[发明专利]一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种1,3‑丙烷磺酸内酯的制备方法，属于精细化工有机合成技术领域，包括以下步骤：在碱性条件下，以丙烯酸酯为原料，二氧化硫为磺化试剂制备3‑磺酸钠丙酸酯；将3‑磺酸钠丙酸酯在Na/醇体系下还原成3‑羟基丙磺酸钠；3‑羟基丙磺酸钠经酸化、减压脱水制备1,3‑丙烷磺酸内酯；该方法原料廉价易得，反应易于控制，不使用引发剂及催化剂，无二氧化硫废气的产生，溶剂可回收利用，易于实现工业化，符合现代绿色化工的要求。

技术领域

本发明属于精细化工有机合成技术领域，具体来说是一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法。

背景技术

1,3-丙烷磺酸内酯（简称1,3-PS），是一种无色液体或白色晶体，是非常重要的有机合成中间体，其可应用于表面活性剂、电镀中间体、医药中间体、锂电池添加剂等领域。当其应用于锂离子电池电解液时，能够提高循环寿命和存储稳定性。

目前1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法主要是以丙烯醇与亚硫酸盐和亚硫酸氢盐加成反应生成3-羟基丙磺酸钠，经过酸化后关环而得。在这个过程中使用的丙烯醇成本相对较高，且丙烯醇为管制剧毒品；其加成过程往往还需要引入过氧化物为引发剂或者需要加入催化剂；制备过程中使用亚硫酸盐以及亚硫酸氢盐，不可避免的产生二氧化硫，造成环境污染，不符合现代绿色化工的标准要求。

CN108218828A公开了一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法，其在合成3-羟基丙磺酸钠时使用了胺类化合物调节pH，减少了二氧化硫的释放，但是其加成反应过程中使用了成本相对较高、剧毒的丙烯醇，使用过氧化物为引发剂；且在3-羟基丙磺酸过程中使用高真空脱水，对真空设备要求太高，达不到工业尺度的应用，只适用于实验室制备少量1,3-丙烷磺酸内醋，不易于工业化应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法。本方法以丙烯酸酯为原料，经过加成、还原、脱水关环三步反应制备1,3-丙烷磺酸内酯。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种1,3-丙烷磺酸内酯的制备方法，包括以下步骤：

将碱加入水中，搅拌溶解，控制反应温度在10~50℃，向溶液中通入二氧化硫，控制溶液的pH值为 7~8之间，向溶液中滴加丙烯酸酯，在滴加过程中通入二氧化硫来控制体系的pH值在7~8之间，丙烯酸酯滴加完毕后保温反应1~3h，反应完毕后，将反应液浓缩，浓缩液结晶，过滤，滤渣干燥得到3-磺酸钠丙酸酯；

所述碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾或氢氧化钾；

所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；

所述丙烯酸酯与碱的摩尔比为1: 1~1.2；

所述丙烯酸酯的滴加速度为0.04~0.08kg/min；

所述丙烯酸酯与水的质量比1：3~5；

将步骤得到的3-磺酸钠丙酸酯加入干燥的溶剂中，向其中加入金属钠，升温至40~80℃，向体系中滴加醇类溶剂，滴加完毕后保温反应1~3h，反应完毕后，得到反应液，然后向反应液中加入水淬灭反应，脱出溶剂，得到固体混合物；

所述溶剂为四氢呋喃、二氯乙烷、1,4-二氧六环、正己烷或环丁砜，含水量小于20ppm；

所述3-磺酸钠丙酸酯、溶剂、钠和醇类溶剂的质量比为1：10~30：0.4~0.6：0.8~1.6；

所述醇类溶剂为甲醇或乙醇，滴加速度为0.03~0.05kg/min；

所述水与3-磺酸钠丙酸酯的质量比为0.3~0.5：1；

向步骤得到的固体混合物中加入浓盐酸酸化至pH为0.5~1.5之间，析出氯化钠固体，过滤，滤液为3-羟基丙磺酸水溶液，将3-羟基丙磺酸水溶液减压脱水，向其中加入惰性脱水剂在110~160℃下进行脱水反应，脱水反应时间为8~16h，分出反应生成的水，反应完毕后过滤，滤液减压蒸馏得到1,3-丙烷磺酸内酯；

所述惰性脱水剂为苯、甲苯、二甲苯或氯苯；