多硫化钠的简介及下游产物合成

2026/5/16 8:02:08 作者:棋桦

多硫化钠是一种由钠离子与不同数量硫原子连接成的硫链阴离子组成的无机化合物,其通式通常表示为Na₂Sx,其中x代表硫原子的数目,其值通常大于1,且理论上可以延伸形成较长的硫链。‌‌多硫化钠的核心结构特征是硫原子之间通过共价键连接形成的多硫链(-S-S-)。‌‌ 这种独特的链状结构使其具备若干特性:在水中有良好的溶解性,也能溶于某些有机溶剂如乙醇。‌‌

下游产物合成

1 将2535 g的ClPTES(3-氯丙基三乙氧基硅烷)与870 g的NPS(多硫化钠,Na₂Sz,其中z的平均值为4,水分含量为0.1%(重量))在2165 ml乙醇中于78°C下反应。将反应混合物置于旋转蒸发器中,通过蒸馏除去乙醇,最终在底温100°C、压力<1 mbar的条件下完成。蒸馏结束时乙醇浓度<0.1%(重量百分比)。在 50°C 下,通过浸入管向由此获得的 3378 克双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷和 NaCl 的混合物中加入共计 1800 克缓冲溶液(去离子水中 2% 的 NaHCO₃) (理论组成:2769 g 双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷和 609 g NaCl),以溶解盐分。加入约一半缓冲溶液后,将搅拌器调至最低转速。随即形成两相。所有盐均存在于水相中。由于搅拌速度较低,相分离现象一直持续到缓冲溶液加完为止。在添加缓冲溶液的过程中,NaCl的外观发生了变化。从NPS和ClPTES合成双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷时获得的细晶盐,其晶体逐渐变得越来越粗大。加液结束时,当大部分NaCl已溶解,盐又恢复为细晶体。盐溶解后,水相中观察到絮凝现象。只要水相中存在未溶解的盐,上层黄色溶液便是清澈的。未检测到絮状物。将整个混合物从反应器中排出并称重:消耗量为5178克。产物重量为5135克。反应器中残留43克。排出过程中,水相与有机相分离:水相量为2255克(预期为2409克)。有机相的量为2880 g(预期为2769 g)。将中间相加入有机相中。其中含有193 g中间相,该中间相除产物外还含有相对较多的水,被分离至分液漏斗中。将有机相和中间相在100°C、压力<1 mbar的条件下用旋转蒸发器干燥。有机相干燥后,得到2601 g双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷(分离出25 g水和29 g NaCl)。中间相干燥后,再得到108 g双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷(分离出61 g水和13.6 g NaCl)。总共分离出 2709 克双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷;这相当于理论预期产量 2769 克的 97.8%。[1]

2 将 2.580 g CIPTES(3-氯丙基三乙氧基硅烷)与 304 g NPS(多硫化钠,Na₂Sz,其中 z 平均为 4,含水量为 0.1%(重量))和 298 g NST(干硫化钠,Na₂S, 含水量<1%(重量))在2.340毫升乙醇中于78°C下反应。将反应混合物置于旋转蒸发器中,通过蒸馏除去乙醇,最终在底温100°C、压力<1毫巴的条件下完成。蒸馏结束时乙醇浓度<0.1%(重量)。在50°C下,通过浸入管向由3.201克双(三乙氧基硅基丙基)二硫烷和NaCl(按此法制备)组成的混合物中,定量加入共计1.840克缓冲溶液(去离子水中2%的NaHCO₃) (理论组成:2.602 g 双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物和 599 g NaCl),以溶解盐。在加入缓冲溶液的过程中,观察到盐最初形成越来越大的聚集体。盐吸收了 1/3 的水,且未检测到水相。盐的聚集体变得如此之大,以至于在关闭搅拌器后立即沉降。在加入全部缓冲溶液并发生相分离后,分离得到:2.371 g水相(红褐色;与例1中混合物处理所得水相相比,H2S气味更浓),119 g中间相(典型外观),2.516 g有机相。预计水相为 2.439 克(盐量加缓冲溶液)。水相的 pH 值为 8。COD(化学需氧量,根据 DIN 38409 第 41 部分测定)为 44.905 mg/kg,因此与双(三乙氧基硅基丙基)四硫烷和 NaCl 混合物(实施例 1)的处理所得水相相比,该值非常高。这种极高的COD是由于在双(三乙氧基硅基丙基)二硫化物的合成中过量使用的Na2S溶解于水相所致。强烈的H2S气味也可由此解释。[1]

多硫化钠的应用.jpg

参考文献

[1] Frings, Albert; et al Improved process for preparation of bis-silylalkyl polysulfides by nucleophilic substitution of ω-haloalkylsilanes with polysulfide anions Patent Number DE102005037690 A1

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