对甲苯磺酸钠的制备中,食盐的作用

时间：2021-02-13 理论教育 版权反馈

【摘要】：烷基苯在较高的温度、磺化剂作用下进行磺化反应，主要产生对位化合物。磺化产物与氯化钠形成磺酸钠盐。将反应物倒入盛有30mL饱和氯化钠[3]水溶液的烧杯中，锥形瓶用1～2mL饱和氯化钠洗涤、合并，冷却，沉淀析出，减压过滤，得到固体粗产品。将固体粗产品加入到盛有30mL 25%氯化钠溶液的烧杯中，加热使固体盐完全溶解。自然冷却至室温，待析出晶体后进行减压过滤，用饱和氯化钠溶液洗涤两次，滤去水分，抽干，称取质量，计算产率。

实验三十二　对甲苯磺酸钠的制备

一、实验目的

掌握芳烃磺化及形成钠盐的方法。

二、基本原理

烷基苯在较高的温度、磺化剂作用下进行磺化反应，主要产生对位化合物。磺化产物与氯化钠形成磺酸钠盐。下面是反应式。

主反应：

副反应：

三、仪器和试剂

1．仪器

磁力加热搅拌器分水器

回流冷凝管50mL锥形瓶

减压抽滤装置

2．试剂

甲苯　浓硫酸

碳酸氢钠　氯化钠

活性炭

四、实验步骤

按如图5-13所示安装回流装置。在装有电磁搅拌的回流装置中，加入20mL（0.188mol）甲苯和4.5mL（0.084mol）浓硫酸[1]于50 mL磨口锥形瓶中。搅拌并加热至沸，使保持在微沸状态下进行反应[2]，反应约1小时后，甲苯几乎消失；当冷凝器中的回流滴也很少时，可以停止加热。将反应物倒入盛有30mL饱和氯化钠[3]水溶液的烧杯中，锥形瓶用1～2mL饱和氯化钠洗涤、合并，冷却（也可使用冰-水溶液冷却），沉淀析出，减压过滤，得到固体粗产品。将固体粗产品加入到盛有30mL 25%氯化钠溶液的烧杯中，加热使固体盐完全溶解。滤液稍加冷却后，加入活性炭脱色，趁热减压过滤。自然冷却至室温，待析出晶体后进行减压过滤，用饱和氯化钠溶液洗涤两次，滤去水分，抽干，称取质量，计算产率。

图5-13　搅拌回流装置

对甲基苯磺酸钠为白色斜方片状结晶，熔点大于300℃。

思考题

1．为什么在反应过程中需用搅拌？

2．本实验加入氯化钠过多或过少，对实验有什么影响？

注　解

[1]该反应为一个可逆反应，为了使反应平衡向生成物方向移动，本实验采取的方法为：

（1）使用过量的甲苯。

（2）搅拌使反应完全。

（3）用分水器将生成的水脱离反应体系。

[2]磺化反应，随温度不同，生成的主要产物也不同。低温有利于邻位异构体生成；较高温度，有利于对位异构体的生成；更高温度，则有利于二磺酸异构体生成。

[3]对甲基苯磺酸钠盐，难溶于氯化钠溶液，可沉淀析出

对甲苯磺酸钠是对甲苯磺酸的钠盐，为两亲物质，常用作洗涤剂。生产方法为对甲苯磺酸或对甲苯磺酸母液加烧碱中和可得对甲苯磺酸钠。国内生产商还是很多的，一般生产对甲苯磺酸的工厂均有对甲苯磺酸钠生产。简单说几个，目前最大的对甲苯磺酸生产商：连云港宁康化工有限公司，最早的对甲苯磺酸生产商：苏州市虎丘区星火精细化工厂。

肥皂与洗涤灵除油原理一样，是乳液

肥皂、洗涤剂的分子都是棒状，两头分别亲水、亲油，亲油端和油结合，亲水端和水结合，这样就会把油包在中间，一搓就掉了

酒精是溶解油脂

没有听说食盐溶液可以除油

磺酸 磺酸 sulfonic acid 磺基与烃基（包括芳基）相连接而成的一类有机化合物。通式如左，式中R为烃基。磺酸大多是合成产品，只有β-氨基乙磺酸NH2CH2CH2SO3H等少数几种磺酸存在于自然界。磺酸基团为一个强水溶性的强酸性基团，磺酸都是水溶性的强酸性化合物。芳香族磺酸分子中的磺酸基团可被羟基、氰基所取代，是制备酚、腈的中间体。磺酸可由芳香烃的磺化反应，或硫醇的氧化反应制备。甲磺酸可作酯化、水解和烷基化的催化剂。长链的磺酸的钠盐如n-C11H23-CH2是一类能抗硬水的洗涤剂。很多染料分子中的磺酸基团可使有颜色的化合物具有水溶性。十二烷基苯磺酸钠可作洗涤剂。由磺酸可制得氯化砜，在有机合成中用途很大。磺酸分子中的桹H部分，可被卤原子、氨基等取代。例如，磺酰氯是有机合成和分析化学中常用的中间体。对氨基磺胺是一类消炎药。糖精钠也是一种磺胺。

1. 用于化学工业和合成洗涤剂的浆料调理剂；用作合成洗涤剂的水助溶剂，配入粉状洗涤剂中可增加含水量，同时对流动性、手感、抗结块性等均有良好的效果。在化肥生产中也用作结晶添加剂。

2. 在液体洗涤剂中,主要用作增溶剂,加入对甲苯磺酸钠后,黏度、浊点都会有所下降。在使用时,应注意原料的含量、无机盐及溶解性。特别对液体洗涤剂,其盐的含量对液体透明度有很大的影响。

3. 用于有机合成工业，在医药上用于合成强力霉素、潘生丁、萘普生及用于生产阿莫西林、头孢羟氨苄中间体。

根据所用原料的不同，目前已经工业化的间苯二酚的合成方法主要为：苯磺化碱熔法、间二异丙苯氧化法和间苯二胺法。间苯二蔚的合成方法见下表 苯磺化碱熔法间二异丙苯氧化法间苯二胺法 原理苯与25%发烟硫酸在70-80℃先进行一次磺化，再与65%发烟硫酸在130-160℃下进行二次磺化，生成间苯二碘酸，然后用碱中和制得间苯二磺酸钠盐；将上述产物加到熔融的无水氢氧化钠中进行碱熔，于320-360t保温反应。将反应产物用水稀释，过滤，酸化至ph=4-5，最后用乙醚、异丙醚或正丁醇萃取，蒸馏制得间苯二酚。间二异丙苯在80-90℃下、ph为8-10，空气中加压0.54加pa氧化36h，再将氧化液置于h2o2和h2so4的混合液中，于80℃下预处理约20min。分层后，有机相水洗，再用丙酮稀释后催化水解35min，提纯即得间苯二酚。工业上通过生产异丙苯的副产物得到间二异丙苯。由间二硝基苯氢化制得间苯二胺，再由间苯二胺水解即可得到间苯二酚。 优点工艺条件简单，技术成熟。此工艺污染小、成本低、流程短、工业生产总收率可达70%。以上(以苯计)，同时副产丙酮；据报道最高收率可达90%左右。 缺点二次磺化需要使用大量发烟硫酸，严重腐蚀设备；而且反应副产物na2so4难以处理；中间产物苯二磺酸钠盐为固体状颗粒、间苯二酚钠盐为高粘度固形物，为增加流动性要加入过量烧碱。该工艺三废的产生量大，环境污染严重。技术含量高，并不如专利和一些资料介绍的那样简单易行，国内多家科研单位，资料表明，氧化法生产间苯二酚在氧化、萃取分离以及工程放大等方面均有相当难度，国内很难取得突破。该法的原料间二硝基苯是苯在混酸中硝化而成的，环境污染较大，甚至比磺化法更为严重，反应流程较长，因此很难工业化生产。现状该法是生产间苯二酚的传统方法该工艺是国外(主要是日本)生产间苯二酚的主要方法，也是今后间苯二酚生产发展的主要方向，但我国目前还没有工业化装置。 国外文献还报道多种其他间苯二酚合成工艺路线，主要有：(1)以苯为原料，经硝化得到间二硝基苯，然后还原生成间苯二胺，再经氧化得到间苯二酚；(2)由丙酮和丙烯酸缩合，生成δ-酮酸，再与醇反应，得到酮酯，然后在钯/钍催化剂存在下成环，脱氢得到间苯二酚；(3)苯酚选择性氢化生成环己酮，选择性氧化脱氢生成α、β-不饱和酮，水合后得3-羟基环己酮，以碳为载体，碘、钯为催化剂，经过脱氢即得间苯二酚；(4)部分国内企业采用间氨基酚氧化制备间苯二酚。尽管文献报道很多，但是由于种种因素均未实现工业化。1.2苯磺化碱熔法的改进针对苯磺化碱熔法的问题，各公司和研究单位提出了一些改进意见，在降低碱耗、酸耗和减少三废产生量、提高收率方面取得了一些进展。(1)so3磺化技术国外开发出以so3代替发烟硫酸做为磺化剂，近年来国内也开发成功并已经工业化应用。用so3作为磺化剂，不仅降低了成本，也减少了环境污染。(2)间苯二酚和对甲酚的联产工艺二次磺化制得苯二磺酸后，再加入汽化的甲苯进行三次磺化，可以除去磺化时生成的硫酸，这样不仅减少了中和、碱熔时碱的消耗量，同时大大减少了副产物na2so4的生成量，降低了污染。碱熔时，甲苯磺酸钠的存在降低了反应液的粘度，使操作更易进行。这样一套装置可以同时生产间苯二酚和对甲酚。(3)间苯二酚和苯酚的联产工艺该工艺是由日本宇部兴产公司和三井东压公司首先提出的，采用的是先液相磺化再气相磺化的方法。磺化液循环使用，无需中和，这样既降低了naoh的使用量，又简化了操作。同时，磺化副产物在碱熔时可生成苯酚钠盐、间羧基苯磺酸钠盐和间苯二酚二钠盐，这使副产物得到更多的回收。碱熔物酸化生成的间苯二酚被同时生成的苯酚所萃取，与水分离后直接进行蒸馏，简化了原来的多次萃取操作。(4)碱熔釜改进英德斯佩克化学公司由于采用了带有强力搅拌器的捏合碱熔釜，可大大降低碱的消耗，从而也降低了酸的消耗，减少了副产物。

不算真正意义上的表面活性剂，只能是一种助溶剂：磺酸盐亲水、二甲苯基亲油，但它对降低表面张力不是很大，毕竟其分子链太短。

表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。

浓缩化是液体洗涤剂的重要发展方向之一,本文通过对阴离子表面活性剂:常用的LAS(十二烷基苯磺酸钠),AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠),SNS-80(改性油脂乙氧基化物磺酸盐)和来源于天然的绿色表面活性剂MES(脂肪酸甲酯磺酸钠),650EC(烷基糖苷),S-12(月桂酰肌氨酸钠),以及非离子表面活性剂AEO-9和改善凝胶性能的表面活性剂FMEE(脂肪酸甲酯乙氧基化物),SOE-N-60(改性油脂乙氧基化物),T0-8(异构十三醇聚氧乙烯醚)等的去污,泡沫,凝胶等性能进行测试,在不采用增溶剂(例如丙二醇,甘油,二甲苯磺酸钠等,节约成本)情况下,通过复配的方式筛选出适合用于浓缩洗衣液的性价比高的原料及复配组合.

据我所知，没有太大的区别，两者的溶解度不用，高浓度的缓冲盐可以用十二烷基苯磺酸钠

，据说在离子色谱上两者的活性有差异，没有做过这个对比，是不是如此不得而知。

大部分色谱柱推荐钾盐，钾离子置换能力要高于钠离子，同等浓度的钾盐，成分保留时间比钠盐短