鄭曉迪，劉福勝，宋修艷

(青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

二硫代二苯并噻唑俗稱促進(jìn)劑DM，是天然橡膠、合成橡膠和再生橡膠的通用型硫化促進(jìn)劑，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠鞋、膠布等工業(yè)制品。高純度的醫(yī)藥級DM是制造頭孢類消炎藥和β-內(nèi)酰胺的重要醫(yī)藥中間體[1]。文獻(xiàn)中報道的有關(guān)DM的合成大都以合成橡膠促進(jìn)劑用的DM為主，通常是以2-巰基苯并噻唑(促進(jìn)劑M)為原料，利用氧化劑氧化得到。使用的氧化劑有亞硝酸鈉、次氯酸鈉、氯氣、氧氣、溴酸鉀、過氧化氫等[1-6]，氧化劑不同，產(chǎn)品收率和純度也不同。上述方法得到的產(chǎn)品的純度、初熔點和堆積密度等主要技術(shù)指標(biāo)不能滿足醫(yī)藥級DM的特殊要求。為了制得純度高的DM產(chǎn)品，翟建國[7]采用甲苯為溶劑，通過重結(jié)晶法對橡膠促進(jìn)劑DM進(jìn)行純化，其缺點是由于DM溶解度較小導(dǎo)致甲苯用量大、損耗高，生產(chǎn)成本高，另外甲苯有毒，對生產(chǎn)人員和環(huán)境不利。Syed等人[8]提出在CsF-Celite固體堿存在下，以乙腈為溶劑，利用氧氣氧化制備DM，其缺點是CsF-Celite和乙腈的價格較高，并且乙腈的毒性較大，因此不利于大規(guī)模生產(chǎn)。本實驗以價廉低毒的乙醇水溶液為反應(yīng)介質(zhì)，采用過氧化氫為氧化劑，對醫(yī)藥級DM的制備進(jìn)行了研究，通過優(yōu)化加料過程和氧化反應(yīng)過程，得到了較滿意的研究結(jié)果，在較佳條件下，DM收率98%以上，熔點182 ℃，純度達(dá)到98%，堆積密度在0.48 g/mL以上。

1 實驗部分

1．1 試劑與儀器

2-巰基苯并噻唑(促進(jìn)劑M)：工業(yè)品；質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%乙醇：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%過氧化氫：分析純，萊陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠。

申光WRS-1C熔點儀：上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；Nicolet 510P FT-IR紅外光譜儀：美國Nicolet公司；P1201高效液相色譜儀：柱號169，尺寸4.6 mm×220 mm，填料為Hyper 0DS2 C18，P230高壓泵，DAD230 二極管陣列檢測器，流動相100%甲醇，流量1.0 mL/min，檢測波長275 nm。大連依利特分析儀器有限公司。

1．2 反應(yīng)原理

該反應(yīng)屬自由基反應(yīng)機理,通常不能完全反應(yīng)，氧化過程如果得不到有效控制,會導(dǎo)致產(chǎn)品純度不夠、熔點不高，得不到高品質(zhì)的DM。反應(yīng)式如下。

1．3 實驗步驟

將一定量的溶劑和促進(jìn)劑M加入到帶有機械攪拌、溫度計和恒壓滴液漏斗的四口反應(yīng)器中，在攪拌下，加熱升溫到反應(yīng)溫度，緩慢滴加過氧化氫氧化劑，加完后保溫反應(yīng)一定時間，過濾，水洗，干燥得白色固體，計算收率。采用液相色譜測定產(chǎn)品純度，同時測定其初熔點和堆積密度。

2 結(jié)果與討論

2．1 反應(yīng)溫度的影響

加料時間3 h，反應(yīng)時間3 h，物料配比n(M)∶n(H2O2)=2∶1.3，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g?？疾旆磻?yīng)溫度對收率、初熔點、堆積密度的影響，結(jié)果見表1。

表1 反應(yīng)溫度的影響

由表1可知，反應(yīng)溫度對產(chǎn)品收率影響不大；隨反應(yīng)溫度的升高，初熔點先升高后降低；堆積密度先增大后減小。主要因為反應(yīng)溫度逐漸升高，反應(yīng)速率加快，氧化反應(yīng)進(jìn)行比較完全。當(dāng)反應(yīng)溫度過高，雙氧水易分解，促進(jìn)劑M氧化不完全，反應(yīng)選擇性差，生成雜質(zhì)，使產(chǎn)品熔點降低，堆積密度減小。綜上可知，35 ℃為最佳反應(yīng)溫度。

2．2 加料時間的影響

反應(yīng)溫度35 ℃，反應(yīng)時間3 h，物料配比n(M)∶n(H2O2)=2∶1.3，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g?？疾旒恿蠒r間對收率、初熔點、堆積密度的影響，結(jié)果見表2。

表2 加料時間對收率的影響

由表2可知，加料時間對產(chǎn)品收率影響不大；隨著加料時間的增加，初熔點先升高，當(dāng)加料時間為3 h后，初熔點基本不變；堆積密度先增大后減小。主要是因為加料時間增長，反應(yīng)物充分混合，氧化完全，使初熔點和堆積密度增大。加料時間過長，產(chǎn)物生成緩慢，使堆積密度減小。因此，3 h是最佳加料時間。

2．3 反應(yīng)時間的影響

反應(yīng)溫度35 ℃，加料時間3 h，物料配比n(M)∶n(H2O2)=2∶1.3，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g?？疾旆磻?yīng)時間對收率、初熔點、堆積密度的影響，結(jié)果見表3。

表3 反應(yīng)時間對收率的影響

由表3可知，反應(yīng)時間對產(chǎn)品收率影響不大；隨著反應(yīng)時間的增加，初熔點逐漸升高，反應(yīng)時間為3 h后，初熔點基本不變；堆積密度先增大后減小。因為反應(yīng)時間越長，氧化反應(yīng)進(jìn)行越完全，反應(yīng)3 h后，原料基本完全反應(yīng)。由于氧化劑過量，反應(yīng)時間過長，容易引起過氧化反應(yīng)，生成副產(chǎn)物，影響堆積密度。因此，3 h為最佳反應(yīng)時間。

2．4 n(M)∶n(H2O2)的影響

反應(yīng)溫度35 ℃，加料時間3 h，反應(yīng)時間3 h，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g。考察物料配比對收率，初熔點和堆積密度的影響，結(jié)果見表4。

表4 n(M)∶n(H2O2)對收率的影響

由表4可知：物料配比對產(chǎn)品收率影響不大；隨著物料配比的增大，初熔點先升高后降低；堆積密度先增大后減小。主要是因為物料配比小，氧化劑量不足，原料M反應(yīng)不完全，使初熔點和堆積密度減?。划?dāng)氧化劑過多時，原料M易發(fā)生過氧化反應(yīng)，副產(chǎn)物增多，使初熔點和堆積密度減小。因此，n(M)∶n(H2O2)=2∶1.3是最佳物料配比。

2．5 V(溶劑)∶m(M)的影響

反應(yīng)溫度35 ℃，加料時間3 h，反應(yīng)時間3 h，物料配比n(M)∶n(H2O2)=2∶1.3。考察V(溶劑)∶m(M)對收率、初熔點和堆積密度的影響，結(jié)果見表5。

表5 V(溶劑)∶m(M)對收率的影響

由表5可知：隨著溶劑的增多，收率逐漸減小。由于產(chǎn)物部分溶解在溶劑中使收率降低；隨著溶劑用量的增加，初熔點先升高后緩慢降低。因為溶劑量少，M與氧化劑接觸不充分，氧化不完全，易造成局部過氧化，使熔點和堆積密度降低。溶劑量過多會使產(chǎn)物間隙增大，造成初熔點和堆積密度減小。因此，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g為最佳溶劑用量。

2．6 較佳條件下重復(fù)性實驗

在較佳條件下進(jìn)行重復(fù)性實驗，反應(yīng)溫度35 ℃，加料時間3 h，反應(yīng)時間3 h，物料配比n(M)∶n(H2O2)=2∶1.3，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g。結(jié)果見表6。

表6 重復(fù)性實驗

由表6可知：在較佳反應(yīng)條件下，該反應(yīng)有較好的重復(fù)性，產(chǎn)品收率在98%以上，初熔點在182 ℃以上，堆積密度在0.48 g/mL以上。

利用依利特高效液相色譜分析[9-10]對產(chǎn)品進(jìn)行純度分析，產(chǎn)品純度高達(dá)98%。

2．7 DM的表征

采用溴化鉀壓片法測試，產(chǎn)品的紅外光譜圖見圖1。

σ/cm-1圖1 促進(jìn)劑DM紅外光譜圖

3 結(jié) 論

(1) 采用H2O2為氧化劑，乙醇水溶液為反應(yīng)介質(zhì)，開發(fā)了一條2-巰基苯并噻唑直接氧化制備醫(yī)藥級DM工藝路線；

(2) 得到的較佳工藝條件為反應(yīng)溫度35 ℃，加料時間3 h，反應(yīng)時間3 h，V(溶劑)∶m(M)=3.5 mL/g，物料配比n(M)∶n(H2O2) = 2∶1.3。產(chǎn)品收率≥98%，初熔點≥182 ℃，純度≥98%，堆積密度≥0.48 g/mL。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 楊蘭，陳學(xué)璽，朱永健.醫(yī)藥中間體二硫代二苯并噻唑的合成[J].青島科技大學(xué)學(xué)報，2007，28(4)：283-286.

[2] 姚守信.氯氣氧化法生產(chǎn)硫化促進(jìn)劑DM操作條件的優(yōu)化[J].化學(xué)工業(yè)與工程，1996,13(3)：51-54.

[3] Evans Brian J，Doi Joyce Takahashi，Musker Kenneth W.FNMR study of the reaction ofp-fluorobenzenethiol and disulfide with periodate and other selected oxidizing agents[J].J Org Chem，1990,55:2337-2377.

[4] 宋玉葉，黎振球，肖海煥，等.2,2′-二硫代二苯并噻唑的合成進(jìn)展[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2007,8(11)：51-54.

[5] Wilfried Nolte Odenthal.Process for the preparation of dithiazolyl disulfides:US,6124467[P].2000-09-26.

[6] Wolber A.Process for the preparation of dithiazolyl disulfides:US，6610857[P].2003-08-26.

[7] 翟建國.精制DM的純化技術(shù)探討[J].聚合物與助劑，2004(2):38-39.

[8] Syed Tasadaque A，Shah Khan M，et al.A novel method for the syntheses of symmetrical disulfides using CsF-Celite as a solidbase[J].Tetrahedron Letters，2003,44:6789-6791.

[9] 李娜然，孟祥軍.HPLC法測定硫化促進(jìn)劑DM的含量[J].光譜實驗室，2003，20(1)：85-87.

[10] 孫桂英，朱軍，馬淑偉.促進(jìn)劑DM的純度測定[J].橡膠科技市場，2012(6)：25-27.