專利名稱：一種生產(chǎn)3-氯-2羥基丙磺酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種3-氯-2羥基丙磺酸鈉的制備方法，尤其是以 環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉為原料在水溶液中和催化劑存在的條件下 經(jīng)縮合反應(yīng)制備3 -氯-2羥基丙磺酸鈉的方法。
技術(shù)背景3-氯-2羥基禹J^酸鈉是生產(chǎn)表面活性劑的中間體，為白色晶 體粉末，純度為98.5%, CAS: 126-83-0,分子式QHAC,分 子量196.60。它是一種含羥基和磺酸鈉基的氯代烷，它與咪唑啉發(fā)生烷基化反 應(yīng)可以制得含磺脧基的兩性表面活性劑；與N, N-二甲基-N-椰油酰 基丙二胺反應(yīng)可制得羥磺甜菜堿；在堿性條件下，3-氯-2羥基丙 磺酸鈉可與淀粉發(fā)生醚化反應(yīng)制得含磺酸基的淀粉衍生物~ 2 -羥基 - 3 -磺酸鈉基丙基淀粉醚，這種含磺酸基淀粉衍生物是一種性能優(yōu) 異的鉆井液降失水材料。常規(guī)的生產(chǎn)3 -氯-2羥基丙磺酸鈉的方法有如下兩種 一、將焦亞硫酸鈉固體投料在反應(yīng)釜中，攪拌，滴加環(huán)氧氯丙烷 進(jìn)行縮合反應(yīng)。此反應(yīng)由于是固一液反應(yīng)，反應(yīng)放熱劇烈，溫度不宜 控制，反應(yīng)危險系數(shù)較高，易發(fā)生爆炸，且產(chǎn)品色澤較深且不宜控制，
企業(yè)所采用；二、將亞硫酸氬鈉溶解在水溶液中，加堿性催化劑，再滴加環(huán)氧 氯丙烷，在水介質(zhì)中進(jìn)行縮合反應(yīng)。此反應(yīng)雖較為溫和，容易控制。 但存在如下三個技術(shù)問題一是環(huán)氧氯丙烷在水溶液和堿性催化劑存在的條件下自身易發(fā) 生開環(huán)聚合，即環(huán)狀化合物經(jīng)過開環(huán)反應(yīng)容易轉(zhuǎn)變成線型聚合物的， 這不僅無謂地消耗了環(huán)氧氯丙烷，同時這類線型聚合物的存在，還將 在反應(yīng)溶液中產(chǎn)生絮凝狀物質(zhì)，導(dǎo)致3—氯一2—羥基丙磺酸鈉溶液 逐漸變黃，從而需增加純化工序除去這些絮凝物質(zhì)，使整個生產(chǎn)工藝 復(fù)雜化；再者，如果未能很好地除去這些雜質(zhì)，當(dāng)用此3—氯一2— 羥基丙磺酸鈉作為制備甜菜堿的原料，這些雜質(zhì)的引入將對甜菜堿的 品質(zhì)產(chǎn)生更大的影響；二是由于反應(yīng)原料中一般都含有鐵，如果反應(yīng)中的Fe"以游離形 態(tài)存在，也將導(dǎo)致溶液顏色發(fā)黃，影響成品的品質(zhì)，但遺憾的是，現(xiàn) 有技術(shù)中都沒有涉及到如何消除Fe"對溶液影響的方案；三是由于環(huán)氧氯丙烷與亞硫酸氫鈉的縮合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，也是 一種非均相的反應(yīng)，熱效應(yīng)較明顯， 一般環(huán)氧氯丙烷的加料時間都比 較長。這種方法用于溶解亞硫酸氫鈉的水量很大，造成反應(yīng)體系初始 濃度較低，滴加環(huán)氧氯丙烷后初始反應(yīng)速度較慢，使反應(yīng)熱驟集，滯 后釋放，不利于反應(yīng)朝正方向進(jìn)行，這一方面延長環(huán)氧氯丙烷的加入 時間，另一方面就是物料系統(tǒng)濃度低，使整個反應(yīng)時間長達(dá)10h
發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明旨在提供一種制備3— 氯一2—羥基丙磺酸的方法，這種方法不僅能夠縮短縮合反應(yīng)時間， 更可有效抑制環(huán)氧氯丙烷在反應(yīng)過程中產(chǎn)生開環(huán)聚合，避免Fe"以游 離的形式存在于溶液中，從而提高3 —氯一2—羥基丙磺酸成品的品 質(zhì)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種生產(chǎn)3-氯-2羥基丙磺酸鈉的方法，是以環(huán)氧氯丙烷和亞 硫酸氬鈉為原料在水溶液中和催化劑存在的條件下經(jīng)縮合反應(yīng)制得， 所述的催化劑是亞辟u酸鈉和絡(luò)合劑的混合物。其中絡(luò)合劑是選自乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五乙酸、 蘋果酸、馬來酸、琥珀酸或它們的鹽中的任意一種。它們能很好地和 Fe3+、 F^+等金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，這種絡(luò)合物在水中具有較 好的溶解度，基本上以透明的形式存在，同時這些絡(luò)合劑也是亞^^危酸 鈉的催化助劑，與亞硫酸鈉配伍形式加入到反應(yīng)液中，能更好地發(fā)揮 亞硫酸鈉的催化作用，其中優(yōu)選乙二胺四乙酸。 '其中，上述催化劑的總用量是相當(dāng)于反應(yīng)溶液總重量0.05-1 % , 其中亞硫酸鈉和絡(luò)合劑的用量比(重量)為2.5-3.5: 1;具體制備3-氯-2羥基丙磺酸鈉的方法是，先將水加入到反應(yīng) 器中，然后在攪拌條件下加入亞硫酸氫鈉和催化劑，攪拌均勻后緩慢 滴加環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后在18 - 7(TC的條件下縮合反應(yīng)1.5小時，
其中加入的環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氬鈉的摩爾比1:1，水的用量保持活 性物質(zhì)質(zhì)量比占溶液總量的30%,其中，所述的活性物質(zhì)為目標(biāo)產(chǎn)物 3-氯-2羥基丙磺酸鈉本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點第一，因為本發(fā)明采用亞硫酸鈉替代原有的堿性催化劑，是整 個反應(yīng)體系呈現(xiàn)弱酸性，從而使環(huán)氧氯丙烷失去了開環(huán)聚合的條件， 抑制了線型聚合物這種絮凝物的產(chǎn)生，不再需要后續(xù)分離純化工序， 有效提高了 3—氯一2—羥基丙磺酸鈉的品質(zhì)；第二， 因為本發(fā)明還向反應(yīng)體系中引入了絡(luò)合劑，它同催化劑 一起配伍加入到反應(yīng)體系中，它能很好地和反應(yīng)體系中的Fe3+、 Fe2+ 等金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，這種絡(luò)合物在水中具有較好的溶解 度，基本上以透明的形式存在，消除了游離的Fe"金屬子對溶液顏色 的影響，也避免形成氬氧化二鐵的絮凝狀物質(zhì)，同時這些絡(luò)合劑也是 亞硫酸鈉的催化助劑，與亞硫酸鈉配伍形式加入到反應(yīng)液中，能更好 地發(fā)揮亞硫酸鈉的催化作用；第三， 因為本發(fā)明降低了溶解亞硫酸氬鈉的水的用量，有效提 高了亞碌^酸氫鈉的初始濃度，在開始滴加環(huán)氧氯丙烷的時候，能有效 避免反應(yīng)熱的驟集，使縮合反應(yīng)朝有利于正反應(yīng)方向進(jìn)行，從而加快 了反應(yīng)的速度，縮短了反應(yīng)時間。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范 圍并不只限于這些例子實施例1:將856.2kg的水加入1.5噸的帶循環(huán)冷卻水的搪瓷反 應(yīng)釜，攪拌加入58.2kgNaHS03、 6kg Na2S03和2.5kg乙二胺四乙酸 二鈉，加料完畢再攪拌10分鐘，開始滴加環(huán)氧氯丙烷，環(huán)氧氯丙烷 添加量為51.6kg，滴加完畢耗時2小時15分鐘，再在18-70。C的條 件下縮合反應(yīng)1.5小時，即得3—氯一2—羥基丙磺酸鈉。其中，縮合反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式如下進(jìn)一步地，可以利用上述方法制備的3 —氯一2—羥基丙磺酸鈉 制備甜菜堿，比如將上述3—氯一2—羥基丙磺酸鈉轉(zhuǎn)入3噸反應(yīng)釜，加入856kg 水，開始攪拌升溫，將熔融的N, N-二曱基-N-椰油?；芳尤?反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌升溫至75°C ,溫度控制在75 ± 5°C ,反應(yīng)3.5小 時后得到椰油酰胺丙基甜菜堿成品。其中，反應(yīng)方程式如下 Cu/f 23CCW/f(0/2 )3 iV(Ci/3 )2+C丄Of 2Ci/(<9//)O/2lS037v"—(^〗//23(:0服(0/2 )3 tv(o/3 )2 20/20/(朋)0/2503一 + 7VflC丄產(chǎn)品分析指標(biāo)為有效物35.37%, NaCl含量4.71%,游離胺 0.14%, PH值6.4。實施例2:將856.2kg的水加入1.5噸的帶循環(huán)冷卻水的搪瓷反 應(yīng)釜，攪拌加入58.2kgNaHS03、 6kg Na2S03和1.8kg蘋果酸，加料
完畢再攪拌10分鐘，開始滴加環(huán)氧氯丙烷，環(huán)氧氯丙烷添加量為51.6kg,滴加完畢耗時2小時15分鐘，再在18 - 70。C的條件下縮合 反應(yīng)1,5小時，即得3—氯一2—羥基丙磺酸鈉。進(jìn)一步地，可以利用上述方法制備的3—氯一2—羥基丙磺酸鈉 制備甜菜》威，比如將上述3—氯一2—羥基丙磺酸鈉轉(zhuǎn)入3叱反應(yīng)釜，加入856kg 水，開始攪拌升溫，將熔融的N， N-二甲基-N-椰油?；芳尤?反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌升溫至75。C,溫度控制在75土5。C,反應(yīng)3,5小 時后得到椰油酰胺丙基甜菜堿成品。產(chǎn)品分析指標(biāo)為有效物35.25%, NaCl含量4.74%，游離胺 0.17%， PH值6.5。實施例3:將856.2kg的水加入1.5噸的帶循環(huán)冷卻水的搪瓷反 應(yīng)釜，攪拌加入58.2kgNaHS03、 5.5kgNa2S03和2kg 二乙烯三胺五 乙酸，加料完畢再攪拌10分鐘，開始滴加環(huán)氧氯丙烷，環(huán)氧氯丙烷 添加量為51.6kg，滴加完畢耗時2小時15分鐘，再在18-7(TC的條 件下縮合反應(yīng)1.5小時，即得3—氯一2—羥基丙磺酸鈉。進(jìn)一步地，可以利用上述方法制備的3 —氯一2—羥基丙磺酸鈉 制備甜菜;成，比如將上述3—氯一2—羥基丙磺酸鈉轉(zhuǎn)入3噸反應(yīng)釜，加入856kg 水，開始攪拌升溫，將熔融的N， N-二甲基-N-椰油?；芳尤?反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌升溫至75。C，溫度控制在75土5。C，反應(yīng)3,5小 時后得到椰油酰胺丙基甜菜堿成品。產(chǎn)品分析指標(biāo)為有效物35.30%, NaCl含量4.81%,游離胺 0.13%， PH值6.4。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)3-氯-2羥基丙磺酸鈉的方法，是以環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉為原料在水溶液中和催化劑存在的條件下經(jīng)縮合反應(yīng)制得，其特征在于所述的催化劑是亞硫酸鈉和絡(luò)合劑的混合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的絡(luò)合劑至少 選自乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五乙酸、蘋果酸、馬來酸、 琥珀酸或它們的鹽中的^f壬意一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于催化劑的總用量是 相當(dāng)于反應(yīng)溶液總重量0.05-1%,其中亞碌u酸鈉和絡(luò)合劑的用量比(重量)為2.5 3.5:1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于首先將水加入 到反應(yīng)器中，然后在攪拌條件下加入亞硫酸氫鈉和催化劑，攪拌均勻 后緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后在18-7(TC的條件下縮合反應(yīng) 1.5小時，其中加入的環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉的摩爾比1:1,水的用 量保持活性物質(zhì)質(zhì)量比占溶液總量的30%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種3-氯-2羥基丙磺酸鈉的制備方法，尤其是以環(huán)氧氯丙烷和亞硫酸氫鈉為原料在水溶液中和催化劑存在的條件下經(jīng)縮合反應(yīng)制備3-氯-2羥基丙磺酸鈉的方法，其中所述的催化劑是亞硫酸鈉和絡(luò)合劑的混合物，絡(luò)合劑至少選自乙二胺四乙酸、檸檬酸、二乙烯三胺五乙酸、蘋果酸、馬來酸、琥珀酸或它們的鹽中的任意一種，本發(fā)明可有效避免溶液中絮凝物質(zhì)的產(chǎn)生和消除掉游離的鐵離子，并可縮短反應(yīng)的時間。
文檔編號C07C309/00GK101148428SQ20071005047
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月10日
發(fā)明者余照權(quán), 涌 張, 申建春 申請人:四川花語精細(xì)化工有限公司