一種羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法
2023-04-24 15:49:06
一種羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法
【專利摘要】一種羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其步驟包括：在常溫條件下，將亞硫酸氫鹽或焦亞硫酸鹽在水中充分溶解後，加入輔助磺化劑亞硫酸鈉調節體系pH值為5.2-5.5之間，後加入催化劑聚醚F-6；再加入絡合劑，控制環境條件並加入環氧氯丙烷，發生開環反應得到3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽；在上述體系中再加入吡啶，控溫回流反應後，加入除雜劑三乙胺，反應1小時，之後脫水脫色並調節pH值為2-5，加入穩定劑4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基與維生素C衍生物，得到產品羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的水溶液。本發明方法合成羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽，為一鍋法生產，符合當今電鍍行業發展的要求，其產品雜質含量低、外觀好、生產成本低廉。
【專利說明】一種羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於鍍鎳中間體羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽製備新方法，它是一種在高電流密度區具有光亮、整平性能優良的電鍍添加劑。
【背景技術】
[0002]羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽是一種電鍍中間體，純品為白色晶體，常見的是含量在40%-50%之間、pH值在3-5的無色至淡黃色液體產品。CAS號:3918-73-8，分子式:C8H11NaO4S,分子量:217.24。
[0003]羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽(PPS-OH)在電鍍鎳中具有優良的光亮和整平作用，尤其在高電流密度區整平效果特佳。作為鍍鎳槽液中的基礎添加劑、其消耗量為20-50g/kAH，用量50-500mg/L，市場需求量大。目前，羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽(PPS-OH)液體產品在國外只有德國拉西格、BASF公司生產，國內同行主要採用兩步法製備，其生產成本高、廢水量大、產品不穩定、生產周期長，從而導致國內主要還是依賴進口高品質PPS-OH產品。
[0004]目前國內外對PPS-OH的合成報導較少，主要有法國專利FR1390191，同名專利為GB1006139、US3280130、DE19620724和中國專利CN102161639A公開了該產品的合成製備方法，其中法國專利提到的合成方法存在異構體、最終反應收率較低、產品應用效果較差，不適宜工業化生產。我公司專 利CN102161639A是結合國外資料提出的新的合成方法，對國內該產品的工業化生產提供了重要參考意見。
[0005]其合成方法也分為兩個步驟:
[0006]第一步:3_氯-2-羥基丙磺酸鈉的合成
[0007]在常溫條件下，將Na2S03、Na2S2O5和水攪拌溶解後加入催化劑，升溫至40-80°C之間，通入惰性氣體保護，緩慢滴加環氧氯丙烷，滴完後在40-80°C之間保溫2小時，減壓脫部分水後得3-氯-2-羥基丙磺酸鈉。
[0008]第二步:羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成
[0009]將3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉溶解於水，再加入高效催化劑1，4，7，13_四氧雜-10-氮雜-2，3-苯並環十五-2-烯，在30-100°C之間，和吡啶反應6_12小時，減壓脫去部分水，最後經過脫色除雜得到羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽水溶液。
[0010]其反應原理為:
[0011]
Na2S2O5 + H2O -2NaHS〇3
OH
NaHSO +-- a」^S03Na
OH
Cl—--SO3Na + [(6)-廣 j-O
OH °[0012]按照上述方法合成羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽存在以下缺點；
[0013]經HPLC分析發現雜質含量較高，在電鍍應用上表現為鍍層脆性較大、發暗；其次雜質含量較高對產品色度影響較大，表現為生產的產品較國外產品色度深，呈淡黃色至黃色；按照上述方法生產的產品久置後容易出現變色現象，表現為變紅/黃色；上述方案中吡啶用量較大且回收困難，造成生產原料浪費嚴重。
[0014]在鍍鎳行業發展日益精細化的今天，上述合成路線已很難生產出能滿足行業需要的聞端精細化廣品。
【發明內容】
[0015]本發明目的在於改進現有技術的不足，提供一種符合當今電鍍行業發展要求的雜質含量低、外觀好、生產成本低廉的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的製備方法。
[0016]本發明是通過如下技術方案實現的:一種羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其步驟包括:[0017]( I)中間體3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽的合成
[0018]在常溫條件下，將亞硫酸氫鹽或焦亞硫酸鹽在水中充分溶解後，加入輔助磺化劑亞硫酸鈉調節體系PH值為5.2-5.5之間，後加入催化劑聚醚F-6 ;再加入絡合劑，控制環境條件並加入環氧氯丙烷，發生開環反應得到3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽。
[0019](2)羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成
[0020]在上述體系中再加入吡啶，控溫回流反應後，加入除雜劑三乙胺，反應I小時，之後脫水脫色並調節PH值為2-5，加入穩定劑4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶_1_氧自由基與維生素C衍生物，得到產品羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的水溶液。
[0021]所述催化劑聚醚F-6用量為體系總量質量的0.04-0.07%。
[0022]所述穩定劑4-羥基-2，2，6，6_四甲基哌啶_1_氧自由基與維生素C衍生物，其用量為體系總量的0.02%。
[0023]所述絡合劑檸檬酸，其用量為焦亞硫酸鹽總質量的0.003-0.005%。
[0024]所述環氧氯丙烷發生開環反應時，控制體系內溫度為40_70°C，且通入氮氣作為保護氣。
[0025]所述環氧氯丙烷發生開環反應時，需要將環氧氯丙烷緩慢滴入，且其用量與焦亞硫酸鈉摩爾比為1:0.51-0.52。
[0026]所述體系反應得到3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽後，直接加入吡啶，其用量與環氧氯丙烷的摩爾比為0.93:1。
[0027]所述體系加入吡啶之後，升溫至95-110°C之間回流反應10-14小時。
[0028]所述除雜劑三乙胺，其添加量為吡啶總質量的5-7.5%。
[0029]本發明的優選技術方案為:在常溫條件下，將亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉在水中充分溶解後，加入輔助磺化劑亞硫酸鈉調節體系PH值為5.2-5.5之間後加入催化劑聚醚F-6(即:烯丙醇與環氧乙烷、環氧丙烷聚合物)，其用量為體系總量質量的0.04-0.07%。該體系中再加入檸檬酸作為絡合劑，其用量為焦亞硫酸鈉總量質量的0.003-0.005%。將該體系升溫至40-70°C後通入氮氣作為保護氣，在該條件下緩慢滴加環氧氯丙烷，其用量與焦亞硫酸鈉摩爾比為1:(0.51-0.52)。上述反應得到中間產物3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽。[0030]在上述體系中再加入適量吡啶，其用量與環氧氯丙烷的摩爾比為0.93:1。體系升溫95-110°C之間，回流反應10-14小時後，再加入除雜劑三乙胺，其添加量為吡啶用量的5-7.5%，反應I小時。該體系脫水脫色後調節pH值為2-5之間，加入穩定劑4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基與維生素C衍生物，其用量為體系總量的0.02%,得到羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽(PPS-OH)水溶液產品。
[0031]本發明的反應原理如下:
[0032]
【權利要求】
1.一種羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其步驟包括: (1)中間體3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽的合成 在常溫條件下，將亞硫酸氫鹽或焦亞硫酸鹽在水中充分溶解後，加入輔助磺化劑亞硫酸鈉調節體系PH值為5.2-5.5之間，後加入催化劑聚醚F-6 ;再加入絡合劑，控制環境條件並加入環氧氯丙烷，發生開環反應得到3-氯-2-羥基丙烷磺酸鹽。 (2)羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成 在上述體系中再加入吡啶，控溫回流反應後，加入除雜劑三乙胺，反應I小時，之後脫水脫色並調節PH值為2-5，加入穩定劑4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶_1_氧自由基與維生素C衍生物，得到產品羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的水溶液。
2.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述催化劑聚醚F-6用量為體系總量質量的0.04-0.07%。
3.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述穩定劑4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基與維生素C衍生物，其用量為體系總量的0.02%。
4.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述絡合劑檸檬酸，其用量為焦亞硫酸鹽總質量的0.003-0.005%。
5.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述環氧氯丙烷發生開環反應時，控制體系內溫度為40-70°C，且通入氮氣作為保護氣。
6.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述環氧氯丙烷發生開環反應時，需要將環氧氯丙烷緩慢滴入，且其用量與焦亞硫酸鈉摩爾比為1:0.51-0.52。
7.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述吡啶，其用量與環氧氯丙烷的摩爾比為0.93:1。
8.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述體系加入吡啶之後，升溫至95-110°C之間回流反應10-14小時。
9.根據權利要求1所述的羥基丙烷磺酸吡啶嗡鹽的合成方法，其特徵在於:所述除雜劑三乙胺，其添加量為吡啶總質量的5-7.5%。
【文檔編號】C07D213/04GK103922997SQ201410146820
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】高成, 楊威, 黃開偉, 陳彰評, 周世駿, 宋文超 申請人:湖北吉和昌化工科技有限公司