对氯苯磺酰胺合成工艺的研究
目录
1 绪论 1
1.1 磺胺生产工艺 2
1.2磺化工艺进展 3
1.3 本课题研究的目的及意义 4
2 实验部分 5
2.1实验主要仪器与药品 5
2.2实验装置 6
2.3实验步骤 6
3 结果与讨论 9
3.1反应机理 9
3.2硫酸铵用量考察 9
3.3时间考察 10
3.4温度考察 11
3.5溶剂用量考察 12
3.6液相分析结果 13
结 论 14
参 考 文 献 17
1 绪论
磺胺学名对氨基苯磺酰胺（Sulfanilamide,P-aminobenzensulfonamide）分子式为C6H8N2O2S,分子量（g/mol）：112.56,熔点(℃)： 164.5～166.5,密度(g/cm3)： 1.08。该产品是微溶于冷水、乙醇、甲醇，易溶于沸水、丙三醇、盐酸、氢氧化钾及氢氧化钠溶液的没有臭味的白色颗粒或粉末状结晶。
最早的磺胺是染料中的一员，现在的磺胺也是一种医药中间体，作为原料药应用极其广泛，除用来生产结晶磺胺外用消炎外，也是磺胺类药物合成时的重要中间产物。作为临床用药的磺胺类药物应用历史久远，具有疗效高、性质稳、使用方便、价格低廉，同时又便于长期贮存的特点。该药物还用于肺链球菌、沙门氏菌、大肠杆菌等格兰氏阳性菌以及部分阴性菌的治疗对化脓棒状杆菌、链球菌，具有较广的抗菌谱 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
。磺胺还有明显的抑制作用。由此观之目前仅低于抗生素的一大类药物就是磺胺仍，尤其是高效、长效、广谱的新型磺胺和抗菌增效剂合成以后，使磺胺类药物的临床应用有了新的广阔前途[1]。
对氯苯磺酸是氯苯的磺化产物，白色结晶体，以水合物的形式存在的中强酸，主要用于有机合成原料。分子式：C6H5Cl3S,分子量:192.5，易溶于水，苯，液体苯酚等。能够和碱中和，和钙盐、铝盐、钡盐发生反应生成沉淀。本论文不对其进行研究。
对氯苯磺酰氯（?4-Chlorobenzenesulfonyl chloride）,分子式：C6H4Cl2O2S，分子量（g/mol）：211.0658，熔点(℃)：53，白色棱状晶体，溶于乙醇，不溶于水，是制造工程塑料聚砜(SAT)及聚醚砜(SAT)的重要原料[2]，也是氯苯-过量氯磺酸法合成磺胺的中间产物，主要应用于多种多样的农药，比如医药泰尔登、杀螨剂螨卵酯等。
1.1 磺胺生产工艺
1.1.1乙酰苯胺法
乙酰苯胺为原料合成对氨基苯磺酰胺是路线比较成熟的工艺。操作过程是以乙酰苯胺为原料，过量的氯磺酸做氯磺化试剂，再经氨水氨解、水解得磺胺。除缺乏过量氯磺酸的回收工序严重影响反应设备外，该工艺反应条件温和，操作设备简单，产生的尾气也基本可以回收利用[3]。反应机理如下：
1.1.2二苯脲合成法
第二种工艺以苯胺、脲为原料，二者经缩合反应生成混合脲（单苯脲和二苯脲)，再经氯磺化、胺解、水解，酸析而得到产品磺胺该工艺起始原料成本低，合成过程不需要加入溶剂，收率可达94％[4]。反应机理如下：
1.1.3氯苯法
第三种工艺是以氯苯为原料，与磺化试剂液体三氧化硫磺化，在氯化亚铜催化作用下在与酰氯化试剂氯化亚砜进行酰氯化得到中间产物对氯苯磺酰氯，然后将反应液高压氨化既得对氨基苯磺酰胺。该方法产生的废酸较少，但要求较苛刻，需在高温高压下进行操作，且产生的废气无法二次利用限制了其工业利用[3]并且工此方法有副产物产生，影响产物的纯度。反应机理：
1.1.4氯苯—氯磺酸法
该工艺已有文献报导，但工艺还不成熟，有待优化还未广泛用于工业生产。该工艺是以氯苯为原料，氯磺酸为磺化试剂和酰氯化试剂，磺化过程加入合适的加入无机酸金属盐或无机酸铵盐和溶剂来抑制副产物的生成。此工艺相对较为清洁，产生的废酸也可以回收再利用，适宜工业生产，也是本次研究的合成工艺。反应机理：
1.2磺化工艺进展
磺化工艺在化学工程领域有举足轻重的地位，磺化产品种类繁多，用途广泛!生产中常用的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸、亚硫酸盐等!磺酸化合物是产量最大应用最为广泛的阴离子表面活性剂，作为反应物，磺化剂的性能及相应的工艺条件直接决定了工艺的先进程度和产品质量的好坏[7]!
1.2.1浓硫酸
浓H2S04、发烟硫酸是早期的磺化工艺采用的磺化试剂，历史悠久，技术成熟，主要包括过量硫酸磺化法和共沸去水磺化法[3]!采用过量硫酸磺化，浓H2S04具有三重作用既是磺化剂，又是溶剂和脱水 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
剂!此法磺化时废酸得不到回收利用，因为废酸碳化严重，颜色过深不好处理，对环境造成严重污染，趋于淘汰!浓硫酸做磺化试剂时会产生水分，水分的存在使得反应体系中浓硫酸浓度降低，体系中硫酸浓度过低时反应会停止，因此需要由未反应的有机物带出生成的水，使反应继续进行，即共沸去水磺化法。带水的有机物经分离回收使用。共沸去水磺化可以提高法硫酸利用率，减少废酸生成量，但只适合于像苯和甲苯沸点低易挥发的芳烃的磺化!但由于耗酸量大、废酸不易回收利用、环境污染和设备腐蚀严重，趋于淘汰。
1.2.2 氯磺酸
氯磺酸（ClSO3H）是一种常见的磺化剂，反应活性强，可以在常温下进行，操作方便，反应环境必须无水，否则不仅会产生大量的热，还会降低氯磺酸的利用率。但可在三氯乙烷、四氯化碳、二氯乙烷液体等溶剂中进行。
1.2.3三氧化硫
三氧化硫是磺化能力较强，工艺清洁，对环境无污染，成本低廉的首选磺化剂，国内外都致力于三氧化硫磺化技术的研究!目前工业也大都采用三氧化硫磺化，但在该合成工艺中如果条件控制不好会有副产物生成。所以在本课题中我们所用的磺化试剂为氯磺酸。
1.3 本课题研究的目的及意义
1.3.1研究目的
在这之前，就有许多关于改进对氯苯磺酰胺生产工艺的文献，Yamaguchi在做对氯磺酰氯生产工艺研究改进的实验中引入了溶剂二氯乙烷，得到无水对氯苯磺酰氯，收率91.2%[5]。Tanabe在研究中引入无机酸金属盐或无机酸铵盐，发现收率明显提高，副产物也有所下降[6]。本论文就以提高对氯苯磺酰胺产率、纯度，降低生产陈本为目的进行研究分析。
该研究主要集中在氯磺化工艺，如果该合成阶段出现失误，后续氨解工艺就没有在研究的必要性和意义，因此主要分析、讨论可能的影响对氯苯磺酰氯合成工艺的因素，进行单因素实验对影响因素进行考察、整理，总结各因素对生产工艺的影响，通过实验优化反应条件，使得对氯苯磺酰胺收率大于90%，纯度大于99%。
1 绪论 1
1.1 磺胺生产工艺 2
1.2磺化工艺进展 3
1.3 本课题研究的目的及意义 4
2 实验部分 5
2.1实验主要仪器与药品 5
2.2实验装置 6
2.3实验步骤 6
3 结果与讨论 9
3.1反应机理 9
3.2硫酸铵用量考察 9
3.3时间考察 10
3.4温度考察 11
3.5溶剂用量考察 12
3.6液相分析结果 13
结 论 14
参 考 文 献 17
1 绪论
磺胺学名对氨基苯磺酰胺（Sulfanilamide,P-aminobenzensulfonamide）分子式为C6H8N2O2S,分子量（g/mol）：112.56,熔点(℃)： 164.5～166.5,密度(g/cm3)： 1.08。该产品是微溶于冷水、乙醇、甲醇，易溶于沸水、丙三醇、盐酸、氢氧化钾及氢氧化钠溶液的没有臭味的白色颗粒或粉末状结晶。
最早的磺胺是染料中的一员，现在的磺胺也是一种医药中间体，作为原料药应用极其广泛，除用来生产结晶磺胺外用消炎外，也是磺胺类药物合成时的重要中间产物。作为临床用药的磺胺类
。磺胺还有明显的抑制作用。由此观之目前仅低于抗生素
对氯苯磺酸是氯苯的磺化产物，白色结晶体，以水合物的形式存在的中强酸，主要用于有机合成原料。分子式：C6H5Cl3S,分子量:192.5，易溶于水，苯，液体苯酚等。能够和碱中和，和钙盐、铝盐、钡盐发生反应生成沉淀。本论文不对其进行研究。
对氯苯磺酰氯（?4-Chlorobenzenesulfonyl chloride）,分子式：C6H4Cl2O2S，分子量（g/mol）：211.0658，熔点(℃)：53，白色棱状晶体，溶于乙醇，不溶于水，是制造工程塑料聚砜(SAT)及聚醚砜
1.1 磺胺生产工艺
1.1.1乙酰苯胺法
乙酰苯胺为原料合成对氨基苯磺酰胺是路线比较成熟的工艺。操作过程是以乙酰苯胺为原料，过量的氯磺酸做氯磺化试剂，再经氨水氨解、水解得磺胺。除缺乏过量氯磺酸的回收工序严重影响反应设备外，该工艺反应条件温和，操作设备简单，产生的尾气也基本可以回收利用[3]。反应机理如下：
1.1.2二苯脲合成法
第二种工艺以苯胺、脲为原料，二者经缩合反应生成混合脲（单苯脲和二苯脲)，再经氯磺化、胺解、水解，酸析而得到产品磺胺该工艺起始原料成本低，合成过程不需要加入溶剂，收率可达94％[4]。反应机理如下：
1.1.3氯苯法
第三种工艺是以氯苯为原料，与磺化试剂液体三氧化硫磺化，在氯化亚铜催化作用下在与酰氯化试剂氯化亚砜进行酰氯化得到中间产物对氯苯磺酰氯，然后将反应液高压氨化既得对氨基苯磺酰胺。该方法产生的废酸较少，但要求较苛刻，需在高温高压下进行操作，且产生的废气无法二次利用限制了其工业利用[3]并且工此方法有副产物产生，影响产物的纯度。反应机理：
1.1.4氯苯—氯磺酸法
该工艺已有文献报导，但工艺还不成熟，有待优化还未广泛用于工业生产。该工艺是以氯苯为原料，氯磺酸为磺化试剂和酰氯化试剂，磺化过程加入合适的加入无机酸金属盐或无机酸铵盐和溶剂来抑制副产物的生成。此工艺相对较为清洁，产生的废酸也可以回收再利用，适宜工业生产，也是本次研究的合成工艺。反应机理：
1.2磺化工艺进展
磺化工艺在化学工程领域有举足轻重的地位，磺化产品种类繁多，用途广泛!生产中常用的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫、氨基磺酸、亚硫酸盐等!磺酸化合物是产量最大应用最为广泛的阴离子表面活性剂，作为反应物，磺化剂的性能及相应的工艺条件直接决定了工艺的先进程度和产品质量的好坏[7]!
1.2.1浓硫酸
浓H2S04、发烟硫酸是早期的磺化工艺采用的磺化试剂，历史悠久，技术成熟，主要包括过量硫酸磺化法和共沸去水磺化法[3]!采用过量硫酸磺化，浓H2S04具有三重作用既是磺化剂，又是溶剂和脱水 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
剂!此法磺化时废酸得不到回收利用，因为废酸碳化严重，颜色过深不好处理，对环境造成严重污染，趋于淘汰!浓硫酸做磺化试剂时会产生水分，水分的存在使得反应体系中浓硫酸浓度降低，体系中硫酸浓度过低时反应会停止，因此需要由未反应的有机物带出生成的水，使反应继续进行，即共沸去水磺化法。带水的有机物经分离回收使用。共沸去水磺化可以提高法硫酸利用率，减少废酸生成量，但只适合于像苯和甲苯沸点低易挥发的芳烃的磺化!但由于耗酸量大、废酸不易回收利用、环境污染和设备腐蚀严重，趋于淘汰。
1.2.2 氯磺酸
氯磺酸（ClSO3H）是一种常见的磺化剂，反应活性强，可以在常温下进行，操作方便，反应环境必须无水，否则不仅会产生大量的热，还会降低氯磺酸的利用率。但可在三氯乙烷、四氯化碳、二氯乙烷液体等溶剂中进行。
1.2.3三氧化硫
三氧化硫是磺化能力较强，工艺清洁，对环境无污染，成本低廉的首选磺化剂，国内外都致力于三氧化硫磺化技术的研究!目前工业也大都采用三氧化硫磺化，但在该合成工艺中如果条件控制不好会有副产物生成。所以在本课题中我们所用的磺化试剂为氯磺酸。
1.3 本课题研究的目的及意义
1.3.1研究目的
在这之前，就有许多关于改进对氯苯磺酰胺生产工艺的文献，Yamaguchi在做对氯磺酰氯生产工艺研究改进的实验中引入了溶剂二氯乙烷，得到无水对氯苯磺酰氯，收率91.2%[5]。Tanabe在研究中引入无机酸金属盐或无机酸铵盐，发现收率明显提高，副产物也有所下降[6]。本论文就以提高对氯苯磺酰胺产率、纯度，降低生产陈本为目的进行研究分析。
该研究主要集中在氯磺化工艺，如果该合成阶段出现失误，后续氨解工艺就没有在研究的必要性和意义，因此主要分析、讨论可能的影响对氯苯磺酰氯合成工艺的因素，进行单因素实验对影响因素进行考察、整理，总结各因素对生产工艺的影响，通过实验优化反应条件，使得对氯苯磺酰胺收率大于90%，纯度大于99%。
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