用環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于化工技術領域，涉及一種化學合成方法，具體涉及用環(huán)氧檸檬烯合成 香芹酚的方法。 技術背景
[0002] 香芹酚是有麝香草酚氣味的無色至淡黃色稠厚油狀液體，作為一種常用的食品添 加劑及芳香劑，它具有低毒性、天然性的特點，在美國和歐洲被批準為安全的食品添加劑。 天然的香芹酚主要存在于多種唇形科類植物中，如百里香、牛至等。香芹酚具有廣泛的功能 及應用價值。它通過破壞及改變致病菌的細胞膜結構、或菌絲體的結構、或有效抑制分生孢 子的活性，對細菌、酵母菌、真菌、昆蟲及螨類均具有良好的生長抑制作用，具有很好的抑 菌、殺蟲效果。它是百里香活血化瘀的有效成分，通過介導抗血栓素經(jīng)G13蛋白偶聯(lián)h 〇A/R ho-激酶的信號轉導途徑，實現(xiàn)血小板活化。這些作用使它廣泛地作為天然抑菌防腐劑，應 用于食品、藥品、化妝品等產(chǎn)品中。
[0003] 香芹酚1，2-環(huán)氧檸檬烯 目前，香芹酚的合成方法主要有兩種:一是以香芹酮為原料，在強酸或者金屬催化劑的 作用下進行芳構化合成香芹酚。如CN101475448A報道了以有機酸或者無機酸為主催化劑， PEG-400或PEG-600為輔催化劑促進香芹酮分子內(nèi)重排合成香芹酚的例子;Linstead，R. P.報道了金屬鈀催化香序酮脫氫異構化合成香序酸的反應(Journal of the Chemical Society，1940，1139-1147)。這類方法的優(yōu)點是反應選擇性好，產(chǎn)率高，但是原料香芹酮 作為一種香料產(chǎn)品，價格較高，使得該工藝的成本優(yōu)勢大打折扣。二是以鄰甲基苯酚為原 料，通過與異丙醇或者2-鹵代丙烷的傅克反應合成香芹酚。如專利CN 1488615中報道了用 三氯化鋁或者三氯化鐵促進鄰甲基苯酚與2-氯丙烷反應合成香芹酚的方法，但是該方法會 有大量的鋁鹽和鐵鹽固廢產(chǎn)生，造成環(huán)境污染，限制了其在生產(chǎn)上的進一步應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供了用環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)： 用環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，包括以下步驟： 步驟一，環(huán)氧檸檬烯在路易斯酸類催化劑A的作用下，加熱發(fā)生開環(huán)重排反應，生成異 二氫香芹酮，反應過程中通過氣相色譜監(jiān)測，原料消失，反應即結束，反應結束后，向反應液 中加入白油，減壓精餾得到異二氫香芹酮成品，催化劑A留在釜液中； 步驟二，將步驟一制得的異二氫香芹酮和催化劑B溶于溶劑，加熱發(fā)生脫氫氧化反應， 生成香芹酚，反應過程中通過氣相色譜監(jiān)測，當異二氫香芹酮含量剩下30%_40%時終止反 應，過濾分離催化劑B，濾液減壓精餾，回收沒有反應的異二氫香芹酮、溶劑，進一步精餾得 到香芹酚成品。
[0006] 化學反應方程式如下所示：
本發(fā)明的進一步改進方案為： 所述步驟一不需要溶劑，路易斯酸類催化劑A包括弱路易斯酸的金屬鐵、鎳、鋅、鈀、銅、 銥、鉑的硫酸鹽、鹵化物和醋酸鹽等;或強路易斯酸性的金屬鋅、銅的三氟乙酸鹽、三氟甲磺 酸鹽等;環(huán)氧檸檬烯和催化劑A的摩爾比為100:1~5;當催化劑A為弱路易斯酸時，反應溫度 為140°C~170°C，反應時間為2~8h;當催化劑A為強路易斯酸時，室溫下反應，反應時間為1 ~5h;精餾后含有催化劑A的釜液循環(huán)使用至少一次，并且催化活性不減弱。
[0007] 所述步驟二中，溶劑為能與水共沸的惰性物質，包括甲苯、氟苯、苯甲醚、二甲苯， 其用量根據(jù)反應所需溫度進行調(diào)整;碳基復合催化劑B為銅負載在碳介質材料上的催化劑， 其中銅的含量為3wt% ;異二氫香芹酮和催化劑B的摩爾比為100:1~15;反應溫度為190~ 230°C，時間為4~10h;過濾得到的催化劑B循環(huán)使用至少一次，并且催化活性不減弱。
[0008] 本發(fā)明的更進一步改進方案為： 所述步驟二，脫氫氧化反應后期速度變慢且副產(chǎn)物增多，所以剩余原料接近30~40%時 選擇性最好，此時即可停止反應;反應過程中不斷用栗向反應液面下鼓空氣將脫氫產(chǎn)生的 水不斷蒸出，以促進反應的轉化，空氣或者氧氣氛圍對反應的進行更加有利。
[0009] 本發(fā)明的有益效果為： 1，2_環(huán)氧檸檬烯是一種重要的有機化工中間體，其分子結構中存在著十分活潑的環(huán)氧 基團，通過分子內(nèi)的自身重排或者與多種親核試劑的開環(huán)反應，獲得一系列用于醫(yī)藥、農(nóng) 藥、涂料、樹脂、表面活性劑等領域的重要有機化合物。而且，1，2_環(huán)氧檸檬烯可以通過檸檬 烯的環(huán)氧化直接制得，具有來源方便，成本低廉的優(yōu)點。并且本發(fā)明合成工藝綠色環(huán)保，催 化劑可循環(huán)使用，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0010]
【具體實施方式】 [0011] 實施例一： 步驟一在500 mL三口燒瓶中加入環(huán)氧檸檬烯300g (2mol)和溴化亞銅5g (0.03mol)， 然后在160°C反應6~8小時，GC顯示反應結束后，向反應中加入30g白油，經(jīng)過減壓精餾得到 含量大于90%的異二氫香芹酮250g，產(chǎn)率83%。此外，含有催化劑的精餾釜液可再次催化反應 正常進行。
[0012] 步驟二將上面得到的異二氫香芹酮250g (1.67 mol)和二甲苯20g投入500mL三 口瓶中，之后加入催化劑B 100g (0.05 mol)，在190~220°C回流狀態(tài)下進行反應，反應過 程中不斷用栗向反應液面下鼓空氣將脫氫產(chǎn)生的水不斷蒸出，約4~5小時，GC顯示異二氫 香芹酮剩余39%，停止反應，過濾去除催化劑，濾液進行減壓精餾，回收溶劑15g和沒有反應 的原料95g，進一步精餾得到含量大于98%的香芹酚成品120g，有效收率為77%。過濾得到的 催化劑B可重復利用。
[0013]注:反應步驟二"有效產(chǎn)率"是基于參與反應(扣除回收)的異二氫香芹酮量進行計 算。
[0014] 實施例二： 步驟一在500 mL三口燒瓶中加入環(huán)氧檸檬烯300g (2 mol)和溴化亞銅3g (0.02 mol)，然后在170°C反應約4~5小時，GC顯示反應結束后，減壓精餾得到含量大于90%的異二 氫香序酮255g，產(chǎn)率85%。
[0015] 步驟二將上面得到的異二氫香芹酮255g (1.7 mol)和二甲苯20g投入500 mL三口 瓶中，之后加入催化劑B 50g (0.023 mol)，在190~220°C回流狀態(tài)下進行反應，反應過程 中不斷用栗向反應液面下鼓空氣，約6~8小時，GC顯示異二氫香芹酮剩余40%，停止反應，過 濾去除催化劑，濾液進行減壓精餾，回收溶劑16g和沒有反應的原料97g，進一步精餾得到含 量大于98%的香芹酚成品118g，有效收率為75%。
[0016] 實施例三： 步驟一在500 mL三口燒瓶中加入環(huán)氧檸檬烯300g (2 mol)和三氟甲磺酸鎳3.5 g (0.01 mol)，然后在160°C反應約2~3小時，GC顯示反應結束后，減壓精餾得到含量大于90% 的異二氫香芹酮240g，產(chǎn)率80%。
[0017] 步驟二將上面得到的異二氫香芹酮240g (1.6 mol)和二甲苯20g投入500 mL三口 瓶中，之后加入催化劑B 80g (0.038 mol)，在190~220°C回流狀態(tài)下進行反應，反應過程 中不斷用栗向反應液面下鼓空氣，約6~7小時，GC顯示異二氫香芹酮剩余32%，停止反應，過 濾去除催化劑，濾液進行減壓精餾，回收溶劑16g和沒有反應的原料76g，進一步精餾得到含 量大于98%的香芹酚成品118 g，有效收率為72%。
[0018] 實施例四： 步驟一在500 mL三口燒瓶中加入環(huán)氧檸檬烯300g (2 mol)和和三氟甲磺酸銅3g (0.008 mol)，在室溫下反應約3~5小時，GC顯示反應結束后，減壓精餾得到含量大于90%的 異二氫香芹酮235g，產(chǎn)率78%。
[0019] 步驟二將上面得到的異二氫香芹酮235g(1.56 mol)和氯苯20g投入500 mL三口瓶 中，之后加入催化劑B 100g (0.05 mol)，在190~220°C回流狀態(tài)下進行反應，反應過程中 不斷用栗向反應液面下鼓空氣，約5~6小時，GC顯示異二氫香芹酮剩余38%，停止反應，過濾 去除催化劑，濾液進行減壓精餾，回收溶劑17g和沒有反應的原料96g，進一步精餾得到含量 大于98%的香芹酚成品113g，有效收率為76%。
【主權項】
1. 用環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一，環(huán)氧檸檬烯在路易斯酸類催化劑A的作用下，加熱發(fā)生開環(huán)重排反應，生成異 二氫香芹酮，反應結束后，向反應液中加入白油，減壓精餾得到異二氫香芹酮； 步驟二，將步驟一制得的異二氫香芹酮和碳基復合催化劑B溶于溶劑，加熱發(fā)生脫氫氧 化反應，生成香芹酚，過濾分離催化劑B，濾液減壓精餾得到香芹酚成品。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于化學反應 方程式如下所示：3. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步驟一中，路易斯酸類催化劑A為弱路易斯酸性的金屬鐵、鎳、鋅、鈀、銅、銥、鉑的 硫酸鹽、鹵化物或醋酸鹽，或強路易斯酸性的金屬鋅、銅的三氟乙酸鹽或三氟甲磺酸鹽； 所述步驟二中，碳基復合催化劑B為銅負載在碳介質材料上的催化劑，其中銅的含量為 3wt%〇4. 根據(jù)權利要求3所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步驟一中，當催化劑A為弱路易斯酸時，反應溫度為140°C~170°C;當催化劑A為強 路易斯酸時，反應溫度為20°C~35°C; 所述步驟二中，反應溫度為190~230°C。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步驟一的反應過程不需要溶劑； 所述步驟二的反應過程需要加入少量與水共沸的溶劑，包括甲苯、氟苯、苯甲醚或二甲 苯等。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步驟一中，環(huán)氧檸檬烯和催化劑A的摩爾比為100:1~5; 所述步驟二中，異二氫香芹酮和催化劑B(Cu:3wt%)的摩爾比為100:1~15。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步驟一中，含有催化劑A的釜液循環(huán)使用至少一次； 所述步驟二中，過濾得到的催化劑B循環(huán)使用至少一次。8. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于:所述步驟 二反應過程中將脫氫產(chǎn)生的水不斷蒸出。9. 根據(jù)權利要求1所述的一種從環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于:所述步驟 二反應過程中通過氣相色譜監(jiān)測，當異二氫香芹酮含量剩下30%-40%時終止反應，繼續(xù)反應 會導致選擇性顯著下降。
【專利摘要】本發(fā)明提供了用環(huán)氧檸檬烯合成香芹酚的方法，包括以下步驟：步驟一，環(huán)氧檸檬烯在路易斯酸類催化劑A的作用下，加熱發(fā)生開環(huán)重排反應，生成異二氫香芹酮，反應結束后，向反應液中加入白油，減壓精餾得到異二氫香芹酮成品，催化劑A留在釜液中；步驟二，將步驟一制得的異二氫香芹酮和催化劑B溶于溶劑，加熱發(fā)生脫氫氧化反應，生成香芹酚，反應過程中通過氣相色譜監(jiān)測，當異二氫香芹酮含量剩下30%-40%時終止反應，過濾分離催化劑B，濾液減壓精餾，回收沒有反應的異二氫香芹酮、溶劑，進一步精餾得到香芹酚成品。本發(fā)明的原料廉價易得，合成工藝綠色環(huán)保，催化劑可循環(huán)使用，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C07C37/07, C07C39/06
【公開號】CN105481657
【申請?zhí)枴緾N201610042498
【發(fā)明人】劉曉濤, 李紹玉, 吳慶典, 萬猛, 張建洋, 劉穎, 湯海潮
【申請人】淮安萬邦香料工業(yè)有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月22日