98-59-9 / TsCl和對(duì)甲苯磺酰氯是一種嗎？

【背景及概述】^[1][2][3]

對(duì)甲苯磺酰氯（4-甲基磺酰氯，常簡寫為TosCl或TsCl）是一種分子式為CH₃C₆H₄SO₂Cl的有機(jī)化合物。該化合物為有惡臭味的白色固體試劑，并廣泛的應(yīng)用于有機(jī)合成。該化合物屬于甲苯和磺酰氯官能團(tuán)的衍生物。對(duì)甲苯磺酰氯為白色片狀結(jié)晶，熔點(diǎn)為69-71 ℃，是重要的有機(jī)合成藥物中間體，主要用于氨磺氯霉素、氯氨-T、甲砜霉等藥物的合成。對(duì)甲苯磺酰氯是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，它廣泛地應(yīng)用于染料、醫(yī)藥工業(yè)中。它被用作制造冰染染料、分散染料和有機(jī)顏料的中間體；在醫(yī)藥工業(yè)中是倍他美松，甲磺滅隆等十余種抗菌、消炎藥的中間體；還作為制備塑料增塑劑、樹脂、涂料、農(nóng)藥及感光材料的中間體。市場前景廣闊。對(duì)甲苯磺酰氯目前常用的合成方法主要是甲苯磺酰化法，此法之所以成為當(dāng)今生產(chǎn)甲苯磺酰氯的主要方法，是因?yàn)榇斯に嚲哂胁僮鞑襟E少，反應(yīng)周期短等特點(diǎn)，但同時(shí)存在著鄰、對(duì)位異構(gòu)體不易分離、產(chǎn)品質(zhì)量較差等不足。目前通用的提純方法主要有兩種，一是冷凍分離法，二是減壓蒸餾法。所謂冷凍分離法是將得到的混合磺酰氯置于-20-0 ℃的溫度下，冷凍一段時(shí)間后，對(duì)位產(chǎn)品結(jié)晶析出，鄰位為油狀物，最后經(jīng)離心機(jī)分離即可。減壓蒸餾法是根據(jù)鄰、對(duì)位異構(gòu)體在1.388-2.660 kPa 的壓力下二者的沸點(diǎn)差進(jìn)行分離。兩種方法均不能獲得高純度的產(chǎn)品。另外一條合成路線是甲苯磺酸鈉氯化法，該方法是甲苯用濃硫酸磺化后再與氯化亞砜進(jìn)行氯化反應(yīng)。傳統(tǒng)的濃硫酸磺化法產(chǎn)生大量的廢硫酸，用氯化亞砜作為氯化劑相對(duì)價(jià)格較高。因此提高甲苯氯磺化反應(yīng)收率，減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本，具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)意義。

【合成】[1][2][3]

方法1：以甲苯、氯磺酸和三氯氧磷為原料，氯化銨為催化劑合成對(duì)甲苯磺酰氯：

在帶有攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)的250mL 四口燒瓶中，室溫下按原料配比加入一定量的氯磺酸，邊攪拌邊加入催化劑，然后滴加甲苯；加畢后用油浴自控加熱升溫到75℃后開始滴加三氯氧磷，然后升溫到105~110℃，恒溫?cái)嚢柘路磻?yīng)一定時(shí)間后結(jié)束。將反應(yīng)液冷卻到70~80℃后倒入冰水混合物中，進(jìn)行水解、結(jié)晶、真空抽濾。濾餅經(jīng)真空恒溫干燥后稱量得到對(duì)甲苯磺酰氯產(chǎn)品；濾液用溶劑油萃取，水洗兩次后分去水層，收集油層，經(jīng)真空精餾得到以鄰甲苯磺酰氯為主的磺化油。最佳原料摩爾比：甲苯：氯磺酸：三氯氧磷：氯化銨為1：1.3：0.6：0.1，其產(chǎn)品收率達(dá)98.85%，純收率為97.86%（對(duì)甲苯磺酰氯85.41%，鄰甲苯磺酰氯12.45%）；同時(shí)酸性廢水比原工藝減少了70%以上。

方法2：以甲苯為原料合成了對(duì)甲苯磺酰氯。在磺化反應(yīng)中，采用共沸除水硫酸磺化法。在氯化反應(yīng)中，以四氯化碳為溶劑，氯氣為氯化劑。該工藝硫酸利用率高，生產(chǎn)成本低。步驟如下：

1）對(duì)甲苯磺酸的合成：在裝有恒壓漏斗、攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)的四

口燒瓶中，加入適量甲苯，升溫至105－110 ℃，慢慢滴加濃硫酸27 mL (0.5 mol)， 滴畢，在沸點(diǎn)溫度下保持5 h，在此期間，反應(yīng)生成的水和甲苯蒸氣不斷被蒸出，經(jīng)冷凝后進(jìn)入油水分離器，脫水后的甲苯再經(jīng)滴液漏斗滴入反應(yīng)器，使磺化過程保持甲苯過量。反應(yīng)結(jié)束后，蒸出過量的甲苯，降溫，將反應(yīng)物倒入適量水中，對(duì)甲苯磺酸結(jié)晶析出，過濾、洗滌、烘干得產(chǎn)品80.6 g，收率為93.72%。

2）對(duì)甲苯磺酰氯的合成：在裝有攪拌器、溫度計(jì)、氣體分布器、冷凝器和

氣體回收裝置的四口燒瓶中，加入四氯化碳50 mL，對(duì)甲苯磺酸17.2 g，硫磺粉1.5 g，攪拌升溫至60 ℃，開始通入氯氣，通氣速率控制在3-3.5 g/h，10 h后關(guān)閉通氣閥，攪拌1 h，再通氯氣5 h。反應(yīng)結(jié)束后回收溶劑，反應(yīng)物倒入冰水中。過濾、風(fēng)干得產(chǎn)品對(duì)氯苯磺酰氯14.7 g，收率為85.47％ 。

方法3：以甲苯為起始原料，引入四氯化碳稀釋劑，選擇復(fù)合催化劑，與氯磺酸進(jìn)行酰氯化反應(yīng)合成對(duì)甲苯磺酰氯并采用溶劑直接結(jié)晶提純分離的新工藝。該工藝與傳統(tǒng)工藝比較，具有收高、產(chǎn)品含量、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，降低了氯磺酸用量，提高了廢酸濃度，為廢酸的綜合利用和治理提供了方便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。反應(yīng)方程式如下：

【應(yīng)用】^[3]

對(duì)甲苯磺酰氯作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥工業(yè)中。在染料行業(yè)主要用于制造分散、冰染、酸性染料的中間體；在醫(yī)藥工業(yè)中主要用于生產(chǎn)磺胺藥、甲磺滅隆等；農(nóng)藥工業(yè)主要用于甲基磺草酮、磺草酮、精甲霜靈等。隨著染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)的不斷發(fā)展，國際上對(duì)該產(chǎn)品的需求量日益增長，尤其是歐美，市場前景廣闊。

【主要參考資料】

[1] 郝艷霞, 蘇硯溪. 對(duì)甲苯磺酰氯的合成研究[J]. 河北化工, 2006, 29(6): 17-18.

[2] 陳鐘秀, 蔣林峰, 丁同富, 等. 對(duì)甲苯磺酰氯合成研究[D]. , 2004.

[3] 徐蕓, 王宏亮, 金興備, 等. 對(duì)甲苯磺酰氯新工藝的合成研究[J]. 浙江化工, 2003, 34(10): 10-11.