專利名稱：制備4-甲砜基甲苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備4-甲砜基甲苯的方法，屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
4-甲砜基甲苯廣泛用于合成醫(yī)用抗生素甲砜霉素、甲砜霉素甘氨酸酯鹽酸鹽、 獸用抗菌藥氟洛芬、農(nóng)用除草劑磺草酮以及有機(jī)合成中間體，具有相當(dāng)大的應(yīng)用價值。目前4-甲砜基甲苯的生產(chǎn)工藝是以4-甲基苯磺酰氯為原料，經(jīng)還原后得到4-甲基苯亞磺酸鈉，在水相中進(jìn)行甲基化反應(yīng)，無機(jī)鹽會使體系極性增大影響反應(yīng)速率，須分離無機(jī)鹽后再甲基化反應(yīng)，此工藝還使用了劇毒試劑硫酸二甲酯。專利文獻(xiàn)“2008101626197”、 “200910018223. X”和“200910018412. 7”等報道了使用低毒性氯甲烷為甲基化試劑，反應(yīng)也為水相，但其生產(chǎn)周期長，產(chǎn)率及純度都較低。上述的制備方法，影響收率的根本原因有兩個一是還原產(chǎn)物4-甲基苯亞磺酸鈉與無機(jī)鹽的分離，有機(jī)鹽中脫無機(jī)鹽損失很大；二是甲基化速率慢，生產(chǎn)周期長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提出一種甲基化反應(yīng)不使用溶劑的制備4-甲砜基甲苯的方法。這種制備4-甲砜基甲苯的方法包括以下步驟(1)將一定比例的無水亞硫酸鈉和碳酸氫鈉溶于水中，均勻攪拌，在85°C條件下緩慢加入一定量的對甲苯磺酰氯，保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾干燥得4-甲基苯亞磺酸鈉粗品；(2)將上步所得的4-甲基苯亞磺酸鈉粗品與一定量的4-甲砜基甲苯混合，加入咪唑類季銨鹽類離子液作為催化劑，室溫下通入氯甲烷氣體并保持0. 5Mpa的壓力；(3)在該壓力下將反應(yīng)體系升溫至70-100°C進(jìn)行反應(yīng)，氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并與4-甲基苯亞磺酸鈉進(jìn)行合成反應(yīng)得到4-甲砜基甲苯；(4)持續(xù)通入氯甲烷氣體使壓力保持恒定，待反應(yīng)結(jié)束后停止通入氯甲烷氣體，將溫度降至室溫后放空，然后再加熱至85 100°C，物料成為熔融狀態(tài)，將物料放出、冷卻；(5)上步所得物料冷卻后即凝聚為固態(tài)，加入一定量的熱水，不斷攪拌，將物料化開、洗去無機(jī)鹽和離子液，得到不溶于水的白色固體沉淀物；(6)將上步所得的白色固體沉淀物抽濾，然后真空干燥，即得到白色晶體狀4-甲砜基甲苯。這種制備4-甲砜基甲苯的方法使用低毒試劑氯甲烷，以少量產(chǎn)物4-甲砜基甲苯為有機(jī)相，提高甲基化試劑的有效濃度。通入氯甲烷氣體后，在一定的溫度和壓力下使氯甲烷溶解于該有機(jī)相。離子液作為固液相轉(zhuǎn)移催化劑，反應(yīng)過程中離子液攜帶4-甲基苯亞磺酸鈉進(jìn)入有機(jī)相與氯甲烷反應(yīng)生成4-甲砜基甲苯，而混雜在4-甲基苯亞磺酸鈉中的硫酸鈉不能被離子液攜帶，因此不必將還原產(chǎn)物中無機(jī)鹽與4-甲基苯亞磺酸鈉分離，實現(xiàn)無需脫無機(jī)鹽就能進(jìn)行親核取代的反應(yīng)工藝。該反應(yīng)生成的氯化鈉和原料4-甲基苯亞磺酸鈉中混雜的硫酸鈉，均被隔離在反應(yīng)體系外，使該親核取代反應(yīng)不受無機(jī)鹽的影響。實現(xiàn)了清潔、快速、低毒生產(chǎn)4-甲砜基甲苯。本工藝副反應(yīng)少，產(chǎn)品純度高，收率達(dá)到95%以上，純度可達(dá)到97%以上。
具體實施例方式這種制備4-甲砜基甲苯的方法包括以下步驟(1)將一定比例的無水亞硫酸鈉和碳酸氫鈉溶于水中，均勻攪拌，在85°C條件下緩慢加入一定量的對甲苯磺酰氯，保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾干燥得4-甲基苯亞磺酸鈉粗品。(2)將上步所得的4-甲基苯亞磺酸鈉粗品與一定量的4-甲砜基甲苯混合，加入咪唑類季銨鹽類離子液作為催化劑，室溫下通入氯甲烷氣體并保持0. 5Mpa的壓力。(3)在該壓力下將反應(yīng)體系升溫至70-100°C進(jìn)行反應(yīng)，氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并與4-甲基苯亞磺酸鈉進(jìn)行合成反應(yīng)得到4-甲砜基甲苯；其反應(yīng)式如下上式中R = 丁基、戊基、己基；X =四氟化硼、溴、氯。(4)持續(xù)通入氯甲烷氣體使壓力保持恒定，待反應(yīng)結(jié)束后停止通入氯甲烷氣體，將溫度降至室溫后放空，然后再加熱至85 100°C，物料成為熔融狀態(tài)，將物料放出、冷卻。(5)上步所得物料冷卻后即凝聚為固態(tài)，加入一定量的熱水，不斷攪拌，將物料化開、洗去無機(jī)鹽和離子液，得到不溶于水的白色固體沉淀物。(6)將上步所得的白色固體沉淀物抽濾，然后真空干燥，即得到白色晶體狀4-甲砜基甲苯。這種制備4-甲砜基甲苯的方法中，第(2)步中各原料的加入量以質(zhì)量計可以為 4-甲基苯亞磺酸鈉4-甲砜基甲苯=1 0.1 1;咪唑類離子液催化劑的加入量以質(zhì)量計可以是4-甲基苯亞磺酸鈉的1% 4%。實施例1 將一定比例的無水亞硫酸鈉和碳酸氫鈉溶于水中，均勻攪拌，85°C條件下緩慢加入一定量的對甲苯磺酰氯。加完后保溫反應(yīng)lh，反應(yīng)完畢，冷卻，抽濾干燥得4-甲基苯亞磺酸鈉粗品。取4-甲砜基甲苯10g，4-甲基苯亞磺酸鈉100g(經(jīng)紫外分析測4-甲基苯亞磺酸鈉含量，根據(jù)其含量計算其用量。以下各實施例中均同實施例1)，四氟化硼1- 丁基-3-甲基咪唑離子液體lg，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0. 4Mpa 后，升溫至80°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，繼續(xù)保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在 0. 4Mpa時，再反應(yīng)Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱98°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢瑁渌疁厣岳溥M(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥得產(chǎn)品85. 22g，測得其熔程87. 1 87. 5°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度97. 0%o以下實施例中4-甲基苯亞磺酸鈉的合成方法均同實施例1。實施例2 取4-甲砜基甲苯20g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，四氟化硼1_ 丁基_3_甲基咪唑離子液體2g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0. 5Mpa后，升溫至 85°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 5Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱100°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢?，待其水溫稍冷進(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品90. 08g,測得其熔程87. 3 87. 9°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度98. 1 %。實施例3 取4-甲砜基甲苯50g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，四氟化硼1_戊基_3_甲基咪唑離子液體2g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0. 4Mpa后，升溫至 83°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 4Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱90°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢?，待其水溫稍冷進(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品85. 98g，測得其熔程86 86. 8°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度97. 2%。實施例4:取4-甲砜基甲苯50g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，溴代1-丁基-3-甲基咪唑離子液體2. 7g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0. 3Mpa后，升溫至 83°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 3Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱95°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢瑁渌疁厣岳溥M(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品88. 27g，測得其熔程88. 1 88. 3°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度98. 9%。實施例5 取4-甲砜基甲苯100g，4-甲基苯亞磺酸鈉100g，四氟化硼1_己基_3_甲基咪唑離子液體3. Sg,加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0. 5Mpa后，升溫至95°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 5Mpa時，再反應(yīng)Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱100°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢?，待其水溫稍冷進(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品90. 75g，測得其熔程88. 2 88. 5°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度96. 2%。實施例6 取4-甲砜基甲苯40g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，氯代1-丁基-3-甲基咪唑離子液體2. 5g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0.3Mpa后，升溫至100°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 3Mpa時，再反應(yīng)Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱100°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢?，待其水溫稍冷進(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品85. 50g,測得其熔程86. 8 87. 5°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度99. 3%。實施例7 取4-甲砜基甲苯100g，4-甲基苯亞磺酸鈉100g，溴代1_戊基_3_甲基咪唑離子液體2. 5g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0. 4Mpa后，升溫至 75°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 3Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 4Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱90°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢瑁渌疁厣岳溥M(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品86. 65g，測得其熔程86. 3 87. 0°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度98. 9%。實施例8 取4-甲砜基甲苯20g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，氯代1_己基_3_甲基咪唑離子液體3g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0.5Mpa后，升溫至 89°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 3Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 5Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱87°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢?，待其水溫稍冷進(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品88. 46g，測得其熔程86. 5 86. 6°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度99. 4% 0實施例9:取4-甲砜基甲苯45g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，溴代1_己基_3_甲基咪唑離子液體4g，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0.5Mpa后，升溫至 95°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 3Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 5Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱95°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢?，待其水溫稍冷進(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品86. 65g，測得其熔程87. 5 88. 2°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度96. 4%。實施例10 取4-甲砜基甲苯25g，4_甲基苯亞磺酸鈉100g，氯代1_戊基_3_甲基咪唑離子液體lg，加入高壓反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜接通入氯甲烷鋼瓶，待壓力穩(wěn)定在0.4Mpa后，升溫至 95°C，反應(yīng)開始后壓力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷氣體，待壓力恒定在0. 4Mpa時，再反應(yīng) Ih后，關(guān)閉充氣閥。反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)釜在加熱85°C條件下放料，出料混合物中加入熱水?dāng)嚢瑁渌疁厣岳溥M(jìn)行抽濾，再用少量水洗一次，冷卻后析出白色晶體，抽濾并干燥后得產(chǎn)品85. 68g，測得其熔程86. 8 87. 2°C。產(chǎn)品經(jīng)氣相色譜分析純度95. 8%。
權(quán)利要求
1.一種制備4-甲砜基甲苯的方法，其特征是此方法包括以下步驟(1)將一定比例的無水亞硫酸鈉和碳酸氫鈉溶于水中，均勻攪拌，在85°c條件下緩慢加入一定量的對甲苯磺酰氯，保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾干燥得4-甲基苯亞磺酸鈉粗品；(2)將上步所得的4-甲基苯亞磺酸鈉粗品與一定量的4-甲砜基甲苯混合，加入咪唑類季銨鹽類離子液作為催化劑，室溫下通入氯甲烷氣體并保持0. 5Mpa的壓力；(3)在該壓力下將反應(yīng)體系升溫至70-100°C進(jìn)行反應(yīng)，氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并與4-甲基苯亞磺酸鈉進(jìn)行合成反應(yīng)得到4-甲砜基甲苯；(4)持續(xù)通入氯甲烷氣體使壓力保持恒定，待反應(yīng)結(jié)束后停止通入氯甲烷氣體，將溫度降至室溫后放空，然后再加熱至85 100°C，物料成為熔融狀態(tài)，將物料放出、冷卻；(5)上步所得物料冷卻后即凝聚為固態(tài)，加入一定量的熱水，不斷攪拌，將物料化開、洗去無機(jī)鹽和離子液，得到不溶于水的白色固體沉淀物；(6)將上步所得的白色固體沉淀物抽濾，然后真空干燥，即得到白色晶體狀4-甲砜基甲苯。
2.如權(quán)利要求1所述的制備4-甲砜基甲苯的方法，其特征是第(2)步中各原料的加入量以質(zhì)量計為4-甲基苯亞磺酸鈉4-甲砜基甲苯=1 0. 1 1 ；咪唑類離子液催化劑的加入量以質(zhì)量計是4-甲基苯亞磺酸鈉的1% 4%。
全文摘要
一種制備4-甲砜基甲苯的方法，先將無水亞硫酸鈉、碳酸氫鈉與對甲苯磺酰氯反應(yīng)，得到4-甲苯亞磺酸鈉粗品；再將4-甲苯亞磺酸鈉與少量4-甲砜基甲苯混合，加熱熔融，加入咪唑類季銨鹽類離子液作為催化劑，再通入氯甲烷氣體，使氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并與4-甲苯亞磺酸鈉進(jìn)行合成反應(yīng)，得到4-甲砜基甲苯。這種方法中，甲基化反應(yīng)是親核取代，有機(jī)相為氯甲烷和產(chǎn)物4-甲砜基甲苯，4-甲苯亞磺酸鈉作為一個親核試劑，被離子液催化劑攜帶入有機(jī)相中與氯甲烷進(jìn)行親核取代反應(yīng)。由于除了產(chǎn)物4-甲砜基甲苯以外不用任何其他溶劑，避免了反應(yīng)中副反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)品收率達(dá)到88％以上，純度可達(dá)到97％以上，并減少了有機(jī)溶劑回收。
文檔編號C07C317/14GK102432509SQ20111036009
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者吳建一, 宗乾收, 屠曉華, 張麗, 張洋, 王宏亮, 繆程平, 趙麗豐 申請人:嘉興學(xué)院, 浙江嘉化能源化工股份有限公司