一种3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法与流程

1.本发明涉及化学合成领域，尤其涉及一种3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法。


背景技术：

2.3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠是一种阴离子型表面活性剂，分子量为218.2，它的结构中含有三个官能团：碳-碳双键(c＝c)、羟基(-oh)及磺酸基(-so3)，是一种具有高度亲水性、可聚合的功能性表面活性单体。市售3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠主要是活性含量为40％左右的水溶液，可用于丙烯酸类、醋酸乙烯、苯乙烯及其它共聚单体的乳液聚合，在低用量和与传统表面活性剂配合使用时，可显著改善胶乳的溶解性能，提高耐水性和耐擦洗性，提升机械稳定性，改善聚合物抗静电性能，降低聚合时的泡沫，降低传统乳化剂的用量，减少结块倾向，并降低在湿润表面的粘性损失。在非聚合物领域中可以作为一种合成缓蚀阻垢型水处理剂、絮凝剂的单体，应用于水处理行业，还作为树脂改性剂、化纤产品品质改进剂使用等。
3.传统的3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠合成方式有以下两种：
4.一是先由环氧氯丙烷和丙烯醇在强酸催化下合成1-氯-2-羟基-3-烯丙氧基丙烷，然后1-氯-2-羟基-3-烯丙氧基丙烷再与亚硫酸钠反应，合成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠发，反应式如下：
[0005][0006]
该法使用强酸作为催化，使环氧氯丙烷易开环自聚，副产物多，产率低，在提纯中间体时工艺复杂，能耗高，同时还会副产难以分离的氯化钠。
[0007]
二是先由环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠合成中间体3-氯-2-羟基丙磺酸钠，然后中间体再与丙烯醇在氢氧化钠催化下生成目标产物3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，反应式如下：
[0008][0009]
此种方法容易残留有剧毒性的烯丙醇，对眼、鼻黏膜有强烈刺激性，不仅会对人体造成伤害，也不利于环保，同时也会副产难以分离的氯化钠。


技术实现要素：

[0010]
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法。
[0011]
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0012]
一种3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法，包括以下步骤：
[0013]
将亚硫酸氢钠溶于水中，并将亚硫酸氢钠水溶液升温；
[0014]
在亚硫酸氢钠水溶液中加入烯丙基缩水甘油醚反应，生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠。
[0015]
进一步地，将亚硫酸氢钠水溶液升温至30～90℃。
[0016]
进一步地，将亚硫酸氢钠水溶液升温至30～70℃并保温。
[0017]
进一步地，所述的亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1～1.5。
[0018]
进一步地，在亚硫酸氢钠水溶液中持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚1～3小时，自烯丙基缩水甘油醚开始加入时总反应时间为2～10小时。
[0019]
进一步地，所述的总反应时间为3～6小时。
[0020]
进一步地，反应结束后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度，并加入酸中和。
[0021]
进一步地，反应结束后将3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度降低至35～45℃。
[0022]
进一步地，所述的酸为盐酸、浓硫酸、磷酸、醋酸中的一种或多种。
[0023]
进一步地，所述的酸为盐酸、浓硫酸中的一种或多种。
[0024]
本发明的有益效果：本发明3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法工艺简单，反应条件温和，无后处理步骤，基本上无三废处理，生产成本低，得到的产品溶液在使用时加料方便，适用于工业化生产，是一种很有潜力和市场应用价值的绿色工艺方法。
具体实施方式
[0025]
以下将结合具体实施例，对本发明进行较为详细的说明。
[0026]
一种3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法，包括以下步骤：
[0027]
先将亚硫酸氢钠溶于水中，并将亚硫酸氢钠水溶液升温至30～90℃，考虑到反应的过程更加稳定，优选将亚硫酸氢钠水溶液升温至30～70℃并保温；
[0028]
在亚硫酸氢钠水溶液中加入烯丙基缩水甘油醚，其中亚硫酸氢钠、烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1～1.5。优选为在亚硫酸氢钠水溶液中持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚反应1～3小时，使反应更加彻底，并使反应温度更加可控；自烯丙基缩水甘油醚开始加入时计算，总的反应时间为2～10小时，为了保证反应完全，降低能耗，减少成产成本，优选的总反应时间为3～6小时，反应结束后即可生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠。
[0029]
由于3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液本身为碱性，可降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度至35～40℃再加入酸中和后包装，可使用盐酸、浓硫酸、磷酸、醋酸中的一种或多种，为了环保，优选为常见的盐酸、浓硫酸。
[0030]
上述步骤的反应方程式如下：
[0031][0032]
实施例1
[0033]
先在装有回流冷凝器、温度计、滴液漏斗、搅拌的四口烧瓶(1l)中依次加入亚硫酸氢钠104g(1mol)、自来水300g，打开回流冷凝器进水，维持常压状态，开启搅拌，配成亚硫酸氢钠水溶液，将亚硫酸氢钠水溶液升温至40℃并维持该反应温度；
[0034]
在亚硫酸氢钠水溶液中通过滴液漏斗在2小时内持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚116.2g(1.02mol)，其中亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1.02；
[0035]
烯丙基缩水甘油醚加完后继续保温反应2小时，反应结束后生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，然后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度到40℃，滴入盐酸2.8g中和，通过gb/t 5173所述方法测得水溶液中3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量为36.9％，通过gb/t 1725所述方法，选择温度160
±
2℃测得固含量为42.2％。
[0036]
实施例2
[0037]
先在装有回流冷凝器、温度计、滴液漏斗、搅拌的四口烧瓶(1l)中依次加入亚硫酸氢钠104g(1mol)、自来水300g，打开回流冷凝器进水，维持常压状态，开启搅拌，配成亚硫酸氢钠水溶液，将亚硫酸氢钠水溶液升温至30℃并维持该反应温度；
[0038]
在亚硫酸氢钠水溶液中通过滴液漏斗在2小时内持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚114g(1mol)，其中亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1；
[0039]
烯丙基缩水甘油醚加完后继续保温反应4小时，反应结束后生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，然后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度到35℃，滴入浓硫酸1g中和，通过gb/t 5173所述方法测得水溶液中3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量为29.4％，通过gb/t 1725所述方法，选择温度160
±
2℃测得固含量为41.9％。
[0040]
实施例3
[0041]
先在装有回流冷凝器、温度计、滴液漏斗、搅拌的四口烧瓶(1l)中依次加入亚硫酸氢钠104g(1mol)、自来水300g，打开回流冷凝器进水，维持常压状态，开启搅拌，配成亚硫酸氢钠水溶液，将亚硫酸氢钠水溶液升温至60℃并维持该反应温度；
[0042]
在亚硫酸氢钠水溶液中通过滴液漏斗在2小时内持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚119.7g(1.05mol)，其中亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1.05；
[0043]
烯丙基缩水甘油醚加完后继续保温反应2小时，反应结束后生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，然后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度到35℃，滴入盐酸3g中和，通过gb/t 5173所述方法测得水溶液中3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量为40.7％，通过gb/t 1725所述方法，选择温度160
±
2℃测得固含量为41.4％。
[0044]
实施例4
[0045]
先在装有回流冷凝器、温度计、滴液漏斗、搅拌的四口烧瓶(1l)中依次加入亚硫酸氢钠104g(1mol)、自来水300g，打开回流冷凝器进水，维持常压状态，开启搅拌，配成亚硫酸氢钠水溶液，将亚硫酸氢钠水溶液升温至70℃并维持该反应温度；
[0046]
在亚硫酸氢钠水溶液中通过滴液漏斗在2小时内持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚125.4g(1.1mol)，其中亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1.1；
[0047]
烯丙基缩水甘油醚加完后继续保温反应1小时，反应结束后生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，然后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度到35℃，滴入浓硫酸6.3g中和，通过gb/t 5173所述方法测得水溶液中3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量为37.2％，通过gb/t 1725所述方法，选择温度160
±
2℃测得固含量为44.3％。
[0048]
实施例5
[0049]
先在装有回流冷凝器、温度计、滴液漏斗、搅拌的四口烧瓶(1l)中依次加入亚硫酸氢钠104g(1mol)、自来水300g，打开回流冷凝器进水，维持常压状态，开启搅拌，配成亚硫酸氢钠水溶液，将亚硫酸氢钠水溶液升温至90℃并维持该反应温度；
[0050]
在亚硫酸氢钠水溶液中通过滴液漏斗在1小时内持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚171g(1.5mol)，其中亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1.5；
[0051]
烯丙基缩水甘油醚加完后继续保温反应1小时，反应结束后生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，然后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度到35℃，滴入浓硫酸27g中和，通过gb/t 5173所述方法测得水溶液中3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量为34.2％，通过gb/t 1725所述方法，选择温度160
±
2℃测得固含量为49.1％。
[0052]
实施例6
[0053]
先在装有回流冷凝器、温度计、滴液漏斗、搅拌的四口烧瓶(1l)中依次加入亚硫酸氢钠104g(1mol)、自来水300g，打开回流冷凝器进水，维持常压状态，开启搅拌，配成亚硫酸氢钠水溶液，将亚硫酸氢钠水溶液升温至50℃并维持该反应温度；
[0054]
在亚硫酸氢钠水溶液中通过滴液漏斗在2小时内持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚148.2g(1.3mol)，其中亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1.3；
[0055]
烯丙基缩水甘油醚加完后继续保温反应3小时，反应结束后生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠，然后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度到40℃，滴入盐酸31g中和，通过gb/t 5173所述方法测得水溶液中3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量为33.5％，通过gb/t 1725所述方法，选择温度160
±
2℃测得固含量为45.6％。
[0056]
从以上实施例中可以看出，3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的活性含量(即有效含量)与固含量在实施例3中的结果最为接近，效果最佳。
[0057]
亚硫酸氢钠水溶液与烯丙基缩水甘油醚在温度为30～70℃时反应效果最佳，温度过低则反应时间过长，温度过高则会导致亚硫酸氢钠分解，副产物过多，最终活性含量降低；烯丙基缩水甘油醚在高温下还会挥发，导致原料的浪费，同时高温反应也增加了能耗。
[0058]
本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，在对本发明基础上的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：
1.一种3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法，其特征是，包括以下步骤：将亚硫酸氢钠溶于水中，并将亚硫酸氢钠水溶液升温；在亚硫酸氢钠水溶液中加入烯丙基缩水甘油醚反应，生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠。2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是，将亚硫酸氢钠水溶液升温至30～90℃。3.根据权利要求2所述的环氧树脂组合物，其特征是，将亚硫酸氢钠水溶液升温至30～70℃并保温。4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是，所述的亚硫酸氢钠与烯丙基缩水甘油醚的摩尔数配比为1:1～1.5。5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是，在亚硫酸氢钠水溶液中持续匀速滴加烯丙基缩水甘油醚1～3小时，自烯丙基缩水甘油醚开始加入时总反应时间为2～10小时。6.根据权利要求5所述的环氧树脂组合物，其特征是，所述的总反应时间为3～6小时。7.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征是，反应结束后降低3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度，并加入酸中和。8.根据权利要求7所述的环氧树脂组合物，其特征是，反应结束后将3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠水溶液的温度降低至35～45℃。9.根据权利要求7所述的环氧树脂组合物，其特征是，所述的酸为盐酸、浓硫酸、磷酸、醋酸中的一种或多种。10.根据权利要求9所述的环氧树脂组合物，其特征是，所述的酸为盐酸、浓硫酸中的一种或多种。

技术总结
本发明提供一种3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的合成方法，包括以下步骤：将亚硫酸氢钠溶于水中，并将亚硫酸氢钠水溶液升温；在亚硫酸氢钠水溶液中加入烯丙基缩水甘油醚反应，生成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠。本发明解决了利用现有技术合成3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠的缺陷问题。缺陷问题。


技术研发人员：李大钱 徐邵合 黄健 程振朔
受保护的技术使用者：安徽新远科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/25