技术领域
本发明涉及有机化合物的制备方法,具体而言,本发明涉及2-巯基烷基硫醚类 以及2-巯基烷基醚类的制备方法,该方法使产品的纯度和色度质量均得到了有效提 高。
背景技术
2-巯基烷基硫醚以及2-巯基烷基醚等,是一类有特殊不愉快气味的有机化合物, 在合成其它含硫有机化合物时被用作中间产物,特别适用于合成硫醚、硫代酯、亚 砜、砜等。
但是,由于现有合成2-巯基烷基硫醚及2-巯基烷基醚的工艺方法,通常难以获 得满意的纯度和收率,而某些材料的制备却常常要求这些起始物质有高的纯度和极 低的色度,从而阻碍了这些化合物的商业用途。
根据已知的制备方法,只能通过后提纯的方法得到高纯度的2-巯基烷基硫醚及 2-巯基烷基醚,如蒸馏、精馏或者重结晶等。绝大多数都不能直接得到高纯度的,特 别是不含二硫化物的2-巯基烷基硫醚及2-巯基烷基醚。其制备和纯化只能通过复杂 的装置实施。
最常见的制备方法是将相应的2-羟基烷基硫醚在强酸的作用下与硫脲反应,生 成异锍脲盐,然后用过量的苛性碱水溶液使其分解得到相应的巯基硫醚。多数情况 下收率都不高。更困难的是这一过程还有双氰胺之类固体副产物产生,迅速地形成 难溶的淤渣夹带巯基硫醚产物阻碍分离。这类方法在由2-卤代烷基醚制备2-巯基烷 基醚的过程中也有类似情况。
在Bergthaller等人1982年的US 4355185专利中,采用水合肼代替苛性碱水溶 液作为异锍脲盐的分解剂,可以得到高纯度的2-巯基烷基硫醚和2-巯基烷基醚,并 且收率可以高达80~90%,甚至90%以上。但是,水合肼非常昂贵,这使得产品的生 产成本大幅增加,也同样有碍其应用。
在日本渡部喜美男等人1990年的特开平2-145561专利中,采用硫氢化物代替苛 性碱分解2-羟基烷基硫醚与硫脲反应生成的异锍脲盐制备出相应的2-巯基烷基硫 醚,可以回收硫脲降低成本,但此过程中极易产生二硫化物而使产品色度偏黄,虽 然经过精馏,仍难以充分除去有色杂质,因而产品的质量难以得到保证。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷,提供一种既能保证产品纯度和色度质量、又经济实 用的2-巯基烷基硫醚类及2-巯基烷基醚类的制备方法。
本发明的具体技术方案如下:
2-巯基烷基硫醚类及2-巯基烷基醚类的制备方法,其特征在于具有如下结构通 式(I)的目的产物,通过如下化学结构式(II)的异锍脲盐与碳酸铵或碳酸氢铵水 溶液反应分解成相应结构的巯基化合物得到:
其中,R代表H(仅当n=1时)或者一种包含烷基或芳烷基或芳基的n价有机 基团,基团碳氢链或碳氢环可以杂硫或/和氧原子,也可以是被巯基或羟基所取代的 烃基或杂原子烃基,n=1~4范围的正整数;
Y代表一个氧原子或硫原子;
Et代表乙撑基,可以是被其它基团取代的,也可以是5员环或6员环的一部份;
R1到R4可以是相同的也可以是不同的取代基,它们代表H,1~6个碳原子的烷 基或者芳基。
所述异锍脲盐由相应分子结构的卤代物(III)与硫脲反应得到;
或者由相应分子结构的羟基化合物(IV)在无机酸存在下与硫脲反应得到。
特别地,结构通式(I)还代表二巯基二乙基醚或二巯基二乙基硫醚,由相应的 二元醇在无机酸特别是盐酸存在下与硫脲反应生成如下结构(V)的异锍脲盐,异 锍脲盐再与碳酸铵或碳酸氢铵水溶液反应产生相应的二巯基化合物。
本发明异锍脲盐分解反应中,所用碳酸铵摩尔数为异锍脲盐基团摩尔数的1~1.5 倍。
本发明异锍脲盐分解反应中,所用碳酸氢铵摩尔数为异锍脲盐基团摩尔数的2~3 倍,或者1~1.5倍于异锍脲盐基团摩尔数时,需同时加入与碳酸氢铵等摩尔数的苛性 碱。
本发明异锍脲盐分解反应在20~200℃下进行。
本发明制得的巯基化合物通过减压蒸馏即可获得纯度达98%、色度低于15的产 品,且收率达80%以上。
本发明的优点在于:
1、本发明以碳酸铵或碳酸氢铵水溶液分解中间体异锍脲盐,使其转化为相应的 巯基化合物,与一般所采用的苛性碱不同,反应温和并且不产生大量的双氰胺副产 物沉淀,也不容易生成二硫化物杂质影响产品色度质量。且反应结束后水相PH值为 8~9,不需要进一步中和,经简单分离后即可获得较高纯净度的产品。
2、本发明异锍脲盐的分解反应中,碳酸铵或碳酸氢铵配成水溶液加入,其浓度 接近饱和时可以使废水量降到较低,相反会增加废水量。
3、本发明异锍脲盐分解反应在20~100℃下进行,既可避免产生较多的杂质,又 能达到较快的反应速度。
具体实施方式
以下所列参考例、实施例及比较例作为本发明更详细具体的说明,但其所示数 据不代表对本发明特征范围的限制。
参考例1(异锍脲盐的制备例)
于反应器中加入硫脲265g(3.5摩尔)和36~38%盐酸343g(3.5摩尔),稍加热 使硫脲完全溶解后,15分钟内滴加入3当量的羟基化合物,同时不断搅拌,然后升 温到90至110℃回流3小时,即得到中间体异锍脲盐水溶液,冷却到30℃以下备用。
参考例2(异锍脲盐的制备例)
于反应器中加入硫脲182g(2.4摩尔)溶解于1000ml水中,加入2当量的2-氯 乙基化合物后保持回流4小时,即得到中间体异锍脲盐水溶液,冷却到30℃以下备 用。
实施例1
以183g(1.5摩尔)硫代二甘醇作为羟基化合物起始原料按参考例1制备异锍脲 盐。冷却到30℃后,加入以296g(3.08摩尔)碳酸铵配成的50%水溶液,搅拌并升 温至80℃回流半小时停止反应,冷却至室温后,分离出水相,得有机相二巯基二乙 基硫醚产物约220g。在110~125℃、0.095MPa真空度下简单蒸馏后即得到200g纯 度高达98%的产品,色度仅为9,理论收率为86.5%。
比较例1
按实施例1所示同样的异锍脲盐,以305g(6摩尔)硫氢化铵代替碳酸铵配成 50%水溶液进行异锍脲盐分解反应,回流完成后PH=7,得黄色粗产物214g。减压精 馏后得浅黄色产物171g,色度约100,收率仅74%。
实施例2
以273g(1.5摩尔)1,8-二羟基-3,6-二硫代辛烷作为羟基化合物起始原料,按 参考例1所述条件反应制备相应异锍脲盐,在加入以243g(3.08摩尔)碳酸氢铵和 123g(3.08摩尔)氢氧化钠配成的50%水溶液的同时加入600ml二甲苯溶剂,加热 回流1小时,冷却后分出水相,有机相于常压下蒸馏除去二甲苯溶剂,然后高真空 减压蒸馏,收集200~210℃馏出产物1,8-二巯基-3,6-二硫代辛烷285g,色度15, 收率88.8%。
实施例3
按参考例2,以187g(1摩尔)1,8-二氯-3,6-二氧代辛烷为起始原料制备的异 锍脲盐水溶液冷却至30℃以后,加入以198g(2.06摩尔)碳酸铵配成的50%水溶液 和400ml甲苯,加热回流1小时,冷却后分出水相,有机相于常压下蒸馏除去甲苯 溶剂,然后高真空减压蒸馏,收集105~115℃馏出产物1,8-二巯基-3,6-二氧代辛 烷。收率81%。
实施例4
以100g由市售聚乙二醇制得的二氯化物(分子量370)为起始物质和60g硫脲 按实施例3所述方法,制备出80克双巯基封端的聚醚油状产物。实测硫含量15.5% (理论值为16%)。