一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，该方法摒弃了传统的硫化氢碱化磺化工艺，通过硫代硫酸钠与1,3‑丙烷磺酸内酯反应生成彭特盐，再由彭特盐在酸性条件下水解、氧化的两步法工艺制备出了高纯度的聚二硫二丙烷磺酸钠。本发明专利技术方法反应条件简单可控，无有毒气体参与，不使用高压设备，操作简单，产品收率和纯度高、重复性好，反应过程是常见的反应操作，无特殊反应设备，产生的废水固体废物较少，反应后醇溶剂可回收套用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法
本专利技术属于精细有机合成
，具体涉及一种电镀光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠的两步合成新方法。
技术介绍
聚二硫二丙烷磺酸钠，简称SPS，常用做酸性镀铜光亮剂，使用SPS可得到装饰性和功能性镀层。SPS既可以和非离子表面活性剂、聚胺及氢硫化合物结合使用，也可以和染料一起使用，如果将SPS结合DPS、EXP2887使用，将会得到效果更佳的镀层。目前常见的SPS合成工艺多采用硫化氢碱化磺化法，由于原料中的硫化氢属于剧毒气体因此存在很大的安全隐患，此外该工艺还存在制备时间长、步骤多、能耗高、生产成本高以及难以得到高纯度产品的缺陷。因此，开发一种安全、高效、低成本的SPS合成新工艺具有重要意义。本专利技术意在避免硫化氢碱化磺化工艺，以廉价的原料和安全、经济、简便的生产工艺合成了高纯度的聚二硫二丙烷磺酸钠。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有SPS合成工艺中存在的上述不足，提供一种安全、经济的聚二硫二丙烷磺酸钠两步法合成新工艺，该方法彻底摒弃了剧毒的硫化氢气体原料，在常温下通过硫代硫酸钠与1,3-丙烷磺酸内酯反应生成彭特盐，再通过彭特盐在酸性条件下水解、氧化制得了高纯度的最终产物SPS。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，包括以下步骤：(1)将硫代硫酸钠溶于水中得到硫代硫酸钠水溶液，将1,3-丙烷磺酸内酯溶于醇溶剂中得到1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液；(2)将1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液缓慢滴加到硫代硫酸钠水溶液中反应，过滤得彭特盐固体；(3)将彭特盐和醇溶剂混合后加热回流，向混合溶液中缓慢滴加无机酸溶液，反应完成后冷却至室温，调节溶液pH至碱性后过滤，向滤液中加入双氧水并搅拌，过滤干燥得聚二硫二丙烷磺酸钠产品。按照上述方案，所述醇溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种。按照上述方案，步骤(2)中制备彭特盐所需的硫代硫酸钠、1,3-丙烷磺酸内酯以及溶剂(水和醇)的摩尔比为1:0.5-5:5-35。按照上述方案，步骤(2)中1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液的滴加温度不超过30℃，滴加完后混合溶液反应温度为0-15℃，反应时间1-8h。按照上述方案，步骤(3)中彭特盐和无机酸的摩尔比为1:1-5。按照上述方案，所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸中的一种。按照上述方案，步骤(3)中无机酸的滴加温度不超过72℃，回流反应温度为50-100℃，回流反应时间为3-18h。按照上述方案，步骤(3)中用氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH至7-11后过滤除去固体。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)合成SPS的两步反应都是在可控的反应条件下进行，无气体参与反应，不使用高压设备，第一步反应在室温下就可进行，反应后过滤得彭特盐，操作简单、收率高、重复性好；(2)反应第二步用氢氧化钠溶液调节溶液pH可让多余的硫酸钠充分析出，通过过滤就可以去除大量的硫酸钠盐，使产品有效纯度大幅度提升；(3)反应过程是常见的反应操作，无特殊反应设备，反应重现性好，产率稳定，反应过程产生的废水固体废物较少，反应后醇溶剂可回收套用，过多的酸可用碱中和达到排放标准；(4)最终产品聚二硫二丙烷磺酸钠的产率高于78％，有效纯度大于91％。具体实施方式为使本领域普通技术人员充分理解本专利技术的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步充分说明，应当理解以下实施例金为本专利技术的较优实施方式，并不构成对本专利技术的限定。一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，第一步首先将硫代硫酸钠溶于水中，充分搅拌直至溶解得到硫代硫酸钠水溶液，降温至0-15℃备用，同样的将1,3-丙烷磺酸内酯溶于醇溶剂(甲醇或乙醇或异丙醇或丁醇)中形成1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液，将1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液缓慢滴加到硫代硫酸钠水溶液中，控制滴加温度不超过30℃，参与反应的硫代硫酸钠、1,3-丙烷磺酸内酯以及溶剂(水和醇)的摩尔比为1:0.5-5:5-35。滴加完成后在0-15℃反应1-8h直至出现大量白色固体，过滤干燥得彭特盐。第二步，将彭特盐和醇溶剂(同上)加入到反应器内，搅拌加热至50-100℃回流反应，期间缓慢滴入无机酸(盐酸或硫酸或磷酸或硝酸)溶液，彭特盐与无机酸的摩尔比为1:1-5，无机酸的滴加温度不超过72℃。滴加完成后回流反应3-18h，接着冷却至室温。用氢氧化钠调节溶液的pH至7-11，过滤除去固体，向滤液中加入适量双氧水，搅拌会有大量沉淀析出，过滤干燥即得聚二硫二丙烷磺酸钠。上述反应机理如下式所示：实施例1彭特盐的合成：在1L四口瓶中加入155g(0.625mol)硫代硫酸钠和250ml水，搅拌直到溶解，降温至15℃，向硫代硫酸钠溶液中缓慢滴加含76.5g(0.625mol)1,3-丙烷磺酸内酯的乙醇溶液300ml，控制滴加温度不超过30℃。滴加完成后，在15℃继续反应2小时，直至出现大量白色固体。在此温度下继续搅拌1小时后过滤，用少许乙醇洗涤瓶子，干燥得彭特盐白色固体，产率97％。其中，参与反应的硫代硫酸钠、1,3-丙烷磺酸内酯以及总溶剂的摩尔比为1:1:32。SPS的合成：将35g(0.125mol)彭特盐和300ml甲醇加入到500ml反应瓶中，搅拌加热至回流，然后缓慢滴加35g浓盐酸(0.35mol)，控制滴加速度，保证滴加温度不超过72℃，滴加完毕后在69℃反应6小时，停止反应后冷却至室温。用质量分数为50％的氢氧化钠溶液调节溶液pH＝8-9之间，过滤掉固体，用30ml甲醇洗涤，向滤液中加入6ml双氧水，搅拌有大量固体出现，过滤干燥得聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)产品，计算产率79％，有效纯度95％。实施例2彭特盐的合成：在1L四口瓶中加入155g(0.625mol)硫代硫酸钠和250ml水，搅拌直到溶解，降温至15℃，向硫代硫酸钠溶液中缓慢滴加含76.5g(0.625mol)1,3-丙烷磺酸内酯的甲醇溶液300ml，控制滴加温度不超过30℃。滴加完成后，在0-15℃继续反应2小时，直至出现大量白色固体。在此温度下继续搅拌1小时后过滤，用少许甲醇洗涤瓶子，干燥得彭特盐白色固体，产率97％。其中，参与反应的硫代硫酸钠、1,3-丙烷磺酸内酯以及总溶剂的摩尔比为1:1:37。SPS的合成：将35g(0.125mol)彭特盐和200ml甲醇加入到500ml反应瓶中，搅拌加热至回流，然后缓慢滴加70g质量分数为50％的硫酸溶液(0.7mol)，滴加温度控制在72℃以下，滴加完毕后在70-80℃反应16h，停止反应后冷却至室温。用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节溶液pH＝7-8之间，再次将混合溶液温度降至室温，过滤掉固体，向滤液中加入10ml双氧水，搅拌有大量固体出现，过滤干燥得聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)产品，计算产率78.5％，有效纯度93％。实施例3彭特盐的合成：在1L四口瓶中加入155g(0.625mol)硫代硫酸钠和125ml水，搅拌直到溶解，降温至15℃，向硫代硫酸钠溶液中缓慢滴加含38.25g(0.625mol)1,3-丙烷磺酸内酯的乙醇溶液125ml，控制滴加温度不超过30℃。滴加完成后，在15℃继续反应5小时，直至出现大量白色固体。在此温度下继续搅拌1小时后过滤，用少许乙醇洗涤瓶子，干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫代硫酸钠溶于水中得到硫代硫酸钠水溶液，将1,3‑丙烷磺酸内酯溶于醇溶剂中得到1,3‑丙烷磺酸内酯‑醇溶液；(2)将1,3‑丙烷磺酸内酯‑醇溶液缓慢滴加到硫代硫酸钠水溶液中反应，过滤得彭特盐固体；(3)将彭特盐和醇溶剂混合后加热回流，向混合溶液中缓慢滴加无机酸溶液，反应完成后冷却至室温，调节溶液pH至碱性后过滤，向滤液中加入双氧水并搅拌，过滤干燥得聚二硫二丙烷磺酸钠产品。

【技术特征摘要】
1.一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫代硫酸钠溶于水中得到硫代硫酸钠水溶液，将1,3-丙烷磺酸内酯溶于醇溶剂中得到1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液；(2)将1,3-丙烷磺酸内酯-醇溶液缓慢滴加到硫代硫酸钠水溶液中反应，过滤得彭特盐固体；(3)将彭特盐和醇溶剂混合后加热回流，向混合溶液中缓慢滴加无机酸溶液，反应完成后冷却至室温，调节溶液pH至碱性后过滤，向滤液中加入双氧水并搅拌，过滤干燥得聚二硫二丙烷磺酸钠产品。2.如权利要求1所述的一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，其特征在于：所述醇溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种。3.如权利要求1所述的一种聚二硫二丙烷磺酸钠的合成新方法，其特征在于：步骤(2)中制备彭特盐所需的硫代硫酸钠、1,3-丙烷磺酸内酯以及溶剂的摩尔比为1:0.5-5:...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治田，刘辉，张旗，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42