无溶剂合成共性技术研究——4-甲砜基甲苯合成工艺的改进文献综述【文献综述】

毕业论文文献综述

化学工程与工艺

无溶剂合成共性技术研究——4-甲砜基甲苯合成工艺的改进

1 前言

甲砜甲苯（英文名称：methyl ptolyl sulfoue）为白色或米黄色粉状结晶，无味，中性。在医药方面，是合成抗生素甲砜霉素、甲砜霉素甘氨酸酯盐酸盐和兽用抗菌药氟洛芬的重要中间体；在农业方面，是合成除草剂磺草酮以及有机合成中间体。

甲砜霉素及衍生物甘氨酸酯盐酸盐是新型的广谱抗生素[1-2]，毒性低、副作用小；疗效长，具有优异抗菌作用，抗菌活性较氯霉素强6倍以上。在国外已广泛允许用于免疫抑制状态抗生素以及用作食品、饲料添加剂等，需求量逐渐增加[3]。国内甲砜霉素合成均采用对甲砜甲苯为原料，产量越来越大。造成对甲砜甲苯国内生产量满足不了市场需求。

磺草酮是捷利康公司80年代开发的新颖玉米田苗后除草剂。磺草酮是一种用酮于防玉米田阔叶杂草及禾本科杂草的环己二酮类除草剂。现已在美国、欧洲等许多国家获得广泛应用。我国玉米田播种面积约占早田播种面积的1/3，玉米产量约占粮食作物总产量的1/4，每年我国玉米草容面积约达700万公顷以上。现用的玉米田除草剂品种较多，但多为苗前使用，如乙草胺、芬拉津等，使用效果受环境影响较大;苗后除草剂主要是澳苯睛等少数正在推广阶段的品种。因此，磺草酮的开发，对我国的农业生产具有十分重要的意义[4]。

磺草酮的合成路线非常多,可以甲苯、对甲基苯磺酸、对甲基苯磺酰氯、对氯甲苯、对硝基甲苯等常见工业原料为起始原料,最终合成磺草酮原药[5]。

目前，国内外工业生产甲砜甲苯的主要方法是以廉价易得的对甲苯磺酰氯为起始原料经还原和甲基化反应来合成：第一步对甲苯磺酰氯为原料，经亚硫酸钠还原成亚磺酸。第二步对甲苯亚磺酸钠经硫酸二甲酯甲基化反应得到甲砜甲苯[6]。

见下列反应方程式,两步反应都在水溶液中进行。

该工艺存在的缺点：1.第一步还原，对甲苯磺酰氯在水相进行，水解副反应影响收率[7];

采用固体投料，产率不稳定。2.第二步甲基化，使用硫酸二甲酯作为甲基化试剂，该试剂毒性大，易水解，价格贵，且反应速率低。3.整个工艺生产成本高，总收率低，产品纯度不高。

对甲苯磺酰氯的水解:

因此，我们急需一种新的合成甲砜甲苯的工艺，来解决这些问题，并且满足市场的需要。

1.1 研究背景及意义

甲砜甲苯（英文名称：methyl ptolyl sulfoue）为白色或米黄色粉状结晶，无味，中性。在医药方面，是合成抗生素甲砜霉素、甲砜霉素甘氨酸酯盐酸盐和兽用抗菌药氟洛芬的重要中间体；在农业方面，是合成除草剂磺草酮以及有机合成中间体。

甲砜霉素及衍生物甘氨酸酯盐酸盐是新型的广谱抗生素[1-2]，毒性低、副作用小；疗效长，具有优异抗菌作用，抗菌活性较氯霉素强6倍以上。在国外已广泛允许用于免疫抑制状态抗生素以及用作食品、饲料添加剂等，需求量逐渐增加[3]。国内甲砜霉素合成均采用对甲砜甲苯为原料，产量越来越大。造成对甲砜甲苯国内生产量满足不了市场需求。

磺草酮是捷利康公司80年代开发的新颖玉米田苗后除草剂。磺草酮是一种用酮于防玉米田阔叶杂草及禾本科杂草的环己二酮类除草剂。现已在美国、欧洲等许多国家获得广泛应用。我国玉米田播种面积约占早田播种面积的1/3，玉米产量约占粮食作物总产量的1/4，每年我国玉米草容面积约达700万公顷以上。现用的玉米田除草剂品种较多，但多为苗前使用，如乙草胺、芬拉津等，使用效果受环境影响较大;苗后除草剂主要是澳苯睛等少数正在推广阶段的品种。因此，磺草酮的开发，对我国的农业生产具有十分重要的意义[4]。

磺草酮的合成路线非常多,可以甲苯、对甲基苯磺酸、对甲基苯磺酰氯、对氯甲苯、对硝基甲苯等常见工业原料为起始原料,最终合成磺草酮原药[5]。

目前，国内外工业生产甲砜甲苯的主要方法是以廉价易得的对甲苯磺酰氯为起始原料经还原和甲基化反应来合成：第一步对甲苯磺酰氯为原料，经亚硫酸钠还原成亚磺酸。第二步对甲苯亚磺酸钠经硫酸二甲酯甲基化反应得到甲砜甲苯[6]。

见下列反应方程式,两步反应都在水溶液中进行。

该工艺存在的缺点：1.第一步还原，对甲苯磺酰氯在水相进行，水解副反应影响收率[7];

采用固体投料，产率不稳定。2.第二步甲基化，使用硫酸二甲酯作为甲基化试剂，该试剂毒性大，易水解，价格贵，且反应速率低。3.整个工艺生产成本高，总收率低，产品纯度不高。

对甲苯磺酰氯的水解:

因此，我们急需一种新的合成甲砜甲苯的工艺，来解决这些问题，并且满足市场的需要。

1.2 国内外研究现状及技术发展趋势

国内外甲砜甲苯的合成路线有以下四种：

①.以甲苯为原料合成

此路线由甲苯与氯磺酸甲酯为原料，在催化剂作用下反应而得到对甲砜甲苯。该路线收率低，成本高。

②.以对氯甲苯为原料合成

此路线由对氯甲苯与硫氢化钠合成对疏基甲苯，再与硫酸二甲醋甲基化再氧化而得对甲基磺酞基甲苯，该路线操作复杂，收率低，成本高。

③.以对甲基苯磺酸为原料合成

由对甲基苯磺酸与氧乙酸钠和碘化钾反应而得对甲砜甲苯。该路线步骤简单，但收率较低。

④.以对甲苯磺酰氯为原料合成

在众多合成路线中,最经济可行的合成路线是第四条,即以廉价易得的对甲基苯磺酰氯为原料,经还原,甲基化反应合成。对甲苯磺酰氯的还原有锌粉法和亚硫酸钠法，锌粉法成本高，且操作不安全。甲基化试剂采用碘甲烷或硫酸二甲酯，由于碘甲烷价格昂贵，硫酸二甲酯毒性强，对生产和生态环境的威胁严重，故需慎重考虑。

本研究主要是从原料、缚酸剂、甲基化试剂、溶剂、催化剂、反应配比的选择等方面来研究合成甲砜甲

二、研究内容，研究目标，拟解决的关键问题以及方法

10

四、课题的创新以及特点

1．应用新型绿色溶剂离子液体作为反应溶剂和催化剂，促进合成甲砜甲苯的烷基化反应，实现清洁生产。

2．进行一系列烷基化试剂的研究，寻找最优试剂，实现甲砜甲苯的烷基化反应的绿色化工艺。五、计划的研究进度和预期成果

（1)2011年1月17日—2011年2月20日：完成资料的检索，整理和汇总,写出文献综述和英文翻译（2)2011年2月20日—2011年3月10日：讨论研究内容,完成开题报告和英文的翻译修改。（3)2011年3月10日—2011年5月10日：基本完成论文所需的实验工作,收集实验数据。

（4)2011年5月10日—2011年5月20日：完成论文的写作

（5)2011年5月20日—2011年5月24日：论文修改定稿

（6)2011年6月2日—2011年6月8日：论文答辩

六、课题已有研究工作基础

与本课题有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩（特别是前期探索实验结果）

1.本实验室已研究了甲砜甲苯合成工艺中还原过程缓冲剂和反应溶剂的改进。

2.已经合成几种常见室温咪唑离子液体[emim]BF4 ，[emim]Br等。