本发明涉及一种合成4-甲砜基甲苯的方法。
背景技术：
4-甲砜基甲苯广泛用于合成医用抗生素甲砜毒素、兽用抗菌药氟洛芬、农用除草剂磺草酮以及有机合成的重要中间体，具有重大的价值。根据起始原料，其合成方法有3种：1）以4-甲苯磺酰氯为原料，经亚硫酸钠还原得到4-甲基苯亚磺酸钠，再经氯甲烷甲基化反应，制得4-甲砜基甲苯（cn106432008a、cn105566181a、cn107089935a），收率为78%-82%，该方法虽然所用试剂比较廉价，但操作步骤多，反应时间也较长；2）以4-甲基硫甲苯为原料，双氧水为氧化剂，在催化剂作用下氧化得到4-甲砜基甲苯，如文献（j.organomet.chem.,2013,744,108-112）采用咪唑类酸性离子液体作为催化剂，文献（mater.chem.phys.,2017,201,323-330）采用酸性氧化石墨烯为催化剂，此外还有以金属（j.mol.catal.2015,403,27-36）或者沸石（tetrahedron,2014,70,7584-7592）等催化剂的报道。该方法步骤短，收率接近定量，但原料和催化剂价格昂贵，成本高。3）以甲苯为原料，在催化剂作用下直接进行甲磺化反应，文献（j.org.chem.1999,64,6479-6482）用甲磺酰氯和甲磺酸酐为磺化试剂，铋盐为催化剂，但是4-位甲磺化产物比例只有65%，选择性差。另一个团队（org.biomol.chem.2004,2,3150-3154）改用沸石作为催化剂，甲磺酸酐为磺化试剂来合成4-甲砜基甲苯，4-位甲磺化产物比例高于90%，但反应转化率低，最终收率不到60%。boroujeni团队(bull.koreanchem.soc.2010,31,1887-1890)则采用三氟甲磺酸铝作为催化剂，甲磺酸作为磺化试剂来合成4-甲砜基甲苯，最终收率可达至81%。
以甲苯为原料经甲磺化反应直接制得4-甲砜基甲苯的方法原料廉价易得，而且反应原子经济性极高，但现有方法或选择性差或转化率低或使用昂贵催化剂，亟需改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种合成4-甲砜基甲苯的方法，以克服现有技术的不足。
所述的一种合成4-甲砜基甲苯的方法，其特征在于包括如下步骤：将物料甲磺化试剂和五氧化二磷混合后储存于第一储罐中，甲苯储存于第二储罐中，分别通过输液泵将两个储罐中的物料同时送到混合器中混合，混合均匀后进入管式反应器中，通过调节管式反应器末端的背压调节器控制反应器内压力，在一定温度压力下进行甲磺化反应，反应停留时间为10min~4h，反应液直接通入到水中，过滤，水洗，即得到目标产物4-甲砜基甲苯。
所述的合成4-甲砜基甲苯的方法，其特征在于甲磺化试剂为甲磺酸、甲磺酸酐或甲磺酰氯。
所述的合成4-甲砜基甲苯的方法，其特征在于管式反应器管长为5~100m，管道直径为5~50mm。
所述的合成4-甲砜基甲苯的方法，其特征在于管式反应器反应温度为70~170℃。
所述的合成4-甲砜基甲苯的方法，其特征在于管式反应器反应压力为0.1mpa~5.0mpa。
所述的合成4-甲砜基甲苯的方法，其特征在于甲苯、甲磺磺化试剂、五氧化二磷的摩尔流量比1:1~5:0.2~1.0。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1）本发明采用管式反应器进行甲磺化反应，精确控制反应参数，并且通过增压提高甲苯沸点打破了反应温度的局限性，实现高选择性反应；
2）本发明的管式反应采用连续操作方式，更容易实现工艺自动化，且在线物料量少，制备过程安全性高；
3）本发明采用甲苯直接与甲磺化试剂反应，一步实现了甲苯甲磺化，原子经济性高，操作便捷，产品收率高。
具体实施方式
以下通过具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
以下通过具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
将2.9kg(20mol)五氧化二磷和87.1kg(500mol)甲磺酸酐混合储存于第一储罐中，将9.2kg(100mol)甲苯储存于第二储罐中，调节管式反应器末端的背压调节器至0.1mpa，两种物料分别通过对应输液泵同时进料，通过输液泵调节流量分别为50.0l/h、8.9l/h，此时甲苯、甲磺酸、五氧化二磷的摩尔流量比为1:5:0.2。物料经过混合器混合物进入管式反应器（管长5m，管径50mm）中，反应温度为70℃，停留时间为10min，反应结束后反应液直接流入水中（约2kg），过滤，水洗，即得到14.45kg4-甲砜基甲苯，收率为85%，对位选择性为89%。
实施例2
将7.1kg(50mol)五氧化二磷和19.2kg(200mol)甲磺酸混合储存于第一储罐中，将9.2kg(100mol)甲苯储存于第二储罐中，调节背压调节器至1.0mpa，两种物料分别通过对应输液泵同时进料，通过输液泵调节流量分别为11l/h、6.6l/h，此时甲苯、甲磺酸、五氧化二磷的摩尔流量比为1:2:0.5。物料经过混合器进入管式反应器（管长100m，管径30mm）中，反应温度为130℃，停留时间为4h，反应液直接流入水中（约2kg），过滤，水洗，即得到14.3kg4-甲砜基甲苯，收率为84%，对位选择性为87%。
实施例3
将14.2kg(100mol)五氧化二磷和9.6kg(100mol)甲磺酰氯混合储存于第一储罐中，将9.2kg(100mol)甲苯储存于第二储罐中，调节背压调节器至5.0mpa，两种物料分别通过对应输液泵同时进料，通过输液泵调节流量分别为0.7l/h、0.5l/h，此时甲苯、甲磺酸、五氧化二磷的摩尔流量比为1:1:1。物料经过混合器后进入管式反应器（管长30m，管径5mm）中，反应温度为170℃，停留时间为30min，反应液直接流入水中（约2kg），过滤，水洗，即得到15.3kg4-甲砜基甲苯，收率为90%，对位选择性为92%。
实施例4
将7.1kg(50mol)五氧化二磷溶于19.2kg(200mol)甲磺酸中储存于第一储罐中，将9.2kg(100mol)甲苯储存于第二储罐中，调节背压调节器至1.0mpa，两种物料分别通过对应输液泵同时进料，通过输液泵调节流量分别为8.1l/h、6.4l/h，此时甲苯、甲磺酸、五氧化二磷的摩尔流量比为1:2:0.5。物料经过混合器进入管式反应器（管长80m，管径15mm）中，反应温度为130℃，停留时间为1h，反应液直接流入水中（约2kg），过滤，水洗，即得到14.3kg4-甲砜基甲苯，对位选择性为85%，收率为84%。
实施例5
将7.1kg(50mol)五氧化二磷溶于38.4kg(400mol)甲磺酸中储存于第一储罐中，将9.2kg(100mol)甲苯储存于第二储罐中，调节背压调节器至1.0mpa，两种物料分别通过对应输液泵同时进料，通过输液泵调节流量分别为15.8l/h、6.4l/h，此时甲苯、甲磺酸、五氧化二磷的摩尔流量比为1:4:0.5。物料经过混合器后进入管式反应器（管长71m，管径20mm）中，反应温度为130℃，停留时间为1h，反应液直接流入水中（约2kg），过滤，水洗，即得到14.6kg4-甲砜基甲苯，对位选择性为88%，收率为86%。
实施例6
将7.1kg(50mol)五氧化二磷溶于28.8kg(300mol)甲磺酸中储存于第一储罐中，将9.2kg(100mol)甲苯储存于第二储罐中，调节背压调节器至2.7mpa，两种物料分别通过对应输液泵同时进料，通过输液泵调节流量分别为694.6l/h、365.2l/h，此时甲苯、甲磺酸、五氧化二磷的摩尔流量比为1:3:0.5。物料经过混合器进入管式反应器（管长90m，管径50mm）中，反应温度为150℃，停留时间为10min，反应液直接流入水中（约10kg），过滤，水洗，即得到12.2kg4-甲砜基甲苯，对位选择性为75%，收率为72%。
本说明书实施所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。