二甲基亞碸又稱二甲基亞碸,是壹種重要的精細化工原料。可廣泛用於石油、化工、醫藥、電子、合成纖維、塑料、印染、農藥、石油加工、有機合成等行業,還可用作剎車油、防凍劑、金屬脫漆劑、脫脂劑、電容介質、稀有金屬萃取劑和化妝品添加劑。因其對化學反應的特殊溶劑效應和對多種物質的溶解特性,又被稱為“萬能溶劑”。尤其是DMSO,因其具有抗炎、鎮痛、利尿、鎮靜和傷口愈合的作用,以及對機體的強滲透性和對其他藥物的攜帶和協同作用,在醫藥界也被稱為“萬能藥”。
中國作為世界上少數幾個能生產DMSO的國家,發展非常迅速。目前國內對二甲基亞碸的應用研究主要集中在醫藥領域,最重要和最廣泛的用途是作為合成諾氟沙星、氟嗪酸等藥物所用的中間體氟氯西林的反應溶劑。近年來,隨著應用範圍的擴大和農藥工業的快速發展,二甲基亞碸在農藥領域的應用逐漸受到人們的關註。
1作為反應溶劑。
二甲基亞碸沸點為189.0℃,適合高溫反應。文獻報道合成農藥除草劑時,選用DMSO為反應溶劑,反應溫度為138~144℃,縮合反應轉化率和收率高。同時,60% DMSO水溶液的冰點僅為-80e,可應用於壹些低溫反應。因此,DMSO具有高溫溶劑和低溫溶劑的雙重功能。
此外,DMSO可作為乙酸合成雙烯酮的反應溶劑,可大大提高反應的轉化率,雙烯酮是合成久效磷、嘧啶磷、二嗪磷等農藥的重要中間體。在由對氯硝基苯制備對氟硝基苯(制備含氟除草劑的中間體)的過程中,由於使用了DMSO,反應收率從50%提高到74%以上。然而,在烷基化反應中使用DMSO作為溶劑的速率比使用非質子化溶劑的速率快105倍。例如,在鹵代烷與無機氰化物反應制備烷基腈和用亞硝酸鈉將鹵代烷或α-鹵代酯轉化為硝基化合物中使用DMSO,明顯提高了反應速率。
所以DMSO對於化學反應的意義不僅僅是作為壹種反應溶劑,更是作為壹種新的化學反應手段,壹種新的化學制備方式,對農藥的合成起到了很好的促進作用。
2在有機氟化合物合成中的應用
含氟農藥的合成是當今發展迅速的農藥領域,因此含氟中間體的制備尤為重要。但氟化反應難度大,轉化率不高,影響了中間體合成技術的發展。DMSO可以加速和催化壹些化學反應,可以顯著提高轉化率。例如,在正常條件下,不能通過Swarts反應制備芳香族氟化物,但在用DMSO作為反應介質後,氟化鉀和氯代芳烴更容易發生置換反應,可以得到高產率的氟化芳烴。
3作為農藥的滲透劑和增效劑。
利用二甲基亞碸優良的滲透性,二甲基亞碸還可用作農藥的滲透劑和增效劑。據文獻報道,將殺菌劑溶於DMSO中能有效防止果樹腐爛;將農藥溶解在DMSO中,可以殺死樹木和水果中的食果昆蟲。
4在其他有機合成反應中的應用
DMSO是壹種強極性非質子偶極溶劑,在親核取代反應中能大大加快反應速度。這主要是因為DMSO能很強地溶劑化陽離子或帶正電荷的基團,但不能很好地溶劑化陰離子,所以這些陰離子在DMSO中非常活躍,成為強親核試劑,大大加快了親核取代反應,所以DMSO對親核取代反應非常有效。
此外,DMSO還廣泛應用於親電取代、雙鍵重排和酯縮合反應。特別是作為農藥合成中常用的伯醇、仲醇的氧化劑,反應效果良好。因此,DMSO對農藥合成具有重要意義。
5農藥領域的其他用途
同時,DMSO在農藥的其他領域也起到了很好的作用。若在大豆花期直接噴施0.05% DMSO水溶液,可使作物增產10% ~ 15%;將甲醛蒸氣溶解在DMSO中,不僅可以大大降低甲醛的刺激性,還可以提高甲醛的熏蒸和殺菌效果。這些新用途的開發正在逐步拓寬DMSO在農藥領域的應用範圍。
二甲基亞碸作為壹種重要的精細化工產品,具有許多優異的特性。國內研究機構和生產單位應加強對其應用領域的研究,不斷擴大應用範圍,使其更好地服務於農藥行業。
文章來自:中國農藥添加劑網
作者:張海濱
信息2:
二甲基亞洲石的生產工藝及應用
ki.com.cn/Article/CJFDTotal-HGJJ702.012.htm
ki . com . cn/Article/cjfd 1997-gdhg 199701008 . htm
ki . com . cn/Article/cjfd 1999-syhg 199912054 . htm
信息4:
二甲基亞碸回收的研究
/detail.htm?493137(收費)
信息5:
二甲基亞碸(DMSO)是壹種含硫有機化合物,分子式為(CH3)2SO。它在室溫下是無色透明的液體。它具有高極性、高沸點、非質子性和易溶於水的特點,被譽為“萬能溶劑”。
1二甲基亞碸的性質
二甲基亞碸(DMSO)是壹種透明、無色、無味(工業品因有其他雜質而略臭)、微苦、吸濕的易燃液體。毒性極低,熱穩定性好。溶於水、乙醇、丙酮、乙醚、苯和氯仿等。,它是壹種非常惰性的溶劑,能溶解大部分有機物和無機鹽。不含水的二甲基亞碸對金屬沒有腐蝕性,但含水的二甲基亞碸加熱時對鐵、銅等金屬有腐蝕性,對鋁沒有腐蝕性。
物理特性如下:
熔點,℃ 18.55
沸點,℃,760 mmhg(101.3 kpa)189.0。
密度,g/cm3,d204 1.1014。
折光率,20℃時為1.4783
閃點(開口),℃ 95
自燃溫度(在空氣中),300-302℃
體積膨脹系數,cm3/℃
蒸汽壓力,40℃,mmHg 1.6(12.0kPa)。
比熱,13.5℃,kJ/mol 1.88。
燃燒熱,25℃,kJ/mol 1978.6。
熔化熱,65438±08.4℃,kJ/mol 6.53。
空氣中的爆炸極限,%(按體積)
下限3-3.5
上限42-63
2種用途
二甲基亞碸是壹種應用廣泛的有機溶劑,也是壹種非常活躍的反應試劑,廣泛應用於有機合成、醫藥、獸藥和農藥等領域。
二甲基亞碸在有機合成和藥物合成中廣泛用作溶劑。如新型喹諾酮類抗菌藥物諾氟沙星、氟嗪酸及其中間體的合成,藥物左旋咪唑、煙酸肌醇酯、小檗堿的合成,多菌靈合成阿苯達唑,抗氧化劑1010、1076的合成,蔗糖脂肪酸酯的合成,對硝基氯苯合成對硝基氟苯和甲基酮衍生物。
二甲基亞碸作為壹種選擇性溶劑,可用於分離混合物。例如金屬化合物的選擇性萃取、酸性氣體的選擇性脫除、乙炔、丁二烯和異戊二烯等二烯烴、苯、甲苯、二甲苯、多環芳烴和雜環化合物的選擇性萃取、石油中硫化物的選擇性脫除、對苯二甲酸二甲酯中雜質和副產物的分離等。
二甲基亞碸可用作許多聚合物合成和紡絲的溶劑。例如,它可用作丙烯腈與其它單體聚合的溶劑,聚氨酯合成的溶劑,聚酰亞胺和聚碸樹脂合成的溶劑。近年來,日本研究了使用二甲基亞碸作為聚乙烯醇紡絲的溶劑,以改善聚乙烯醇纖維的性能。同時,也有人以二甲基亞碸為溶劑,研究了聚乙烯醇的酯化、醚化和縮醛化反應,制備有用的化合物。二甲基亞碸還可用作環氧化合物的陰離子聚合溶劑、聚酰胺紡絲溶劑等。
二甲基亞碸具有抗炎、鎮痛、利尿、鎮靜等功能,在國外已被譽為萬能藥,可作為壹些抗炎鎮痛藥物的活性成分。此外,二甲基亞碸具有優異的滲透性,可作為壹些藥物、化妝品添加劑、農藥添加劑的載體,提高其使用效果。動物實驗表明,二甲基亞碸可以抑制腫瘤的發展,治療重癥肌無力。
二甲基亞碸作為有機合成的原料,可用於合成倍硫磷農藥和雙(三氯甲基)碸、二甲基碸等。
二甲基亞碸還有許多其他用途,例如,它可用作合成纖維染色溶劑、染料去除劑、染料載體、合成纖維改性劑、防凍劑、脫漆劑、制備無毒的放射自顯影成像促進劑、紫外光譜分析試劑和食品蠟、食用白油等多環和多環芳烴的機器脫脂劑等等。
3二甲基亞碸的生產方法
二甲基亞碸的生產方法有很多種,但工業上國內外普遍采用二甲基硫醚氧化法。由於使用的氧化劑和氧化方法不同,生產過程也不同:
3.1硝酸氧化法
二甲基亞碸可用相對密度為1.34-1.36的硝酸氧化二甲基硫醚制得。反應式如下
3(CH3)2S+5 HNO 3→3(CH3)2SO HNO 3+2NO+H2O
粗二甲基亞碸中含有大量硝酸,可用CaCO3或Na2CO3中和。收率為80%。反應過程中,要謹防二甲基硫醚過量,否則會發生爆炸。該方法設備腐蝕嚴重,反應條件難以控制。中和硝酸會消耗大量純堿,生成大量硝酸鹽,因此提煉過程效率低下。因此,很難用於大規模工業生產。
3.2過氧化物氧化法
(1)二甲基亞碸可以通過在二甲基亞碸的稀溶液中用35-55 wt%的過氧化氫氧化二甲基硫醚來制備。反應溫度為30-40℃,甲硫醚與過氧化氫的摩爾比為1.05-1.25,反應在多級串聯釜式反應器中進行。通過萃取除去粗二甲基亞碸中的二甲基硫醚,最後通過減壓蒸餾或沸騰蒸餾(沸騰物為苯)脫水,得到高純度的二甲基亞碸。
(2)以丙酮為緩沖介質,二甲基硫醚與過氧化氫反應。無需中和,直接蒸餾即可得到高純度成品,丙酮可循環使用。這種方法可以實現連續生產。
除了過氧化氫,烷基過氧化物、芳烷基過氧化物和環烷基過氧化物也可以用作氧化劑。
這種方法成本高,氧化劑用量大,不適合大規模工業化生產。
3.3臭氧氧化法
臭氧和二甲基硫醚生成二甲基亞碸的反應式為
(CH3)2S+O3→(CH3)2SO+O2
首先將氧氣和空氣臭氧化,然後以臭氧為氧化劑,在30-40℃下將二甲基硫醚氧化成二甲基亞碸和二甲基碸。二甲基硫醚的轉化率為26-28%,二甲基亞碸的收率為90%。
臭氧作為氧化劑價格便宜,產品精制相對簡單。但是,由於二甲基硫醚的轉化率低,需要回收大量的二甲基硫醚。
3.4陽極氧化法
在常規或無隔膜電解槽中,二甲基硫醚經過陽極氧化得到二甲基亞碸。
(CH3)2S+H2O-2e→(CH3)2SO+2H+
所用溶劑為二甲基亞碸,電解質為堿金屬和堿土金屬的鹵化物、硫酸鹽、硝酸鹽和磺酸鹽。陽極是石墨或鉑,陰極是鉑或不銹鋼。通過該方法可以將二甲基硫醚完全轉化為二甲基亞碸。反應後,二甲基亞碸可以通過萃取、精餾或結晶分離。
該方法具有經濟、可行、安全、易分離等優點。
3.5固體催化劑催化氧化法
在100-200℃溫度範圍內,以V2O5或Cr2O3為催化劑,二甲基硫醚被氧氣選擇性氧化,主要生成二甲基亞碸,副產物為二甲基碸。除了V2O5或Cr2O3之外,Cu(VO3)2也可以用作催化劑。
3.6二氧化氮氧化法
二氧化氮氧化劑連續氧化二甲基硫醚生產二甲基亞碸是工業上最常用的生產方法,反應式為:
(CH3)2S+NO2→(CH3)2SO+NO
生成的壹氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮,可以再次使用。二氧化氮起到催化劑的作用。
NO+1/2 O2→NO2+123.4 kj
氧化反應可以在液相或氣相中進行。在氣相中,需要嚴格控制,避免爆炸。目前,液相氧化廣泛應用於工業生產裝置中。
工藝流程有順流和逆流兩種,包括單氧化塔和多氧化塔,以及部分循環二甲基亞碸和非循環二甲基亞碸。
並流塔式液相氧化工藝比日本東洋人造絲公司的改進工藝更先進。這種改進方法的優點是減少了NO2催化劑的量並提高了轉化率。改進前NO2用量為原料的4.95%(摩爾),轉化率為92%。改進後,NO2含量降至3.07%(摩爾),轉化率達到96%。
逆流塔液相氧化工藝也是工業上常用的工藝,相對安全,二甲基亞碸收率高,催化劑利用充分。
在壹些多塔工藝中,有多達四個反應器。第壹個反應器為主反應器,其中大部分二甲基硫醚被NO2氧化成二甲基亞碸,未反應的二甲基硫醚被N2吹出進入第二個反應器,在第二個反應器中引入過量的NO2以將二甲基硫醚完全轉化成二甲基亞碸,第三個反應器是NO2再生反應器,第四個反應器是吸收反應器,NO2被二甲基亞碸吸收並回收。該工藝的氧化和再生在不同的反應器中進行,操作相對安全。大部分NO2被回收利用,所以NO2催化劑的消耗低,排放的廢氣中氮氧化物含量低(0.3%),有利於環保。然而,這種方法成本高,生產控制麻煩。因此,目前工業生產中多采用單塔工藝,二甲基硫醚的氧化反應和NO2的再生反應在同壹反應塔內完成。為了減少NO2的量及其對環境的影響,可以在反應塔頂部安裝洗滌器,回收部分二甲基亞碸吸收排出的NO2,但這樣會相應降低反應塔的生產能力,增加投資和運行費用。由於無洗滌器排放的廢氣可達到國家三廢排放標準,目前國內主要采用無洗滌器逆流單塔液相氧化工藝。
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