一种碱性体系下3-氯-2-羟基丙磺酸钠的合成方法技术

本发明专利技术涉及精细化学品合成技术领域，尤其涉及一种碱性体系下3

【技术实现步骤摘要】
一种碱性体系下3
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氯
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羟基丙磺酸钠的合成方法


[0001]本专利技术涉及精细化学品合成
，具体为一种碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法。

技术介绍

[0002]3‑
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羟基丙磺酸钠(CHPS)的结构中含有羟基和磺酸钠基，参照图1，由结构式可以看出其分子活性很强且具有一定的亲水性，可以作为合成高聚化合物的重要功能单体，是重要的精细化工合成中间体，可以广泛应用在制备优良的阴离子表面活性剂、淀粉的改良、钻井液中的降失水材料、高聚化合物功能结构单体等化学反应中。
[0003]3‑
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羟基丙磺酸钠一般以环氧氯丙烷和磺化试剂在水溶液中发生环氧化物开环反应，体系经过冷却，得到结晶状固体，干燥后即得产物。磺化试剂一般采用亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠。
[0004]目前关于3
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羟基丙磺酸钠的合成一般采取在呈酸性的亚硫酸氢钠和催化剂水溶液中滴加环氧氯丙烷得以实现。CN105646606A和CN105646607A专利中均采用在亚硫酸氢钠溶液的酸性体系中滴加环氧氯丙烷制备3
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羟基丙磺酸钠。CN101148428A中采用催化剂亚硫酸钠和络合催化剂乙二胺四乙酸钠在呈酸性的亚硫酸氢钠溶液中滴加环氧氯丙烷制备3
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羟基丙磺酸钠，此类专利中反应体系也整体显酸性，但产物为理论上碱性催化下的开环结果。
[0005]在传统合成3
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羟基丙磺酸钠方法过程中，亚硫酸氢钠水溶液体系虽然显酸性，但溶液以亚硫酸氢根的电离为主，所以亚硫酸根(亲核基团或碱)和氢离子含量一致，溶液中亲核基团含量也较高。
[0006]综上，关于亚硫酸氢钠和环氧氯丙烷反应生成3
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羟基丙磺酸钠的专利及研究，存在以下认知偏差及技术缺陷：
[0007](1)普遍合成3
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羟基丙磺酸钠的方法均为：搅拌下无催化剂/催化剂和亚硫酸氢钠在水中充分溶解形成酸性溶液，一定温度下，滴加环氧氯丙烷，反应一段时间后，冷却、结晶、抽滤、干燥得到产物。目前，催化剂一般采用亚硫酸钠，认为亚硫酸钠在催化体系中有离子引发剂等相关作用，并非起到碱的作用；同时，此合成方法中，对其他碱性物质和酸性物质的催化效果没有较为直观的数据表示。
[0008](2)由于反应体系始终处于酸性，一般认为此体系中环氧氯丙烷开环为酸催化开环机理。
[0009]环氧氯丙烷滴加入亚硫酸氢钠溶液制备3
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羟基丙磺酸钠的方法中，若无催化剂，亚硫酸氢钠水溶液中亚硫酸氢根发生电离，氢原子和亚硫酸根浓度相同。体系中氢原子先与环氧氯丙烷中的环氧基团氧原子质子化带正电荷，向相邻碳原子吸引电子，削弱C
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O键，并使碳原子带部分正电荷，增加与亲核试剂的结合能力。一般而言，酸性条件下环碳原子由于取代基(多为烷基)的给电子效应使正电荷分散而稳定，更容易被进攻。但环氧氯丙烷中氯原子空间位阻较大，导致其连接基团较少的碳原子更容易被进攻，生成目标产物。
[0010](3)大多数研究认为在合成3
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羟基丙磺酸钠的过程中，环氧氯丙烷在碱性条件下会发生开环聚合反应，会导致副反应发生，反应体系需始终保持酸性条件，反应体系不可为碱性，并且无相关研究及技术证明3
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羟基丙磺酸钠合成过程中反应体系可以处于碱性。

技术实现思路

[0011]针对现有技术中普遍认为碱性条件下无法制备3
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羟基丙磺酸钠的问题，本专利技术提供一种碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法。
[0012]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0013]一种碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法，在搅拌条件下制备碱性催化剂、络合催化剂、环氧氯丙烷和水的弱碱体系溶液，之后在搅拌条件下向弱碱体系溶液中滴加亚硫酸氢钠溶液进行缩合反应，控制滴加亚硫酸氢钠溶液的时间，使反应体系始终保持弱碱性，之后依次经过冰水浴冷却、结晶、抽滤和干燥，获得白色结晶状固体3
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羟基丙磺酸钠。
[0014]优选的，水的总用量为亚硫酸氢钠和环氧氯丙烷总质量的101％，以总量的20％的水制备弱碱体系溶液，以80％的水制备亚硫酸氢钠溶液；环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠的物质的量的摩尔比为1.07:1。
[0015]优选的，弱碱体系溶液的pH＝8～9。
[0016]优选的，碱性催化剂为亚硫酸钠、乙酸钠、磷酸氢二钾、氢氧化钠和甲酸钠中的一种或多种，络合催化剂为乙二胺四乙酸二钠二水合物。
[0017]优选的，碱性催化剂的物质的量与亚硫酸氢钠和环氧氯丙烷总物质的量的总摩尔比为(0.0094～0.0188):1，络合催化剂与亚硫酸氢钠和环氧氯丙烷的总摩尔比为(0.0047～0.0094):1。
[0018]优选的，缩合反应根据亚硫酸氢钠溶液的滴加含量分为一次缩合反应和二次缩合反应，一次缩合反应为滴加亚硫酸氢钠溶液时的缩合反应，二次缩合反应为亚硫酸氢钠溶液滴加完成后的缩合反应。
[0019]优选的，在一次缩合反应中，滴加亚硫酸氢钠溶液的时间为3h～4h。
[0020]优选的，在一次缩合反应中，弱碱体系溶液保持pH＝7～9。
[0021]优选的，在一次缩合反应过程中，反应温度为30℃～50℃。
[0022]优选的，二次缩合反应的反应时间为20min～30min。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术一种碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法，在反应体系始终保持碱性的条件下，实现了3
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羟基丙磺酸钠的合成，提供了一种亚硫酸氢钠与环氧氯丙烷加成开环反应的碱性催化剂体系及相应的合成方法，确定了一系列碱性催化体系的组成，明确了碱性体系的酸碱度pH和反应温度等反应条件的范围值，在此条件下合成3
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羟基丙磺酸钠产物收率与常规呈酸性的反应体系(在亚硫酸氢钠和催化剂的混合溶液中滴加环氧氯丙烷)的收率基本相当，均可达到85％左右，克服了以往的认知偏差及技术缺陷。
[0025]本专利技术中一种碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法中，碱性体系的pH处于弱碱性7～9为最佳，碱性继本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法，其特征在于，在搅拌条件下制备碱性催化剂、络合催化剂、环氧氯丙烷和水的弱碱体系溶液，之后在搅拌条件下向弱碱体系溶液中滴加亚硫酸氢钠溶液进行缩合反应，控制滴加亚硫酸氢钠溶液的时间，使反应体系始终保持弱碱性，之后依次经过冰水浴冷却、结晶、抽滤和干燥，获得白色结晶状固体3
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羟基丙磺酸钠。2.根据权利要求1所述碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法，其特征在于，水的总用量为亚硫酸氢钠和环氧氯丙烷总质量的101％，以总量的20％的水制备弱碱体系溶液，以80％的水制备亚硫酸氢钠溶液；环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠的物质的量的摩尔比为1.07:1。3.根据权利要求1所述的碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法，其特征在于，弱碱体系溶液的pH＝8～9。4.根据权利要求1所述的碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的合成方法，其特征在于，碱性催化剂为亚硫酸钠、乙酸钠、磷酸氢二钾、氢氧化钠和甲酸钠中的一种或多种，络合催化剂为乙二胺四乙酸二钠二水合物。5.根据权利要求1所述的碱性体系下3
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羟基丙磺酸钠的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈力群，李秀林，裴征，肖勇，石威鸣，吕宸炜，郭利聪，郭雨，
申请(专利权)人：蒲城驭腾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：