DE937948C - Verfahren zur Herstellung von Salzen der 3-Oxypropan-1-sulfonsaeure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Salzen der 3-Oxypropan-1-sulfonsaeure

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DE937948C
DE937948C DEH15009A DEH0015009A DE937948C DE 937948 C DE937948 C DE 937948C DE H15009 A DEH15009 A DE H15009A DE H0015009 A DEH0015009 A DE H0015009A DE 937948 C DE937948 C DE 937948C
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DEH15009A
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Johann Heinrich Dr Helberger
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Salzen der 3-Oxypropan-1-sulfonsäure Gegenstand des Patents 9I5 693 ist ein neues Verfahren zur Darstellung von Salzen der 3-Oxypropan-I-sulfonsäure durch Addition von Bisulfiten an Allylalkohol in wäßriger Lösung in Gegenwart von Sauerstoff oder Sauerstoff abgebenden Mitteln, gegebenenfalls in Anwesenheit von katalytisch wirksamen Schwermetallsalzen. Kennzeichnend für das neue Verfahren ist, daß es bei tiefen bis mittleren, den Bereich von etwa bis + 400 nicht überschreitenden Temperaturen und praktisch neutraler oder schwach alkalischer Reaktion durchgeführt wird, wobei der Allylalkohol zweckmäßig stets im Unterschuß gegenüber dem Bisulfit gehalten wird. Die Umsätze sind dabei praktisch quantitativ, und die Ausbeuten an reinem 3-oxypropan-i-sulfonsaurem Salz belaufen sich bis auf So 0/0, der Theorie, berechnet auf angewendeten Allylalkohol.
  • Wie nun weiter gefunden wurde, können die Ausbeuten an reinem 3-oxypropan-I-sulfonsaurem Salz noch weiter, bis praktisch Ioo0/o der Theorie, gesteigert werden, wenn erstens die Reaktion zwischen dem Allylalkohol und dem Bisulfit so durchgeführt wird, daß auf je I Mol zur Addition gelangenden Bisulfits mindestens V2 Mol neutrales Sulfit für die gleichzeitig erfolgende Oxydation zu Sulfat zur Verfügung steht, und zweitens, das zur Anwendung kommende Oxydationsmittel, vorzugsweise Sauerstoff in reiner oder verdünnter Form (Luft), stets in mindestens ausreichender Menge oder im Uberschuß während der Durchführung der Reaktion zur Verfügung steht.
  • Um diese Reaktionsbedingungen zu erfüllen, kann man z. B. in eine mit Sauerstoff gesättigte Menge Wasser, die man durch Auflösen einer geringen Menge neutralen Sulfits auf einen schwach alkalischen pH-Wert gebracht hat, unter dauerndem Einleiten von Luft oder Sauerstoff in möglichst feiner Verteilung und unter kräftigem Rühren Allylalkohol (I Mol) und eine mäßig konzentrierte Lösung von Bisulfit (I Mol) und neutralem Sulfit (t/2 Mol) in Wasser mit einer solchen Geschwindigkeit einfließen lassen, daß die Reaktionsflüssigkeit stets mit Sauerstoff gesättigt ist. Bei dieser Arbeitsweise erhält sich der pH-Wert von selbst stets praktisch neutral, da die Addition des Bisulfits an den Allylalkohol außerordentlich schnell verläuft, besonders wenn bei mäßig erhöhten, etwa zwischen 40 und 700 liegenden Temperaturen ge- -arbeitet wird. Bei dem stark exothermen Charakter der Reaktion ist es gegebenenfalls erforderlich, die Reaktionstemperatur durch geeignete Kühlung aufrechtzuerhalten. Als Bisulfite und Sulfite kommen vorzugsweise die der Alkalien und des Ammoniaks in Betracht. Das Verfahren kann auch in Gegenwart Sauerstoff übertragender Katalysatoren durchgeführt werden. Ferner kann man das neue Verfahren sowohl in diskontinuierlicher als auch kontinuierlicher Arbeitsweise durchführen.
  • Der Fortschritt der neuen Arbeitsweise liegt in der grundlegenden und völlig unerwarteten Erkenntnis begründet, daß die Anlagerung von Bisulfit an die Doppelbindung des Allylalkohols denn einheitlich zur Bildung von Salzen der I-Oxypropan-3-sulfonsäure führt, wenn auf jedes anzulagernde Mol Bisulfit J/2 Mol neutrales Sulfit gleichzeitig im Reaktionsmedium zu Sulfat oxydiert wird. Diese neue Erkenntnis, wonach also zwischen dem an die Doppelbindung anzulagernden Bilsufit und dem gleichzeitig zu oxydierenden neutralen Sulfit ein stöchiometrisches Verhältnis besteht, steht im Gegensatz zu den von M. 5. Khar a schund Mitarbeitern (J. Org. Chemistry, 3, 175off., ru39) veröffentlichten Anschauungen. Nach diesen Anschauungen liegt der unter oxydierenden Bedingungen verlaufenden Anlagerung von Bisulfit an Allylalkohol ein Radikalkettenmechanismus zugrunde, ausgelöst durch die Oxydation von Bisulfitmolekülen; das heißt aber, daß eine kleine Menge zu oxydierenden Bisulfits, die in keinerlei stöchiometrischem Verhältnis zu der anzulagernden relativ großen Menge Bisulfit steht, in der Lage sein soll, die mehr oder minder lange »Anlagerungskette«. zur Auslösung zu bringen. Tatsächlich werden unter den von Kharasch und Mitarbeitern angegebenen Arbeitsbedingungen, die den von ihnen entwickelten Anschauungen entsprechen, auch nur geringe Ausbeuten an I-oxypropan-3-sulfonsaurem Salz erhalten, das zudem stark verunreinigt mit Salzen unbekannter Konstitution anfällt. Für die neue Arbeitsweise kennzeichnend ist also die Anwendung von mindestens t/2 Mol neutralem Sulfit auf jedes Mol der anzulagernden Bisulfitmenge sowie die Durchführung bei annähernd neutraler oder sogar schwach alkalischer Reaktion.
  • Beispiels Man bereitet eine Lösung von 208 g (2 Mol) reinem wasserfreiem Natriumbisulfit und I33 g (i,o5 Mol) reinemwasserfreiem neutralem Natriumsulfit in-Wasser, derart, daß man etwa 850 ccm der Lösung dieser beiden Salze erhält. Man läßt diese Lösung in eine auf 450 vorgewärmte Lösung von 5 g neutralem wasserfreiem Natriumsulfit in I700 ccm Wasser und gleichzeitig I65 g (2 Mol) 7o0/2igen Allylalkohol langsam einfließen. In die vorgelegte Lösung wird gleichzeitig Luft oder Sauerstoff in feinverteilter Form, etwa durch eine Glasfritte oder Tonkerze, eingeleitet. Durch energisches Rühren wird für eine intensive Durchmischung gesorgt. Die Zeitdauer des Einfließens der R Sulfit-Bisulfit-Lösung und des Allylalkohols beträgt zweckmäßig I bis 2 Stunden. Das Reaktionsgemisch hält sich praktisch neutral, erforderlichenfalls wird der pH-Wert durch Zugabe von Schwefelsäure oder Natronlauge nachreguliert und stets auf etwa 7 gehalten. Nach Beendigung des Zufließens ist die Temperatur auf etwa 650 gestiegen; der Allylalkohol ist vollständig verbraucht.
  • Das entstandene I-oxypropan-3-sulfonsaureNatrium wird z. B. in folgender Weise isoliert. Man konzentriert die erhaltene wasserhelle Lösung nach Zugabe von so viel Schwefelsäure, daß noch vorhandenes Sulfit in Sulfat verwandelt wird, durch Eindampfen bei gewöhnlichem Druck so weit, bis sich das Natrium-sulfat bereits in der Hitze zum weitaus größten Teil abgeschieden hat. Durch Zugabe von Äthyl- oder Methylalkohol kann die Abscheidung des Natriumsulfats vervollständigt werden, während das in 30- bis 500/obigem Alkohol leicht lösliche oxypropansulfonsaure Natrium in Lösung bleibt. Man trennt das Sulfat in der Kälte (I5 bis 300) durch Filtration ab und dampft nunmehr das Filtrat bei gewöhnlichem oder vermindertem Druck bis zur Trockne ein. Man erhält-das I-oxypropan-3-sulfonsaure Natrium in sehr reiner schneeweißer kristalliner Form und in praktisch quantitativer Ausbeute (320 bis 330 g).
  • Arbeitet man bei tieferer Temperatur, z. B. zwischen zu und 8°, wobei die Anwendung von Kühlung erforderlich ist, so dauert die Reaktion etwa doppelt solang. Das 3-oxypropan-I-sulfonsaure Natrium wird in ebenfalls praktisch quantitativer Ausbeute, aber in weniger reiner Form erhalten.
  • Verwendet man an Stelle des Natriumsulfit-Bisulfit-Gemisches die entsprechenden Salze des Kaliums oder Ammoniums in gleichem Mischungsverhältnis und entsprechenden Mengen, so erhält man in ganz analoger Weise das Kalium- beziehungsweise Ammoniumsalz der 3 -oxypropan-I-sulfonsäure in vorziiglicher Reinheit und praktisch quantitativer Ausbeute.
  • Beispiel 2 Durch Einleiten von I92 g (3 Mol) Schwefeldioxyd in 708 ccm (4 Mol) einer 5,65normalen Natronlauge stellt man eine Lösung her, die 2 Mol Natriumbisulfit und I Mol neutrales Natriumsulfit enthält; das Gesamtvolumen der Lösung beträgt 80occm. Weiter stellt man durch Einleiten von I2,8 g (2/in Mol) Schwefeldioxyd in 70,8 ccm (Ço) Mol einer 5,65normalen Natronlauge eine 2/,, Mol neutrales Natriumsulfit enthaltende Lösung her, die man mit Wasser auf I700 ccm verdünnt. Diese verdünnte Lösung kühlt man auf 100 ab und läßt unter dauerndem energischem Rühren und gleichzeitigem Durchleiten von Luft, die durch Rühren in kleinste Bläschen zerteilt wird, innerhalb 3 Stunden I85 ccm (2 Mol) Allylalkohol von 700/0 und gleichzeitig die 800 ccm der 2 Mol Natriumbisufit und I Mol Natriumsulfit enthaltenden Lösung einfließen.
  • Durch Kühlung sorgt man dafür, daß sie eine Temperatur von 100 nicht wesentlich übersteigt.
  • Der pH-Wert der Lösung hält sich zwischen 7 und 8 und ist gegebenenfalls durch Zugabe von etwas Lauge oder Schwefelsäure nachzustellen, derart, daß er sich immer im neutralen bis schwach alkalischen Bereich hält. Nach Zugabe des Allylalkohols und der Sulfit-Bilsufit-Lösung läßt man noch kurze Zeit nachrühren, bis der Geruch nach Allylalkohol vollständig verschwunden ist, und dampft dann die erhaltene farblose Lösung unter gewöhnlichem Druck ein, bis Kristallisation von Natriumsulfat einsetzt. Man säuert sodann schwach mit Schwefelsäure an und treibt durch Kochen das gebildete Schwefeldioxyd aus. Gleichzeitig hat sich das während der Reaktion gebildete Natriumsulfat fast völlig ausgeschieden; durch Zugabe von etwa 300 ccm Äthylalkohol und Abkühlen wird die Abscheidung praktisch quantitativ. Man filtriert ab, destilliert den Alkohol und das restliche Wasser so lange ab, bis in der siedenden Lösung eine Temperatur von I200 erreicht ist. Nachdem gegebenenfalls durch Zugabe von Natronlauge neutrale Reaktion hergestellt wurde, wird die Salzlösung offen bis zur völligen Trockne eingedampft, wobei eine Temperatur von I30 bis I400 nicht überschritten werden soll. Das I-oxypropan-3-sulfonsaure Natrium wird in weißer, kristalliner, noch wenig Wasser enthaltender Form in einer Ausbeute von 335 g erhalten; durch Umkristallisieren aus go°/oigem Alkohol erhält man es völlig rein.
  • Beispiel 3 Durch Einleiten von Ig2 g (3 Mol) Schwefeldioxyd in 930 ccm (4 Mol) einer 4,32normalen Kalilauge stellt man eine Lösung her, die 2 Mol Kaliumbisulfit und 1 Mol neutrales Kaliumsulfit enthält. Ferner stellt man durch Einleiten von 7,5 g Schwefeldioxyd in 52 ccm einer 4,32normalen Kalilauge eine Lösung her, die etwas mehr als 1/,,Mol neutrales Kaliumsulfit enthält, und verdünnt diese auf I500 ccm. Diese verdünnte Kaliumsulfitlösung bringt man auf 500 und läßt unter dauerndem energischem Rühren und gleichzeitigem Durchleiten eines starken Luftstromes innerhalb 11/4 Stunden 185 ccm (2 Mol) Allylalkohol von 700/0' und zugleich die 2 Mol Kaliumbisulfit und I Mol neutrales Kaliumsulfit enthaltende wäßrige Lösung einfließen. Die Temperatur steigt etwas an und hält sich zwischen 50 bis 600. Der pH-Wert der Reaktionslösung hält sich neutral und wird, falls erforderlich, nachgestellt, so daß er sich immer im neutralen oder schwach alkalischen Gebiet hält.
  • Nachdem alles zugeflossen ist, rührt man noch kurze Zeit nach, bis der Geruch nach Allylalkohol völlig verschwunden ist, und dampft sodann bis zur beginnenden Kristallisation ein. Durch schwaches Ansäuern mit verdünnter Schwefelsäure bis zur deutlichen Reaktion auf Kongopapier zersetzt man die geringen noch vorhandenen Mengen an Sulfit und treibt die in Freiheit gesetzte schweflige Säure durch Kochen aus. Gleichzeitig hat sich das Kaliumsulfat weitgehend abgeschieden; durch langsame Zugabe von 300 bis 500 ccm Alkohol in der Siedehitze wird dessen Abscheidung vervollständigt. Nach dem Abkühlen trennt man ab, vertreibt aus dem Filtrat den Alkohol und dampft die verbleibende, fast farblose Lösung nach Neutralisierung mit Kalilauge bei gewöhnlichem Druck bis zur völligen Vertreibung des Wassers ein, bis eine Temperatur von I500 in der dann noch flüssigen Salzschmelze, die praktisch aus reinem I-oxypropan-3-sulfonsaurem Kalium besteht, erreicht ist.
  • Durch Abkühlen erstarrt dieselbe kristallin und wiegt etwa 370 g. Durch Umkristallisieren aus 930/obigem Alkohol und Aufarbeiten der Mutterlaugen erhält man 337 g (940/0 der Theorie) reines, in perlmutterglänzenden Plättchen kristallisiertes Kaliumsalz der I-Oxypropan-3-sulfonsäure. Es verbleibt ein in 930/obigem Alkohol praktisch unlöslicher Rückstand in einer Menge von 2I g in Form eines nicht kristallisierten Sirups.
  • Beispiel 4 Durch Einleiten von 192 g (3 Mol) Schwefeldioxyd in I000 ccm (4 Mol) einer 4normalen wäßrigen Ammoniaklösung stellt man eine Lösung her, die 2 Mol Ammoniumbisulfit und I Mol neutrales Ammoniumsulfit enthält. Ferner stellt man durch Einleiten von 12,8 g (2/wo Mol) Schwefeldioxyd in 100 ccm (41in Mol) einer 4normalen wäßrigen Ammoniaklösung eine 2/io Mol neutrales Ammoniumsulfit enthaltende Lösung her, die mit Wasser auf I300 ccm verdünnt wird. Diese verdünnte Lösung bringt man auf 300 und läßt unter dauerndem energischem Rühren und gleichzeitigem Durchleiten eines starken Luftstromes innerhalb 3 Stunden I85 ccm (2 Mol) Allylalkohol von 70°/o und zu gleicher Zeit die zuerst bereitete Ammonsulfit-Bisulfit-Lösung einfließen. Die Temperatur wird durch entsprechende Kühlung bei 300 gehalten. Der pH-Wert der Reaktionslösung hält sich von selbst neutral bis schwach alkalisch und wird gegebenenfalls durch Zugabe von verdünnter Schwefelsäure oder verdünntem Ammoniak nachreguliert. Nachdem alles zugegeben ist, rührt man noch kurze Zeit nach, bis der Geruch nach Allylalkohol völlig verschwunden ist. Man gibt nun eine ausreichende Menge Kalkmilch zu und treibt durch Kochen das gesamte Ammoniak aus. Calciumsulfat mit wenig Calciumsulfit haben sich hierbei unlöslich abgeschieden und werden durch Filtration entfernt.
  • Die stark alkalische Lösung wird mit Kohlendioxyd von überschüssigem Kalkhydrat befreit und das Filtrat vom ausgefallenen Calciumcarbonat entweder bis zur Trockne gebracht, wobei das Calciumsalz der I-Oxypropan-3-sulfonsäure in mikrokristalliner Form und in einer Ausbeute von go bis 950/o der Theorie erhalten wird, oder man wandelt durch Zugabe von Natrium- oder Kalium- carbonat in das Natrium- oder Kaliumsalz der I-Oxypropan-3-sulfonsäure um; nach Abtrennen des Calciumcarbonates können dann diese Salze durch Eindampfen der wäßrigen Lösungen bis zur völligen Vertreibung des Wassers und gegebenenfalls durch Umkristallisieren aus go- bis 930/oigem Alkohol in reinem Zustand und in einer der theoretischen nahekommenden Ausbeute erhalten werden.
  • PATENTANSPRUCU: Verfahren zur Herstellung von Salzen der 3-Oxypropan-I-sulfonsäure durch Addition von Allylalkohol an Bisulfite der Formel Me S 03 H (Me gleich Alkalimetall oder Ammonium) in wäßriger Lösung in Gegenwart von Sauerstoff oder Sauerstoff abgebenden Mitteln, gegebenenfalls in Anwesenheit von katalytisch wirkenden Schwermetallsalzen, dadurch gekennzeichnet, daß man auf je 1 Mol zu addierendes Bisulfit mindestens t/2 Mol neutrales Sulfit zur Anwendung bringt, bei Temperaturen unterhalb I00° und bei annähernd neutraler oder schwach alkalischer Reaktion arbeitet und dafür sorgt, daß das zur Anwendung kommende Oxydationsmittel, vorzugsweise Sauerstoff in reiner oder verdünnter Form (Luft), stets in mindestens ausreichender Menge oder im Überschuß während der Addition des Allylalkohols an Bisulfit und der dabei gleichzeitig erfolgenden Oxydation des neutralen Sulfits zu Sulfat zur Verfügung steht.

Claims (1)

  1. Angezogene Druckschriften: Chemistry & Industry, Bd. 57 [I938], S. 774.
DEH15009A 1953-01-13 1953-01-13 Verfahren zur Herstellung von Salzen der 3-Oxypropan-1-sulfonsaeure Expired DE937948C (de)

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