无溶剂合成共性技术研究——4-甲砜基甲苯合成工艺的改进开题报告

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1、开题报告无溶剂合成共性技术研究——4-甲砜基甲苯合成工艺的改进一、选题依据（研究意义，国内外研究现状及分析，附主要参考文献）1.1研究背景及意义甲砜甲苯（英文名称：methylptolylsulfoue）为白色或米黄色粉状结晶，无味，中性。在医药方面，是合成抗生素甲砜霉素、甲砜霉素甘氨酸酯盐酸盐和兽用抗菌药氟洛芬的重要中间体；在农业方面，是合成除草剂磺草酮以及有机合成中间体。[1-2]甲砜霉素及衍生物甘氨酸酯盐酸盐是新型的广谱抗生素，毒性低、副作用小；疗效长，具有优异抗菌作用，抗菌活性较氯霉素强6倍以上。在国外已广泛允许用于免疫抑制状态抗生素以及用作食品、饲料添加[3]

2、剂等，需求量逐渐增加。国内甲砜霉素合成均采用对甲砜甲苯为原料，产量越来越大。造成对甲砜甲苯国内生产量满足不了市场需求。磺草酮是捷利康公司80年代开发的新颖玉米田苗后除草剂。磺草酮是一种用酮于防玉米田阔叶杂草及禾本科杂草的环己二酮类除草剂。现已在美国、欧洲等许多国家获得广泛应用。我国玉米田播种面积约占早田播种面积的1/3，玉米产量约占粮食作物总产量的1/4，每年我国玉米草容面积约达700万公顷以上。现用的玉米田除草剂品种较多，但多为苗前使用，如乙草胺、芬拉津等，使用效果受环境影响较大;苗后除草剂[4]主要是澳苯睛等少数正在推广阶段的品种。因此，磺草酮的开发，对我国的农业生

3、产具有十分重要的意义。磺草酮的合成路线非常多,可以甲苯、对甲基苯磺酸、对甲基苯磺酰氯、对氯甲苯、对硝基甲苯等常见[5]工业原料为起始原料,最终合成磺草酮原药。目前，国内外工业生产甲砜甲苯的主要方法是以廉价易得的对甲苯磺酰氯为起始原料经还原和甲基化反应来合成：第一步对甲苯磺酰氯为原料，经亚硫酸钠还原成亚磺酸。第二步对甲苯亚磺酸钠经硫酸二甲酯甲[6]基化反应得到甲砜甲苯。见下列反应方程式,两步反应都在水溶液中进行。[7]该工艺存在的缺点：1.第一步还原，对甲苯磺酰氯在水相进行，水解副反应影响收率;采用固体投料，产率不稳定。2.第二步甲基化，使用硫酸二甲酯作为甲基化试剂，该试

4、剂毒性大，易水解，价格贵，且反应速率低。3.整个工艺生产成本高，总收率低，产品纯度不高。对甲苯磺酰氯的水解:因此，我们急需一种新的合成甲砜甲苯的工艺，来解决这些问题，并且满足市场的需要。1.2国内外研究现状及技术发展趋势国内外甲砜甲苯的合成路线有以下四种：1.以甲苯为原料合成此路线由甲苯与氯磺酸甲酯为原料，在催化剂作用下反应而得到对甲砜甲苯。该路线收率低，成本高。②.以对氯甲苯为原料合成此路线由对氯甲苯与硫氢化钠合成对疏基甲苯，再与硫酸二甲醋甲基化再氧化而得对甲基磺酞基甲苯，该路线操作复杂，收率低，成本高。③.以对甲基苯磺酸为原料合成由对甲基苯磺酸与氧乙酸钠和碘化钾反应

5、而得对甲砜甲苯。该路线步骤简单，但收率较低。④.以对甲苯磺酰氯为原料合成在众多合成路线中,最经济可行的合成路线是第四条,即以廉价易得的对甲基苯磺酰氯为原料,经还原,甲基化反应合成。对甲苯磺酰氯的还原有锌粉法和亚硫酸钠法，锌粉法成本高，且操作不安全。甲基化试剂采用碘甲烷或硫酸二甲酯，由于碘甲烷价格昂贵，硫酸二甲酯毒性强，对生产和生态环境的威胁严重，故需慎重考虑。本研究主要是从原料、缚酸剂、甲基化试剂、溶剂、催化剂、反应配比的选择等方面来研究合成甲砜甲苯的最佳工艺。离子液体是近年来绿色化学的研究热点之一，因为离子液体在工业有机化学的清洁合成方面显示出潜在的应用前景。许多有机

6、反应Friedel-Crafts烷基化、环氧化、加氢、Suzuki交错偶合反应、Diels-Alder反应等[8-19]均可在离子液体中进行，并且具有极好的产率和选择性。甲砜甲苯的甲基化反应在水相中进行，本研究拟用离子液体作为甲基化反应的溶剂和催化剂。下对离子液体在烷基化反应中的应用进行了综述。1．离子液体中的C烷基化Song等[20]研究了离子液体中Sc(OTf)催化的烯烃与芳烃的烷基化反应,在传统有机溶剂中，此反应不能3进行，而在[Bmim]PF6中室温下反应12h，产率为96%，转化率达到99%，催化剂固定在离子液体中可以重复使用。[21]陈振初等研究了离子液体[

7、Bpy]BF4中Meldrum′s的双烷基化反应,发现各类一级卤代烃都能发生双烷基化反应,反应条件温和,操作简单,产率和在相转移条件下的相当。2．离子液体中的O烷基化反应[22]Shen等研究了[Bmim]PF6中苯酚和叔丁醇的选择性烷基化反应,考察了反应温度、时间、原料配比和离子液体用量对反应的影响，发现在[Bmim]PF6中在合适条件下能以高转化率和高选择性的生成2,4-二叔丁基苯酚20mol%,sc(oTf)3++BmimPF6,20℃许丹倩等[23]则在离子液体[Bmim]BF4中通过肉桂酸钠和苄氯的亲核取代反应成功的合成了另一香