1-巰基-2-丙醇的合成工藝研究

徐中朋，張雪琴，程文峰，任春和

含巰基的化合物是重要的化工原料和重要的醫(yī)藥中間體，具體分為硫醇和硫酚兩大類。硫醇被人熟知的有正丁硫醇、正辛硫醇、十二碳硫醇等，在醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料等方面有廣泛的應(yīng)用，很多時(shí)候與我們的日常生活密切相關(guān)。例如正丁硫醇就是早期作為天然氣和煤氣中的臭劑[1]。正辛硫醇主要是合成橡膠過(guò)程中的聚合調(diào)節(jié)劑，也是默寫農(nóng)藥、醫(yī)藥、燃料等的重要有機(jī)合成中間體[2-3]。十二碳硫醇是常用的合成樹(shù)脂、橡膠、纖維等的分子量調(diào)劑及鏈轉(zhuǎn)移劑[4]。苯硫酚、間甲氧基苯硫酚、鄰氨基苯硫酚、beta-萘硫酚等都是醫(yī)藥合成的重要的中間體[5-6]。

化合物1-巰基-2-丙醇是重要的有機(jī)中間體[7-8]。近幾年，多篇文獻(xiàn)報(bào)道了1-巰基-2-丙醇的合成。如Bordwell[9]用硫脲和1,2-環(huán)氧丙烷反應(yīng)合成。Degl’innocenti[10]以雙（三甲基硫化硅）和1,2-環(huán)氧丙烷在相轉(zhuǎn)移催化劑的條件下合成。Willams[11]用硫化氫氣體與1,2-環(huán)氧丙烷開(kāi)環(huán)。硫化氫氣體毒性大，危害大，不利于環(huán)境友好。Wu[12]用硫氫化鈉將1,2-環(huán)氧丙烷開(kāi)環(huán)。收率不高。

本研究主要涉及微反應(yīng)器中合成1-巰基-2-丙醇。近年來(lái)利用微反應(yīng)器設(shè)備進(jìn)行研究備受人們的關(guān)注[13-19]。微反應(yīng)器為微尺寸，進(jìn)料速度可設(shè)置，能使物料充分混合均勻，傳質(zhì)、傳熱效果好，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度的精確控制，反應(yīng)收率高，是一種高效可行的連續(xù)合成工藝。

本研究在參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)選用易得低廉的原料，選擇合適的反應(yīng)溫度，通過(guò)微反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，具有生產(chǎn)效率高、反應(yīng)條件易控制、無(wú)放大效應(yīng)、產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好、資源充分利用等優(yōu)點(diǎn)，適合規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

1 儀器設(shè)備與試劑

1.1 儀器設(shè)備

日本島津LC-10A、日本島津GC-2014C氣相色譜儀、Unity Inova-400型NMR。

1.2 試劑

1,2-環(huán)氧丙烷（99.9%，上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司）、硫氫化鈉（70%，上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司）、甲醇（99.8%，無(wú)錫市展望化工試劑有限公司）、鹽酸（30%，貝利化學(xué)（張家港）有限公司）、乙酸乙酯（99.9%，上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司）、二硫化碳（上海科豐實(shí)業(yè)有限公司）、碳酸氫鈉（98%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）等所用試劑均為分析純。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 1-巰基-2-丙醇的合成

（1）將168 g硫氫化鈉溶解在500 g甲醇溶液中，備用。

（2）將100 g1，2-環(huán)氧丙烷與200 g二硫化碳混合均勻，備用。

（3）將碳酸氫鈉5 g溶于甲醇50 g中，備用。

（4）將上述配置的1，2，3溶液按10～100 mL/min的流速分別從不同的微通道注入微反應(yīng)器中，在常壓和20～30 ℃下進(jìn)行反應(yīng)，控制物料在微反應(yīng)器中的停留時(shí)間為1～5 min，將反應(yīng)結(jié)束后的混合液進(jìn)行后處理，加入鹽酸酸化至pH=1，過(guò)濾分層，水相加入乙酸乙酯萃取，合并有機(jī)相，蒸餾得到產(chǎn)品1-巰基-2-丙醇，收率86%，GC含量97.5%。

2.2 產(chǎn)物鑒定

1HNMR（400MHz,CDCl3）:δ=1.25(3H,d,J=6.4 Hz),1.37（1H,m），2.07(1H,br s)，2.45-2.52（1H,m）,2.68-2.74(1H,m)，3.77-3.81(1H,m)。

3 結(jié)果與討論

以微反應(yīng)器為設(shè)備。將1,2-環(huán)氧丙烷溶液、硫氫化鈉溶液和碳酸氫鈉溶液按10～100 mL/min的流速分別從不同的微通道注入微反應(yīng)器中。反應(yīng)器的溫度在選用的多個(gè)溫度，其中以20～30 ℃下進(jìn)行反應(yīng)收率最佳。考察了碳酸氫鈉的添加量對(duì)反應(yīng)收率的影響，其中以原料1,2-環(huán)氧丙烷的質(zhì)量的5%的添加量為最佳。控制物料在微反應(yīng)器中的停留時(shí)間為1～5 min，將反應(yīng)結(jié)束后的混合液進(jìn)行集中后處理，得到產(chǎn)品1-巰基-2-丙醇。本反應(yīng)流程操作簡(jiǎn)單，可連續(xù)化，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

3.1 反應(yīng)條件

反應(yīng)器的溫度設(shè)定在20～30 ℃，緩沖劑碳酸氫鈉的用量為原料1,2-環(huán)丙烷的質(zhì)量的5%，設(shè)置流速使1,2-環(huán)氧丙烷溶液、硫化氫鈉溶液碳酸氫鈉溶液同時(shí)間段流入微反應(yīng)器中。

3.2 微反應(yīng)器的設(shè)定溫度對(duì)反應(yīng)的收率影響

微反應(yīng)器的設(shè)定溫度對(duì)反應(yīng)的收率影響如表1所示。可以看出，滴加溫度不同，反應(yīng)收率的收率有高有低，但滴加溫度并不是越低或越高反應(yīng)收率越高，而是控制滴加溫度在20～30 ℃時(shí)反應(yīng)收率最高，所以，20～30 ℃是最佳滴加溫度。

表1 滴加溫度的影響

3.3 緩沖劑碳酸氫鈉的加入量對(duì)反應(yīng)收率的影響

緩沖劑碳酸氫鈉的加入量對(duì)反應(yīng)收率的影響如表2所示。由表2可知，緩沖劑碳酸氫鈉的添加量對(duì)反應(yīng)收率的影響為添加量在5g時(shí)反應(yīng)收率最佳，碳酸氫鈉的加入量小于5g時(shí)，其反應(yīng)環(huán)境的堿性仍然較強(qiáng)，起不到很好的緩沖作用，同理，加入過(guò)多的碳酸氫鈉，不利于反應(yīng)的進(jìn)行。

表2 緩沖劑碳酸氫鈉添加量的影響

4 結(jié)語(yǔ)

以碳酸氫鈉為緩沖劑，1,2-環(huán)氧丙烷/二硫化碳混合溶液和硫化氫鈉的甲醇溶液，經(jīng)由不同的管道流入微反應(yīng)器中反應(yīng)，微反應(yīng)器的溫度設(shè)定在20～30 ℃，反應(yīng)停留1～5 min。反應(yīng)液在集中酸化處理，分層，水相用乙酸乙酯萃取，合并有機(jī)相。蒸餾得到1-巰基-2-丙醇收率為86%。所優(yōu)選的方案適合工業(yè)化生產(chǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 田 勇，李 猛.正丁硫醇的合成及應(yīng)用[J].綜述與轉(zhuǎn)輪，2002（6）：282-284.

[2] 馬 良，張曼華.竹紅菌乙素與巰基乙酸、正辛硫醇的反應(yīng)[J].中國(guó)科學(xué)，1992（12）：1248-1252.

[3] SCHOUMACKER K.Synthesis of dioctylsulfide in the liquid phase by the hotocatalytic addition of 1-octanethiol on 1-octene[J].Catalysis Communications，2010（11）：1116-1119.

[4]胡永玲.正十二碳硫醇的合成[J].化學(xué)粘合，2008，30（3）：46-49.

[5]張文革.苯硫酚的合成方法概述[J].農(nóng)藥，1978（6）：43-45.

[6] SCHOEN W R.Preparation of substituted Biphenyls as glucagons receptor antagonists[P].USA.US6218431.

[7] 羅伊特爾，梅克爾，約納斯.電解質(zhì)電容器中含有亞烷基氧硫代噻吩單元的聚噻吩[P].CN1577657A.

[8] MYEONGJIN K.Enhanced longterm stability of aluminum solid electrolyte capacitor containing thiophene derivatives as a solid electrolyte[J].Synthetic Metals，2012，162（24）：2361-2369.

[9] BORDWELL A.The reaction of epoxides with thiourea[J].Journal of the American Chemical Society，1953（75）：4959-4961.

[10] DEGL’INNOCENTI.A General access to 2-silylthiazolidines and their reactions under fluoride ion conditions[J].Synlett，2005（20）：3063-3066.

[11] WILLIAMS.Journal of the chemical society，faraday transactions[M].London：Faraday Division of the Chemical Society，1948.

[12] WU S Y.Agricultural and biological chemistry[J].Journal of Food & Drug Analysis，1988（52）：2911-2918.

[13] 鄭亞鋒.微反應(yīng)器研究及展望[J].化工進(jìn)展，2004，23（5）：461-467.

[14] 關(guān)婷婷.微型化：微型化工過(guò)程的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].廣東化工，2005（12）：8-10.

[15] NAGAKI A.Control of extremely fast competitive consecutive reactions using micromixing[J].Journal of the American Chemical Society，2005，127（33）：11666-11675:.

[16] IWASAKI T.Free radical polymerization in microreactors significant improvement in molecular weight distribution control[J].Macromolecules，2005，38（4）：1159-1163.

[17] 張恭孝，王者輝.微反應(yīng)器技術(shù)及其研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2015，35（2）：52-56.

[18] 劉建平.微反應(yīng)器和微聚合反應(yīng)器[J].化學(xué)通報(bào)，2002（11）：758-761.

[19] 鐘 平.微反應(yīng)器技術(shù)在有機(jī)合成中的應(yīng)用[J].化學(xué)試劑，2007，29（6）：339-344.