专利名称：一种铃兰醛的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种有机中间体的制备方法，具体而言涉及铃兰醛的制备方法，属于香料香精化工技术领域。
背景技术：
铃兰醒(p-tert.-butyl-a -methylhydrocinamic aldehyde,简称lilial)是合成香料中产量最大的品种之一，常规条件下为液体，沸点279°C，具有铃兰、百合紫丁香、兔耳草等花香香味，其香气纯正，柔和幽雅，深受调香师的欢迎。广泛用于中、高档化妆品用香精和皂用香精中，通常用于调配铃兰、素馨兰、东方香型、花香型香精。这类香料对新香型香精的调配有重要作用，目前常用的品种不少于2000种。工业生产铃兰醛始于60年代末，世界上主要的生产厂家是瑞士奇华顿(GIV)公司。目前国内生产铃兰醛的厂家比较少，铃兰醛的供应远远不能达到市场的需求，2006年我国从国外进口了 600多吨的铃兰醛，市场空缺极大。另外，国际市场年需求在5000吨以上，需求量也正在逐年增长。很多期刊或专利文献都关注选择性加氢的催化剂以及相应的反应条件，例如中国专利CN1460672A公开了一种对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛高选择性加氢合成铃兰醛的方法，以对叔丁基苯甲醛与丙醛缩合物为底物，以醇类为溶剂，金属镍的络合物为催化剂，用分子氢为氢源，进行选择加氢反应，合成铃兰醛。梁琰等在《精细化工》2011年，28 (6)中介绍了改性Pd/C催化对叔丁基-α-甲基肉桂醛加氢制备铃兰醛，其中采用5%质量分数的Pd/C进行选择性催化，K2CO3改性后的催化剂能加快反应速率，且铃兰醛的选择性得以提高。但这些方法中没有对对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛的来源或其缩合制备过程加以描述，而事实上，该缩合反应对温度敏感，控制不好的话，副产物会对后续选择性加氢带来不利影响。目前国内香料工业所用的铃兰醛仍主要靠进口，国内生产的铃兰醛的工艺污染重，产品质量差，而且香气和纯度难以达到国外进口的标准。因此需要一种制备铃兰醛的工艺方法，以期获得香气和纯度达到国外进口标准的铃兰醛。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够制备高品质铃兰醛的方法。本发明人研究发现，通过包括如下步骤的合成工艺，能够获得高品质的铃兰醛步骤I)，在反应釜中加入对叔丁基苯甲醛、甲醇和不同浓度的片碱溶液，在一定温度下滴加正丙醛进行缩合反应，正丙醛滴加结束后保温继续反应O. 5 2h ;
步骤2)，加入酸性物质调节pH终止反应，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，采用薄膜蒸发器蒸馏得缩合产物对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛；步骤3)，在加氢釜中投入甲醇、缩合产物对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛和加氢催化齐U，通入氢气后升温进行加氢反应；
步骤4)，加氢结束后进行压滤，经过脱溶、精馏后得到最终产物铃兰醛。以下具体描述本发明。
在本发明的步骤I中，在反应釜中加入对叔丁基苯甲醛、甲醇和不同浓度的片碱溶液，在一定温度下滴加正丙醛进行缩合反应，正丙醛滴加结束后保温继续反应O. 5 2h。李平在《河北化工》中介绍的铃兰醛的合成方法中，以乙醇为溶剂,氢氧化钠为催 化剂，使对叔丁基苯甲醛与正丙醛缩合制取甲基对叔丁基苯丙醛。这也是最早的，现今仍然采用的工业化生产铃兰醛的方法。但该缩合反应对反应体系和反应条件比较敏感，本发明人经过大量实验和研究后，令人惊讶地发现，通过选择合适的醇类溶剂以及控制正丙醛的加入方式，可以大大减少副产物。具体而言，采用甲醇作为缩合反应的溶剂，并采用滴加方式将正丙醛加入对叔丁基苯甲醛、甲醇和片碱溶液组成的反应体系中。根据本发明的技术方案，在步骤I中，不同浓度的片碱溶液是指浓度为15 30%，优选18 25%，更优选20 22%的氢氧化钠水溶液。片碱溶液的加入量(以氢氧化钠计)一般是反应物对叔丁基苯甲醛重量的O. 5 5. 0%，优选I. O 4. 0%，更优选I. 5 2. 5%。在本发明的反应体系中，为了使反应温和进行，避免反应过于剧烈生成较多副产物，应该对该步骤的反应温度进行适当控制。根据本发明，该步骤反应温度为25 65°C，优选30 60°C，更优选35 45°C。具体而言，该步骤分为两个阶段，即滴加正丙醛反应阶段和升温继续反应阶段。根据本发明，在滴加正丙醛反应阶段，温度控制在25 40°C，优选28 38°C，更优选30 35°C，在此滴加过程中同时进行缩合反应。正丙醛加入量相对于叔丁基苯甲醛而言稍微过量，优选叔丁基苯甲醛与正丙醛的摩尔投料比为I : I. 01 I. 20，优选
I I. 02 I. 15，更优选I : I. 03 I. 10，最优选I : I. 04 I. 06。正丙醛的滴加时间控制在3 8小时，优选4 7小时，更优选5 6小时。为了使反应充分进行，正丙醛滴加结束后还要继续进行反应，优选将反应温度适当升高至40 65°C，优选为43 60°C，更优选为45 58°C，并保温一段时间，例如保温
O.5 2h，优选O. 75 I. 5h，更优选I I. 25h，从而使反应进行完全。 在本发明的步骤2中，加入酸性物质调节pH终止反应，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，采用薄膜蒸发器蒸馏得缩合产物对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛。所述酸性物质可以是有机酸或无机酸，优选使用低级有机酸，如碳原子数为I至4的羧酸，优选甲酸，乙酸，丙酸，丁酸和乙二酸，更优选乙酸和丙酸，最优选乙酸。加入酸后将缩合反应体系的pH调节到酸性或弱酸性范围，优选pH值被调节至3. O 6. 8，更优选pH值被调节至4. O 6. 5，还优选pH值被调节至5. O 6. O。本发明人研究发现，该缩合反应过程时间过长并不合适，一方面反应时间过长造成保温能耗较高，另一方面，若缩合反应进行时间过长，原料、缩合产物以及其他副产物之间会进一步反应，从而降低缩合产物对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的得率。因此，保温缩合上述时间后，用酸性物质改变ΡΗ，干扰片碱的催化环境，从而使缩合反应结束。根据本发明，经步骤I和2后，中间体对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛的含量一般可以达到88%以上，甚至达到90%以上，但一般低于95%。
缩合反应结束，可以通过蒸馏回收甲醇，回收后的甲醇可以作为溶剂继续使用。
另外，本发明研究发现，采用薄膜蒸发器进行蒸馏，不但能够获得缩合产物对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛，还可以去除较多杂质，从而使最终产物铃兰醛的香气得以保证。优选地，薄膜蒸发器的操作压力为30 lOOPa，优选35 80Pa，更优选40 60Pa，连续进料蒸馏，蒸发器内停留时间为10 30s，优选12 20s。在本发明的步骤3中，在加氢釜中投入甲醇、缩合产物对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛和加氢催化剂，通入氢气后升温进行加氢反应。所述加氢催化剂可以是常规的加氢催化剂，如Pd/C催化剂，镍基催化剂，如金属镍的络合物或NiB催化剂，也可以是各种改性的催化剂，如用K2CO3改性后的Pd/C催化剂。甲醇与缩合产物的投料比为甲醇缩合物(重量)=(O. 5 2) 1，优选(O. 7 I. 8) 1，最佳为(I I. 5) I ;催化剂与缩合产物的投料比为催化剂缩合物(重量)=(1 5) 1000，优选(I. 5 4. 5) 1000，最佳为(2 4) 1000。根据本发明，首先将缩合产物对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛、溶剂甲醇和催化剂加入加氢釜中，然后通过加氢釜上连接的真空泵泵出釜内空气，优选用氮气进行置换，优选置换2 4次，更优选置换3次，然后充入氢气，可以是高纯氢气，如含量在99. 99%以上。升温至所需温度40 80°C，优选50 70°C，更优选60 65°C ;在搅拌情况下于O. 2MPa IMPa,优选O. 5MPa O. 8MPa,更优选O. 6MPa O. 7MPa的压力下进行加氢反应。在本发明的步骤4中，加氢结束后进行压滤，经过脱溶、精馏后得到最终产物铃兰醛。根据本发明，加氢结束后反应体系中存在未反应的原料、溶剂和反应产物，此时通过压滤、脱除溶剂后可以获得反应产物铃兰醛粗品，加入精馏釜中进行精馏，通过气相色谱(GC)取样分析，确定获得合格产品。脱溶甲醇可以套用至前述缩合和加氢反应中，优选套用至加氢反应中。脱溶甲醇可以套用至前面反应。本发明的有益效果主要体现在以下几个方面(I)、缩合反应阶段，选择甲醇作为溶剂并采用滴加正丙醛的加入方式，通过控制温度和时间，可以大大减少对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛以外的副产物；(2)、采用薄膜蒸发器蒸馏缩合物，即能有效获得缩合产物对叔丁基- α -甲基苯丙烯醛，又能去除其他杂质，使最终产物铃兰醛的香气得以保证；(3)、通过对加氢反应条件和原料投料比进行调整，使得加氢还原活性高，选择性好;(4)、对加氢得到的产品进行精馏，能够得到香气纯正的合格产品。上述实施方案所得的铃兰醛成品为无色透明液体，折光率(ndj介于I. 504
I.506，比重(25°C，mg/mL)介于 O. 942 O. 946 ;酸值(mgKOH/g)为 2. O (max. )，GC 含量(面积归一法):m-LLY < 2. 0%, p-LLY ^ 97. 0%, m-LLY+p-LLY 彡 98. O ;水分彡 O. 25%。本发明从根本上改变了铃兰醛合成工艺复杂、产品纯度低的现状，解决了其面临的品质不高难题。本发明方法还具有简便、易于控制和工业化生产的特点。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
进一步解释或说明本发明内容，但实施例不应被理解为对本发明保护范围的限制。实施例I在反应爸中加入32. 4kg对叔丁基苯甲醒、60kg甲醇和含有3. 5kg氢氧化钠的水溶液(浓度15% )，混合并搅拌，在25°C时滴加正丙醛12kg，进行缩合反应，正丙醛滴加结束后，升高温度，例如在45 55°C保温I. 5 2h。加入乙酸调节pH至4. 5 6. 5，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，该甲醇循环套用于上述缩合反应中。采用薄膜蒸发器在45Pa下连续蒸馏，物料在蒸发器中停留时间为14 18s，得淡黄色固体，熔点69°C，气相色谱分析纯度为95%，收率90%，GS-MS分析分子量为 202，经1H-NMR检测确认为对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛。在加氢釜中投入对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛、溶剂甲醇和Pd/C催化剂，甲醇与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=I I ;催化剂与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=2 1000，然后通过加氢釜上连接的真空泵泵出釜内空气，用氮气置换3次后，充入纯度大于99. 99%的氢气，升温至60 65°C，在搅拌情况下于O. 5MPa下进行反应。加氢结束后进行压滤，并脱除溶剂甲醇，获得铃兰醛粗品，将该粗品进行精馏，得到最终产物铃兰醛，为无色透明液体，折光率(nd2Q)为I. 505，比重(25°C，mg/mL)为O. 945 ；酸值(mgKOH/g)为I. 5，GC含量(面积归一法)m_LLY为I. 2%, p-LLY为97. 5% ;水分为O. 20%。实施例2在反应爸中加入32. 4kg对叔丁基苯甲醒、55kg甲醇和含有3. Okg氢氧化钠的水溶液(浓度18% )，混合并搅拌，在35°C时滴加正丙醛12. 2kg，进行缩合反应，正丙醛滴加结束后，可以升高温度，例如在40 50°C保温I. 75h。加入乙酸调节pH至5. 5 6. 0，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，该甲醇循环套用于上述缩合反应中。采用薄膜蒸发器在50Pa下连续蒸馏，物料在蒸发器中停留时间为15 18s，得淡黄色固体，熔点69°C，气相色谱分析纯度为95. 6%，收率91%，GS-MS分析分子量为202，经1H-NMR检测确认为对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛。在加氢釜中投入叔丁基-α -甲基苯丙烯醛、溶剂甲醇和钯/碳催化剂，甲醇与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=1.5 1，催化剂与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=3 : 1000，然后通过加氢釜上连接的真空泵泵出釜内空气，用氮气置换2次后，充入纯度为99. 999%的氢气，升温至62 68 °C，在搅拌情况下于O. 65MPa下进行反应。加氢结束后进行压滤，并脱除溶剂甲醇，获得铃兰醛粗品，将该粗品进行精馏，得到最终产物铃兰醛，为无色透明液体，折光率(nd2Q)为I. 506，比重(25°C，mg/mL)为O. 943 ；酸值(mgKOH/g)为I. 2，GC含量(面积归一法)m_LLY为I. O%, p-LLY为97. 9% ;水分为O. 22%。实施例3在反应爸中加入32. 4kg对叔丁基苯甲醒、55kg甲醇和含有4. 5kg氢氧化钠的水溶液(浓度20% )，混合并搅拌，在38°C时滴加正丙醛12. 3kg，进行缩合反应，正丙醛滴加结束后，可以升高温度，例如在46 52°C保温2h。
加入乙酸调节pH至4. 8 5. 8，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，该甲醇循环套用于上述缩合反应中。采用薄膜蒸发器在55Pa下连续蒸馏，物料在蒸发器中停留时间为13 16s，得淡黄色固体，熔点69°C，气相色谱分析纯度为96. 2%，收率93. 3%, GS-MS分析分子量为202，经1H-NMR检测确认为对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛。在加氢釜中投入对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛、溶剂甲醇和Pd/C催化剂，甲醇与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=2 I ;催化剂与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=5 1000，然后通过加氢釜上连接的真空泵泵出釜内空气，用氮气置换3次后，充入纯度99. 995%的氢气，升温至62 66°C，在搅拌情况下于O. 35MPa下进行反应。加氢结束后进行压滤，并脱除溶剂甲醇，获得铃兰醛粗品，将该粗品进行精馏，得到最终产物铃兰醛，为无色透明液体，折光率(nd2Q)为I. 504，比重(25°C，mg/mL)为O. 946 ；酸值(mgKOH/g)为I. 8，GC含量(面积归一法)m_LLY为O. 8%, p-LLY为98. 1% ;水分为O. 18%。实施例4在反应爸中加入32. 4kg对叔丁基苯甲醒、45kg甲醇和含有2. 5kg氢氧化钠的水溶液(浓度25% )，混合并搅拌，在40°C时滴加正丙醛12. 4kg，进行缩合反应，正丙醛滴加结束后，可以升高温度，例如在45 50°C保温I. 5h。加入乙酸调节pH至2. 5 5. 5，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，该甲醇循环套用于上述缩合反应中。采用薄膜蒸发器在55Pa下连续蒸馏，物料在蒸发器中停留时间为15 20s，得淡黄色固体熔点69°C，气相色谱分析纯度为94.8%，收率92%，G S-M S分析分子量为202，经1H-NMR检测确认为对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛。在加氢釜中投入对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛、溶剂甲醇和Pd/C催化剂，甲醇与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=I I. 5;催化剂与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=5 1000，然后通过加氢釜上连接的真空泵泵出釜内空气，用氮气置换3次后，充入纯度大于99. 99%的氢气，升温至68 72°C，在搅拌情况下于O. 45MPa下进行反应。加氢结束后进行压滤，并脱除溶剂甲醇，获得铃兰醛粗品，将该粗品进行精馏，得到最终产物铃兰醛，为无色透明液体，折光率(nd2Q)为I. 505，比重(25°C，mg/mL)为O. 942 ；酸值(mgKOH/g)为I. 6，GC含量(面积归一法)m_LLY为O. 7%, p-LLY为97. 7% ;水分为O. 22%。实施例5在反应爸中加入32. 4kg对叔丁基苯甲醒、55kg甲醇和含有3. 3kg氢氧化钠的水溶液(浓度28% )，混合并搅拌，在28°C时滴加正丙醛12. 3kg，进行缩合反应，正丙醛滴加结束后，升高温度，例如在47 55°C保温I. 75 2h。加入乙酸调节pH至4. 8 6. 5，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，该甲醇循环套用于上述缩合反应中。采用薄膜蒸发器在50Pa下连续蒸馏，物料在蒸发器中停留时间为15 20s，得淡黄色固体，熔点69°C，气相色谱分析纯度为94%，收率91 %，GS-MS分析分子量为202，经1H-NMR检测确认为对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛。
在加氢釜中投入对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛、溶剂甲醇和Pd/C催化剂，甲醇与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=I I ;催化剂与叔丁基-α-甲基苯丙烯醛的投料比(重量)=3 1000，然后通过加氢釜上连接的真空泵泵出釜内空气，用氮气置换3次后，充入纯度大于99. 99%的氢气，升温至62 65°C，在搅拌情况下于O. 4MPa下进行反应。加氢结束后进行压滤，并脱除溶剂甲醇，获得铃兰醛粗品，将该粗品进行精馏，得到最终产物铃兰醛，为 无色透明液体，折光率(nd2Q)为I. 504，比重(25°C，mg/mL)为O. 945 ；酸值(mgKOH/g)为I. 4，GC含量(面积归一法)m_LLY为I. 2%, p-LLY为97. 4% ;水分为O. 22%。应该理解，虽然本发明结合实例进行了详细的说明，但上述说明旨在举例说明，而不以任何方式限制其发明内容。对本领域技术人来说，基于本文的说明可以最大程度地利用本发明，并可在没有脱离本发明的权利要求范围或精神内进行多种修改或修饰。本申请所引用的各个参考文献，在此全文引入作为参考。
权利要求
1.ー种铃兰醛的制备方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I)，在反应釜中加入对叔丁基苯甲醛、甲醇和不同浓度的片碱溶液，在一定温度下滴加正丙醛进行缩合反应，正丙醛滴加结束后保温继续反应O. 5 2h ; 步骤2)，加入酸性物质调节pH終止反应，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，采用薄膜蒸发器蒸馏得缩合产物对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛； 步骤3)，在加氢釜中投入甲醇、对叔丁基-α -甲基苯丙烯醛和加氢催化剂，通入氢气后升温进行加氢反应； 步骤4)，加氢结束后进行压滤，经过脱溶、精馏后得到最終产物铃兰醛。
2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在干， 步骤I中， 不同浓度的片碱溶液是指浓度为15 30%，优选18 25%，更优选20 22%的氢氧化钠水溶液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在干， 片碱溶液的加入量(以片碱氢氧化钠计)是对叔丁基苯甲醛重量的O. 5 5.0%，优选.1.O 4. 0%，更优选 I. 5 2. 5%。
4.根据权利要求I至3之一所述的制备方法，其特征在干， 步骤I中， 反应温度为25 65°C，优选30 60°C，更优选35 45°C。
5.根据权利要求I至4之一所述的制备方法，其特征在干， 步骤I中， 在滴加正丙醛反应阶段，温度控制在25 40°C，优选28 38°C，更优选30 35°C，叔丁基苯甲醛与正丙醛的摩尔投料比为I : 1.01 I. 20，优选I : I. 02 I. 15，更优选 I : I. 03 I. 10，最优选 I : I. 04 I. 06， 正丙醛的滴加时间为3 8小时，优选4 7小吋，更优选5 6小吋。
6.根据权利要求I至5之一所述的制备方法，其特征在干， 步骤I中， 正丙醛滴加结束后将反应温度升高至40 65°C，优选为43 60°C，更优选为45 .580C，并保温O. 5 2h，优选O. 75 I. 5h，更优选I I. 25h。
7.根据权利要求I至6之一所述的制备方法，其特征在干， 步骤2中， 所述酸性物质是低级有机酸，如碳原子数为I至4的羧酸，优选甲酸，こ酸，丙酸，丁酸和こニ酸，更优选こ酸和丙酸，最优选こ酸； 加入酸后将缩合反应体系的PH调节至3. O 6. 8，更优选pH值被调节至4. O 6. 5，还优选PH值被调节至5. O 6. O。
8.根据权利要求I至7之一所述的制备方法，其特征在于，步骤2中， 薄膜蒸发器的操作压カ为30 IOOPa,优选35 80Pa,更优选40 60Pa, 物料在蒸发器内停留时间为10 30s，优选12 20s。
9.根据权利要求I至8之一所述的制备方法，其特征在干， 步骤3中，甲醇对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛(重量)=(O. 5 2) 1，优选(O. 7 I. 8) 1，最佳为(I I. 5) I ； 催化剂对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛(重量)=(I 5) 1000，优选(I. 5 4.5) 1000，最佳(2 4) 1000。
10.根据权利要求I至9之一所述的方法制得的铃兰醛， 其为无色透明液体，折光率(nd20)介于I. 504 I. 506 ； 比重(25。。，mg/mL)介于 O. 942 O. 946 ； 酸值(mgKOH/g)为 2. O (max.)； GC 含量(面积归一法):m-LLY < 2. 0%, p-LLY ^ 97. 0%, m-LLY+p-LLY ^ 98. O ； 水分< O. 25%。
全文摘要
本发明涉及一种铃兰醛的制备方法，包括以下步骤在反应釜中加入对叔丁基苯甲醛、甲醇和不同浓度的片碱溶液，在一定温度下滴加正丙醛进行缩合反应，正丙醛滴加结束后保温继续反应0.5～2h；加入酸性物质调节pH终止反应，缩合反应结束，蒸馏回收甲醇，采用薄膜蒸发器蒸馏得缩合产物对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛；在加氢釜中投入甲醇、对叔丁基-α-甲基苯丙烯醛和加氢催化剂，通入氢气后升温进行加氢反应；加氢结束后进行压滤，经过脱溶、精馏后得到最终产物铃兰醛。本发明获得的铃兰醛为无色透明液体，折光率(nd20)介于1.504-1.506，比重(25℃，mg/mL)介于0.942-0.946；酸值(mgKOH/g)为2.0(max.)，GC含量(面积归一法)m-LLY＜2.0％，p-LLY≥97.0％，m-LLY+p-LLY≥98.0；水分≤0.25％。
文档编号C07C45/62GK102627538SQ20121007208
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者李焕成, 杨茂霞 申请人:宿迁科思化学有限公司