[发明专利]一种含磺酸基团的二氧化硫脲衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，特别涉及到一种含磺酸基团的二氧化硫脲衍生物及其制备方法。

背景技术

在化学和印染工业中，还原剂是一种用量很大，应用较广的化工助剂。80年代国内外使用的还原主要是保险粉，雕白粉等，但它们都存在一些缺陷，如受潮不稳定，易燃易爆，还原能力差，毒性大等，因此在应用上受到一定限制。

二氧化硫脲(Thiourea Dioxide，简称TD)是近年来发展较快的一种新型还原剂，最早于1910年由Barett首次合成，采用6％的过氧化氢与硫脲在冰浴条件下反应制得，但迟至1967年在日本东海电化公司才实现工业化。接着，美国的两家公司Guardianchem.Corp和UmastenOnxy Corp以及前苏联、英国等国家的数家工厂也相继投产，我国二氧化硫脲的研制工作始于1980年。因二氧化硫脲的还原电位高，分解速度慢，比较稳定，用量较少且无毒，而被广泛应用于印染行业、造纸工业、感光材料工业、有机合成、化妆品工业、聚合物生产中。如作为聚乙烯的稳定剂、氯丁二烯聚合反应的添加剂、纤维的改性催化剂以及有机合成中用来还原酮、醌、硝基、偶氮和有机硫化物等；近年来在有机合成及分析应用也不断得到发展。

虽然二氧化硫脲在聚合物生产、有机合成中的应用越来越受到关注，但由于它在水溶液或有机溶剂中的溶解度很低而限制了它的应用。为了在不影响还原能力的情况下提高二氧化硫脲的水溶性或在有机溶剂中的溶解性，国外对二氧化硫脲的改性进行了研究，如Filippo等在氨基上引入芳香烃等基团而改性，Edward等通过在氨基上引入二甲基苯酚、甲基苯酚、3-氯4-己基苯酚、3-氯4-羟基苯酚等团而得到二氧化硫脲衍生物，Nitoh等则采用脂肪伯胺或芳香伯胺在酸性条件下反应合成氨基取代的二氧化硫脲衍生物，二氧化硫脲同氨基酸和醋酸的钠盐、钾盐或钙盐反应合成水溶性的二氧化硫脲衍生物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含磺酸基团的二氧化硫脲衍生物及其制备方法，通过引入亲水基团-SO₃Na而提高它的水溶性，采用硫脲与脂肪醛反应接着与磺化剂反应，至此引入了亲水基团-SO₃Na，接着采用过氧化氢氧化得到一种含有磺酸基团的二氧化硫脲衍生物。首次引入-SO₃Na基团，提供了一种新的改性二氧化硫脲的思路，拓展了二氧化硫脲的应用范围，制备的二氧化硫脲衍生物能有效解决二氧化硫脲溶解度低、水溶性差等问题，从而拓宽了二氧化硫脲在造纸、化工、材料、纺织印染、皮革等领域的应用范围。

本发明的含磺酸基团的二氧化硫脲衍生物为白色晶体，且水溶性和化学稳定性好，20℃时水中的溶解度为300～410g/L，化学通式为：

式中，R＝-H，-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂CH₂CH₃、-C₆H₅、

本发明的含磺酸基团的二氧化硫脲衍生物的制备方法的步骤如下：将脂肪醛缓慢加入到装有硫脲、碱性调节剂、水的反应器中，控制温度在20℃以下，以50～100r/min的转速搅拌，加料完毕后将升温至30～80℃，反应35min～120min后加入磺化剂，加完料后将温度升至60～95℃，反应30～210min后，再加入碱性调节剂并降温至0～30℃后加入稳定剂、促进剂同时缓慢加入过氧化氢反应100～180min，待反应结束后陈化0.5h，陈化温度为5～15℃，真空浓缩后用甲醇结晶洗涤即得具有85～96％的纯度的含磺酸基团的白色二氧化硫脲衍生物晶体。

本发明具有以下优点和积极效果：

1.在二氧化硫脲衍生物的制备过程中加入稳定剂和促进剂，有效地改善了二氧化硫脲的结晶状态，缩短了反应时间，提高了产品纯度，使研制出的二氧化硫脲衍生物能实现工业化，从实验室走向市场。

2.研制出的二氧化硫脲衍生物解决了二氧化硫脲溶解度低，水溶性差等问题，拓宽其在造纸、化工、材料、纺织印染、皮革等领域的应用范围。

3.研制出的二氧化硫脲衍生物，在较低温度和在没有烧碱存在时，二氧化硫脲衍生物还原剂的在低温下产品稳定性好，不易被氧化且具有无毒，使用不受季节、区域限制，便于存放与运输等优点。

4.生产工艺简单，生产原料易得，生产周期短，反应温和，所需设备为常规设备，整个工艺流程基本上无废气、废水、废渣排放，是一种无污染的清洁化生产流程，便于现有化工厂接产。

附图说明