2,5-二巯基甲基-1,4-二噻烷的制备方法

摘要

本发明2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，涉及光学材料领域。如下述反应式：Na2S.9H2O+S→Na2S22CH2＝CHCH2Cl+Na2S2→CH2＝CHCH2-S-S-CH2CH＝CH2；包括下述步骤：(1)二烯丙基二硫醚的合成：(2)2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷的合成：(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成：本发明提供的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷是制备新型光学材料，具有具有高的折光指数和低色散的折光指数，重量轻，无色透明，没有光畸变，具有优良的耐候性、染料亲和力、耐热性、耐冲击性和机械加工性能；本发明提供的方法简单易行，产率可高达65％。

权利要求

1.2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，如下述反应式：

Na2S.9H2O+S→Na2S2

2CH2＝CHCH2Cl+Na2S2→CH2＝CHCH2-S-S-CH2CH＝CH2；

其特征在于包括下述步骤：

(1)首先将三口烧瓶装到带有加热装置的磁搅拌器上，装上温度计和冷凝管，加入Na2S.9H2O和水，开始搅拌加热至50℃待Na2S.9H2O完全溶解后，加入硫粉并在该温度下反应1h得到二硫化钠水溶液，然后加入相转移催化剂聚乙二醇400；然后冷却至20℃再将3-氯丙烯加入到二硫化钠水溶液，滴加完毕后水浴加热至50℃反应得到二烯丙基二硫醚CH2CHCH2SSCH2CHCH2，其中Na2S.9H2O与硫粉的摩尔比为1∶1；其中所述3-氯丙烯与二硫化钠的摩尔比为1∶0.5，优选摩尔比为1∶0.6；

(2)2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷的合成：将二烯丙基二硫醚与溶剂混合，然后滴加硫酰氯，滴加完毕后20℃反应3h，然后将其倒入饱和碳酸氢钠水溶液中充分洗涤，调节pH至中性，分出有机层干燥后减压蒸馏得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷；其中适宜的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷或者三氯甲烷；二烯丙基二硫醚与溶剂适宜的比例为1∶1～1∶10，其中，二烯丙基二硫醚与硫酰氯的摩尔比为1∶1～1∶1.5，滴加硫酰氯时适宜的反应温度为-20℃～30℃；

(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到溶剂无水乙醇中，然后加入硫脲回流1h得到异硫脲鎓盐；其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与无水乙醇适宜的比例为1∶1～1∶10，2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫脲的摩尔比为1∶2～1∶3，然后在氮气保护条件下用水溶解上述的异硫脲鎓盐，升温到85℃滴加NaOH溶液，然后回流3h，接着用无机酸调节pH至酸性，分出有机层干燥后减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；其中异硫脲鎓盐与水的适宜比例为1∶1～1∶10；滴加NaOH溶液水解时，通入氮气保护，水解适宜温度在80℃以上，NaOH溶液浓度为20％；水解结束后，调节溶液至酸性，其中所述的无机酸为盐酸、硫酸或硝酸。

2.根据权利要求1所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(1)中其中所述3-氯丙烯与二硫化钠的摩尔比为1∶0.6；步骤(2)中二烯丙基二硫醚与溶剂的比例为1∶5；其中二烯丙基二硫醚与硫酰氯的摩尔比为1∶1.1，滴加硫酰氯时的反应温度为-10℃～15℃；步骤(3)其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与无水乙醇的比例1∶5；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫脲的摩尔比为1∶2.2；其中异硫脲鎓盐与水的适宜比例为为1∶4。

3.根据权利要求1所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(2)2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷的合成方法为：将二烯丙基二硫醚与溶剂混合，然后通入氯气反应，完毕后20℃反应3h，然后将其倒入饱和碳酸氢钠水溶液中充分洗涤，调节pH至中性后分出有机层干燥后减压蒸馏得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷；其中二烯丙基二硫醚与氯气的摩尔比为1∶0.9～1∶2，适宜反应温度为-20℃～30℃，；其中适宜的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和三氯甲烷，二烯丙基二硫醚与溶剂适宜的比例为1∶1～1∶10。

4.根据权利要求3所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(2)中其中二烯丙基二硫醚与氯气的摩尔比为1∶1，反应温度为-10℃～15℃，二烯丙基二硫醚与溶剂适宜的比例为1∶5。

5.根据权利要求1所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成的方法为：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与无水乙醇混合，加入硫氢化钠回流3h，然后减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫氢化钠适宜的比例为1∶5～1∶6。

6.根据权利要求5所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(3)中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫氢化钠适宜的比例为1∶5.5。

7.根据权利要求1所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成的方法为：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到丙酮溶剂中，然后在氮气保护条件下与乙黄原酸钾或乙黄原酸钠回流3h，反应结束后加入NaOH溶液水解，再用稀盐酸调节溶液pH至酸性，分出有机层减压干燥后蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与乙黄原酸钾(或乙黄原酸钠)适宜比例为1∶2～1∶2.5。

8.根据权利要求5所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(3)其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与乙黄原酸钾(或乙黄原酸钠)适宜比例为1∶2.1。

9.根据权利要求1所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成的方法为：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到乙醇溶剂中，然后加入硫代硫酸钠在氮气保护条件下回流1h，再用盐酸调节溶液pH至酸性再回流3h，减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷中；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫代硫酸钠适宜比例为1∶2～1∶2.5，采用乙醇与水的混合溶剂。

10.根据权利要求1所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，其特征在于步骤(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成的方法为：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到乙醇溶剂中，然后加入硫代乙酸钠(或硫代乙酸钾)在氮气保护条件下回流1h，再用盐酸调节pH至酸性回流3h，回收溶剂后减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫代乙酸钠(或硫代乙酸钾)适宜比例为1∶2～1∶2.5。

说明书

技术领域

本发明涉及光学材料领域，特别涉及一种含硫的化合物2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法。

背景技术

2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷为无色透明的粘稠液体，是合成新型高性能聚合物光学材料的单体，由于该化合物中的1，4-二噻烷结构对光线具有较高的折射率和较低的色散率，通过与其它化合物形成聚合物可以生成新型的光学材料具有高的折光指数和低色散的折光指数，重量轻，无色透明，没有光畸变，具有优良的耐候性、染料亲和力、耐热性、耐冲击性和机械加工性能，因此在镜片镜头材料方面有着广阔的应用前景。本发明以3-氯丙烯为原料与二硫化钠水溶液反应制得二烯丙基二硫醚，然后与氯气或硫酰氯反应得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷，再与不同的巯基化试剂反应生成2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷。现有文献中已经报道了一些制备2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的方法。如日本专利JP06025223报道的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的生产方法，是以二烯丙基二硫醚为起始原料，经过氯化反应得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷，减压蒸馏之后进行巯基化反应，操作过程复杂成本较高。因此开发一条反应路线较短、工业化过程简单、安全成本较低的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成路线，对于制备新型高性能的聚合物光学材料的市场推广极为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法
本发明所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的结构式为：
本发明所述的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，如下述反应式：
Na2S.9H2O+S→Na2S2
2CH2＝CHCH2Cl+Na2S2→CH2＝CHCH2-S-S-CH2CH＝CH2

所述2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的制备方法，包括下述步骤：
(1)二烯丙基二硫醚的合成
首先将三口烧瓶装到带有加热装置的磁搅拌器上，装上温度计和冷凝管，加入Na2S.9H2O和水，开始搅拌加热至50℃待Na2S.9H2O完全溶解后，加入硫粉并在该温度下反应1h得到二硫化钠水溶液，然后加入相转移催化剂聚乙二醇400；然后冷却至20℃再将3-氯丙烯加入到二硫化钠水溶液，滴加完毕后水浴加热至50℃反应得到二烯丙基二硫醚CH2CHCH2SSCH2CHCH2，其中Na2S.9H2O与硫粉的摩尔比为1∶1；其中所述3-氯丙烯与二硫化钠的摩尔比为1∶0.5，优选摩尔比为1∶0.6；
(2)2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷的合成
方法1：将二烯丙基二硫醚与溶剂混合，然后滴加硫酰氯，滴加完毕后20℃反应3h，然后将其倒入饱和碳酸氢钠水溶液中充分洗涤，调节pH至中性，分出有机层干燥后减压蒸馏得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷；其中适宜的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷或者三氯甲烷；二烯丙基二硫醚与溶剂适宜的比例为1∶1～1∶10，优选比例为1∶5；其中，二烯丙基二硫醚与硫酰氯的摩尔比为1∶1～1∶1.5，优选摩尔比为1∶1.1，滴加硫酰氯时适宜的反应温度为-20℃～30℃，优选温度为-10℃～15℃；
方法2：将二烯丙基二硫醚与溶剂混合，然后通入氯气反应，完毕后20℃反应3h，然后将其倒入饱和碳酸氢钠水溶液中充分洗涤，调节pH至中性后分出有机层干燥后减压蒸馏得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷；其中，二烯丙基二硫醚与氯气的摩尔比为1∶0.9～1∶2，最佳摩尔比为1∶1，适宜反应温度为-20℃～30℃，最佳温度为-10℃～15℃；其中适宜的溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和三氯甲烷，二烯丙基二硫醚与溶剂适宜的比例为1∶1～1∶10，最佳比例为1∶5；
(3)2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的合成
方法1：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到溶剂无水乙醇中，然后加入硫脲回流1h得到异硫脲鎓盐；其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与无水乙醇适宜的比例为1∶1～1∶10，最佳比例1∶5；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫脲的摩尔比为1∶2～1∶3，优选摩尔比为1∶2.2；
然后在氮气保护条件下用水溶解上述的异硫脲鎓盐，升温到85℃滴加NaOH溶液，然后回流3h，接着用无机酸调节pH至酸性，用三氯甲烷萃取后分出有机层干燥并减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；其中异硫脲鎓盐与水的适宜比例为1∶1～1∶10，优选比例为1∶4；滴加NaOH溶液水解时，通入氮气保护，水解适宜温度在80℃以上，NaOH溶液浓度为20％；水解结束后，调节溶液至酸性，常用的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸，最适宜酸为盐酸；常用萃取溶剂为二氯乙烷、三氯甲烷、苯，最适溶剂为三氯甲烷；
方法2：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与无水乙醇混合，加入硫氢化钠回流3h，然后减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫氢化钠适宜的比例为1∶5～1∶6，优选比例为1∶5.5；
方法3：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到丙酮溶剂中，然后在氮气保护条件下与乙黄原酸钾或乙黄原酸钠回流3h，反应结束后加入NaOH溶液水解，再用稀盐酸调节溶液pH至酸性，加入三氯甲烷萃取后分出有机层并干燥，减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；其中2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与乙黄原酸钾(或乙黄原酸钠)适宜比例为1∶2～1∶2.5，优选比例为1∶2.1；
方法4：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到乙醇溶剂中，然后加入硫代硫酸钠在氮气保护条件下回流1h，再用盐酸调节溶液pH至酸性再回流3h，加入三氯甲烷萃取后分出有机层并干燥，减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷中；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫代硫酸钠适宜比例为1∶2～1∶2.5，优选比例为1∶2.1，采用乙醇与水的混合溶剂。
方法5：将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷加入到乙醇溶剂中，然后加入硫代乙酸钠(或硫代乙酸钾)在氮气保护条件下回流1h，再用盐酸调节pH至酸性回流3h，加入三氯甲烷萃取并干燥，然后减压蒸馏得到2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷；2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷与硫代乙酸钠(或硫代乙酸钾)适宜比例为1∶2～1∶2.5，优选比例为1∶2.1。
本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
(1)本发明提供了一种制备光学材料树脂的单体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷的方法；
(2)本发明提供的2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷是制备新型光学材料，具有具有高的折光指数和低色散的折光指数，重量轻，无色透明，没有光畸变，具有优良的耐候性、染料亲和力、耐热性、耐冲击性和机械加工性能；
(3)本发明提供的方法简单易行，产率可高达65％；

具体实施方式

下面结合一些实例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限如此。
实例1
(1)将250mL的三口烧瓶装到带有加热装置的磁搅拌器上，装上温度计和冷凝管，加入Na2S.9H2O 63.4g(0.264mol)，水130mL，开始搅拌加热至50℃待Na2S.9H2O完全溶解后，加入硫粉8.45g(0.264mol)并在该温度下反应1h得到二硫化钠水溶液，加入相转移催化剂聚乙二醇4000.5g，然后冷却至20℃然后滴加3-氯丙烯39.2mL，滴加完毕后水浴加热至50℃反应3h。分出有机层干燥后减压蒸馏得到无色的二烯丙基二硫醚28.8g。
(2)向三口烧瓶中加入二烯丙基二硫醚25g(0.17mol)，溶剂二氯乙烷50mL，冰水浴控制温度3-10℃滴加硫酰氯25g(0.185mol)，滴加完毕后20℃搅拌3h，反应结束后得到橙色液体，然后将该橙色液体倒入饱和碳酸氢钠溶液中充分洗涤，调节pH至中性后分出有机层并干燥，蒸出溶剂后减压蒸馏得到黄色馏分2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷156℃/8mmHg15.8g。
(3)将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷10.7g(0.05mol)与溶剂无水乙醇50mL加入到三口烧瓶中，然后加入硫脲7.5g(0.1mol)，加热回流1h，反应完毕过滤并用无水乙醇洗涤(25mL×3)得到白色固体异硫脲鎓盐13g。
(4)用20mL水溶解上述的白色固体后加入到带有氮气保护装置的四口烧瓶中，加热至85℃以后滴加20％NaOH溶液14g，然后回流3h，用稀盐酸调节溶液pH至3左右，加入三氯甲烷萃取后，分出有机层干燥并减压蒸馏，得到沸点为165℃/0.4mmHg的无色高粘度液体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷7g。
实例2
实例1中的方法中步骤(1)得到二烯丙基二硫醚的25g(0.17mol)，溶剂二氯甲烷50mL，冰水浴控制温度3-10℃通入氯气13.3g(0.187mol)，完成后20℃搅拌3h，反应结束后得到橙色液体，然后将该橙色液体倒入饱和碳酸氢钠溶液中充分洗涤，调节pH至中性后分出有机层并干燥，蒸出溶剂后减压蒸馏得到黄色馏分2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷15.3g(156℃/8mmHg)。
将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷15g(0.07mol)与溶剂无水乙醇50mL加入到三口烧瓶中，然后加入硫脲10.6g(0.14mol)，加热回流1h，反应完毕过滤并用无水乙醇洗涤数次得到白色固体异硫脲鎓盐18.1g。
用40mL水溶解上述的白色固体后加入到带有氮气保护装置的四口烧瓶中，加热至85℃以后滴加20％NaOH溶液19.6g，然后回流3h，用稀盐酸调节溶液pH至4左右，加入三氯甲烷萃取，分出有机层干燥后减压蒸馏，得到沸点为165℃/0.4mmHg的无色高粘度液体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷9.5g。
实例3
实例1中的方法得到二烯丙基二硫醚的25g g(0.17mol)，溶剂二氯乙烷50mL，冰水浴控制温度3-10℃滴加硫酰氯25.2g(0.187mol)，滴加完毕后20℃搅拌3h，反应结束后得到橙色液体，然后将该橙色液体倒入饱和碳酸氢钠溶液中充分洗涤调节pH至中性，分出有机层并干燥，蒸出溶剂后减压蒸馏得到黄色馏分2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷156℃/8mmHg21.8g。
将2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷21.4g(0.099mol)与水50mL加入到三口烧瓶中，然后加入硫脲15g(0.197mol)，通入氮气保护90℃反应3h，反应完毕后滴加20％NaOH溶液39.4g，90℃反应3h，反应结束后用稀盐酸调节pH至3左右，然后加入苯萃取后分出有机层干燥，蒸出溶剂后减压蒸馏得无色高粘度液体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷9.7g(172℃/5mmHg)。
实例4
实例3中的方法得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷21.4g(0.099mol)，无水乙醇60mL加入到三口烧瓶中，然后加入硫脲15g(0.197mol)，回流3h，然后滴加20％NaOH溶液39.4g，回流3h，反应结束后用稀盐酸调节pH至5左右，然后加入苯萃取后分出有机层并干燥，蒸出溶剂后减压蒸馏得无色高粘度液体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷11.2g(172℃/5mmHg)。
实例5
实例3中的方法得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷21.4g(0.099mol)，丙酮60mL，加入乙黄原酸钾31.7g(0.198mol)，在氮气保护下搅拌回流3h，然后加入10％的NaOH溶液79.8g，80℃反应6h后用盐酸调节溶液pH＝3，加入三氯甲烷萃取后减压蒸馏得无色高粘度液体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷10.7g(172℃/5mmHg)。
实例6
实例3中的方法得到2，5-二(氯甲基)-1，4-二噻烷21.4g(0.099mol)在水40mL，乙醇20mL的混合溶剂中，加入硫代硫酸钠31.3g(0.198mol)，在氮气保护下加热回流3h，然后用盐酸调剂pH＝2搅拌回流3h，加入三氯甲烷萃取后减压蒸馏得无色高粘度液体2，5-二巯基甲基-1，4-二噻烷9.6g(172℃/5mmHg)。