Способ получения метансульфокислоты
Владельцы патента RU 2496772:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)
Изобретение относится к способу получения метансульфокислоты путем электролиза водного раствора диметилсульфоксида на фоне метансульфокислоты, отличающийся тем, что электролизу подвергают 0,1-0,15 М водный раствор диметилсульфона при плотностях анодного тока 0,12-0,20 А/см2. Технический результат заключается в проведении процесса электролиза путем замены исходного вещества диметилсульфоксида на диметилсульфон. Преимущества: синтез метансульфокислоты не требует проведения специальных мер предосторожности, предусматривающих исключение испарения исходного вещества и загрязнения окружающей среды; производительность процесса увеличивается за счет повышения плотности анодного тока; конечный продукт получается более высокой чистоты и может быть концентрирован и выделен в чистом виде путем простого упаривания; не требуется дополнительной очистки от газообразных побочных продуктов; выход по току сравнительно больше, чем в случае получения метансульфокислоты из диметилсульфоксида. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области технологии получения серасодержащих органических соединений, в частности, к синтезу метансульфокислоты и ее производных. Метансульфокислота (МСК) -, сильная органическая кислота хорошо растворимая в воде, обладает проводимостью близкой к проводимости сильных минеральных кислот (серная, соляная) и может быть использована для электрохимических процессов. Многие металлы (Hg, Pb, Sr, Ва, Ca, Ag) нерастворимые в водных растворах серной и соляной кислот хорошо растворяются в метансульфокислоте, что позволяет использовать ее для их электроосаждения. Она также используется в химической, электронной и радиотехнической отраслях промышленности. Кроме того, метансульфокислота используется в качестве катализатора реакций нитрования, ацелирования, этерификации и полимеризации алефинов.
Известен способ получения метансульфокислоты из диметилсульфоксида [патент РФ №2344126. Кл. С07с, от 19.11.2007. Способ получения метансульфокислота. /Хидиров Ш.Ш., Омарова К.О., Хибиев Х.С.]. Согласно этому способу ее получают путем электролиза 1,0-4,0 М водного раствора диметилсульфоксида в анодном отделении диафрагменного электролизера на фоне водного раствора электролита при плотностях анодного тока 0,06-0,12 А/см2. Недостатком известного способа является использование в качестве проводящего электролита серной кислоты, которая хорошо смешивается с конечным продуктом метансульфокислотой, на отделение которой затрачивается средства и осложняет технологию.
Наиболее близким по сущности способом является получение метансульфокислоты [патент РФ №2386584. Кл. С07с, от 25.11.2009. Способ получения метансульфокислота. / Хидиров Ш.Ш., Хибиев Х.С.] путем электролиза водного раствора диметилсульфоксида в бездиафрагменном электролизере в присутствии МСК в качестве фонового электролита при плотностях тока 0,12-0,18 А/см2.
Недостатком данного способа получения метансульфокислоты является использование в качестве исходного вещества диметилсульфоксида - жидкого вещества при комнатной температуре, которое легко испаряется при электролизе с ростом температуры за счет джоулеевого тепла.
Кроме того, при электролизе по известному способу диметилсульфоксид требует осторожного обращения, для чего используется вытяжная система и другое оборудование, что приводит к осложнению технологии синтеза и росту энергозатрат.
В связи с этим задачей данного изобретения является разработка электрохимического способа синтеза МСК с использованием другого исходного вещества, исключающего недостатки, характерные для диметилсульфоксида.
Технический результат заключается в проведении процесса электролиза путем замены исходного вещества диметилсульфоксида на диметилсульфон.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что проводят электролиз 0,1-0,2 М раствора диметилсульфона в бездиафрагменном электролизере при плотностях анодного тока 0,12-0,2 А/см2.
Приводим примеры осуществления изобретения.
Пример 1.
Электросинтез метансульфокислоты их диметилсульфона проводят в бездиафрагменном электролизере цилиндрической формы из стеклоуглерода, который служит катодом. Анодом служит гладкая платиновая пластина с геометрической поверхностью 4 см2, которую устанавливают в центре электролизера. В электролизер заливают 50 мл 0,1 М водного раствора метансульфокислоты и растворяют 0,47 г диметилсульфона (0,1 М раствор). Электролиз проводят при плотности анодного тока 0,12 А/см2. Электролиз проводят в течении 1 часа. Концентрацию конечного продукта - метансульфокислоты определяют методом кислотно-основного титрования.
Расчет проводили по суммарному уравнению анодной реакции электроокисления диметилсульфона до метансульфокислоты.
Выход по току составляет 98%.
Пример 2.
Проводят аналогично примеру 1. Электролизу подвергали 0,15 М водный раствор диметилсульфона на фоне 0,1 М водного раствора метансульфокислоты при плотности анодного тока 0,12 А/см2. Выход по току конечного продукта составляет 80%.
Пример 3.
Проводят аналогично примеру 1. Электролизу подвергали 0,2 М водный раствор диметилсульфона на фоне 0,1 М водного раствора метансульфокислоты при плотности анодного тока 0,12 А/см2. Выход по току конечного продукта составляет 50%.
Данные препаративного электросинтеза метансульфокислоты из диметилсульфона на фоне 0,1 М метансульфокислоты при различных плотностях тока представлены в таблице 1.
| Данные препаративного электросинтеза метансульфокислоты | |||||
| № п/п | Конц. диметилсульфона, М |
Фоновый электролит, МСК (М) | i, A/см2 |
Вых. по току, % |
Вых. по в-ву, г |
| 1. | 0,1 | 0,1 | 0,12 | 98 | 0,46 |
| 2. | 0,1 | 0,1 | 0,14 | 96 | 0,45 |
| 3. | 0,1 | 0,1 | 0,16 | 98 | 0,46 |
| 4. | 0,1 | 0,1 | 0,20 | 95 | 0,44 |
| 5. | 0,1 | 0,1 | 0,25 | 60 | 0,28 |
Из таблицы видно, что в пределах плотностей тока 0,12-0,2 A/см2 выход по току практически остается достаточно высоким. При i>0,2 A/см2 выход по току падает, что может быть связано с процессами деструктивного окисления диметилсульфона, а также с процессом превышения скорости сопряженной кислородной реакции.
Предложенный метод получения метансульфокислоты путем электролиза водных растворов диметилсульфона по сравнению с известным электрохимическим способом получения его из диметилсульфоксида имеет ряд преимуществ:
1. Синтез метансульфокислоты в предложенном способе не требует проведения специальных мер предосторожности, предусматриваемых исключение испарения исходного вещества и загрязнения окружающей среды.
2. При данном способе производительность процесса увеличивается за счет повышения плотности анодного тока.
3. По данному методу конечный продукт получается более высокой чистоты и может быть концентрирован и выделен в чистом виде путем простого упаривания.
4. Метод получения метансульфокислоты из диметилсульфона не требует дополнительной очистки от газообразных побочных продуктов.
5. По предложенному способу выход по току сравнительно больше, чем в случае получения метансульфокислоты из диметилсульфоксида.
Способ получения метансульфокислоты путем электролиза водного раствора диметилсульфоксида на фоне метансульфокислоты, отличающийся тем, что электролизу подвергают 0,1-0,15 М водный раствор диметилсульфона при плотностях анодного тока 0,12-0,20 A/см2.
