Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА

Изобретение относится к области получения диметилсульфоксида окислением диметилсульфида. Диметилсульфоксид применяют в органическом синтезе, в качестве растворителя неорганических и органических соединений, в фармакологии и медицине.

Известен способ получения диметилсульфоксида, заключающийся в окислении диметилсульфида органическими гидроперекисями [патент SU 474977]. Недостатком способа является контроль за кислотностью водной фазы.

Известны способы получения диметилсульфоксида, заключающиеся в окислении отходов целлюлозно-бумажной промышленности, содержащих серосодержащие органические соединения, кислородом воздуха при 20-50°С путем пропускания реакционной смеси через активированный уголь, модифицированный хлористым или йодистым калием [патент SU 749830] и через активированный уголь, модифицированный тетрасульфофталацированным или ацетилацетонатами металлов переменной валентности [патент SU 1054347]. Недостатками обоих способов является сложность в выделении целевого продукта.

Известен способ получения диметилсульфоксида, взятый за прототип, заключающийся в окислении диметилсульфида 30%-ной перекисью водорода [патент SU 249375]. Диметилсульфид предварительно обрабатывают концентрированной серной кислотой. Недостатком способа является использование большого количества концентрированной серной кислоты.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение спектра применения исходных веществ, применение менее токсичного и доступного реагента - диоксида хлора, выпускаемого промышленностью.

Являясь многотоннажным продуктом, используемым для обеззараживания питьевой воды и в промышленности для отбелки целлюлозы, диоксид хлора - доступный и перспективный окислитель. Благодаря хорошей растворимости диоксида хлора в воде и органических растворителях возможно проводить реакции в различных средах, а высокая реакционная способность позволяет получать в качестве конечного продукта диметилсульфоксид с выходом до 92%.

Технический результат достигается тем, что в способе получения диметилсульфоксида, включающем окисление диметилсульфида и выделение целевого продукта известными приемами, согласно изобретению окисление проводят диоксидом хлора в среде органического растворителя при мольном соотношении сульфида и диоксида хлора, равном 1:0.5 соответственно, при температуре 7-10°С. Кроме того, окисление проводят путем добавления к диметилсульфиду водного раствора диоксида хлора; окисление проводят путем барботирования в органический раствор диметилсульфида диоксида хлора.

Ранее нами было показано, что диоксид хлора селективно окисляет сульфиды до сульфоксидов [патент RU №2127258, патент RU №2139275, 1999].

Для подбора оптимальных условий реакции окисления варьировали такие параметры, как температура реакции и способ подачи окислителя. Так, температура реакции изменялась от 7 до 25°С. Было замечено, что при низких температурах увеличивается время реакции, уменьшаются потери диметилсульфида, увеличивается выход диметилсульфоксида.

Окислитель можно подавать в реакционную смесь различными способами: способ 1 - органический раствор диоксида хлора по каплям добавляется в сероорганическое соединение; способ 2 - водный раствор диоксида хлора по каплям добавляется в сероорганическое соединение; способ 3 - путем барботирования в сероорганическое соединение смеси диоксида хлора с воздухом.

Оптимальная температура проведения реакции от 7 до 10°С. Преимущество по выходу диметилсульфоксида имеет проведение реакции по способу 3.

Нами был использован промышленный диоксид хлора в виде водного раствора. В органический растворитель диоксид хлора переводили путем экстракции или барботированием с воздухом.

Реакцию проводили до обесцвечивания раствора диоксида хлора. Контроль за ходом реакции осуществляли методом газожидкостной хроматографии.

Описываемый способ демонстрируется следующими примерами.

Пример 1. К диметилсульфиду (7.64 г, 0.12 моль) по каплям (853 мл) добавляли водный раствор диоксида хлора (4.16 г, 0.06 моль) (способ 1). Реакцию проводили в трехгорлой колбе, снабженной обратным холодильником и термометром, при постоянном перемешивании в течение 3 часов при 7°С. После окончания реакции воду отгоняли. Продукты реакции делили с помощью вакуумной перегонки. Получили 7.11 г диметилсульфоксида (74% от теоретического). Т.кип. 186-190°С, n_D ²⁰=1.4750. [Beilst. E.V., Н.1, 281, I 139, II 269]. ИК-спектр (CCl₄), ν/см^-1: 1050 (S=O). Спектр ¹Н (300 МГц, CDCl₃, δ, м.д.): 2.48 (с, 6Н, 2СН₃). Спектр ¹³С (300 МГц, CDCl₃, δ, м.д.): 40.62 (CH₃).

Пример 2. К диметилсульфиду (10.97 г, 0.18 моль) по каплям (746 мл) добавляли раствор диоксида хлора (5.97 г, 0.09 моль) в дихлорметане (способ 2). Реакцию проводили в трехгорлой колбе, снабженной обратным холодильником и термометром, при постоянном перемешивании в течение 3 часов при 10°С. После окончания дихлорметан отгоняли. Продукты реакции делили с помощью вакуумной перегонки. Получили 11.31 г диметилсульфоксида (82% от теоретического).

Пример 3. В диметилсульфид 10.99 г (0.18 моль) барботировали диоксид хлора (5.98 г, 0.09 моль) с воздухом (способ 3) в течение 2 часов при 7-10°С. Получили 12,58 г (91% от теоретического) диметилсульфоксида.