一种S-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法与流程
一种s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法
技术领域
1.本发明涉及化学合成领域，特别涉及一种s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法。
背景技术：
2.s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐是有机合成中非常有价值的前体，可以根据反应条件充当亲电或亲核试剂。鉴于亚磺酸盐作为潜在偶联伙伴的出现及其生物学重要性，从合成有机化学的角度来看，涉及tosmic的实用无金属亚磺酰化将引起极大的兴趣。一般来说，亚磺酸盐可由亚磺酰氯、亚磺酸钠和亚磺酸生产。常见的亚磺酰卤是稳定性有限的液体，纯样品的制备很繁琐。此外，亚磺酸及其盐不是强亲核试剂，亚磺酸阴离子的简单烷基化反应并非易事，通常需要重新调整反应条件。
3.据现有技术例如文献[molecules 2015,20,10748-10762]公开的方案，以过氧化氢和环状硒酸酯为催化剂，将二硫化物氧化为硫醇亚磺酸盐。该方法采用了价格高、获取途径困难、污染环境的催化剂，反应不符合绿化学，该反应复杂且对操作要求较高，产率欠佳。
[0004]
针对以上所考虑到的工业生产的不利因素，有必要对现有的工艺进行改进，开发一种具有反应条件温和、高效、生产成本低等优点的合成方法，为s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐合成提供了新技术。
技术实现要素：
[0005]
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法。本发明提供的合成方法能够避免使用对人体有毒害的过渡金属及过量氧化剂，绿环保，同时能够保证产率。
[0006]
本发明提供了一种s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法，包括以下步骤：
[0007]
a)将对甲基苯硫酚、苯甲醛、电解质和溶剂混合，得到混合液；
[0008]
b)以所述混合液为电解液进行通电反应，得到反应混合液；
[0009]
c)对所述反应混合液进行萃取、浓缩和分离纯化，得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。
[0010]
优选的，所述步骤a)中，所述电解质选自ki、nai、tbai和kbr中的至少一种。
[0011]
优选的，所述步骤a)中，所述溶剂为有机溶剂与水的混合溶剂；
[0012]
其中，所述有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、乙醇、乙二醇、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和乙醚中的至少一种；
[0013]
所述有机溶剂∶水的体积比为1∶(0.5～9)。
[0014]
优选的，所述步骤b)中，所述通电反应的条件为：电流5～30ma，温度25～80℃，时间4～6h。
[0015]
优选的，所述步骤b)中，所述通电反应中，阳极和阴极均为铂片。
[0016]
优选的，所述步骤a)中，所述对甲基苯硫酚∶苯甲醛的摩尔比为1∶(0.5～2.5)。
[0017]
优选的，所述步骤a)中，所述对甲基苯硫酚∶电解质的摩尔比为1∶(0.3～3)。
[0018]
优选的，所述步骤a)中，所述对甲基苯硫酚∶溶剂的体积比为1∶(0.02～0.1)。
[0019]
优选的，所述步骤c)中，所述萃取采用的萃取剂为乙酸乙酯；所述浓缩为减压浓缩。
[0020]
优选的，所述步骤c)中，所述分离纯化为柱层析法分离纯化；
[0021]
所述柱层析法中采用的展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂。
[0022]
本发明提供的上述合成方法，将对甲基苯硫酚、苯甲醛和特定电解质在一定溶剂内配制成混合液，再进行通电反应，在电催化作用下，使甲基苯硫酚在液-液两相的非均相反应体系中发生选择性氧化反应，生成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐，得到了含s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的反应混合液；然后，对上述反应混合液依次进行萃取、浓缩和分离纯化，从而得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。与现有技术相比，本发明采用电化学合成方法，在电催化条件下，不使用任何催化剂，避免了使用对人体有毒害的铜、钴等过渡金属及其氧化物，绿无污染，且可减少生产过程中的废水排放；而且，在电催化下，液-液两相在非均相反应体系中进行，反应速度快，产品收率达到85％以上。因此，本发明的方法具备制备方法简单、操作方便、反应条件温和、绿环保等优点，实现了s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的绿合成，具有良好的工业应用前景。
[0023]
实验结果表明，本发明提供的合成方法，可使产品收率达到55％以上，纯度达到90％以上。当在最优条件下即采用乙腈与水搭配作为溶剂且控制乙腈∶水体积比为1∶1，并控制通电反应电流为10ma、温度为60℃时，可使产品收率达到85％，纯度达到95％。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025]
图1为电流装置的结构示意图；
[0026]
图2为实施例1所得产品的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
[0027]
本发明提供了一种s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法，包括以下步骤：
[0028]
a)将对甲基苯硫酚、苯甲醛、电解质和溶剂混合，得到混合液；
[0029]
b)以所述混合液为电解液进行通电反应，得到反应混合液；
[0030]
c)对所述反应混合液进行萃取、浓缩和分离纯化，得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。
[0031]
本发明提供的上述合成方法，将对甲基苯硫酚、苯甲醛和特定电解质在一定溶剂内配制成混合液，再进行通电反应，在电催化作用下，使甲基苯硫酚在液-液两相的非均相反应体系中发生选择性氧化反应，生成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐，得到了含s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的反应混合液；然后，对上述反应混合液依次进行萃取、浓缩和分
离纯化，从而得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。与现有技术相比，本发明采用电化学合成方法，在电催化条件下，不使用任何催化剂，避免了使用对人体有毒害的铜、钴等过渡金属及其氧化物，绿无污染，且可减少生产过程中的废水排放；而且，在电催化下，液-液两相在非均相反应体系中进行，反应速度快，产品收率达到85％以上。
[0032]
[关于步骤a]：
[0033]
a)将对甲基苯硫酚、苯甲醛、电解质和溶剂混合，得到混合液。
[0034]
本发明以对甲基苯硫酚和苯甲醛作为反应原料来合成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐，其反应路线如下所示：
[0035][0036]
本发明中，反应原料对甲基苯硫酚和苯甲醛的来源没有特殊限制，为市售商业品即可。本发明中，所述对甲基苯硫酚∶苯甲醛的摩尔比优选为1∶(0.5～2.5)，具体可为1∶0.5、1∶0.6、1∶0.7、1∶0.8、1∶0.9、1∶1.0、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5、1∶1.6、1∶1.7、1∶1.8、1∶1.9、1∶2.0、1∶2.1、1∶2.2、1∶2.3、1∶2.4、1∶2.5，更优选为1∶(1.0～2.0)。
[0037]
本发明中，所述电解质优选为ki、nai、tbai(即四丁基碘化铵)和kbr中的至少一种，更优选为ki。本发明对所述电解质的来源没有特殊限制，为市售商业品即可。本发明中，所述对甲基苯硫酚∶电解质的摩尔比优选为1∶(0.3～3)，具体可为1∶0.3、1∶0.5、1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0。而且，电解质用量≥对甲基苯硫酚质量的0.5％。
[0038]
本发明中，所述溶剂为有机溶剂与水的混合溶剂。其中，所述有机溶剂优选为乙腈、四氢呋喃、乙醇、乙二醇、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和乙醚中的至少一种，更优选为乙腈。本发明采用上述与水互溶的特定有机溶剂与水搭配作为溶剂才有利于获得好的反应效果，若单独使用水则不能使反应进行，若单独使用上述有机溶剂则只能反应少量。其中，乙腈与水搭配时反应效果最好。本发明中，所述有机溶剂∶水的体积比优选为1∶(0.5～9)，具体可为1∶0.5、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9，更优选为1∶(0.5～1)，最优选为1∶1，当比例为1∶1反应效果最好。
[0039]
本发明中，所述对甲基苯硫酚∶溶剂的体积比为1∶(0.02～0.1)，更优选为1∶(0.03～0.05)。本发明在上述较低的溶剂用量下即可保证反应有效顺利进行，反应溶剂使用量低，有利于降低生产成本和提高环保性。
[0040]
本发明中，将对甲基苯硫酚、苯甲醛、电解质和溶剂这四种物质进行混合的方式没有特殊限制，为本领域常规混料方式能够将物料混合均匀、各物质充分溶于溶剂中即可，如搅拌混合。本发明中，所述混合的温度没有特殊限制，在室温下进行即可，具体可为16～25℃。经混合后，得到混合液。
[0041]
[关于步骤b]：
[0042]
b)以所述混合液为电解液进行通电反应，得到反应混合液。
[0043]
本发明中，以步骤a)所得混合液作为电解液，对其通电，进行电化学反应，从而合成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。
[0044]
本发明中，所述通电反应采用电流装置中，以直流电源作为电源，在恒定直流电作用下进行电催化反应。所述电流装置优选采用两个铂片分别作为阳极和阴极。更具体的，将
铂丝连接在铂片上，并用铜丝缠绕铂丝固定到容器胶塞上，再用封口膜固定。参见图1，图1为电流装置的结构示意图，其中，1为铂片，2为铂丝，3为铜丝。
[0045]
本发明中，所述通电反应的条件优选为：电流5～30ma，温度25～80℃，时间4～6h。其中，所述电流具体可为5ma、10ma、15ma、20ma、25ma、30ma，更优选为10ma。所述温度具体可为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃，更优选为60℃。所述时间具体可为4h、4.5h、5h、5.5h、6h。经通电反应后，体系中生成了s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐，得到了含s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的反应混合液。
[0046]
[关于步骤c]：
[0047]
c)对所述反应混合液进行萃取、浓缩和分离纯化，得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。
[0048]
本发明中，所述萃取采用的萃取剂优选为乙酸乙酯。本发明经萃取后，保留有机相进行后续处理。
[0049]
本发明中，经上述萃取后，进行浓缩。本发明中，所述浓缩优选为减压浓缩。本发明中，所述减压浓缩的条件优选为：0.090mpa≤压力＜0.100mpa，温度40～70℃。本发明通过减压浓缩来去除萃取所得有机相中残留的萃取剂及步骤a)中引入的溶剂，方便后续分离纯化。
[0050]
本发明中，经上述浓缩后，进行分离纯化。本发明中，所述分离纯化优选为柱层析法分离纯化。其中，采用的展开剂优选为石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂。所述石油醚∶乙酸乙酯的体积比优选为(10～25)∶1，更优选为20∶1。经分离纯化后，得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐产品。
[0051]
本发明提供的上述合成方法，将对甲基苯硫酚、苯甲醛和特定电解质在一定溶剂内配制成混合液，再进行通电反应，在电催化作用下，使甲基苯硫酚在液-液两相的非均相反应体系中发生选择性氧化反应，生成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐，得到了含s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的反应混合液；然后，对上述反应混合液依次进行萃取、浓缩和分离纯化，从而得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。与现有技术相比，本发明采用电化学合成方法，在电催化条件下，不使用任何催化剂，避免了使用对人体有毒害的铜、钴等过渡金属及其氧化物，绿无污染，且可减少生产过程中的废水排放；而且，在电催化下，液-液两相在非均相反应体系中进行，反应速度快，产品收率达到85％以上。因此，本发明的方法具备制备方法简单、操作方便、反应条件温和、绿环保等优点，实现了s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的绿合成，具有良好的工业应用前景。
[0052]
实验结果表明，本发明提供的合成方法，可使产品收率达到55％以上，纯度达到90％以上。当在最优条件下即采用乙腈与水搭配作为溶剂且控制乙腈∶水体积比为1∶1，并控制通电反应电流为10ma、温度为60℃时，可使产品收率达到85％，纯度达到95％。
[0053]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0054]
实施例1
[0055]
a)将0.5mmol对甲基苯硫酚、1.0mmol苯甲醛、0.25mmolki、3ml溶剂(乙腈∶水体积比＝1∶1)，在室温下搅拌混合，得到混合液。
[0056]
b)将所述混合液作为电解液，以直流电源作为电源，阳极和阴极均为铂片，通恒定直流电进行反应。反应条件如下：电流10ma，温度60℃，反应6h。反应结束后，得到反应混合液。
[0057]
c)使用20ml乙酸乙酯对所得反应混合液萃取。然后，对有机相进行减压浓缩，条件为：压力0.095mpa，温度60℃，处理时长0.2h。之后，对所得浓缩物进行柱层析分离纯化，采用的展开剂为石油醚与乙酸乙酯以体积比20∶1的混合溶剂。经以上处理后，得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐产品0.2227g。经计算其收率为85％。
[0058]
以上合成方法的反应路线如下：
[0059][0060]
所得产品的核磁共振氢谱数据如下：1h nmr(501mhz,chloroform-d)δ7.45(d,j＝8.2hz,2h),7.22(dd,j＝14.0,8.1hz,4h),7.14(d,j＝7.8hz,2h),2.42(s,3h),2.37(s,3h)。具体参见图1，图1为实施例1所得产品的核磁共振氢谱图。
[0061]
实施例2
[0062]
按照实施例1实施，不同的是，将步骤a)溶剂中的乙腈替换为四氢呋喃。
[0063]
实施例3
[0064]
按照实施例1实施，不同的是，将步骤a)溶剂中的乙腈替换为乙醇。
[0065]
实施例1～3的制备效果参见表1：
[0066]
表1：实施例1～3的制备效果
[0067] 溶剂中的有机溶剂产品收率，％产品纯度，％实施例1乙腈8595实施例2四氢呋喃6292实施例3乙醇5790
[0068]
可以看出，实施例1-3均能有效合成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐产品，其中，实施例1所得产品的收率和纯度最高，证明，相比于其它有机溶剂与水搭配，采用乙腈与水搭配时效果最好。
[0069]
实施例4
[0070]
按照实施例1实施，不同的是，调整步骤a)溶剂中乙腈的用量，使乙腈∶水体积比＝1∶9。
[0071]
实施例5
[0072]
按照实施例1实施，不同的是，调整步骤a)溶剂中乙腈的用量，使乙腈∶水体积比＝1∶0.5。
[0073]
实施例1,4-5的制备效果参见表2：
[0074]
表2：实施例1,4-5的制备效果
[0075] 溶剂中乙腈∶水体积比产品收率，％产品纯度，％实施例11∶18595实施例41∶97593
实施例51∶0.57893
[0076]
可以看出，实施例1,4-5均能有效合成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐产品，其中，实施例1所得产品的收率和纯度最高，证明，当乙腈∶水的体积比为1∶1时反应效果最好。
[0077]
实施例6
[0078]
按照实施例1实施，不同的是，步骤b)中的电流调整为5ma，温度调整为80℃。
[0079]
实施例7
[0080]
按照实施例1实施，不同的是，步骤b)中的电流调整为30ma，温度调整为25℃。
[0081]
实施例1,6-7的制备效果参见表3：
[0082]
表3：实施例1,6-7的制备效果
[0083] 反应电流，ma反应温度，℃产品收率，％产品纯度，％实施例110608595实施例65806692实施例730255990
[0084]
可以看出，实施例1,6-7均能有效合成s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐产品，其中，实施例1所得产品的收率和纯度最高，证明，当反应电流为10ma、反应温度为60℃时反应效果最好。
[0085]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
技术特征：
1.一种s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将对甲基苯硫酚、苯甲醛、电解质和溶剂混合，得到混合液；b)以所述混合液为电解液进行通电反应，得到反应混合液；c)对所述反应混合液进行萃取、浓缩和分离纯化，得到s-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述电解质选自ki、nai、tbai和kbr中的至少一种。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述溶剂为有机溶剂与水的混合溶剂；其中，所述有机溶剂选自乙腈、四氢呋喃、乙醇、乙二醇、n,n-二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和乙醚中的至少一种；所述有机溶剂∶水的体积比为1∶(0.5～9)。4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述通电反应的条件为：电流5～30ma，温度25～80℃，时间4～6h。5.根据权利要求1或4所述的合成方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述通电反应中，阳极和阴极均为铂片。6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述对甲基苯硫酚∶苯甲醛的摩尔比为1∶(0.5～2.5)。7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述对甲基苯硫酚∶电解质的摩尔比为1∶(0.3～3)。8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述对甲基苯硫酚∶溶剂的体积比为1∶(0.02～0.1)。9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤c)中，所述萃取采用的萃取剂为乙酸乙酯；所述浓缩为减压浓缩。10.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步骤c)中，所述分离纯化为柱层析法分离纯化；所述柱层析法中采用的展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂。
技术总结
本发明提供了一种S-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐的合成方法，包括以下步骤：a)将对甲基苯硫酚、苯甲醛、电解质和溶剂混合，得到混合液；b)以所述混合液为电解液进行通电反应，得到反应混合液；c)对所述反应混合液进行萃取、浓缩和分离纯化，得到S-(对甲苯基)4-甲基苯亚硫酸盐。本发明提供的合成方法能够避免使用对人体有毒害的过渡金属及过量氧化剂，绿环保，同时能够保证产率。同时能够保证产率。
