[發明專利]一種制備2,4-丁烷磺酸內酯的方法

在審

• 申請號: 202110075220.0
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN114805288A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張章;譚鵬;楊彭君
• 申請（專利權）人: 武漢松石科技股份有限公司
• 主分類號: C07D327/04
• 分類號: C07D327/04;C07C29/62;C07C31/36
• 代理公司: 武漢謙源知識產權代理事務所(普通合伙) 42251
• 代理人: 尹偉

本發明涉及一種制備2,4?丁烷磺酸內酯的方法，其包括如下步驟：A、以1,3?丁二醇和鹽酸為原料，強堿性樹脂為催化劑，反應得3?氯丁醇粗品，減壓蒸餾得3?氯丁醇；B、以3?氯丁醇與亞硫酸鈉水溶液為原料，反應得含3?羥基丁烷磺酸鈉鹽的溶液，減壓脫水后備用；C、用濃鹽酸酸化減壓脫水后的物料，冷卻至室溫后過濾并對濾液濃縮，得到含3?羥基丁烷磺酸的濃縮液；D、對3?羥基丁烷磺酸濃縮液進行閃蒸脫水環化得到2,4?丁烷磺酸內酯粗品；E、精餾處理，即得。優點為，工藝路線簡單，條件溫和，反應底物和催化劑均價廉易得，采用強堿性樹脂作為催化劑，有效降低了中間反應環節的損失和生產成本，后處理簡單，產品收率在80％以上。

技術領域

本發明屬于精細化學中間體合成領域，具體涉及一種制備2,4-丁烷磺酸內酯的方法。

背景技術

2,4-丁烷磺酸內酯在常溫下為無色或淡黃紅色透明液體，閃點93℃，沸點150℃(1.6kPa)，相對密度1.31，不溶于水，能與多種有機溶劑互溶。2,4-丁烷磺酸內酯是一種有重要應用前景的有機磺烷基化試劑和精細化工中間體，可用于合成(雙子)表面活性劑、感光材料、醫藥中間體、彩色染料增感劑和日化品等。近年來，2,4-丁烷磺酸內酯在電鍍中間體合成和鋰離子電池添加劑等領域逐漸活躍，尤其是作為二次鋰離子電池添加劑表現出優異性能，因此其開發受到重視。

現有的2,4-丁烷磺酸內酯的制備方法及其各自存在的不足如下：

(1)以1,3丙烷磺酸內酯和溴甲烷為原料，在催化劑丁基鋰的作用下經過一步反應得到2,4-丁烷磺酸內酯，不足之處是：反應條件苛刻，需要在-78℃深冷條件下進行，同時主要原料之一溴甲烷對臭氧具有嚴重破壞性，目前是一種被淘汰的化學品，沒有工業化價值；

(2)以1-丁烯和三氧化硫為原料，在催化劑丁基鋰的作用下經過一步反應得到2,4-丁烷磺酸內酯，不足之處是：反應條件苛刻，同樣需要在-78℃深冷條件下進行，并且部分1-丁烯在儲運和反應過程中會發生自聚合生成齊聚物，產生雜質的同時影響最終收率；

(3)以丁烯氯和二氧化硫為起始原料，丁烯氯通過二氧化硫磺化得到氯丁烷磺酸，然后經環化反應脫氯化氫得到2,4-丁烷磺酸內酯，不足之處是:反應較復雜，是氣液非均相反應，涉及到二氧化硫的運輸和儲存等，并且主要原料丁烯氯屬于危險品，高度易燃，腐蝕性強，儲運和反應時能發生自聚合，不宜久存，反應收率比較低；

(4)以巴豆醛和亞硫酸氫鈉為起始原料，巴豆醛通過亞硫酸氫鈉磺化得到醛基丁烷磺酸鈉，然后在雷尼鎳催化下高壓加氫得到羥基丁烷磺酸鈉，再經酸化工藝得到羥基丁烷磺酸，最后經加熱真空脫水環化得到2,4-丁烷磺酸內酯，其不足之處為：反應合成步驟較多，過程比較復雜，涉及到高壓加氫反應，危險性較高，并且亞硫酸氫鈉也會與巴豆醛的羰基發生親核加成反應，消耗掉部分羰基，造成原料巴豆醛浪費，反應收率比較低；

(5)以巴豆醇和亞硫酸氫鈉為起始原料，在酸性條件下直接發生磺化加成反應制得羥基丁烷磺酸，然后脫水得2,4-丁烷磺酸內酯，其不足之處為：磺化加成時磺酸基團的位置不確定而產生雜質(加成時產生異構體)，磺酸基團除了2號碳外，還有部分加成后在3號碳位置，最終導致2,4-丁烷磺酸內酯的收率較低；另外，其酸化時采用硫酸不便于工業化連續生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種制備2,4-丁烷磺酸內酯的方法，旨在克服現有技術中2,4-丁烷磺酸內酯制備時存在的反應步驟復雜、反應條件苛刻、不便于工業化連續生產以及磺化時產生雜質而使收率低等諸多問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種制備2,4-丁烷磺酸內酯的方法，其包括如下步驟：

A、3-氯丁醇的制備：將1,3-丁二醇和濃鹽酸投入反應容器中充分混合，加入催化劑，開始加熱并攪拌，緩慢通入氯化氫氣體，升溫回流反應4-10小時得含3-氯丁醇的油狀粗產物，反應溫度為50-90℃；將3-氯丁醇粗產物減壓精餾，收集73-74℃(16mmHg)餾分；