2,3-環氧丙磺酸鈉的合成研究

陳小亮

【摘要】本文以環氧氯丙烷（ECH）為原料，亞硫酸氫鈉為磺化劑合成了3-氯-2羥基丙磺酸鈉，再以3-氯-2羥基丙磺酸鈉與磷酸鈉合成2，3-環氧丙磺酸鈉，利用傅立葉紅外光譜和元素分析對合成產物的結構進行了表征;并運用正交實驗確定了合成2，3-環氧丙磺酸鈉的最佳反應條件。結果表明：3-氯-2羥基丙磺酸鈉與磷酸鈉的物料配比為1：1，反應溫度達到55℃，加水量為55ml，應總時間為20min時，反應得到的目標產物產率是87.6%。

【關鍵詞】3-氯-2羥基丙磺酸鈉 ?2，3-環氧丙磺酸鈉 ?磷酸鈉 ?合成

前言：2，3-環氧丙磺酸鈉分子中既有活潑的環氧基，又有親水性的磺酸鹽基，可作為一種重要的多功能物質，能通過環氧基的開環反應和共聚反應等制備許多性能優異的功能材料，如：阻垢劑、印染保護劑、光敏材料、稠化劑、乳化劑、膠凝化劑、農用吸濕材料、高選擇性半透膜、軟水劑和自乳化功能單體等。除了上面提到的用途外，它還可以作為單體合成均聚物或與其他環氧單體形成共聚物，主鏈上有親水性的醚鏈，支鏈上有親水性的磺酸基，可大大提高這類聚合物的水溶性、分散性、乳化性等性能，預期將是很有發展前景的高效多功能高分子，這種新型聚合物可作為高性能混凝土外加劑、表面活性劑以及石油添加劑，在建筑、化工、金屬加工等行業發揮重要的作用。

一、實驗部分

（一）主要原料和試劑

磷酸鈉：分析純， 上海中秦化學試劑有限公司;3-氯-2-羥基丙磺酸鈉[11]：自制;三乙胺：分析純， 天津市光復精細化工研究所;丙酮：分析純， 天津市百世化工有限公司;乙醇：分析純， 天津市百世化工有限公司;鹽酸：分析純， 天津市光復精細化工研究所;氫氧化鈉：分析純， 上海中秦化學試劑有限公司;酚紅指示劑：分析純，

（二）實驗儀器

Nicolet380FT-IR傅立葉紅外光譜儀（美國熱電公司）;VarioELⅢ 元素分析儀（德國elementar公司）;DGG-9023A 電熱恒溫鼓風干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）;RE-52AA旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）;SHZ-D（Ⅲ）循環水式真空泵（鞏義市予華儀器有限公司）;JJ-5測速電動攪拌器（上海艾牧生物科技有限公司）;11GKC1 控溫水浴鍋

（南通滬南科學儀器有限公司）;天平，圓底燒瓶，恒壓漏斗，溫度計，移液管（10ml，1ml）燒杯，提勒管、毛細管等

（三）2，3-環氧丙磺酸鈉的的制備

將一定量的磷酸鈉和水加入帶有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口瓶中，加熱全部溶解后至50℃恒溫，加入3-氯-2-羥基丙磺酸鈉升溫至55℃，反應一定時間，冷卻、結晶。過濾取濾液，減壓蒸餾，真空干燥至恒重。

（四）產率的測定

精確稱取2～4mg當量環氧基的2，3-環氧丙磺酸鈉試樣，用鹽酸-丙酮溶液溶解，在室溫下放置15min后，加入中性乙醇，然后用0.1mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定過量的鹽酸。用甲酚紅指示劑指示終點。

式中：W-為樣品的質量，g;B-為空白試驗所需的0.1mol/L的

naOH標液體積，ml;S-試樣滴定所需的0.1mol/LnaOH標液體積，ml;f-為0.1mol/LnaOH標液。

二、結果與討論

（一）產物的結構表征

（1）紅外光譜分析。采用溴化鉀壓片法，使用島津8400S型傅立葉紅外光譜儀測定2，3-氧丙磺酸鈉的FTIR譜。

由圖1可見，2，3-環氧丙磺酸鈉中沒有了在1245.93cm-1，728cm-1兩處-Cl的特征吸收峰，3495cm-1為-OH的吸收振動峰;2966.31cm-1為-CH3、-CH2的C-H吸收振動峰;916.12cm-1和1035.70cm-1為環氧吸收峰。在1182.28cm-1為磺酸基團的吸收峰，另外1038.70cm-1處的磺酸基團特征峰有可能與1047.27cm-1處的C-O鍵的彎曲振動的吸收峰重疊。由上分析可表明表征的物質中含目標產物2，3-環氧丙磺酸鈉。

（2）元素分析（%）：C22.60、 H3.13、S20.04;理論值：C22.50、H 3.15、S20.02。

（二）2，3-環氧丙磺酸鈉的合成的影響因素的確定

（1）正交試驗。由3-氯-2-羥基丙磺酸鈉和磷酸鈉合成2，3-環氧丙磺酸鈉的反應實驗中用多組正交實驗來確定各種因素對2，3-環氧丙磺酸鈉。實驗結果表1、2和3所示：

由表1中數據可以看出在反應溫度、原料摩爾配比、加水用量和反應時間這四個因素中，反應溫度對產率影響最大，加水用量次之，原料摩爾配比第三，反應時間對產率影響最小。由表中可以看出選擇正交實驗作為反應條件的優化條件 。

（2）反應因素對反應的影響分析。

（2）反應溫度對產率影響 。研究當磷酸鈉/3-氯-2-羥基丙酸鈉為1：1、加水量為55ml、反應時間20min時，在不同溫度下，反應產物的轉化率。

由表5中可知，在其他條件相同的情況下，50 ℃以下反應速度較為緩慢，轉化率低，當溫度達到 60 ℃以上時，由于溫度太高使生成的環氧鍵斷裂，易發生副反應，影響產物的產率，，所以綜合考慮溫度宜選擇 55 ℃進行反應。

四、結論

以3-氯-2羥基丙磺酸鈉與磷酸鈉合成2，3-環氧丙磺酸鈉，運用正交實驗確定了合成2，3-環氧丙磺酸鈉的最佳反應條件。結果表明：3-氯-2羥基丙磺酸鈉與磷酸鈉的物料配比為1：1，反應溫度達到55℃，加水量為55ml，應總時間為20min時，反應得到的目標產物產率是87.6%。

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