氧化反应｜二甲基亚砜的氧化合成

基本信息

二甲基亚砜结构式

CAS号：67-68-5

英文名：dimethyl sulfoxide

性状：无色液体，可燃，几乎无臭，带有苦味。熔点18.4℃，沸点189.0±9.0 ℃，密度为1.1±0.1g/cm³。该品是弱氧化剂，不含水的二甲基亚砜对金属无腐蚀性，含水时对铁、铜等金属有腐蚀性，但对铝不腐蚀。

用途和市场需求

二甲基亚砜从其应用领域和用途区分，可分为工业级二甲基亚砜、医药级二甲基亚砜和农业级二甲基亚砜等，不同级别的二甲基亚砜在纯度、纯净度和质量标准上可能存在差异。

1.工业级二甲基亚砜

主要用作于有机合成的溶剂和中间体。被广泛应用于化学工业中，用于溶解、萃取和合成有机化合物。在有机合成中，二甲基亚砜亦可作为氧化剂用于许多氧化反应中。

2.医药级二甲基亚砜

主要用于制药和医疗领域，被用作药物的溶剂、载体和促进吸收剂，用于制备注射剂、外用药物、眼药水等。因其具有消炎和作为活性氧清除剂的作用，已将其用于多种肠胃道疾病的治疗，此外，DMSO 还作为冷冻保护剂使用，具有降低水溶液的凝固点，并抑制冰晶的形成的作用，广泛用于冷冻细胞的储存和运输。DMSO无蓄积作用，药理谱广，是一种很有前途的临床应用化合物。

3. 农业级二甲基亚砜

主要用于农业和植物保护领域，被用作农药的溶剂和透入助剂，用于提高农药的渗透性和吸收性。

中国是目前全球最大的二甲基亚砜产销市场，产品发展较早，生产技术比较成熟，不仅能满足国内下游市场需求，还大量出口至海外市场。随着近年来像兴发集团，沧州东丽和鲁南化工等二甲基亚砜龙头企业大量投产，2022年中国二甲基亚砜的总体产量增长至7.5万吨，市场规模达到了20亿元以上。

目前，二甲基亚砜的市场价格为3~3.5万元/吨，随着在下游领域中广泛应用，二甲基亚砜的市场需求约为10万吨，消费市场年均保持5%以上增长，具有很广阔的发展空间，发展前景良好。

合成方法综述

目前，DMSO的合成方法主要有二氧化氮法、双氧水法及臭氧法等。

1. 二氧化氮法

目前工业上采用二氧化氮法来生产二甲基亚砜。二甲基硫醚与二氧化氮气体和氧气进入二甲基硫醚氧化塔，在氧化塔中约60-80℃下进行氧化反应。该反应过程实质是利用空气氧化二甲基硫醚，二氧化碳是氧化反应过程的催化剂。

该法主要存在生产安全问题和氮氧化合物的环境污染风险。国内采用此法的工厂都发生过不同程度的爆炸，主要由于二甲醚硫醚的原料与空气易形成爆炸混合物。

2. 臭氧法

二甲基硫醚为原料，臭氧为氧化剂，在一定温度和压力下，采用丙酮或乙腈等为溶剂，在含钛催化剂作用下，原料转化率为40%-80%，二甲基亚砜选择性可达到80-90%，但臭氧利用率为60-80%。

该法催化剂昂贵，且反应条件苛刻，转化率不高，能耗高，成本太高，工业化难度大。

3. 双氧水法

二甲基硫醚液相氧化反应，以双氧水为氧化剂，钛硅分子筛等为催化剂，甲醇为溶剂，在较温和的条件下，原料转化率超过99%，产品二甲基亚砜的选择性大于90%。

但该法需使用两倍量二甲硫醚作为有机溶剂，反应效率低，增加回收成本，且使用的钛硅分子筛价格昂贵，生产成本高。

开发使用高催化活性、低成本的催化剂的二甲基亚砜制备工艺，可在保证安全、绿色的前提下，提高反应转化率和选择性，提高收率。推动该方法应用于工业生产，对推动我国二甲基亚砜相关产业发展具有重要的经济意义。