1，1-二钾硫基二硝基乙烯的合成

李军章，谷中芳，孙轩飞

（河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018）

1，1-二钾硫基二硝基乙烯的合成

李军章，谷中芳，孙轩飞

（河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018）

1，1-二钾硫基二硝基乙烯是合成雷尼替丁中间体N-甲基-1-甲硫基-2-硝基乙烯胺的中间产品。通过主、副反应的对比选择性方程分析反应温度和反应物浓度对产品收率的影响，采取3项措施提高反应的选择性：1）使反应温度由目前的25℃提高到40℃；2）将一次性加入二硫化碳改为滴加；3）将氢氧化钾乙醇溶液的体积分数由30%降为20%。改进后的新工艺产品收率达到90%，具有很好的工业前景。研究表明，通过主、副反应对比选择性方程的温度效应和浓度效应分析，调整工艺条件和加料方法，达到了提高产品收率的目的。

1，1-二钾硫基二硝基乙烯；对比选择性方程；合成工艺优化

1，1-二钾硫基二硝基乙烯（俗称二钾盐）是一种葡萄紫色固体，性质不稳定，主要用于合成消化性溃疡药物雷尼替丁的中间体N-甲基-1-甲硫基-2-硝基乙烯胺［1－6］。目前工业生产主要是在25℃左右将氢氧化钾乙醇溶液滴入硝基甲烷、二硫化碳混合溶液中反应而成。由于氢氧化钾与二硫化碳发生竞争性副反应，二钾盐中杂质多，收率不足70%，因而严重影响了N-甲基-1-甲硫基-2-硝基乙烯胺的合成。

笔者由硝基甲烷、二硫化碳和氢氧化钾合成二钾盐，采用动力学方法，由主、副反应速率方程推导出主、副反应对比选择性方程［6］，通过实验确定了主、副反应活化能和反应物级数的相对大小，以最少的实验次数确定了反应温度和反应物浓度对选择性的影响。在此基础上调整了合成二钾盐的工艺条件和加料方式，使产品收率提高到90%，具有很好的工业前景。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

二硫化碳，硝基甲烷，氢氧化钾，40%（体积分数）甲胺，硫酸二甲酯，无水乙醇等，均为工业品。

HP1050高效液相色谱仪（美国惠普公司提供），紫外检测器，HP9153A数据处理机，流动相（n（甲醇）∶n（水）＝1︰1），流速为1.0 m L／min，检测波长为275 nm。

1.2 合成工艺

在装有回流冷凝管和机械搅拌器的500 m L四口烧瓶中加入一定量的无水乙醇和61 g硝基甲烷，搅拌下升温到回流温度，由2个恒压漏斗分别加入100 g二硫化碳的乙醇溶液和20%（质量分数）氢氧化钾乙醇溶液（220 m L），滴加过程冷却控温，使反应保持回流状态。滴加完毕，保温反应至无回流。冷却到20℃，过滤，得到葡萄紫色固体200 g，收率为90%。

2 结果与讨论

通过动力学实验可以确定主反应的规律，从而优化合成工艺条件，提高产品收率。但是，传统的方法需要进行大量的实验，费时费力。根据有关文献［6］，通过主、副反应动力学方程推导出主、副反应对比选择性方程，再通过少量实验可以确定主、副反应活化能和反应级数的相对大小。据此，采用数学分析方法就可以确定反应温度和反应物浓度对主、副反应速率的影响，进而改进工艺条件。

2.1 反应动力学分析

由硝基甲烷（A）、二硫化碳（B）和氢氧化钾（C）合成二钾盐（P）的主要副反应是生成副产物（S），反应式如下：

由式（5）可以看出，对比选择性¯S是反应物浓度Ci和反应温度T的函数，即¯S＝f（Ci，T），该函数具有连续、可导、无极值特性。

2.2 温度效应

由式（5）可知，当反应物浓度一定时，主、副反应对比选择性¯S是反应温度T的单元函数，见式（6）。

反应温度对产品收率的影响见表1。

表1 反应温度对产品收率的影响Tab.1 Effect of temperature on product yield

2.3 浓度效应

由式（5）可知，当反应温度T一定时，主、副反应对比选择性¯S是反应物浓度Ci的单元函数：

由式（7）可知，对于硝基甲烷，由于反应级数为正值，则CA↑，↑↑，即高浓度利于主反应，因此选择将硝基甲烷一次性加入反应器内。

二硫化碳浓度（体积分数）对产品收率的影响见表2。

由表2可知，随着二硫化碳体积分数的升高，产品收率降低，也就是说降低二硫化碳在反应液中的体积分数对主反应有利，即降低二硫化碳在反应系统中的体积分数，既提高反应的选择性，又减少单位时间内的热效应，使反应容易控制。

表2 二硫化碳浓度对产品收率的影响Tab.2 Effect of the concentration of CS2 on product yield

传统工艺采用一次性将二硫化碳加入反应器的加料方式，这样会造成反应系统中二硫化碳体积分数很高，不符合动力学要求，容易引起副反应。根据动力学分析和研究结果，同时考虑二硫化碳易挥发的特点，选择将20%（体积分数）的二硫化碳乙醇溶液滴加到硝基甲烷中，以降低反应液中二硫化碳的体积分数，减少氢氧化钾与二硫化碳的副反应。氢氧化钾对产品收率的影响见表3。

表3 氢氧化钾对产品收率的影响Tab.3 Effect of the concentration of KOH on product yield

由表3可知，随着氢氧化钾质量分数的升高，产品收率降低，也就是说降低氢氧化钾的质量分数对主反应有利，即c传统工艺采用30%（质量分数）的氢氧化钾乙醇溶液，不符合动力学要求。综合考虑，选择滴加20%（质量分数）的氢氧化钾乙醇溶液。

2.4 二钾盐的液相色谱分析

由于二钾盐性质不稳定，所以通常以湿固体直接用于后续反应。一直以来，人们在工业生产中都是根据经验来判断二钾盐的品质。本研究通过大量实验，采用高效液相色谱法对二钾盐进行分析研究，在流动相为n（甲醇）∶n（水）＝1∶1、流速为1.0 m L／min和检测波长为275 nm的条件下，可以快速、准确分析二钾盐的含量（见图1），为工业生产提供帮助。实验得知，二钾盐的收率由传统工艺的不足70%提高到90%。

图1 二钾盐液相色谱图Fig.1 HPLC spectrum of dipotassium salt of 1-nitro-2，2-bismercaptoethylene

3 结 语

通过合成二钾盐过程中的主、副反应对比选择性方程，以少量的实验确定了主、副反应的活化能和反应级数相对值，并确定了温度和反应物浓度对反应的影响。得到的二钾盐的合成新工艺如下：在40℃将二硫化碳的乙醇溶液和20%（质量分数）氢氧化钾乙醇溶液分别滴加到硝基甲烷中进行反应，二钾盐的收率由传统工艺的不足70%提高到90%，具有很好的工业前景。

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Synthesis of dipotassium salt of 1-nitro-2，2-bismercaptoethylene

LI Jun-zhang，GU Zhong-fang，SUN Xuan-fei
（College of Chemical and Pharmaceutical Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang Hebei 050018，China）

Dipotassium salt of 1-nitro-2，2-bismercaptoethylene is the key intermediate which can be used to produce N-methyl-1-methylthio-2-nitroethenamine.The selectivity equations of main and side reactions were developed to analyze the effect of temperature and concentration，and for reducing side-product and enhancing product yield the following improving measures are taken：1）increasing the temperature from 25℃to 40℃；2）adding CS2slowly and dropwisely；3）diluting the concentration of KOH／C2H5OH from 30%to 20%.With adopting new synthesis technology，the product yield increases to over 90%.The new synthesis technology is of potential for industrial-scale production.Current results indicate that，via analyzing the effect of temperature and concentration，then taking correspondent means to adjust and modify the reaction conditions and the feeding fashions，the aim of increasing product yield can be achieved.

dipotassium salt of 1-nitro-2，2-bismercaptoethylene；selectivity equation；optimization of synthesis technology

TQ450.45

A

1008-1542（2012）01-0020-03

2010-12-28；

2011-11-10；责任编辑：张士莹

李军章（1969-），男，河北石家庄人，讲师，博士研究生，主要从事精细化学品合成方面的研究。