电解还原制备间氨基苯磺酸的方法.pdf

本发明公开了一种电解还原制备间氨基苯磺酸的方法。包括如下步骤：将间硝基苯磺酸钠的硫酸水溶液作为电解液置于隔离式电解槽的阴极室，将硫酸水溶液置于隔离式电解槽的阳极室，在0－60℃的温度下进行电解，电流强度为2～5A，电解时间为2～5小时，电解结束后，冷却电解液，结晶，过滤得到间氨基苯磺酸产品。本发明的方法洁净，不需要外加氧化剂和还原剂，条件温和选择性好，产率可达96％，节能，反应容易控制，反应速度完全可以通过调节电流来实现，可实现自动化连续操作，规模效应小，对精细化工产品的生产尤为有利。

1.  一种电解还原制备间氨基苯磺酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：将间硝基苯磺酸钠的硫酸水溶液作为电解液置于隔离式电解槽的阴极室，将硫酸水溶液置于隔离式电解槽的阳极室，在0--60℃的温度下进行电解，电流强度为2～5A，电解时间为2～5小时，电解结束后，冷却电解液，结晶，过滤得到间氨基苯磺酸产品。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，阴极室中硫酸浓度为0.1～5.0mol/L；
阴极室间硝基苯磺酸钠的浓度为0.1～2.0mol/L；
阳极室中硫酸浓度为0.1～5.0mol/L。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，阴极室中硫酸浓度为0.5～1.5mol/L；
阴极室间硝基苯磺酸钠的浓度为0.1～1mol/L；
阳极室中硫酸浓度较好为0.5～2.0mol/L；

4.  根据权利要求3所述的方法，其特征在于，阴极室中硫酸浓度为0.8～1.2mol/L；
阴极室间硝基苯磺酸钠的浓度为0.3～0.5mol/L；
阳极室中硫酸浓度最好为1.0～1.5mol/L。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，阴极室和阳极室的电极选用铅、铜、石墨或玻炭或含有上述材料的合金。

电解还原制备间氨基苯磺酸的方法
技术领域
本发明涉及一种制备间氨基苯磺酸的方法，是一种通过电解还原间硝基苯磺酸制取间氨基苯磺酸的方法，属于电化学领域。
背景技术
间氨基苯磺酸是重要的化工中间体，广泛应用于生产还原染料，偶氮染料，硫化染料及活性染料，还应用于生产抗癌药物、农药、显影剂和玫瑰精等。50年代起到现在，制备间氨基苯磺酸的传统方法是间硝基苯和发烟硫酸磺化，然后用铁粉还原的方法。该方法在操作过程中存在下列缺陷：产率低，而且质量也差，耗用大量的硫酸，产生大量的废酸、铁泥，且反应原料消耗大，反应速度慢，生产周期长，对环境污染严重，另外，硝基还原存在问题也较多。在环境保护要求日益严格的今天，传统的生产间氨基苯磺酸已没有太大的发展前途。
传统方法：
间硝基苯磺酸Fe粉还原制取间氨基苯磺酸，其具体步骤是：
一、硝基还原：还原罐中共加入700kg铁粉。先将80kg铁粉加入还原罐中，再加入30kg母液和70kg水。加热至沸腾，开动搅拌器，活化40min，加入600kg热水，在搅拌下逐渐加入间硝基苯磺酸。在沸腾和搅拌下一点一点地加入铁粉，一直保持沸腾状态，温度在102℃以下，以不溢料为准。加完铁粉后保持2h。在用硫酸钠浸泡过的滤纸上面滴加两滴反应液，直到滤液不变黑色时反应结束。
二、氨基化物过滤：由于铁粉还原后有铁泥存在，必须把铁泥滤去。尤其是滤液为碱性时，生成高铁胶状物，使过滤更为困难。采取的措施是控制还原液为弱碱性或中性，过滤器下面加热盘管，使滤液保持在80℃以上，再增加小板框，为根除铁泥，保证产品质量打下基础。全部溶液为间氨基苯磺酸和间氨基苯磺酸钠溶液，将溶液转入蒸发器中。
三、蒸发水分：调节溶液在水分蒸发器中pH值为9，这时全部溶液为钠盐溶液。打开盘管和蒸汽阀门，蒸发浓缩溶液，一直浓缩到饱和状态，逐渐放入产品干燥器以收集产品。
另有文献报导用液相催化加氢法合成间氨基苯磺酸，其具体步骤为：加氢试验是在500ml的高压加氢反应釜中进行，依次加入250g含间硝基苯磺酸重量40％的水溶液和0.40g自制25％的Pd/C催化剂，用氮气置换空气三次，再用氢气置换氮气三次，升高至预定压力和温度，进行加氢反应，直至不析氢。反应结束。降低温度，压出反应液，过滤出催化剂，滤液用稀盐酸进行酸析，析出白色沉淀，过滤即得白色的间氨基苯磺酸，间硝基苯磺酸的总收率达到92％。
传统的制备间氨基苯磺酸的方法采用Fe粉作催化剂还原，在实际生产过程中，会产生大量的铁泥，污染环境。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种电解还原制备间氨基苯磺酸的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的方法包括如下步骤：
将间硝基苯磺酸钠的硫酸水溶液作为电解液置于隔离式电解槽的阴极室，将硫酸水溶液置于隔离式电解槽的阳极室，在0--60℃的温度下进行电解，电流强度为2～5A，电解时间为2～5小时，电解结束后，冷却电解液，结晶，过滤得到间氨基苯磺酸产品，其产率可达到90％以上。
阴极室中硫酸浓度为0.1～5.0mol/L，较好为0.5～1.5mol/L，最好为0.8～1.2mol/L；
阴极室间硝基苯磺酸钠的浓度为0.1～2.0mol/L，较好为0.1～1.0mol/L，最好为0.3～0.5mol/L；
阳极室中硫酸浓度为0.1～5.0mol/L，较好为0.5～2.0mol/L，最好为1.0～1.5mol/L；
阴极室和阳极室的电极选用铅、铜、石墨或玻炭或含有上述材料地合金，优选铜或铅；
本发明的优点是：
由于本发明是利用电化学方法将间硝基苯磺酸还原为间氨基苯磺酸，电化学法是把电子作为试剂来合成有机化合物的一种“绿色化学”方法，所以它具有以下鲜明的优点：
1、洁净，以电子的得失完成了氧化还原反应，不需要外加氧化剂和还原剂；
2、条件温和，如在常温、常压下即可完成有机合成；
3、选择性好，产率可达96％；
4、节能；
5、反应容易控制，反应速度完全可以通过调节电流来实现，可实现自动化连续操作；
6、规模效应小，对精细化工产品的生产尤为有利。
附图说明
图1为隔离式电解槽的结构示意图。
具体实施方式
本发明采用隔离式电解槽，参阅附图1。阳极室1和阴极室2之间用阳离子交换膜3隔开，阴极室2中装有阴极4，阳极室1中装有阳极5，阴极室2溶液通过外循环6泵作用，使溶液进行循环，达到搅拌作用，以提高产物的收率和电流效率，阳极液采用自循环。
将间硝基苯磺酸和硫酸水溶液加入电解槽阴极室2中，硫酸水溶液加入阳极室1，升温至反应温度，打开泵进6行循环搅拌，通电进行电解。
电解结束后，冷却电解液，由于间氨基苯磺酸在溶解度较小，电解液中有间氨基苯磺酸晶体析出，过滤出晶体，干燥后得到间氨基苯磺酸样品。通过该方法制备间氨基苯磺酸收率大于90％。
                        实施例1
在电解槽的阴极室中装入铅电极作为工作电极，阳极室中装入铅电极作为对电极。称取间硝基苯磺酸钠112.5克，溶于少量水，加入5M硫酸5ml，加水至250ml，配成原料浓度为2.0mol/L的电解液，加入电解槽阴极室中，开启循环泵，加热至40℃；阳极室中加入5M硫酸作为电解液。在电流强度10A下通电电解8小时，电解结束后，冷却电解液至4℃，结晶，过滤得到间氨基苯磺酸产品，间氨基苯磺酸产率为96.49％。
                         实施例2
在电解槽的阴极室中装入铜电极作为工作电极，阳极室中装入铅电极作为对电极。称取间硝基苯磺酸钠5.6克，溶于少量水，加入5M硫酸40ml，加水至250ml，配成原料浓度为0.1mol/L的电解液，加入电解槽阴极室中。开启循环泵，加热至40℃；阳极室中加入0.1M硫酸，在电流强度2A下通电电解2小时，电解结束后，冷却电解液至4℃，结晶，过滤得到间氨基苯磺酸产品，间氨基苯磺酸产率为92.6％。