfonyl chloride (molar ratio of 1.4-dimethylbenzene: 4-chlorobenzenesulfonyl chloride 2: 1) are loaded into the reactor. The temperature of the reaction mixture with constant stirring was raised to 160 o C and the mixture was kept at this temperature for 16 hours. The reaction mixture was treated analogously to example 1. Yield of 4-chloro-2 ', 5'-dimethyldiphenyl sulfone 65%, T mp = 129-132 o C.

Пример 3. 2,7 г (10 мас.%) Катализатора оксида алюминия, содержащего 2,0 мас. % оксида кремния, 20 г (0,017 моль) 1,3,5-триметилбензола, 7 г (0,003 моль) 4-хлорбензолсульфонилхлорида (молярное соотношение 1,3,5-триметилбензол:4-хлорбензольсульфонилхлорид 5:1) загружают в реактор. При постоянном перемешивании температуру реакционной смеси поднимают до 140oC и выдерживают смесь при этой температуре 22 ч. Реакционную смесь обрабатывают аналогично примеру 1. Выход 4-хлор-2',4',5'-триметилдифенилсульфона 75%, температура плавления 132-135oC.Example 3. 2.7 g (10 wt.%) Of an Alumina catalyst containing 2.0 wt. % silica, 20 g (0.017 mol) of 1,3,5-trimethylbenzene, 7 g (0.003 mol) of 4-chlorobenzenesulfonyl chloride (molar ratio of 1,3,5-trimethylbenzene: 4-chlorobenzenesulfonyl chloride 5: 1) is loaded into the reactor. With constant stirring, the temperature of the reaction mixture was raised to 140 ° C. and the mixture was kept at this temperature for 22 hours. The reaction mixture was treated as in Example 1. Yield 4-chloro-2 ', 4', 5'-trimethyl diphenyl sulfone 75%, melting point 132-135 o C.

Пример 4. 8 г (30 мас.%) Катализатора оксида алюминия, содержащего 1,5 мас. % оксида кремния, 20 г (0,019 моль) 1,4-диметилбензола, 6,7г (0,004 моль) бензолсульфонилхлорида (молярное соотношение 1,4-диметилбензол : бензолсульфонилхлорид 5: 1), загружают в реактор и при постоянном перемешивании температуру реакционной смеси повышают до 180oC. Реакционную смесь выдерживают при этой температуре 20 ч и обрабатывают аналогично примеру 1. Выход 2,5-диметилдифенилсульфона 70%, Tпл = 103 - 105oC.Example 4. 8 g (30 wt.%) Of an Alumina catalyst containing 1.5 wt. % silica, 20 g (0.019 mol) of 1,4-dimethylbenzene, 6.7 g (0.004 mol) of benzenesulfonyl chloride (molar ratio of 1,4-dimethylbenzene: benzenesulfonyl chloride 5: 1), charged to the reactor and the temperature of the reaction mixture was increased with constant stirring up to 180 o C. The reaction mixture was kept at this temperature for 20 hours and treated analogously to example 1. The yield of 2,5-dimethyldiphenyl sulfone 70%, T PL = 103 - 105 o C.

Пример 5. 3,7 г (10 мас.%) Катализатора оксида алюминия, содержащего 2,0 мас. % оксида кремния, 20 г (0,18 моль) хлорбензола, 17,2 г (0,09 моль) 4-метилбензолсульфонилхлорида (соотношение хлорбензол: 4-метилбензолсульфонилхлорид 2:1) загружают в реактор и при постоянном перемешивании поднимают температуру в реакторе до 140oC. При этой температуре реакционную смесь выдерживают в течении 18 ч и обрабатывают аналогично примеру 1. Выход 4-хлор-4'-метилдифенилсульфона 85%, Tпл = 120-122oC.Example 5. 3.7 g (10 wt.%) Of an Alumina catalyst containing 2.0 wt. % silica, 20 g (0.18 mol) of chlorobenzene, 17.2 g (0.09 mol) of 4-methylbenzenesulfonyl chloride (ratio of chlorobenzene: 4-methylbenzenesulfonyl chloride 2: 1) is loaded into the reactor and the temperature in the reactor is raised to constant 140 o C. At this temperature, the reaction mixture was incubated for 18 hours and treated analogously to example 1. The yield of 4-chloro-4'-methyl diphenyl sulfone 85%, T PL = 120-122 o C.

Claims (1)

Способ получения галоген- и/или алкилзамещенных диарилсульфонов путем взаимодействия соответствующих ароматических углеводородов с аренсульфонилхлоридами в присутствии алюминийсодержащего катализатора при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют гетерогенный алюмооксидный катализатор, содержащий 1 - 2 мас.% оксида кремния, взятый в количестве 10 - 30% от реакционной массы, и процесс осуществляют при 140 - 180oC и молярном соотношении ароматический углеводород : аренсульфонилхлорид 2 - 10 : 1.A method for producing halogen and / or alkyl substituted diaryl sulfones by reacting the corresponding aromatic hydrocarbons with arenesulfonyl chlorides in the presence of an aluminum-containing catalyst at elevated temperature, characterized in that a heterogeneous alumina catalyst containing 1 to 2 wt.% Silicon oxide, taken in an amount of 10, is used - 30% of the reaction mass, and the process is carried out at 140 - 180 o C and a molar ratio of aromatic hydrocarbon: arenesulfonyl chloride 2 - 10: 1.
RU98111713A 1998-06-17 1998-06-17 Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones RU2131870C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98111713A RU2131870C1 (en) 1998-06-17 1998-06-17 Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98111713A RU2131870C1 (en) 1998-06-17 1998-06-17 Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2131870C1 true RU2131870C1 (en) 1999-06-20

Family

ID=20207464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98111713A RU2131870C1 (en) 1998-06-17 1998-06-17 Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2131870C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1992006935A1 (en) Sulfonating agent and process
RU2131870C1 (en) Method of preparing halogen- and/or alkyl substituted diaryl-sulfones
KR100195843B1 (en) A process for preparing dinitrotoluene
JPH02108661A (en) Production of aromatic sulfonyl chlorides
JP2590246B2 (en) Process for producing 3-trifluoromethylbenzenesulfonyl chlorides
JP2884189B2 (en) Sulfonating agent and sulfonation method
US3829525A (en) Catalyst composition and isoparaffinic-olefin alkylation utilizing strong acid with a sulfonamide
WO2020064573A1 (en) Catalysts for the synthesis of alkanesulfonic acids
US5387711A (en) Process for preparing 3-sulfobenzoic acid and alkali metal salts thereof
RU2061671C1 (en) Method of separation of acid impurity from solution and method of separation of nitric acid from solution
HU196349B (en) Process for producing chlorobenzotrifluoride compounds
US5891819A (en) Catalyst comprising hydrogen halide, sulfone, and a promoter
US4713489A (en) Preparation of N-substituted arylsulfonamides
JPWO2002022535A1 (en) Method for producing 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane
JPS6238346B2 (en)
US3499054A (en) Purification of detergent alkylates
CA1120944A (en) Isocyanatoaryl sulphochlorides, a process for their preparation and their use in the preparation of polyisocyanate polyaddition products
JPH035453A (en) Production of alkylbiphenyldisulfonic acid salt
Gutch et al. N, N-Dichloro poly (styrene-co-divinylbenzene) sulfonamide beads as an efficient, selective and reusable reagent for oxidation of thiols to disulfides
JP2808696B2 (en) Method for producing thiophosgene
RU2243966C1 (en) Method for preparing aromatic sulfones
CA1205491A (en) Process for the preparation of 4- chlorobenzenesulfonyl chloride
JPS6029703B2 (en) Method for producing 4,4'-dichlorodiphenyl sulfone
JPS63172703A (en) Continuous sulfonation of polystyrene
JPS6310149B2 (en)