专利名称：一种以氧化锌负载氧化镁为催化剂催化合成姜黄素的方法
技术领域：
本发明涉及一种姜黄素的合成方法，尤其是一种以氧化锌负载氧化镁为催化剂催化乙酰丙酮和4-羟基-3-甲氧基苯甲醛合成姜黄素的绿色方法。
背景技术：
姜黄素是从姜科植物的根茎中提取的一种化学成分，在姜黄中的含量约为3% 6%。姜黄素在药理上具有活血、行气、通经、降压、抗肿瘤、抗炎、利胆、抗氧化等功效。另夕卜，姜黄素也是大自然中极为稀少的二酮类有色物质，是一种天然黄色素，着色力强，安全无毒，可作为着色剂广泛用于糕点、糖果、饮料、冰淇淋、有色酒等食品，被认为是最有开发价值的食用天然色素之一，同时也是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)所规定的使用安全性很高的天然色素之一。目前的报道所见姜黄素的合成路线几乎都是通过乙酰丙酮和4-羟基-3-甲氧基苯甲醛缩合得到的。姜黄素在1910年通过合成的方法获得并确定了其化学结构，但合成反应需要八步，而且产率很低。1964年，Pabon以正丁胺为催化剂加入到乙酰丙酮和硼酸酐、硼酸三丁酯、4-羟基-3-甲氧基苯甲醛的混合液中，反应结束后加入稀盐酸使其分解，后处理得到姜黄素晶体。根据专利CN 101454267A，姜黄素通过如下得到采用高级性、非质子溶剂，以脂肪族或芳脂族胺为催化剂，使用共沸物除去反应产生的水，使香草醛与乙酰丙酮进行缩合，随后进行后处理。采用此类有机胺催化剂得到的姜黄素产率较好，且反应使用的催化剂价格相对低廉。但是该催化剂分离困难，不能回收利用，造成资源浪费，且对人类有一定的伤害，加重了环境的污染。1994年，Babu等用1，2，3，4-四氢喹啉和醋酸的混合物为催化剂体系加入到4-羟基-3-甲氧基苯甲醛、乙酰丙酮、硼酸的反应混合液中，接着用稀醋酸使其分解析出沉淀，抽滤，洗涤后得到姜黄素，但是该反应机理并不十分清晰。该方法简化了步骤，简短了反应时间，但是1，2，3，4_四氢喹啉相对来说更适合实验室使用，而不适用于工业化大生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氧化锌负载氧化镁固体碱催化作用下姜黄素的绿色制备方法，文献未见报道。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为I.将一定量的硼酸酐溶于溶剂A，加入乙酰丙酮反应，以硼酸三丁酯作为脱水剂。硼酸酐与乙酰丙酮摩尔比为0. 5 I : 1，反应时间为10-40min，反应温度为45-75°C，溶剂A为非质子型极性溶剂，包括但不限于DMF、DMAC, HMP等。2.加入4-羟基-3-甲氧基苯甲醛和氧化铝负载氧化镁固体碱催化剂，继续反应。反应结束后，加入溶剂B，热过滤，将氧化锌负载氧化镁固体碱催化剂回收利用。4-羟基-3-甲氧基苯甲醒与乙酰丙酮的摩尔比为I. 8 I : I 4,反应时间为0. 5 IOh,反应温度为70 130°C。溶剂B为疏水性有机溶剂，包括但不限于乙酸乙酯、环己烷、1，2- 二氯乙烷等。使用的催化剂是氧化锌负载氧化镁固体碱催化剂，该催化剂的用量为原料4-羟基-3-甲氧基苯甲醛质量的O. 5 15wt. %，负载氧化镁的质量分数为催化剂总量的5 40wt. %，催化剂制备过程中的煅烧温度为120 550°C，催化剂过滤后可直接使用或者用甲醇洗涤，干燥重复使用。 3.向混合物中加入过量O. 4mol/l稀盐酸溶液完成反应。反应时间为O. 5 2h,反应温度为40 65°C。静置分层，水层用溶剂B萃取，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。本发明方法的有益效果是I.所用氧化锌负载氧化镁固体碱合成工艺简单，稳定性好。2.所用氧化锌负载氧化镁固体碱，反应后缩合产物与固体碱自动分相，分离过程简便，产品纯度好，具有高转化率和高选择性。3.缩合反应后氧化锌负载氧化镁固体碱经简单处理或不处理可重复使用，催化活性基本不变，是一条绿色洁净的合成路线，对于姜黄素的合成具有较高的应用价值。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作详细说明，但不应视为对本发明的限制。实施例I :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐5mmol,DMF 1ml,溶解后，加入5mmol乙酰丙酮中。升温至65 ,加入硼酸三丁酯IOmmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒9mmol,搅拌溶解升温至95°C,反应6h。加入20ml乙酸乙酯，温度降为50°C后，加入20ml0.4mol/L稀盐酸溶液反应lh。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。产率为31.9%。实施例2 :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐5mmol,DMF 1ml,溶解后,加入5mmol乙酰丙酮中。升温至65 ,加入硼酸三丁酯IOmmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒9mmol,搅拌溶解。加入450°C煅烧后的5wt. % MgO/ZnO O. lg，加热至90°C，反应4h。加入20ml乙酸乙酯，趁热过滤，将催化剂回收利用。反应液加入20ml0.4mol/L稀盐酸溶液，50°C反应lh。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。产率为48%。实施例3 :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐5mmol,DMF 1ml,溶解后，加入5mmol乙酰丙酮中。升温至65 ,加入硼酸三丁酯IOmmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒9mmol,搅拌溶解。加入450°C煅烧后的IOwt. % MgO/ZnO O. Ig,加热至9(TC,反应4h。加入20ml乙酸乙酯,趁热过滤,将催化剂回收利用。反应液加入20ml0.4mol/L稀盐酸溶液，50°C反应lh。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。产率为56%。实施例4 :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐5mmol,DMF 1ml,溶解后，加入5mmol乙酰丙酮中。升温至65 ,加入硼酸三丁酯IOmmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒9mmol,搅拌溶解。加入450°C煅烧后的20wt. % MgO/ZnO 0. lg，加热至90°C，反应4h。加入20ml乙酸乙酯，趁热过滤，将催化剂回收利用。反应液加入20ml0.4mol/L稀盐酸溶液，50°C反应lh。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。产率为57%。实施例5 :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐5mmol,DMF 1ml,溶解后，加入5mmol乙酰丙酮中。升温至65°C,加入硼酸三丁酯IOmmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒9mmol,搅拌溶解。加入450°C煅烧后的5wt. % MgO/ZnO 0. 3g，加热至90°C，反应4h。加入20ml乙酸乙酯，趁热过滤，将催化剂回收利用。反应液加入20ml0.4mol/L稀盐酸溶液，50°C反应lh。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，·干燥。产率为55. 5%。实施例6 :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐5mmol,DMF 1ml,溶解后，加入5mmol乙酰丙酮中。升温至65°C,加入硼酸三丁酯IOmmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒9mmol,搅拌溶解。加入450°C煅烧后的10wt. % MgO/ZnO 0. 4g,加热至90°C,反应4h。加入20ml乙酸乙酯,趁热过滤,将催化剂回收利用。反应液加入20ml0.4mol/L稀盐酸溶液，50°C反应lh。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。产率为63. 3%。实施例7 :在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、干燥管的IOOml三口烧瓶中加入硼酸酐7mmol,DMF 1ml,溶解后,加入IOmmol乙酰丙酮中。升温至60°C,加入硼酸三丁酯20mmol,搅拌lOmin。随后加入4-轻基-3-甲氧基苯甲醒20mmol,搅拌溶解。加入350°C煅烧后的10wt. % MgO/ZnO 0.4§，加热至901，反应811。加入20ml乙酸乙酯，趁热过滤，将催化剂回收利用。反应液加入30ml0.4mol/L稀盐酸溶液，50°C反应1.5h。静置分层，水层用乙酸乙酯萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。产率为67%。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下。还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种采用氧化锌负载氧化镁固体碱催化合成姜黄素的方法，其特征在于一、将硼酸酐溶于非质子型极性溶剂，该非质子型极性溶剂包括但不限于DMF、DMAC, HMP，然后加入乙酰丙酮反应，以硼酸三丁酯作为脱水剂；二、加入4-羟基-3-甲氧基苯甲醛和氧化锌负载氧化镁固体碱催化剂，继续反应。反应结束后，加入疏水性有机溶剂，该疏水性有机溶剂包括但不限于乙酸乙酯、环己烷、1，2-二氯乙烷，然后热过滤，将氧化锌负载氧化镁固体碱催化剂回收利用；三、向滤液中加入过量O. 4mol/l稀盐酸溶液完成反应。静置分层，水层用疏水性有机溶剂萃取三次，合并有机层，用水洗至中性，旋转蒸发除去溶剂，重结晶得到橙黄色晶体，干燥。
2.根据权利要求I所述的一种采用氧化锌负载氧化镁固体碱催化合成姜黄素的方法，其特征在于第二步使用的催化剂是氧化锌负载氧化镁固体碱催化剂，该催化剂的用量为原料4-羟基-3-甲氧基苯甲醛质量的O. 5 15wt. %，负载氧化镁的质量分数为催化剂总量的5 40wt. %，催化剂制备过程中的煅烧温度为120 550°C，反应完成后的催化剂经过滤后可直接使用或者用甲醇洗涤，干燥后重复使用。
全文摘要
本发明涉及氧化锌负载氧化镁固体碱催化作用下姜黄素的一种绿色制备方法，具体步骤为以氧化锌负载氧化镁固体碱为催化剂，硼酸酐用于保护乙酰丙酮的活性亚甲基，乙酰丙酮和4-羟基-3-甲氧基苯甲醛在非质子型极性溶剂中溶解发生缩合反应，加入疏水性有机溶剂滤出催化剂回收重复利用，加入稀盐酸使其水解，分液，洗涤，旋转蒸发除去溶剂，重结晶，干燥，得到所述的姜黄素。本发明的优点在于所用氧化锌负载氧化镁固体碱催化反应后的缩合产物与固体碱自动分相，分离过程简便，产品纯度好，具有高转化率和高选择性，突出的特点缩合反应后氧化锌负载氧化镁固体碱经简单处理或不处理可重复使用，且对环境更友好。
文档编号C07C45/74GK102701934SQ201210171458
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者侯秀良, 岳娟, 王海军, 蔡利, 袁顺福, 高海燕, 高莉红, 黄洁芳 申请人:江南大学