4,4′-二羟基二苯砜的合成及表征*

何 ，周汉芬，刘 胜，张海琴，陈 龙，李建芬

（武汉工业学院 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430023）

（School of Chemical and Environmental Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China）

科研与开发

4,4′-二羟基二苯砜的合成及表征*

何 ，周汉芬，刘 胜，张海琴，陈 龙，李建芬

（武汉工业学院 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430023）

本文以苯酚和98%浓H2SO4为原料，苯为除水剂合成了显色剂4,4′-二羟基二苯砜（BPS），并利用FTIR、XRD等分析手段对产品性能进行了表征。同时，探讨了反应物配比和反应温度等条件对BPS产率的影响。实验表明：在160℃反应条件下，H2SO4与苯酚摩尔比为0.6∶1时，合成产物经精制后产率达86%。

4,4′- 二羟基二苯砜；苯酚；浓 H2SO4；合成

（School of Chemical and Environmental Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China）

Abstract：4,4′-dihydroxy-diphenyl sulphone（BPS）was synthesized with phenol and sulfuric acid as the raw materials,using benzene as water-moving agent.And the properties of the product were characterized by IR and XRD.Meanwhile,the influences of reactant ratio and reaction temperature on the product yield were discussed.The experiment results indicated that the product yield could reach 86%after the purification with the reactant temperaturewas 160 ℃ and the reactantmole ratio of sulfuric acid to phenolwas 0.6∶1.

Key words：4,4′-dihydroxy-diphenyl sulphone;phenol;sulfuric acid;synthesis

4-4′-二羟基二苯砜（BPS）为白色针状晶体，熔点247～248℃。其毒性较低，易溶于脂肪烃、醇、苯、苯酚及乙酸乙酯等，难溶于冷水，微溶于热水[2]。近年来，作为双酚A的代用品，可以制造聚酯、环氧树脂等，以提高抗氧化性能；它也可以用作镀液添加剂、皮革鞣剂、染料染色分散剂、纤维染色的固色剂、酚醛树脂硬化促进剂、树脂助燃剂等；还可作为合成农药、染料及其助剂的中间体[3]；也能用于制造彩色摄影材料、照相反差增强剂、热敏记录材料（显色剂）等[4]。因而4,4′-二羟基二苯砜用途广泛，市场需求量大[1]。然而，4,4′-二羟基二苯砜的传统合成方法存在原料来源少、成本高、产率低等问题。因此，本文以市场上廉价易得的苯酚和H2SO4为原料，苯为除水剂，合成BPS，再经酸碱处理精制，可使BPS产量大于85%(质量分数)。本实验方法简单易行，操作方便，成本较低。

1 实验部分

1.1 试剂与主要仪器

苯酚、苯、浓H2SO4，均为分析纯。

磁力加热搅拌器；分水器；250mL三颈瓶；回流冷凝管；温度计。

1.2 实验步骤

在250mL三颈瓶中注入23.5g（44mL）苯酚及16.3mL 98%浓H2SO4，加装回流冷凝管,搅拌器和温度计,在100℃下回流反应2h。稍微冷却后，将回流冷凝管改为分水器（分水器中注满苯），并往三颈瓶中加入10mL苯，然后升温至160℃进行缩合反应，其间伴有水的生成，不时地将水从分离器中除去，约2.5h后，反应基本完全，此时大约收集到8～9mL水。水浴加热蒸出所有的苯，得到棕黑色块状固体。加温水搅拌溶解，其中BPS不溶于水会形成沉淀，抽滤得到BPS粗产品。向BPS粗产品中加入15%NaOH，调pH值至9左右，加活性炭煮沸几分钟，趁热过滤，除去活性炭及不溶性杂质。将母液冷却，加15%H2SO4调pH值至2左右，得结晶，抽滤，并于105℃干燥5 h，得到白色针状晶体，即为BPS精品。

1.3 分析方法

采用NicoletAvatar330型傅立叶变换红外光谱仪分析产品的组成，KBr压片，扫描范围400～4000cm-1；利用BDX3200型X-射线粉末衍射仪确定产品的晶体结构，CuKα，λ=0.1542nm，管流0mA，管压 36kV，扫描速度为 4°·min-1。

2 结果与讨论

2.1 产品的表征与分析

2.1.1 产品的FTIR分析 图1是产品的IR谱图。

图1 产品的FTIR谱图Fig.1 FTIR spectra of the product

由图1可知，3410 cm-1处的宽吸收峰为羟基的强吸收峰，说明产品中有水或羟基存在；1590、1500、1440cm-1处的系列吸收峰是苯环骨架的特征吸收峰；1280、1222、1140、1102cm-1处是 S=O键的特征吸收峰；839cm-1处是苯的对位取代吸收峰。产品的IR谱图显示出了BPS中所有官能团的特征峰。

2.1.2 产品的XRD分析 图2为产品的XRD谱图。

图2 产品的XRD谱图Fig.2 XRD pattern of the product

图2显示，所制备的产品在2θ=21.88、23.66、25.38、31.06及33.05°处出现明显的特征衍射峰，无论其峰形还是峰位，均与4,4′-二羟基二苯砜的JCPDS标准衍射卡（NO.50-2388）相一致。因此，确认所制备的产品为4,4′-二羟基二苯砜。

2.2 反应条件对BPS产率的影响

为得到最佳的反应条件，实验探讨了反应物配比和反应温度等因素对BPS产率的影响。

2.2.1 反应物配比的影响 控制反应温度为160℃，反应物配比对BPS产率的影响见图3。

图3反应物配比对产品产率的影响Fig.3 Effectof the reactantmole ratio of sulfuric acid to phenol on product yield

从图3可以看出，随着反应物硫酸对苯酚摩尔比从0.4∶1升高至0.6∶1，合成产物的产率随反应物摩尔比（硫酸：苯酚）的增大而升高；然而，当反应物硫酸对苯酚摩尔比达到0.6∶1之后，随着反应物摩尔比的进一步升高，合成产物的产率反而下降。这是由于当硫酸加入量过少时，反应不完全，导致产率偏低；但当浓硫酸加入量过多时，将会导致一系列副反应的发生，从而降低产品的产率。因此，实验选取硫酸与苯酚的最佳配比为0.6∶1，此时的BPS产率达到86.69%。

2.2.2反应温度的影响 保持反应物配比一定，反应温度对BPS产率的影响见图4。

图4 反应温度对产物产率的影响Fig.4 Effectof reaction temperature on product yield

图4显示，当反应温度较低时，产品BPS的产率偏低，这是由于反应温度太低，将导致中间体磺酰正离子不易形成，进而影响合成产品的产率；当反应温度过高时，又会加快副反应的速度，使BPS产率下降。因此，根据图4的实验结果可知，反应的最佳温度为160℃。

3 结论

利用普通的有机实验室仪器和分水装置，以廉价易得的苯酚和浓H2SO4（98%）为原料，苯为除水剂，得到高产率的合成产品4,4′-二羟基二苯砜（BPS）。同时，实验探讨了合成产品BPS的精制方法，先将合成的BPS粗品用NaOH洗涤，使之生成盐，再用活性碳脱色，最后使用H2SO4酸化将其转换为BPS，过滤即得BPS精品。该实验方案操作简单，条件易于实现，有利于工业化生产。此外，实验还研究了反应条件对BPS产率的影响，结果表明：在160℃反应条件下，H2SO4与苯酚摩尔比为0.6∶1时，合成产物经精制后产率达86%以上。

［1］马海洪，张绍军，石建明.制备双酚S研究的新进展［J］.化工进展,2001，（8）:22-26.

［2］邵红飞，张天永.二羟基二苯砜显色剂合成的研究［D］.天津大学,2006.

［3］邱明艳，张天永.二羟基二苯砜的研究进展［J］.染料与染色,2005,42（5）:35-37.

［4］栾寿亭，栾晓颖.4,4′-二羟基二苯砜的合成与应用研究［J］.皮革化工,2000,17（4）:32-33.

Synthesis and characterization of 4,4′-dihydroxy-diphenyl sulphone*

HE Yun,ZHOU Han-fen,LIU Sheng,ZHANG Hai-qing,CHEN Long,LIJian-fen

O623.8 TQ247.3

A

1002-1124（2011）03-0004-03

2011-01-06

武汉工业学院大学生课外科研及创新项目（CX200916）

何 （1989-），女，新疆昌吉人。

周汉芬（1964-），讲师，硕士，主要从事有机合成及化学教学工作。