对甲苯磺酸酰氯化反应研究

王宏亮，徐聪，顾群峰，冯明红，李宁

对甲苯磺酸酰氯化反应研究

王宏亮*1,2，徐聪3，顾群峰1,2，冯明红1,2，李宁3

（1.浙江省芳烃磺酸工程技术研究中心，浙江嘉兴314201；2.浙江嘉化能源化工股份有限公司，浙江嘉兴314201；3.嘉兴学院，浙江嘉兴314001）

对甲苯磺酰氯在生物、医药及精细化学产品中有重要的应用。本文以对甲苯磺酸为原料，以氯磺酸为酰氯化试剂，正交实验法考察反应时间、反应温度、反应催化剂量等工艺条件对对甲苯磺酰氯收率的影响，最佳工艺条件为：8.5%的催化剂量（以对甲苯磺酸质量计），35℃，2 h条件下，收率可达到91.4%。

甲苯磺酸；酰氯化；正交实验

磺酰氯可以看作磺酸中的羟基被氯取代的产物，是磺酸的衍生物。磺酰氯是一类重要的精细有机化工中间体，广泛用于多种医药、农药、染料的合成过程中，其中芳基磺酰氯是合成磺胺类药物[1-2]、染料、杀虫剂[3-4]的重要中间体;烷基磺酰氯在皮革工业中有广泛的应用[5]。市场前景广阔。

目前芳基磺酰氯的酰氯化试剂主要有二氯亚砜[6]、三氯化磷[7]、氯磺酸。二氯亚砜酰氯化反应条件温和，产物不需分离，纯度好，产率高，但此法二氯亚砜用量大，生产成本高，且设备腐蚀严重；三氯化磷价格便宜，但其水解生成的亚磷酸难处理；氯磺酸反应温度温和，但该反应为可逆反应，需要过量的氯磺酸且反应有副产物砜磺酸生成，影响最终收率。本文重点介绍以氯磺酸为酰氯化试剂，以对甲苯磺酸为原料，使用正交实验法考察反应时间、反应温度、催化剂及其用量等工艺条件等对对甲苯磺酰氯收率的影响。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

型号：安捷伦7890气相色谱（邻苯二甲酸二乙酯，内标）。

对甲苯磺酸溶液（45%）自制；氯磺酸（99%）自制；催化剂。

1.2 实验方法

对甲苯磺酸和氯磺酸反应表示如下：

在四口烧瓶中加入100 g对甲苯磺酸溶液，2 g催化剂，在25℃搅拌下缓慢滴加41 g氯磺酸，反应一定时间后，停止反应。加入适量水除去过量氯磺酸后分层，得到废酸和产品液，产品液水洗后得淡黄色液体和废水，称重，产品液气相分析纯度。

1.3 正交实验设计

本实验以对甲苯磺酰氯收率为考核指标，以反应时间，反应温度和催化剂量为考察的因素。

催化剂量：取原料对甲苯磺酸质量的2%，5%，8%三个位级；反应时间：取1 h，2 h，3 h三个位级；反应温度：取15℃，25℃，35℃三个位级。正交实验的各因素和水平如表1所示。

表1 正交设计因素和水平表

2 实验结果与讨论

2.1 正交实验方案和实验结果分析

实验所得到的结果直观分析如表2所示。其数据采集方法为：每种情况下重复5次，把5次实验的平均值记录实验结果。

表2 正交实验方案和实验结果直观分析表

直观结果显示最优条件为A3B3C2，即催化剂量为8%，反应温度为35℃，反应时间为2 h，在此条件下对甲苯磺酰氯的收率最高可达91.2%。

表3 极差分析表

利用极差分析法可以说明各因素对响应值影响的大小。通过表3可得到各组合的极差分别为：催化剂量（A）为8%，反应温度（B）为35℃，反应时间（C）为2 h。三个影响因素间极差关系为RA>RB>RC。可以看出催化剂量是影响反应产率的主要因素，反应时间，反应温度对产率的影响相对较小。A3B3C2是合成对甲苯磺酰氯的最佳组合，即催化剂量为8%，反应温度为35℃，反应时间为2 h，这和直观分析法得到的最优条件相一致，表明各水平条件选择较为均匀合理，极差分析结果也较为可信。

2.2 水平实验及结果分析

因上述正交分析法中催化剂量和温度因素均随着其增大而增大，本文将以这两个因素做单因素法分析。

表4 单因素（催化剂量）水平实验

由表4可知，在催化剂量为8.5%时，可得最大产率91.4%。由此做反应温度单因素水平实验。

表5 单因素（反应温度）水平实验

由表5可知，在反应温度为35℃时，已达到最大产率。

2.3 最佳条件实验

在n（TsOH）：n（HSO3Cl）=1：1.5，催化剂量为8.5%，反应温度为35℃，反应时间为2 h条件下产品收率为91.4%。

3 结论

通过正交实验设计，综合考虑各种因素，制备对甲苯磺酰氯的较好工艺条件是以催化剂量8%，反应温度35℃，反应时间2 h。催化剂量是影响反应的主要因素，加大催化剂量可以提高对甲苯磺酰氯的产率。通过单因素实验法得到催化剂量为8.5%，反应温度为35℃，反应时间为2 h可得到最大产率91.4%。

改进后的工艺反应条件温和，操作简单，收率较高，环境友好，适用于工业生产。

[1]Robert L A,Abdul W,William S S.Effect of sulfonamides as carbonic anhydrase VA and VB inhibitors on mitochondrial metabolic energy conversion[J].Bioorg Med Chem.,2013，(21):1544-1548.

[2]Ghorab M M,Ceruso M,Alsaid M S,et.Novel sulfonamides bearing pyrrole and pyrrolopyrimidine moieties as carbonic anhydrase inhibitors:Synthesis,cytotoxic activity and molecular modeling[J].Eur J Med Chem.,2014,(87): 186-196.

[3]姜林,李长城,贾立生.N-(6-氯吡啶-3-基)羰基-2-取代芳基磺酰胺的合成、结构及除草活性研究[J].有机化学, 2006,(26):203-206.

[4]Timothy C J,Timothy P M,Richard K M.Penoxsulam-Structure-activity relationships of triazolopyrimidine sulfonamides[J].Bioorg Med Chem,2009，(17):4230-4240.

[5]栾寿亭,王连胜.烷基磺酰氯的开发应用[J].皮革化工, 1997,(1):39-40.

[6]Greig L R,Idris A I,Ralston S H,et al.Development and characterization of biphenylsulfonamides as novel inhibitors of bone resorption[J].J Med Chem,2006,49:7487-7492.

[7]陈钟秀,蒋林峰,丁同富.对甲苯磺酰氯合成研究[J].高校化学工程学报,2004,4：254-257.

润丰出资购买宁夏格瑞73%的股权

近日，润丰和浙江升华拜克生物股份有限公司就购买宁夏格瑞精细化工有限公司股权一事签订协议，润丰出资2,126.00万元购入升华拜克所持有的宁夏格瑞73%的股权。股权转让完成后，升华拜克将不再持有宁夏格瑞股权，润丰还将采取增资方式进一步扩大在宁夏格瑞的股权比例。

润丰自成立以来一直致力于国际市场的开拓，得益于创新的全球化快速市场进入平台模式的构建以及品牌战略的转型，润丰在国际市场的快速拓展带来日益增长的生产需求，本次股权交易将进一步丰富润丰的产品线，使得润丰制造基地的布局更为合理，为未来5～10年的发展做好充分的战略储备。

宁夏格瑞精细化工有限公司成立于2005年11月，注册资本5000万元，主要生产经营双甘膦，因市场需求不足，产品销售疲软，导致宁夏格瑞库存积压、持续亏损。2015年1～3月，公司实现营业收入1,857.82万元,净利润-1,056.05万元。本次转让宁夏格瑞股权，将有利于升华拜克优化公司资产结构，提升公司经营效益，对公司正常生产经营不会产生重大影响。

（来源：http://cn.agropages.com/News/NewsDetail---9436.htm）

Study on the Reaction of Acyl Chloride of P-toluenesulfonic Acid

WANG Hong-liang*1,2,XU Cong3,GU Qun-feng1,2,FENG Ming-hong1,2,LI Ning3
（1.Zhejiang Engineering Technology Research Center of Aromatic Sulfonic Acid,Jiaxing,Zhejiang 314201, China；2.Zhejiang Jiahua Energy Chemical Industry Co.,Ltd.,Jiaxing,Zhejiang 314201,China；3.Jiaxing University,Jiaxing,Zhejiang 314001,China）

P-toluenesulfonyl chloride is widely used in biological,pharmaceutical and fine chemical products.In this paper,the effects of reaction time,reaction temperature,and dosage of catalyst on the yield of toluene sulfonyl chloride were investigated,with p-toluene sulfonic acid used as raw material,chlorosulfonic acid used as acyl chloride reagent.The optimum conditions were:8.5%(based on the mass of P-toluenesulfonyl chloride)dosage of catalyst,T=35℃,t=2 h,and the yield was 91.4%.

P-toluenesulfonic acid;acyl chlorination;orthogonal experiment

1006-4184（2015）5-0022-03

2015-01-24

王宏亮（1973-），男，硕士，高级工程师，长期从事科研开发和技术管理工作。E-mail：15068301479@163.com。