本发明涉及烷基磺酸合成方法,尤其是用相应的二烷基二硫化 物制备这些酸的方法。 烷基磺酸及其盐工业用途广,尤其是可作为洗涤剂,乳化剂,酯 化催化剂,某些树脂硬化剂。 烷基磺酸的最常见工业制备方法是用链烷烃进行氧磺化或氯磺 化。但这两种合成方法的缺点在于,其中会在烃链的不同碳原子上生 成磺化副产物。另一方面,烷基磺酰氯水解一般会导致烷基磺酸或多 或少着色,这就需要进行脱色后处理,如用氯脱色。 近年来,在有机硫化合物(硫醇,硫化物,二硫化物)的大气光化 学方面已作了许多研究,其中有机硫化合物为生物源大气组成部分 或通常的能源生产技术排出的污染物,量都很少。大多数光化学研究 工作都在有空气,氧气,洗提气及有时有氮氧化物的存在下于低压 (≤1atm)于气相中进行。所有的研究结果都提到生成二氧化硫,磺 酸和硫酸以及取决于操作条件的其它产物。 有机硫化合物溶液的光氧化研究几乎均只涉及到在光敏剂存在 下进行硫化物光氧化制备亚砜和砜。仅有一篇文献(R.W.MURRY et al.,J.Org.Chem.Soc.,37,1972,p.3516)涉及在亚甲蓝作为光敏 剂存在下二硫化物光氧化生成硫代亚磺酸酯的方法。 现已发现,若在醇溶液中不用催化剂而在氧气存在下,用 200-320nm辐照光源,二烷基二硫化物光氧化可获得极高的烷基磺 酸产率。该方法符合下式: R-S-S-R 醇hv2RS・ O22R-SO3H 其优点在于可获得磺基均连在烃链端上的磺酸。 因此,本发明目的是提出用相应的二烷基二硫化物 R-S-S-R制备烷基磺酸R-SO3H的方法,其特征在于在氧存在 下用波长为200-320nm的光线照射二烷基二硫化物的醇溶液。 本发明方法可用于合成1-16碳,尤其是1-4碳直链或支链烷 基磺酸。用作原料的二烷基二硫化物的例子可举出二甲基二硫化物, 二乙基二硫化物,二丙基二硫化物和二丁基二硫化物,但不仅限于 此。 所用醇可有效地选自1-12碳,优选1-4碳的伯、仲或叔醇,尤 其是甲醇。原料醇溶液中二烷基二硫化物含量可根据所用醇和二硫 化物在很宽的范围内变化,一般为0.1-90%(重量),优选 2-25%(重量)。 反应所需氧气可为纯氧或氧气用惰性气体如氮气稀释的混合 物。优选在醇溶液中逐渐通入氧气。所需氧气总量为至少4mol/mol 初始溶液中存在的二烷基二硫化物,但优选用至少50%过量的氧气 操作。 本发明光氧化反应可在-20℃至醇的沸点之间的温度下操作, 但优选在18-45℃下操作。操作压力为大气压,但在稍高或低于大 气压下操作亦在本发明范围内。 本发明方法可在装有一或多盏低、中或高压汞蒸汽灯或发射紫 外线的各种光化学反应器如浸没反应器或降膜反应器中间歇或连续 进行。 以下非限制性实施例详述本发明。 实施例1 a)采用一个中心装有灯泡固定圈的浸没光化学反应器。光源为 450W Hanovia中压汞蒸汽灯(标准679A),而所用灯泡固定圈为石 英圈。连同此灯泡固定圈,反应器中的液体体积达到300ml,光照距 离为10mm。反应器和灯泡固定圈用两组独立的冷却系统控制温度 (反应器达到15℃,而灯泡固定圈调为5℃)。从反应器底部经烧结板 (孔隙率4)通入压力为大气压的氧气。为了尽可能减少挥发性产物 夹带量,可使从反应器出口出来的气体流出物料经过保持-20℃的 冷凝器,然后将其送入氢氧化钠吸收器并最后送到火炬管。 向反应器中通入300ml二甲基二硫化物(DMDS)在甲醇中的 0.56M溶液(相当于0.168mol DMDS),然后2小时内10℃下向溶 液中鼓泡通入氧气(流量:1l/h)。之后点灯,并在通入氧气(2l/h)情 况下,于35-40℃照射14小时。 在这段时间之后,溶液就变得透明和均相并且未发现有任何沉 淀存在。溶剂蒸发后,可得到无色液体,其RMN 1H分析表明DMDS 几乎全部转化(99%),甲磺酸(AMS)产率为65%。 该反应的主要副产物为硫酸(AS)(产率18%),可在甲醇中部分 酯化成氢甲酯(HMAS)。在可检测到的少量副产物中,发现有甲磺酸 甲酯(MMS:2%)、二甲基砜(DMSO2:0.6%)以及微量的甲基亚磺酸 甲酯(MMSI)存在,但未见有甲基硫代磺酸甲酯(MMTS)存在。 b)同于上述操作,但用纯DMDS(300ml)代替甲醇溶液。在氧存 在下光照时很快得到乳白色的非均相液体,2小时后就需要停止操 作。仅有微量AMS存在于倾析分出的重相中。挥发性流出物料分析 表明有二氧化硫、甲烷和甲硫醇生成。 比较实施例2-4 重复实施例1a操作,但用环己烷(实施例2)或乙腈(实施例3) 代替甲醇或使用派热克斯牌硬玻璃材料的灯泡固定圈(实施例4)。 连同此灯泡固定圈,反应器中的液体体积达到200ml,光照距离为 8mm。 下表列出了这些试验所得结果,并且为了进行对比,其中还列出 了实施例1a的结果。 实施例 1a 2 3 4 操作条件 溶剂 甲醇 环己烷 乙腈 甲醇 DMDS初始浓度 0.56M 0.56M 0.56M 0.49M 灯泡固定圈 石英 石英 石英 派热克斯牌 硬玻璃 光照时间(h) 14 11.5 5.25 9.5 结果: DMDS转化率(%) 99 50 40 21 产率(%): ·AMS 65 4 5.7 7.1 ·MMS 2 - - 微量 ·DMSO2 0.6 - - 微量 ·MMSI 微量 - - 微量 ·AS+HMAS 18 0.3 0.3 未检测到 ·MMTS 0 1.2 5.6 6.2 从这些结果中可以看出所用溶剂和过滤器对DMDS转化率、AMS 产率和不希望出现的MMTS生成量的影响。