一种烷基磺酸内酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种烷基磺酸内酯的制备方法，属于精细化工有机合成技术领域，本发明专利技术选用的原料为1,3

【技术实现步骤摘要】
一种烷基磺酸内酯的制备方法


[0001]本专利技术属于精细化工有机合成
，具体是一种烷基磺酸内酯的制备方法。

技术介绍

[0002]烷基磺酸内酯，如1,3
‑
丙烷磺酸内酯是一种有机化合物，属于功能型精细化工新材料，是优良的通用型磺化剂，也是合成重要的电镀添加剂中间体PPS、UPS、DPS、MPS、ZPS、POPS、SP等产品的关键原料。是生产锂电池的一种重要原料，也应用于光亮剂、染料、双离子表面活性剂、磺化剂。其本身还可以用到锂二次电池中，用于增强电池循环次数和使用寿命，市场前景广阔。
[0003]目前磺酸内酯合成路线主要有以下几种：专利CN 104803967 A以烯丙基氯为原料，向一定量的偏二亚硫酸钠水溶液中滴加烯丙基氯，制得烯丙基磺酸钠，在催化剂存在的条件下与硫酸发生加成反应后在碱性条件下水解，经酸化后制得3
‑
羟基丙磺酸，在惰性脱水剂的存在下环化脱水制得1,3
‑
丙烷磺内酯，其中烯丙基磺酸钠与硫酸的反马氏加成反应时需要过氧化物作为催化剂。
[0004]路线2以丙烯醇为原料，与亚硫酸氢钠加成生成3
‑
羟基丙磺酸钠，然后经过酸化、脱水关环得到1,3
‑
丙磺酸内酯，该路线中以丙烯醇为原料成本相对较高，且丙烯醇为管制剧毒品，另外加成过程需要过氧化物为引发剂。
[0005]专利CN 114181190 A 提供了一种2,4
ꢀ‑
丁烷磺酸内酯制备方法，将1,3
‑
丁二醇、氯化试剂和催化剂进行反应，得到3
‑
氯
‑1‑
丁醇；再将得到的3
‑
氯
‑1‑
丁醇依次进行磺化、酸化和环化，即可得到2,4
ꢀ‑
丁烷磺酸内酯；该方法使用氯化试剂时需用催化剂催化反应，废盐量较大，而且还需浓硫酸磺化反应，产物收率较低，生产成本较高。
[0006]因此现有的1,3
‑
丙磺酸内酯的合成路线以丙烯醇为原料，毒性较大，生产成本较高；以烷基醇为原料时引入氯代试剂和催化剂，废盐量较大；3
‑
羟基丙磺酸脱水关环时采用高真空脱水对设备要求较高，如果引入带水剂脱水时能耗较高，对环境存在一定污染。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术提供了一种烷基磺酸内酯的制备方法。本方法以烷基醇为原料，经三氧化硫酯化、还原、脱水关环制备烷基磺酸内酯。
[0008]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种烷基磺酸内酯的制备方法，包括以下步骤：
将烷基醇
‑
二氯乙烷溶液加入到反应器中，向其中滴加三氧化硫
‑
二氯乙烷溶液，控制滴加过程中反应器的温度为0~30℃，三氧化硫
‑
二氯乙烷溶液滴加完毕后，继续进行酯化反应1h，减压蒸馏去除溶剂二氯乙烷，得到羟基烷氧基磺酸；所述烷基醇
‑
二氯乙烷溶液是由质量比为1：2的烷基醇和二氯乙烷混合得到；所述三氧化硫
‑
二氯乙烷溶液是由质量比为1：1的三氧化硫和二氯乙烷混合得到；所述烷基醇为1,3
‑
丙二醇或1,4
‑
丁二醇；所述三氧化硫和烷基醇的摩尔比为0.98~1：1；所述三氧化硫
‑
二氯乙烷溶液的滴加速度为0.04kg~0.08kg/min；将步骤得到的羟基烷氧基磺酸加入去离子水中，加入还原剂，加热升温至80~100℃，回流反应3~6h，反应结束后得到反应液；所述还原剂为亚硫酸钠或亚硝酸钠；所述羟基烷氧基磺酸和还原剂的摩尔比为1:1~1.05；所述羟基烷氧基磺酸和去离子水的质量比为1:2~3；向步骤得到的反应液中加入质量浓度20~25%的硫酸水溶液，酸化反应液的pH值至1~2，过滤，滤液为羟基磺酸水溶液，酸碱滴定法测定羟基磺酸水溶液中羟基磺酸的质量，再将羟基磺酸水溶液加热至120~180℃，加入固体超强酸催化剂反应3~8h，反应完毕后过滤，滤液经减压蒸馏得到烷基磺酸内酯；所述固体超强酸催化剂用量为羟基磺酸质量的1%~5%；所述固体超强酸催化剂为SO
42
‑
/Fe2O3或SO
42
‑
/TiO2。
[0009]优选的，所述三氧化硫和烷基醇的摩尔比为1:1。
[0010]优选的，所述步骤中所述反应温度为0~10℃。
[0011]优选的，所述羟基烷氧基磺酸和还原剂的摩尔比1：1.01~1.03。
[0012]优选的，所述酸化pH值为1。
[0013]优选的，所述固体超强酸催化剂用量为羟基磺酸质量的2%~3%。
[0014]优选的，步骤中所述加热温度为150℃~170℃。
[0015]优选的，步骤中所述反应时间为5~8h。
[0016]本专利技术的烷基磺酸内酯的制备方法，合成路线如下（以1,3
‑
丙二醇为例）：。
[0017]本专利技术选用的原料为1,3
‑
丙二醇或1,4
‑
丁二醇，均为大宗化学品，生产成本相对较低，以1,3
‑
丙二醇为例，1,3
‑
丙二醇和三氧化硫进行酯化反应生成3
‑
羟基丙氧基磺酸，三氧化硫优先和1,3
‑
丙二醇的一个羟基先反应生成酯，在控制三氧化硫摩尔比时有效避免了另一个羟基的酯化反应，酯化收率为99%以上；然后引入还原剂将3
‑
羟基丙氧基磺酸还原生成3
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羟基丙磺酸；采用固体超强酸催化3
‑
羟基丙磺酸脱水关环，避免了脱水剂的引入，环境友好。
[0018]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的烷基磺酸内酯的制备方法，以烷基醇和三氧化硫制备羟基烷氧基磺酸收率大于99%，还原反应制备羟基磺酸收率大于95%，固体超强酸催化酯化脱水反应收率大于95%，整个工艺产物收率大于90%。较现工艺生产成本降低，三废量明显降低，不使用有毒试剂和有机溶剂，产物收率高，经济环保，易于实现工业化。
[0019]本专利技术的烷基磺酸内酯的制备方法，该方法原料价格低廉、易得而且无毒无害，制备方法简单，烷基磺酸内酯收率高、纯度高，环境友好。
具体实施方式
[0020]为了更好的理解本专利技术的技术方案，以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0021]本专利技术所用固体超强酸催化剂SO
42
‑
/Fe2O3和SO
42
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/TiO2购置于南大合成化学有限公司，规格200目。
[0022]酸碱滴定法测定羟基磺酸水溶液中羟基磺酸的质量时，取一部分羟基磺酸水溶液进行酸碱滴定，然后换算成总的羟基磺酸水溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烷基磺酸内酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将烷基醇
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二氯乙烷溶液加入到反应器中，向其中滴加三氧化硫
‑
二氯乙烷溶液，控制滴加过程中反应器的温度为0~30℃，三氧化硫
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二氯乙烷溶液滴加完毕后，继续进行酯化反应1h，减压蒸馏去除溶剂二氯乙烷，得到羟基烷氧基磺酸；所述烷基醇
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二氯乙烷溶液是由质量比为1：2的烷基醇和二氯乙烷混合得到；所述三氧化硫
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二氯乙烷溶液是由质量比为1：1的三氧化硫和二氯乙烷混合得到；所述烷基醇为1,3
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丙二醇或1,4
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丁二醇；所述三氧化硫和烷基醇的摩尔比为0.98~1：1；所述三氧化硫
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二氯乙烷溶液的滴加速度为0.04kg~0.08kg/min；将步骤得到的羟基烷氧基磺酸加入去离子水中，加入还原剂，加热升温至80~100℃，回流反应3~6h，反应结束后得到反应液；所述还原剂为亚硫酸钠或亚硝酸钠；所述羟基烷氧基磺酸和还原剂的摩尔比为1:1~1.05；所述羟基烷氧基磺酸和去离子水的质量比为1:2~3；向步骤得到的反应液中加入质量浓度20~25%的硫酸水溶液，酸化反...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立鹏，卢福军，任倩，王艳，杨旭，冯维春，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：