林韋康，江曉明，錢程良，趙蕊萍

（浙江云濤生物技術股份有限公司，浙江 紹興 312369）

樟腦磺酸（Camphor sulfonic acid）是一種用途廣泛的專用化學品，除可應用于心血管藥物（S）-alpha-（2-氯苯基）-6，7-二氫噻吩并（3，2-c）吡啶-5（4H）-乙酸甲酯（1R）-7，7-二甲基-2-氧代雙環(huán)（2.2.1）庚烷-1-甲磺酸鹽（1）、卵巢癌靶向藥8-氟-1，3，4，5-四氫-2-[4-[（甲基氨基）甲基]苯基]-6H-吡咯并[4，3，2-EF][2]苯并氮雜卓-6-酮樟腦磺酸鹽（2）、日化領域重要原料亞芐基樟腦磺酸（3）[1]、具有光電特性的納米薄膜或纖維[2-3]、環(huán)保型固態(tài)對稱超電容器器件[4]、對映體純分子籠[5]、海洋防腐涂料聚苯胺[6]、激活人類精子Cat Sper Ca2+通道[7]外，還可用于伏立康唑樟腦磺酸鹽（4）、（-）-四氫黃連素D-樟腦磺酸鹽（5）、（+）-N-去乙?；锼蓧A樟腦磺酸鹽（6）、（2S，3S）-4-溴-順式-2，3-環(huán)氧丁基樟腦磺酸酯（7）等活性物質的合成，上述部分樟腦磺酸下游產(chǎn)品的化學結構式見表1。

自Reychler[8]發(fā)現(xiàn)樟腦磺酸120 年來，樟腦磺酸的生產(chǎn)工藝并未發(fā)生大的改進與變動，仍是以合成樟腦粉或天然樟腦粉為原料，在乙酸酐或乙酸稀釋的乙酸酐溶劑中，經(jīng)濃硫酸或發(fā)煙硫酸或三氧化硫磺化制得，其中合成樟腦粉制得的為DL-樟腦磺酸，天然樟腦粉制得的為D-樟腦磺酸，DL-樟腦磺酸可經(jīng)拆分制得D-樟腦磺酸和L-樟腦磺酸。

Bartlett P D 等[9]以合成樟腦粉為原料，在乙酸酐溶劑中經(jīng)濃硫酸磺化制得DL-樟腦磺酸，收率：38%～42%，熔點：202 ℃～203 ℃。劉秀娟等[10]以天然樟腦粉為原料，經(jīng)濃硫酸反應制得D-樟腦磺酸，收率：82.4%，熔點：190 ℃～192 ℃。劉曉紅等[11]以合成樟腦粉為原料合成了DL-樟腦磺酸，收率：81.4%，熔點：193 ℃～197 ℃。蔡麗英[12]在震蕩流反應器中進行樟腦粉磺化，收率為79.3%。

樟腦磺酸現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝有明顯缺點：工序時間長，收率低，設備腐蝕嚴重，易制毒品乙酸酐用量大，副產(chǎn)乙酸為?；非乙蛐嵊X閾值低導致產(chǎn)品分離時氣味較大，強酸性的危險廢物產(chǎn)生量多。本文為解決這些工業(yè)生產(chǎn)中遇到的難題，做了大量的試驗，最終發(fā)現(xiàn)以氨基磺酸為磺化劑對合成樟腦粉進行磺化時的效果非常理想，這是相當振奮人心的。

表1 部分樟腦磺酸下游產(chǎn)品的化學結構式Table 1 Some structural formula of downstream products of Camphor sulfonic acid

1 實驗部分

1.1 反應方程式

以合成樟腦粉為原料，正庚烷為溶劑，氨基磺酸為磺化劑的合成路線如圖1 所示。

1.2 主要設備與原輔料

不銹鋼反應釜（10000 L）；襯塑樹脂塔（1.2 m×12 m）；搪玻璃反應釜（10000 L）；冷凍干燥機（GD 100 型，雙錐回轉真空干燥機（4000 L 搪玻璃）。

正庚烷（98%，常州市和時利化工有限公司）；合成樟腦粉（96.5%，SAPTAGIR CAMPHOR LIMITED）；氨基磺酸（99.5%，山東明大化學科技股份有限公司）；732 樹脂（001×7FC，寧波爭光樹脂有限公司）；鹽酸（6%，自配）。

1.3 樟腦磺酸的制備

1.3.1 樟腦磺酸銨的制備

圖1 樟腦磺酸的合成路線圖Fig.1 The ROS of Camphor Sulfonic Acid

將正庚烷3000 L、合成樟腦粉（2500 kg，15.87 kmol）依次投入10000 L 不銹鋼反應釜，攪拌溶清，隨后再向反應釜一次性投入氨基磺酸（1550 kg，15.89 kmol），攪拌均勻。向反應釜夾套通入蒸汽，升溫至100 ℃～105 ℃，此時反應釜內壓力約為0.10 MPa（壓力不足補氮氣加壓），保溫保壓15 h。保溫保壓畢，向反應釜夾套通入循環(huán)水降溫，當反應釜溫度降至60 ℃以下時，向反應釜加入3500 L 自來水，攪拌30 min 后靜置分層，上層為正庚烷層，去回收工序，可回收正庚烷約2800 L 并產(chǎn)生黑色焦油狀釜殘200 kg；下層為樟腦磺酸銨水溶液，約6500 L，呈淺棕色，去樟腦磺酸制備工序。

1.3.2 樟腦磺酸的制備

將1.3.1 制得的樟腦磺酸銨水溶液用25 kg活性炭脫色處理，得到約30 kg 廢活性炭和約6600 L 淺黃色脫色液，向脫色液中加入自來水稀釋至12000 L，稀釋液去預處理好的樹脂塔進行離子交換，得到約18000 L 交換液，交換液分批泵入帶有真空系統(tǒng)的10000 L 搪玻璃反應釜，在-0.08 MPa、80 ℃條件下初步濃縮至7000 L 左右，濃縮液趁熱放料至GD100 型冷凍干燥機托盤中自然冷卻，待冷卻至35 ℃以下時進行冷凍干燥處理10 h，得到白色蓬松的顆粒狀固體，固體轉至4000 L 雙錐回轉干燥機，在-0.08 MPa、90 ℃條件下干燥5 h，得到3326 kg 白色顆粒狀樟腦磺酸固體，摩爾收率為90.33%，質量分析結果如下：

外觀：亮白色顆粒狀固體；熔點：201.2 ℃～201.5 ℃；含量：99.92%；硫酸鹽含量≤0.20%；鐵離子含量≤10 mg/kg 水分含量：0.25%。

樹脂塔用6%鹽酸再生，產(chǎn)生約20000 L 可生化廢水，再生后的樹脂塔可繼續(xù)進行離子交換。

2 結果與討論

2.1 溶劑對磺化效果的影響

在投料比、反應壓力和反應時間不變的情況下，小試階段嘗試了甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、乙酸、乙酸酐、乙腈、正己烷、石油醚、正庚烷等溶劑，其中沸點不超過100 ℃的溶劑溫度升至反應體系微回流狀態(tài)，保溫保壓畢，反應液用氣相外標法測合成樟腦粉殘留量，再換算成轉化率，結果如表2 所示。

表2 不同溶劑對合成樟腦粉磺化效果的影響Table 2 Influence of different solvents on sulfonation of synthetic Camphor powder

據(jù)表2 分析，選取N，N-二甲基甲酰胺或正庚烷為溶劑時，磺化效果最佳，考慮到正庚烷可以與水分層且能萃取絕大多數(shù)小極性雜質，故正庚烷為該工藝的最佳溶劑。

2.2 溫度和壓力對磺化效果的影響

在以正庚烷為溶劑，投料比不變的情況下，考察了不同溫度和壓力下合成樟腦粉的磺化效果，當反應體系壓力不足預設值時，向反應釜通入氮氣加壓，結果見表3。

試驗發(fā)現(xiàn)，當溫度不足100 ℃時，提高反應壓力也無法提高合成樟腦粉轉化率；當溫度達到100 ℃時，提高反應壓力有助于提高合成樟腦粉轉化率，但當反應壓力超過0.10 MPa 時，再提高反應壓力收效甚微；當反應壓力一定時，若溫度超過110 ℃，合成樟腦粉轉化率下降。故選用溫度為100 ℃～105 ℃，壓力為0.10 MPa 為反應條件。

3 結論

以正庚烷為溶劑，由合成樟腦粉與氨基磺酸進行反應的最佳工藝條件為：n（氨基磺酸）：n（合成樟腦粉）=1.00，反應溫度=100 ℃～105 ℃，反應壓力=0.10 MPa。本文所述的樟腦磺酸制備工藝顯著優(yōu)點有：廢氣和固廢產(chǎn)生量少，溶劑可回收利用，摩爾收率為90.33%，制得的產(chǎn)品外觀為亮白色結晶，含量為99.92%，熔點達到201.2 ℃～201.5 ℃，質量水平較高。另外，如果目標產(chǎn)物為D-樟腦磺酸或L-樟腦磺酸，交換液可以濃縮到合適體積加入拆分劑直接拆分，省去了現(xiàn)有工藝中DL-樟腦磺酸的分離工序。

表3 不同溫度和壓力對合成樟腦粉磺化效果的影響Table 3 Influence of different temperature and pressure on sulfonation of synthetic Camphor powder