[发明专利]一种2,4-丁烷磺酸内酯的制备方法

说明书

本发明涉及一种2,4‑丁烷磺酸内酯的制备方法，其包括如下步骤：A、以2‑丁烯醇与亚硫酸氢钠水溶液为原料，硝酸钠水溶液为催化剂，搅拌条件下升温回流反应得含3‑羟基丁烷磺酸钠盐的溶液；B、用离子交换树脂酸化后，加入脱水剂，常压条件下蒸馏去除水和脱水剂，然后再减压蒸馏，收集3‑羟基丁烷磺酸馏分；C、3‑羟基丁烷磺酸浓缩液在高温真空条件下连续闪蒸脱水环化得到2,4‑丁烷磺酸内酯，即得。优点为，工艺路线简单，条件温和，反应底物和催化剂价廉易得，采用树脂酸化，保证连续化生产，降低了中间反应环节的损失和生产成本，后处理简单，目标产品收率可达到80％以上。

技术领域

本发明属于精细化学中间体合成领域，具体涉及一种2,4-丁烷磺酸内酯的制备方法。

背景技术

2,4-丁烷磺酸内酯在常温下为无色或淡黄红色透明液体，闪点93℃，沸点150℃(1.6kPa)，相对密度1.31，不溶于水，能与多种有机溶剂互溶。2,4-丁烷磺酸内酯是一种有重要应用前景的有机磺烷基化试剂和精细化工中间体，可用于合成(双子)表面活性剂、感光材料、医药中间体、彩色染料增感剂和日化品等。近年来，2,4-丁烷磺酸内酯在电镀中间体合成和锂离子电池添加剂等领域逐渐活跃，尤其是作为二次锂离子电池添加剂表现出优异性能，因此其开发受到重视。

现有的制备2,4-丁烷磺酸内酯的方法主要有以下几种：

(1)以1,3丙烷磺酸内酯和溴甲烷为原料，在催化剂丁基锂的作用下经过一步反应得到2,4-丁烷磺酸内酯，不足之处是：反应条件苛刻，需要在-78℃深冷条件下进行，同时主要原料之一溴甲烷对臭氧具有严重破坏性，目前是一种被淘汰的化学品，没有工业化价值；

(2)以1-丁烯和三氧化硫为原料，在催化剂丁基锂的作用下经过一步反应得到2,4-丁烷磺酸内酯，不足之处是：反应条件苛刻，同样需要在-78℃深冷条件下进行，并且部分1-丁烯在储运和反应过程中会发生自聚合生成齐聚物，产生杂质的同时影响最终收率；

(3)以丁烯氯和二氧化硫为起始原料，丁烯氯通过二氧化硫磺化得到氯丁烷磺酸，然后经环化反应脱氯化氢得到2,4-丁烷磺酸内酯，不足之处是:反应较复杂，是气液非均相反应，涉及到二氧化硫的运输和储存等，并且主要原料丁烯氯属于危险品，高度易燃，腐蚀性强，储运和反应时能发生自聚合，不宜久存，反应收率比较低；

(4)以巴豆醛和亚硫酸氢钠为起始原料，巴豆醛通过亚硫酸氢钠磺化得到醛基丁烷磺酸钠，然后在雷尼镍催化下高压加氢得到羟基丁烷磺酸钠，再经酸化工艺得到羟基丁烷磺酸，最后经加热真空脱水环化得到2,4-丁烷磺酸内酯，其不足之处为：反应合成步骤较多，过程比较复杂，涉及到高压加氢反应，危险性较高，并且亚硫酸氢钠也会与巴豆醛的羰基发生亲核加成反应，消耗掉部分羰基，造成原料巴豆醛浪费，反应收率比较低；

(5)以巴豆醇和亚硫酸氢钠为起始原料，在酸性条件下直接发生磺化加成反应制得羟基丁烷磺酸，然后脱水得2,4-丁烷磺酸内酯，其不足之处为：磺化加成时磺酸基团的位置不确定而产生杂质(加成时产生异构体)，磺酸基团除了2号碳外，还有部分加成后在3号碳位置，最终导致2,4-丁烷磺酸内酯的收率较低；另外，其酸化时采用硫酸不便于工业化连续生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种2,4-丁烷磺酸内酯的制备方法，旨在克服现有技术中2,4-丁烷磺酸内酯制备时存在的反应步骤复杂、反应条件苛刻、不便于工业化连续生产以及磺化时产生杂质而使收率低等诸多问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种2,4-丁烷磺酸内酯的制备方法，其包括如下步骤：

A、3-羟基丁烷磺酸钠盐的制备：将2-丁烯醇(巴豆醇)与亚硫酸氢钠水溶液投入反应容器中充分混合，滴加催化剂硝酸钠水溶液，搅拌条件下升温回流反应3-5小时冷至室温得含3-羟基丁烷磺酸钠盐的溶液，反应温度为70-90℃；