高品质2-巯基苯并噻唑的精制新工艺

常帅军 , 付顺国 , 刘俊勇 , 杨瑞朝 , 侯万喜 , 宋志强

(1.河南易交联新材料科技有限公司 , 河南 鹤壁 458030 ； 2.鹤壁元昊化工有限公司 , 河南 鹤壁 458000)

2-巯基苯并噻唑(促进剂M)，属于半超速类促进剂，既可以与其他促进剂混用，也可以单一使用。2-巯基苯并噻唑还是大多数次磺酰胺类促进剂与噻唑类硫化促进剂不可缺少的原料，在橡胶工业中具有广泛的用途[1]。其下游高品质的噻唑类促进剂还常用作头孢类药物的合成中[2]。

目前国内大部分生产厂家都采用高压法生产促进剂M，即以苯胺、二硫化碳和硫黄为原料，经过高温、高压反应、分离、提纯得到促进剂M[3]。M的精制工艺主要有溶剂法与酸碱法。所得产品纯度低 (熔点170～172 ℃)，颜色均为黄色粉末，无法满足医药、浅色制品客户的要求。王静[4]开发了一种在甲苯中以氨水精制M的工艺，虽然该工艺解决了废水问题，但仍不能制得白色高纯度M。张毅等[5]将高压法生产的熔融M直接通入到氨水溶液中，氧气加压氧化后加热使M铵盐分解得到M。由于氧气氧化能力较弱无法使所有可溶性杂质析出，且氨气在水中极易溶解，将M铵盐全部分解较为困难，因此该法得到的M品质较差。王树华等[6]以乙醇将工业品M溶解后加入双氧水对M进行精制，虽然该法可以制得熔点为178～180 ℃，纯度>99%的M，但是它是以工业品M为原料，因此对于生产意义不大。

本研究通过对酸碱法精制工艺进行改进研究，采用弱碱氨水溶解、双氧水氧化使可溶性树脂析出、分离后酸洗制得外观为白色的高纯度M。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

M粗品，约90%(质量分数)，鹤壁恒力橡塑有限公司；氨水，18%～25%，济南铭威化工有限公司；双氧水，27.5%，鲁西化工集团；硫酸，98%，菏泽江源化工有限公司；M标准品，99.97%，天津市科迈化工有限公司。

熔点仪，YRT-3型药物熔点仪，天津市天大天发科技有限公司；Agilent 1220型高效液相色谱仪， 美国安捷伦科技有限公司。

1.2 测试方法

纯度以HPLC检测，并以外标法标定。

1.3 实验方法

1.3.1实验原理

粗M的精制酸碱法工艺，利用M巯基的弱酸性，使之与碱生成溶于水的盐，分离除去不溶杂质，再用酸中和使M析出。虽然粗M中大部分杂质为不溶于水的树脂性杂质，但是发现在强碱性溶液中有部分与M结构非常类似的物质也会溶于水中，这就导致目前现有精制工艺始终无法得到白色高纯度M的原因。本研究使用弱碱性的氨水作为提取M的物质，可以极大地避免这类物质溶解于溶液中，再加入少量双氧水使溶解的黄色物质氧化析出，从而可以得到白色且纯度较高的M。

1.3.2实验步骤

将一定量的粗M加水搅拌，升温至一定温度，加入氨水溶解0.5 h。再加入少量双氧水，析出黄色黏稠固体，过滤除去不溶物，滤液中加入稀硫酸调节pH值为6～7，析出白色固体M，过滤、滤饼水洗、80 ℃烘干得到成品M。

2 结果与讨论

对酸碱法制得白色高纯度M进行了研究，并通过其下游产品DM的品质验证了本研究制得的M的品质。主要考察了氨水溶解粗M的温度、氨水用量、双氧水用量及提纯次数对M的外观、纯度、熔点及收率的影响。

2.1 溶解温度对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

按照m(粗M)∶m(水)=1∶7，n(M)∶n(NH3OH)∶n(H2O2)=1∶1∶0.01的配比进行溶解，考察温度对M的外观、纯度、熔点及收率的影响，结果见表1。

表1 温度对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

由表1可知，不同溶解温度下，均可制得白色M，熔点基本一致。随着温度的提高，M的纯度略有下降，但对于其品质没有大的影响。溶解温度达到60 ℃时，M收率最高达到54.2%，继续升高温度收率不再增加，因此，将溶解温度定为60 ℃较为合理。由于M与氨水反应形成M铵盐的反应为可逆反应，M无法一次全部溶解完全，因此一次提取收率较低，后续需要进行多次提取。

2.2 氨水用量对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

m(粗M)∶m(水)=1∶7，n(M)∶n(H2O2)=1∶0.01，60 ℃溶解，考察了不同氨水物质的量比对M的外观、纯度、熔点及收率的影响，结果见表2。

表2 氨水物质的量比对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

由表2可知，随着氨水用量的不断提高，M的收率不断提高，但当物质的量比达到1∶1.5后，收率增加不明显；并且随着氨水比例的增加，M的熔点先略有升高，当n(M)∶n(NH3OH)=1∶2.0后再增加氨水量，虽然收率略有提高，但是M品质下降较多，因此将n(M)∶n(NH3OH)定为1∶1.5较为合理。

2.3 双氧水用量对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

m(粗M)∶m(水)=1∶7，n(M)∶n(NH3OH)=1∶1.5，60 ℃下溶解，考察不同双氧水的用量对M的外观、纯度、熔点及收率的影响，结果见表3。

由表3可知，当n(M)∶n(H2O2)=1∶0.010时，M的纯度、熔点达到高值，再增加双氧水用量，纯度、熔点基本不在变化，但是收率持续下降，这是由于M的铵盐溶液在双氧水的作用下会有少量产品发生氧化反应而生成DM，因此将n(M)∶n(H2O2)定为1∶0.010较为合适。

表3 双氧水用量对M外观、纯度、熔点及收率的影响

2.4 提纯次数对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

为了得到高品质的M，使用弱碱氨水作为提取剂，虽然得到了外观、纯度较好的M，但是由于平衡常数较低，导致一次提取的产品较少，因此通过多次提取来提高M的收率，由以上研究得出的最优条件对粗M进行多次提取后的结果见表4。

表4 提取次数对M的外观、纯度、熔点及收率的影响

由表4可知，通过对粗M及残渣进行多次提取后，收率明显提高，当提取4次后达到85.7%，此时剩余的残渣已经较少，虽然与现有酸碱法的收率相比较低，但是考虑到以外标法标定的其产品纯度，此时已接近纯品的理论收率。

2.5 氨水多次精制与液碱精制指标对比

最佳条件下氨水多次精制与现有液碱精制产品指标对比见表5。

表5 氨水多次精制与液碱精制指标对比

由表5可知，改进工艺对于M纯度与熔点均有较大提高。收率有所下降，这是由于M与杂质的物质分离得更彻底，因此，该精制工艺相较于现有酸碱精制工艺具有明显的优越性。

3 结论

通过对传统酸碱法精制M工艺进行改良，以弱碱氨水对M进行提纯，再经过氧化进一步除去带色杂质，过滤除去固体后，酸调使M析出，过滤、水洗、烘干等步骤，最终得到外观为白色，HPLC外标法检测纯度达到99.5%以上的高品质产品。本工艺的最优控制参数为：n(M)∶n(NH3OH)∶n(H2O2)=1∶1.5∶0.01，粗M的溶解温度为60 ℃，提取次数为4次，收率达到85.7%。