對甲苯磺酸酰氯化反應(yīng)研究

王宏亮，徐聰，顧群峰，馮明紅，李寧

對甲苯磺酸酰氯化反應(yīng)研究

王宏亮*1,2，徐聰3，顧群峰1,2，馮明紅1,2，李寧3

（1.浙江省芳烴磺酸工程技術(shù)研究中心，浙江嘉興314201；2.浙江嘉化能源化工股份有限公司，浙江嘉興314201；3.嘉興學(xué)院，浙江嘉興314001）

對甲苯磺酰氯在生物、醫(yī)藥及精細(xì)化學(xué)產(chǎn)品中有重要的應(yīng)用。本文以對甲苯磺酸為原料，以氯磺酸為酰氯化試劑，正交實(shí)驗(yàn)法考察反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)催化劑量等工藝條件對對甲苯磺酰氯收率的影響，最佳工藝條件為：8.5%的催化劑量（以對甲苯磺酸質(zhì)量計），35℃，2 h條件下，收率可達(dá)到91.4%。

甲苯磺酸；酰氯化；正交實(shí)驗(yàn)

磺酰氯可以看作磺酸中的羥基被氯取代的產(chǎn)物，是磺酸的衍生物?；酋Ｂ仁且活愔匾木?xì)有機(jī)化工中間體，廣泛用于多種醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料的合成過程中，其中芳基磺酰氯是合成磺胺類藥物[1-2]、染料、殺蟲劑[3-4]的重要中間體;烷基磺酰氯在皮革工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用[5]。市場前景廣闊。

目前芳基磺酰氯的酰氯化試劑主要有二氯亞砜[6]、三氯化磷[7]、氯磺酸。二氯亞砜酰氯化反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物不需分離，純度好，產(chǎn)率高，但此法二氯亞砜用量大，生產(chǎn)成本高，且設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；三氯化磷價格便宜，但其水解生成的亞磷酸難處理；氯磺酸反應(yīng)溫度溫和，但該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，需要過量的氯磺酸且反應(yīng)有副產(chǎn)物砜磺酸生成，影響最終收率。本文重點(diǎn)介紹以氯磺酸為酰氯化試劑，以對甲苯磺酸為原料，使用正交實(shí)驗(yàn)法考察反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、催化劑及其用量等工藝條件等對對甲苯磺酰氯收率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

型號：安捷倫7890氣相色譜（鄰苯二甲酸二乙酯，內(nèi)標(biāo)）。

對甲苯磺酸溶液（45%）自制；氯磺酸（99%）自制；催化劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

對甲苯磺酸和氯磺酸反應(yīng)表示如下：

在四口燒瓶中加入100 g對甲苯磺酸溶液，2 g催化劑，在25℃攪拌下緩慢滴加41 g氯磺酸，反應(yīng)一定時間后，停止反應(yīng)。加入適量水除去過量氯磺酸后分層，得到廢酸和產(chǎn)品液，產(chǎn)品液水洗后得淡黃色液體和廢水，稱重，產(chǎn)品液氣相分析純度。

1.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計

本實(shí)驗(yàn)以對甲苯磺酰氯收率為考核指標(biāo)，以反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度和催化劑量為考察的因素。

催化劑量：取原料對甲苯磺酸質(zhì)量的2%，5%，8%三個位級；反應(yīng)時間：取1 h，2 h，3 h三個位級；反應(yīng)溫度：取15℃，25℃，35℃三個位級。正交實(shí)驗(yàn)的各因素和水平如表1所示。

表1 正交設(shè)計因素和水平表

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果直觀分析如表2所示。其數(shù)據(jù)采集方法為：每種情況下重復(fù)5次，把5次實(shí)驗(yàn)的平均值記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀分析表

直觀結(jié)果顯示最優(yōu)條件為A3B3C2，即催化劑量為8%，反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時間為2 h，在此條件下對甲苯磺酰氯的收率最高可達(dá)91.2%。

表3 極差分析表

利用極差分析法可以說明各因素對響應(yīng)值影響的大小。通過表3可得到各組合的極差分別為：催化劑量（A）為8%，反應(yīng)溫度（B）為35℃，反應(yīng)時間（C）為2 h。三個影響因素間極差關(guān)系為RA>RB>RC?？梢钥闯龃呋瘎┝渴怯绊懛磻?yīng)產(chǎn)率的主要因素，反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響相對較小。A3B3C2是合成對甲苯磺酰氯的最佳組合，即催化劑量為8%，反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時間為2 h，這和直觀分析法得到的最優(yōu)條件相一致，表明各水平條件選擇較為均勻合理，極差分析結(jié)果也較為可信。

2.2 水平實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

因上述正交分析法中催化劑量和溫度因素均隨著其增大而增大，本文將以這兩個因素做單因素法分析。

表4 單因素（催化劑量）水平實(shí)驗(yàn)

由表4可知，在催化劑量為8.5%時，可得最大產(chǎn)率91.4%。由此做反應(yīng)溫度單因素水平實(shí)驗(yàn)。

表5 單因素（反應(yīng)溫度）水平實(shí)驗(yàn)

由表5可知，在反應(yīng)溫度為35℃時，已達(dá)到最大產(chǎn)率。

2.3 最佳條件實(shí)驗(yàn)

在n（TsOH）：n（HSO3Cl）=1：1.5，催化劑量為8.5%，反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時間為2 h條件下產(chǎn)品收率為91.4%。

3 結(jié)論

通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計，綜合考慮各種因素，制備對甲苯磺酰氯的較好工藝條件是以催化劑量8%，反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時間2 h。催化劑量是影響反應(yīng)的主要因素，加大催化劑量可以提高對甲苯磺酰氯的產(chǎn)率。通過單因素實(shí)驗(yàn)法得到催化劑量為8.5%，反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時間為2 h可得到最大產(chǎn)率91.4%。

改進(jìn)后的工藝反應(yīng)條件溫和，操作簡單，收率較高，環(huán)境友好，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

[1]Robert L A,Abdul W,William S S.Effect of sulfonamides as carbonic anhydrase VA and VB inhibitors on mitochondrial metabolic energy conversion[J].Bioorg Med Chem.,2013，(21):1544-1548.

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潤豐出資購買寧夏格瑞73%的股權(quán)

近日，潤豐和浙江升華拜克生物股份有限公司就購買寧夏格瑞精細(xì)化工有限公司股權(quán)一事簽訂協(xié)議，潤豐出資2,126.00萬元購入升華拜克所持有的寧夏格瑞73%的股權(quán)。股權(quán)轉(zhuǎn)讓完成后，升華拜克將不再持有寧夏格瑞股權(quán)，潤豐還將采取增資方式進(jìn)一步擴(kuò)大在寧夏格瑞的股權(quán)比例。

潤豐自成立以來一直致力于國際市場的開拓，得益于創(chuàng)新的全球化快速市場進(jìn)入平臺模式的構(gòu)建以及品牌戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型，潤豐在國際市場的快速拓展帶來日益增長的生產(chǎn)需求，本次股權(quán)交易將進(jìn)一步豐富潤豐的產(chǎn)品線，使得潤豐制造基地的布局更為合理，為未來5～10年的發(fā)展做好充分的戰(zhàn)略儲備。

寧夏格瑞精細(xì)化工有限公司成立于2005年11月，注冊資本5000萬元，主要生產(chǎn)經(jīng)營雙甘膦，因市場需求不足，產(chǎn)品銷售疲軟，導(dǎo)致寧夏格瑞庫存積壓、持續(xù)虧損。2015年1～3月，公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入1,857.82萬元,凈利潤-1,056.05萬元。本次轉(zhuǎn)讓寧夏格瑞股權(quán)，將有利于升華拜克優(yōu)化公司資產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提升公司經(jīng)營效益，對公司正常生產(chǎn)經(jīng)營不會產(chǎn)生重大影響。

（來源：http://cn.agropages.com/News/NewsDetail---9436.htm）

Study on the Reaction of Acyl Chloride of P-toluenesulfonic Acid

WANG Hong-liang*1,2,XU Cong3,GU Qun-feng1,2,FENG Ming-hong1,2,LI Ning3
（1.Zhejiang Engineering Technology Research Center of Aromatic Sulfonic Acid,Jiaxing,Zhejiang 314201, China；2.Zhejiang Jiahua Energy Chemical Industry Co.,Ltd.,Jiaxing,Zhejiang 314201,China；3.Jiaxing University,Jiaxing,Zhejiang 314001,China）

P-toluenesulfonyl chloride is widely used in biological,pharmaceutical and fine chemical products.In this paper,the effects of reaction time,reaction temperature,and dosage of catalyst on the yield of toluene sulfonyl chloride were investigated,with p-toluene sulfonic acid used as raw material,chlorosulfonic acid used as acyl chloride reagent.The optimum conditions were:8.5%(based on the mass of P-toluenesulfonyl chloride)dosage of catalyst,T=35℃,t=2 h,and the yield was 91.4%.

P-toluenesulfonic acid;acyl chlorination;orthogonal experiment

1006-4184（2015）5-0022-03

2015-01-24

王宏亮（1973-），男，碩士，高級工程師，長期從事科研開發(fā)和技術(shù)管理工作。E-mail：15068301479@163.com。