本發(fā)明屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對甲苯磺酰肼的制備方法。
背景技術(shù)：
對甲苯磺酰肼別名4-甲基苯磺酰肼，為白色結(jié)晶粉末，易溶于堿，溶于甲醇、乙醇和丁酮，微溶于水、醛類，不溶于苯、甲苯。用作天然橡膠、合成橡膠及多種塑料的發(fā)泡劑，使塑料及橡膠制品產(chǎn)生細(xì)微閉孔結(jié)構(gòu)，制品的收縮率小，抗撕裂強(qiáng)度大。也是一種重要的有機(jī)合成中間體，用于醫(yī)藥、農(nóng)藥生產(chǎn)等有機(jī)合成中。
目前，對甲苯磺酰肼的合成方法主要是由對甲苯磺酰氯與水合肼（或肼鹽）在苯介質(zhì)中反應(yīng)制得，其工藝步驟如下：將水合肼加水稀釋成10%的水溶液，投入搪瓷反應(yīng)釜中，在攪拌下加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)，生成硫酸肼溶液。將苯和對甲苯基磺酰氯攪拌溶解后，加入反應(yīng)釜與硫酸肼混合，在常溫下不斷攪拌，發(fā)生縮合反應(yīng)，生成對甲苯磺酰肼。因為對甲苯磺酰肼不溶于苯，而且僅微溶于水，因此以固體析出。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氯化氫引出后用水吸收，而得副產(chǎn)鹽酸。待對甲苯磺酰肼生成反應(yīng)完全后，停止攪拌，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾，濾液靜置分層，上層為苯可循環(huán)使用，水層回收未反應(yīng)的硫酸肼。濾餅進(jìn)行水洗，洗去酸和水溶性物后，再經(jīng)脫水，于60℃左右進(jìn)行干燥，即得成品。
現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點是：（1）在反應(yīng)中使用了苯作溶劑，苯是一種易揮發(fā)、對人體會造成毒害作用的有毒致癌物質(zhì)，苯在使用過程中的少量逸漏和揮發(fā)都會對人體健康及環(huán)境造成損害和污染；（2）在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生腐蝕性極強(qiáng)的氯化氫氣體及鹽酸，對設(shè)備要求高，在副產(chǎn)鹽酸中含有少量的苯較難處理去除，限制了副產(chǎn)鹽酸的使用，其無害化處理難度大、費(fèi)用高，易造成環(huán)境污染；（3）目前的合成方法都是以價格昂貴的水合肼為原料，收率只有80%左右，生產(chǎn)成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，本發(fā)明提供了一種工藝簡單、對設(shè)備要求低、副產(chǎn)物可循環(huán)利用、收率高、生產(chǎn)成本低、綠色環(huán)保的對甲苯磺酰肼制備新方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：以對甲苯磺酰胺、丙酮連氮和水為原料，在一定溫度下反應(yīng)合成對甲苯磺酰肼，反應(yīng)過程中生成的氨和丙酮可回用于制備丙酮連氮，反應(yīng)結(jié)束后將析出的固體物質(zhì)離心過濾，濾餅經(jīng)洗滌、干燥后得到對甲苯磺酰肼成品。
本發(fā)明方法具體的工藝步驟如下：將對甲苯磺酰胺、丙酮連氮和水放入反應(yīng)釜中，開啟攪拌，加熱升溫至80℃～90℃進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體引入精餾塔，在塔頂溫度55℃～60℃下采出丙酮并回收氨氣；反應(yīng)8～12小時后取樣分析，當(dāng)反應(yīng)液中對甲苯磺酰胺的含量降至1%時停止加熱、結(jié)束反應(yīng)，待反應(yīng)釜冷卻至常溫后，將反應(yīng)釜中的物料離心過濾，含有丙酮連氮和對甲苯磺酰胺的濾液可直接回用于制備對甲苯磺酰肼，濾餅用水洗滌后在60℃左右進(jìn)行干燥，即得對甲苯磺酰肼成品。
上述步驟中，對甲苯磺酰胺和丙酮連氮的摩爾比為1∶1～1.2，水的加入量為對甲苯磺酰胺質(zhì)量的0.5～1倍。其反應(yīng)方程式如下：
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果及優(yōu)點如下：
本發(fā)明以成本低廉、易于合成的丙酮連氮為原料制備對甲苯磺酰肼，工藝簡單，反應(yīng)收率高（以丙酮連氮計收率在90%以上），后處理簡單，產(chǎn)品雜質(zhì)少純度高；副產(chǎn)回收的氨和丙酮可回用于合成丙酮連氮，含有丙酮連氮和對甲苯磺酰胺的濾液可直接回用于制備對甲苯磺酰肼，原料利用率高，生產(chǎn)成本低；不用苯作溶劑（本發(fā)明方法中丙酮連氮既是反應(yīng)物也是溶劑），不產(chǎn)生具有腐蝕性的氯化氫氣體及鹽酸，對設(shè)備要求不高，廢棄物排放少，是一種綠色環(huán)保型生產(chǎn)工藝。
具體實施方式
實施例1
將對甲苯磺酰胺171.2g、丙酮連氮112.8g和水90ml置于帶攪拌、溫度計及精餾柱的四口燒瓶中，精餾柱的接收器上部接一導(dǎo)管以便吸收氨氣；開啟攪拌，將溶液加熱升溫至80～90℃，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入精餾柱后，在柱頂溫度55～60℃下采出丙酮并回收氨氣；反應(yīng)8～12小時后取樣分析，當(dāng)反應(yīng)液中對甲苯磺酰胺的含量降至1%時停止加熱、結(jié)束反應(yīng)，待燒瓶冷卻至常溫后，將燒瓶中的物料取出、離心過濾，濾餅用水洗滌后在60℃下干燥，得到對甲苯磺酰肼173.1g，含量為99.5%。
實施例2
將對甲苯磺酰胺171.2g、丙酮連氮125.5g和水130ml置于帶攪拌、溫度計及精餾柱的四口燒瓶中，精餾柱的接收器上部接一導(dǎo)管以便吸收氨氣；開啟攪拌，將溶液加熱升溫至80～90℃，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入精餾柱后，在柱頂溫度55～60℃下采出丙酮并回收氨氣；反應(yīng)8～12小時后取樣分析，當(dāng)反應(yīng)液中對甲苯磺酰胺的含量降至1%時停止加熱、結(jié)束反應(yīng)，待燒瓶冷卻至常溫后，將燒瓶中的物料取出、離心過濾，濾餅用水洗滌后在60℃下干燥，得到對甲苯磺酰肼174.8g，含量為99.6%。
實施例3
將對甲苯磺酰胺171.2g、丙酮連氮134.4g和水170ml置于帶攪拌、溫度計及精餾柱的四口燒瓶中，精餾柱的接收器上部接一導(dǎo)管以便吸收氨氣；開啟攪拌，將溶液加熱升溫至80～90℃，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入精餾柱后，在柱頂溫度55～60℃下采出丙酮并回收氨氣；反應(yīng)8～12小時后取樣分析，當(dāng)反應(yīng)液中對甲苯磺酰胺的含量降至1%時停止加熱、結(jié)束反應(yīng)，待燒瓶冷卻至常溫后，將燒瓶中的物料取出、離心過濾，濾餅用水洗滌后在60℃下干燥，得到對甲苯磺酰肼175.6g，含量為99.4%。