专利名称：制备4-甲砜基甲苯的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备4-甲砜基甲苯的方法，属于有机化学领域。
背景技术：
4-甲砜基甲苯广泛用于合成医用抗生素甲砜霉素、甲砜霉素甘氨酸酯盐酸盐、 兽用抗菌药氟洛芬、农用除草剂磺草酮以及有机合成中间体，具有相当大的应用价值。目前4-甲砜基甲苯的生产工艺是以4-甲基苯磺酰氯为原料，经还原后得到4-甲基苯亚磺酸钠，在水相中进行甲基化反应，无机盐会使体系极性增大影响反应速率，须分离无机盐后再甲基化反应，此工艺还使用了剧毒试剂硫酸二甲酯。专利文献“2008101626197”、 “200910018223. X”和“200910018412. 7”等报道了使用低毒性氯甲烷为甲基化试剂，反应也为水相，但其生产周期长，产率及纯度都较低。上述的制备方法，影响收率的根本原因有两个一是还原产物4-甲基苯亚磺酸钠与无机盐的分离，有机盐中脱无机盐损失很大；二是甲基化速率慢，生产周期长。
发明内容
本发明的目的在于解决以上现有技术中的不足之处，提出一种甲基化反应不使用溶剂的制备4-甲砜基甲苯的方法。这种制备4-甲砜基甲苯的方法包括以下步骤(1)将一定比例的无水亚硫酸钠和碳酸氢钠溶于水中，均勻搅拌，在85°C条件下缓慢加入一定量的对甲苯磺酰氯，保温反应，反应结束后，冷却，抽滤干燥得4-甲基苯亚磺酸钠粗品；(2)将上步所得的4-甲基苯亚磺酸钠粗品与一定量的4-甲砜基甲苯混合，加入咪唑类季铵盐类离子液作为催化剂，室温下通入氯甲烷气体并保持0. 5Mpa的压力；(3)在该压力下将反应体系升温至70-100°C进行反应，氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并与4-甲基苯亚磺酸钠进行合成反应得到4-甲砜基甲苯；(4)持续通入氯甲烷气体使压力保持恒定，待反应结束后停止通入氯甲烷气体，将温度降至室温后放空，然后再加热至85 100°C，物料成为熔融状态，将物料放出、冷却；(5)上步所得物料冷却后即凝聚为固态，加入一定量的热水，不断搅拌，将物料化开、洗去无机盐和离子液，得到不溶于水的白色固体沉淀物；(6)将上步所得的白色固体沉淀物抽滤，然后真空干燥，即得到白色晶体状4-甲砜基甲苯。这种制备4-甲砜基甲苯的方法使用低毒试剂氯甲烷，以少量产物4-甲砜基甲苯为有机相，提高甲基化试剂的有效浓度。通入氯甲烷气体后，在一定的温度和压力下使氯甲烷溶解于该有机相。离子液作为固液相转移催化剂，反应过程中离子液携带4-甲基苯亚磺酸钠进入有机相与氯甲烷反应生成4-甲砜基甲苯，而混杂在4-甲基苯亚磺酸钠中的硫酸钠不能被离子液携带，因此不必将还原产物中无机盐与4-甲基苯亚磺酸钠分离，实现无需脱无机盐就能进行亲核取代的反应工艺。该反应生成的氯化钠和原料4-甲基苯亚磺酸钠中混杂的硫酸钠，均被隔离在反应体系外，使该亲核取代反应不受无机盐的影响。实现了清洁、快速、低毒生产4-甲砜基甲苯。本工艺副反应少，产品纯度高，收率达到95%以上，纯度可达到97%以上。
具体实施例方式这种制备4-甲砜基甲苯的方法包括以下步骤(1)将一定比例的无水亚硫酸钠和碳酸氢钠溶于水中，均勻搅拌，在85°C条件下缓慢加入一定量的对甲苯磺酰氯，保温反应，反应结束后，冷却，抽滤干燥得4-甲基苯亚磺酸钠粗品。(2)将上步所得的4-甲基苯亚磺酸钠粗品与一定量的4-甲砜基甲苯混合，加入咪唑类季铵盐类离子液作为催化剂，室温下通入氯甲烷气体并保持0. 5Mpa的压力。(3)在该压力下将反应体系升温至70-100°C进行反应，氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并与4-甲基苯亚磺酸钠进行合成反应得到4-甲砜基甲苯；其反应式如下上式中R = 丁基、戊基、己基；X =四氟化硼、溴、氯。(4)持续通入氯甲烷气体使压力保持恒定，待反应结束后停止通入氯甲烷气体，将温度降至室温后放空，然后再加热至85 100°C，物料成为熔融状态，将物料放出、冷却。(5)上步所得物料冷却后即凝聚为固态，加入一定量的热水，不断搅拌，将物料化开、洗去无机盐和离子液，得到不溶于水的白色固体沉淀物。(6)将上步所得的白色固体沉淀物抽滤，然后真空干燥，即得到白色晶体状4-甲砜基甲苯。这种制备4-甲砜基甲苯的方法中，第(2)步中各原料的加入量以质量计可以为 4-甲基苯亚磺酸钠4-甲砜基甲苯=1 0.1 1;咪唑类离子液催化剂的加入量以质量计可以是4-甲基苯亚磺酸钠的1% 4%。实施例1 将一定比例的无水亚硫酸钠和碳酸氢钠溶于水中，均勻搅拌，85°C条件下缓慢加入一定量的对甲苯磺酰氯。加完后保温反应lh，反应完毕，冷却，抽滤干燥得4-甲基苯亚磺酸钠粗品。取4-甲砜基甲苯10g，4-甲基苯亚磺酸钠100g(经紫外分析测4-甲基苯亚磺酸钠含量，根据其含量计算其用量。以下各实施例中均同实施例1)，四氟化硼1- 丁基-3-甲基咪唑离子液体lg，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0. 4Mpa 后，升温至80°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，继续保持通氯甲烷气体，待压力恒定在 0. 4Mpa时，再反应Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热98°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥得产品85. 22g，测得其熔程87. 1 87. 5°C。产品经气相色谱分析纯度97. 0%o以下实施例中4-甲基苯亚磺酸钠的合成方法均同实施例1。实施例2 取4-甲砜基甲苯20g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，四氟化硼1_ 丁基_3_甲基咪唑离子液体2g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0. 5Mpa后，升温至 85°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 5Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热100°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品90. 08g,测得其熔程87. 3 87. 9°C。产品经气相色谱分析纯度98. 1 %。实施例3 取4-甲砜基甲苯50g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，四氟化硼1_戊基_3_甲基咪唑离子液体2g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0. 4Mpa后，升温至 83°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 4Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热90°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品85. 98g，测得其熔程86 86. 8°C。产品经气相色谱分析纯度97. 2%。实施例4:取4-甲砜基甲苯50g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，溴代1-丁基-3-甲基咪唑离子液体2. 7g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0. 3Mpa后，升温至 83°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 3Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热95°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品88. 27g，测得其熔程88. 1 88. 3°C。产品经气相色谱分析纯度98. 9%。实施例5 取4-甲砜基甲苯100g，4-甲基苯亚磺酸钠100g，四氟化硼1_己基_3_甲基咪唑离子液体3. Sg,加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0. 5Mpa后，升温至95°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 5Mpa时，再反应Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热100°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品90. 75g，测得其熔程88. 2 88. 5°C。产品经气相色谱分析纯度96. 2%。实施例6 取4-甲砜基甲苯40g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，氯代1-丁基-3-甲基咪唑离子液体2. 5g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0.3Mpa后，升温至100°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 3Mpa时，再反应Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热100°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品85. 50g,测得其熔程86. 8 87. 5°C。产品经气相色谱分析纯度99. 3%。实施例7 取4-甲砜基甲苯100g，4-甲基苯亚磺酸钠100g，溴代1_戊基_3_甲基咪唑离子液体2. 5g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0. 4Mpa后，升温至 75°C，反应开始后压力下降至0. 3Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 4Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热90°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品86. 65g，测得其熔程86. 3 87. 0°C。产品经气相色谱分析纯度98. 9%。实施例8 取4-甲砜基甲苯20g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，氯代1_己基_3_甲基咪唑离子液体3g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0.5Mpa后，升温至 89°C，反应开始后压力下降至0. 3Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 5Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热87°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品88. 46g，测得其熔程86. 5 86. 6°C。产品经气相色谱分析纯度99. 4% 0实施例9:取4-甲砜基甲苯45g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，溴代1_己基_3_甲基咪唑离子液体4g，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0.5Mpa后，升温至 95°C，反应开始后压力下降至0. 3Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 5Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热95°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品86. 65g，测得其熔程87. 5 88. 2°C。产品经气相色谱分析纯度96. 4%。实施例10 取4-甲砜基甲苯25g，4_甲基苯亚磺酸钠100g，氯代1_戊基_3_甲基咪唑离子液体lg，加入高压反应釜中。反应釜接通入氯甲烷钢瓶，待压力稳定在0.4Mpa后，升温至 95°C，反应开始后压力下降至0. 2Mpa，保持通氯甲烷气体，待压力恒定在0. 4Mpa时，再反应 Ih后，关闭充气阀。反应结束后反应釜在加热85°C条件下放料，出料混合物中加入热水搅拌，待其水温稍冷进行抽滤，再用少量水洗一次，冷却后析出白色晶体，抽滤并干燥后得产品85. 68g，测得其熔程86. 8 87. 2°C。产品经气相色谱分析纯度95. 8%。
权利要求
1.一种制备4-甲砜基甲苯的方法，其特征是此方法包括以下步骤(1)将一定比例的无水亚硫酸钠和碳酸氢钠溶于水中，均勻搅拌，在85°c条件下缓慢加入一定量的对甲苯磺酰氯，保温反应，反应结束后，冷却，抽滤干燥得4-甲基苯亚磺酸钠粗品；(2)将上步所得的4-甲基苯亚磺酸钠粗品与一定量的4-甲砜基甲苯混合，加入咪唑类季铵盐类离子液作为催化剂，室温下通入氯甲烷气体并保持0. 5Mpa的压力；(3)在该压力下将反应体系升温至70-100°C进行反应，氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并与4-甲基苯亚磺酸钠进行合成反应得到4-甲砜基甲苯；(4)持续通入氯甲烷气体使压力保持恒定，待反应结束后停止通入氯甲烷气体，将温度降至室温后放空，然后再加热至85 100°C，物料成为熔融状态，将物料放出、冷却；(5)上步所得物料冷却后即凝聚为固态，加入一定量的热水，不断搅拌，将物料化开、洗去无机盐和离子液，得到不溶于水的白色固体沉淀物；(6)将上步所得的白色固体沉淀物抽滤，然后真空干燥，即得到白色晶体状4-甲砜基甲苯。
2.如权利要求1所述的制备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质量计为4-甲基苯亚磺酸钠4-甲砜基甲苯=1 0. 1 1 ；咪唑类离子液催化剂的加入量以质量计是4-甲基苯亚磺酸钠的1% 4%。
全文摘要
一种制备4-甲砜基甲苯的方法，先将无水亚硫酸钠、碳酸氢钠与对甲苯磺酰氯反应，得到4-甲苯亚磺酸钠粗品；再将4-甲苯亚磺酸钠与少量4-甲砜基甲苯混合，加热熔融，加入咪唑类季铵盐类离子液作为催化剂，再通入氯甲烷气体，使氯甲烷溶于4-甲砜基甲苯中并与4-甲苯亚磺酸钠进行合成反应，得到4-甲砜基甲苯。这种方法中，甲基化反应是亲核取代，有机相为氯甲烷和产物4-甲砜基甲苯，4-甲苯亚磺酸钠作为一个亲核试剂，被离子液催化剂携带入有机相中与氯甲烷进行亲核取代反应。由于除了产物4-甲砜基甲苯以外不用任何其他溶剂，避免了反应中副反应的发生，产品收率达到88％以上，纯度可达到97％以上，并减少了有机溶剂回收。
文档编号C07C317/14GK102432509SQ20111036009
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者吴建一, 宗乾收, 屠晓华, 张丽, 张洋, 王宏亮, 缪程平, 赵丽丰 申请人:嘉兴学院, 浙江嘉化能源化工股份有限公司