Спосіб отримання дійодметил-п-толілсульфону

Изобретение относится к области химической технологии, а именно, к способу получения дийодметил-п-толилсульфона, являющимся органическим сульфойодидным препаратом. Известен способ получения дийодметил-птолилсульфона, заключающийся в том, что названный выше продукт получают взаимодействием п-толилсульфонилуксусной кислоты с молекулярным йодом в растворе уксусной кислоты (H2O - HAc) с добавкой аммиака до pH = 3 - 6 при температуре 15°C с обработкой хлором реакционной смеси [1]. Общими признаками заявляемого способа и известного аналога [1] является взаимодействие птолилсульфонилуксусной кислоты с молекулярным йодом. Получение требуемого технического результата при использовании известного аналога невозможно в связи с тем, что способ проводят с использованием сложного состава растворитель буферная смесь H2O - уксусная кислота аммиачный раствор при pH = 3 - 6 при температуре 15°C, при этом выход конечного продукта не достигает количественного вследствие низкого pH среды и неполного завершения окислительновосстановительной реакции при декарбоксилировании карбоксильной группы птолилсульфонилуксусной кислоты. Известен способ получения дийодметил-птолилсульфона, заключающийся во взаимодействии п-толилсульфонилуксусной кислоты с галогеном (йодом) на натриевую соль указанной кислоты в 3% - ном растворе гидроксида натрия при температуре 10°C. Выход конечного продукта не превышает 80% [2]. Общими признаками заявляемого способа и известного аналога является взаимодействие натриевой соли п-толилсульфонилуксусной кислоты в 5% - ном растворе гидроксида натрия. Недостатком известного способа получения дийодметил-п-толилсульфона является проведение процесса в слабо щелочной среде при температуре 10°C, что не повышает выхода конечного продукта. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный способ получения дийодметил-п-толилсульфона, заключающийся в том, что взаимодействие птолуолсульфохлорида, растворенного в органическом растворителе с водным раствором сульфита натрия в среде водного раствора аммиака с реакцией на границе раздела фаз с образованием натриевой соли п-сульфитокислоты и с последующей реакцией указанной соли с монохлоруксусной кислотой. Далее образовавшуюся при этом птолилсульфонилуксусную кислоту обрабатывают 7% - ным раствором гидроксида натрия в щелочной среде при температуре +5°C молекулярным йодом в течение 1 часа с последующей выдержкой при комнатной температуре 1,5 часа. Выход целевого продукта составляет 92,6%, температура плавления 148 - 148,5°C [3]. Для прототипа и заявляемого способа общими являются следующие существенные признаки: взаимодействие п-толуолсульфохлорида, растворенного в органическом растворителе, с водным раствором сульфита натрия на границе раздела фаз, полученный водный раствор натриевой соли п-трлуолсульфитокислоты обрабатывают монохлоруксусной кислотой и образованную при этом п-толилсульфонилуксусную кислоту подвергают обработке молекулярным йодом в среде водного раствора гидроксида натрия при температуре 4 - 5°C в течение 1 - 1,5 часов с последующей выдержкой при комнатной температуре в течение 1,5 часов. Получение требуемого технического результата при использовании прототипа невозможно потому, что низкая концентрация гидроксида натрия и молекулярного йода в расчете на 1моль птолилсульфонилуксусной кислоты не позволяет достигнуть выхода выше 92 - 92,5%. Повышение концентрации молекулярного йода на 0,15 - 0,2 моля позволяет повысить выход дийодметил-птолилсульфона до 95 - 100% от теоретического. Избыток молекулярного йода, йодид натрия возвращается в реакцию Окислительным действием газообразного хлора. Таким образом, использование молекулярного йода 100% и выход по йоду тоже достигает 100%. В основу изобретения поставлена задача создать такой способ получения дийодметил-птолилсульфона, в котором за счет использования эффективного катализатора четвертичных аммониевых солей, растворимых в водной и органической фазах, в процессе проведения способа, обеспечивается максимальная конверсия до 100% исходных веществ, получение целевого продукта без образования побочных токсичных или ядовитых веществ и сокращение времени всего технологического процесса в 1,5 - 2,0 раза. За счет этого достигается повышение выхода конечного продукта до 100% от теоретического, снижение энергоемкости производства в целом, полное использование исходного сырья, отсутствие экологически загрязняющих выбросов в водный и воздушный бассейны. Поставленная задача решается тем, что в способе получения дийодметил-п-толилсульфона взаимодействием п-толуолсульфохлорида с сульфитом натрия, полученную натриевую соль птолуолсульфитокислоты обрабатывают монохлоруксусной кислотой и образованную при этом п-толилсульфонилуксусную кислоту подвергают обработке молекулярным йодом в среде гидроксида натрия при температуре 4 - 5°C в течение 1 - 1,5 часов с последующей выдержкой при комнатной температуре в течение 1,5 часов, согласно изобретению, весь процесс проводят в присутствии в качестве катализатора четвертичных аммониевых солей, растворимых в водной и органической фазах, при этом водный раствор натриевой соли п-толуолсульфитокислоты обрабатывают монохлоруксусной кислотой при температуре 85 - 95°C. Кроме того, в качестве катализатора используют четвертичную соль типа триметилоктадециламмоний бромид (тетрамикс). От прототипа заявляемое изобретение отличается тем, что весь процесс проводят в присутствии в качестве катализатора четвертичных аммониевых солей, растворимых в водной и органической фазах, при этом водный раствор натриевой соли п-толуолсульфитокислоты обрабатывают монохлоруксусной кислотой при температуре 85 - 95°C. Кроме того, в качестве катализатора используют четвертичную соль типа триметилоктадециламмоний бромид (тетрамикс). В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в максимальной конверсии (до 100%) исходных веществ на каждой стадии и получение целевого продукта без образования побочных токсичных или ядовитых веществ и сокращение времени всего технологического цикла в 1,5 - 2,0 раза, рециркуляция катализатора (т.е. возврат катализатора с органической фазой) и не загрязнение водной фазы. Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. В заявляемом способе получения дийодметилп-толилсульфона все основные три технологические стадии процесса проводят при умеренных или пониженных температурах, что обеспечивает малоэнергоемкость процесса, а использование эффективного катализатора позволяет получить максимальную конверсию (до 100%) исходных веществ, целевой продукт без образования побочных токсичных или ядовитых веществ и сокращение времени всего технологического цикла. Отличительные существенные признаки заявляемого способа позволяют не только ускорить процесс в целом, но и довести выходы целевых продуктов на каждой стадии до 100% от теоретически возможного, что в конечном итоге приводит к повышению выхода дийодметил-птолилсульфона до 100% от теоретического. На чертеже (фиг.) изображен общий вид установки для проведения способа получения дийодметил-п-толилсульфона. Установка включает реактор синтеза 1 с обратным и прямым холодильником 2, мерник раствора п-толуолсульфохлорида (ПТСХ) 3, быстроходную мешалку 4, приемник воды 5, друкфильтр 6, приемник маточника 7, емкость для щелочного раствора 8, флорентийский сосуд 9, реактор 10 с рубашкой для охлаждения рассолом из холодильной установки 11, емкость для растворения п-толуолсульфохлорида 12, насосы 13, фильтр 14. Заявляемый способ получения дийодметил-птолилсульфона осуществляют следующим образом. Технологический процесс состоит в основном из трех стадий: 1. Получение натриевой соли птолуолсульфитокислоты 2. Получение кислоты п-толилсульфонилуксусной 3. Получение дийодметил-п-толилсульфона а также вспомогательных стадий: отделение водного слоя от органического, отгонка воды, фильтрация, промывка и перекристаллизация дийодметил-п-толилсульфона. Способ получения дийодметил-птолилсульфона осуществляют следующим образом. Пример. В эмалированный реактор 1 загружают через мерник 3 воду (5,256л), сульфит натрия (0,37кг), гидрокарбонат натрия (0,49кг) через загрузочный люк на крышке реактора 1. Включают мешалку 4 и перемешивают при комнатной температуре до полного растворения солей, загруженных в реактор 1, в течение часа. Затем из мерника 3 при интенсивном перемешивании водной фазы загружают раствор свежеперегнанного птолуолсульфохлорида (0,56кг) в бензоле (3,5л) или толуоле (3,5л) из емкости 12. Весь процесс проводят в присутствии катализатора четвертичных аммониевых солей, растворимых в водной и органической фазах, например, типа бензилтриэтиламмоний хлорид (0,006кг) или тетрабутиламмоний йодид (0,094кг) или триметилоктадециламмоний бромид (тетрамикс), растворимый и в водной и в органической фазах (0,013кг). Перемешивание реакционной смеси продолжают в течение 3 - 6 часов в зависимости от типа катализатора: бензилтриэтиламмоний хлорид 6 часов, тетрабутиламмоний йодид - 4 часа, а триметилоктадециламмоний бромид (тетрамикс) - 3 часа. Затем реакционную смесь насосом 13 подают во флорентийский сосуд 9 для отделения водного слоя от органического. Разделение фаз происходит в течение 1 - 1,5 часов, водный слой (нижний) возвращается в реактор 1, верхний слой (органический) с раствором катализатора подвергают осушке от воды известными методами: цеолитом или водуотнимающими средствами: безводным хлористым кальцием или сульфатом натрия с последующим использованием органического растворителя для последующего синтеза. Поскольку катализатор, например, тетрамикс растворим в водной фазе всего 3%, то в органическую фазу в каждый последующий синтез добавляется указанное ранее количество катализатора, что, как видно, значительно сокращает расход катализатора. При этом катализатор - тетрамикс не загрязняет водный раствор, поступающий на получение птолилсульфонилуксусной кислоты на стадии 2. Далее проводят процесс получения птолилсульфонилуксусной кислоты: В реактор 1 загружают к водному раствору натриевой соли п-толуолсульфитокислоты (0,52кг) от первой стадии (без выделения продукта), расчетное количество монохлоруксусной кислоты (0,28кг), которую загружают либо через мерник 3 в виде водного раствора, либо через загрузочный люк на крышке реактора 1 в кристаллическом виде. Включают мешалку 4. Подают пар в рубашку реактора 1. Реакцию проводят при температуре 85 95°C в течение 4 - х часов. Затем реакционную смесь (водный раствор п-толилсульфонилуксусной кислоты) насосом 13 перекачивают в реактор 10, в котором проводят процесс получения дийодметилп-толилсульфона. В реактор 10 к водному растрору птолилсульфонилуксусной кислоты (0,63кг) из емкости для щелочного раствора 8 загружают раствор гидроксида натрия (2,05кг NaOH в 27,5л H2O). Включают мешалку 4. Реакционную смесь охлаждают хладагентом из холодильной установки 11 до 4 - 5°C и при достижении указанной температуры через загрузочный люк на крышке реактора 10 загружают йод (1,4кг) порциями, чтобы температура реакционной среды не повышалась выше +5°C. Реакционную смесь выдерживают при 4 - 5°C, интенсивно перемешивая в течение 1 - 1,5 часов и еще 1,5 часа при комнатной температуре. Затем через нижний спуск реактора 10 реакционную смесь сливают на друк-фильтр 6. Полученный продукт тщательно промывают водой на фильтре до нейтральной реакции pH = 7 по универсальному индикатору, затем 10% - ным раствором тиосульфата натрия или (1 - 1,5кг) сульфита натрия с последующей промывкой водой. Сушка сырого продукта в вакуум-сушильном шкафу при 75 - 80°C. Выход целевого продукта дийодметил-п-толилсульфона составляет 97 100% от теоретического. При необходимости производят очистку дийодметил-п-толилсульфона перекристаллизацией из бутанола. Характеристика конечного продукта: Эмпирическая формула Структурная формула По внешнему виду дийодметил-птолилсульфон - кристаллический продукт светложелтого цвета без запаха с температурой плавления 148°C. Физико-химические свойства дийодметил-птолилсульфона: Выход конечного продукта по стадии технологического процесса приведен в таблице. При использовании заявляемого изобретения обеспечивается максимальная конверсия (до 100%) исходных веществ на каждой стадии, получение целевого продукта без образования побочных токсичных или ядовитых веществ и сокращение времени всего технологического процесса в 1,5 - 2,0 раза, рециркуляция катализатора (т.е. возврат катализатора с органической фазой), снижение энергоемкости производства в целом, отсутствие экологически загрязняющих выбросов в водный и воздушный бассейны.