专利名称：一种制备香兰素的方法
技术领域：
本发明属于制备香兰素的工艺技术领域。
香兰素是一种广谱型香料，其化学名称为3-甲氧基-4羟基苯甲醛。近年来，它在药物合成及金属涂料等工业中亦得到广泛应用。
目前，国内外生产香兰素的工艺有多种。《精细化工》1995年第四期刊登的《香兰素的合成与分离》以及《食品科学》1995年第7期刊登的《改进的Reimer-Tieman反应合成香兰素的研究》等文章对各种工艺进行了评述。概括起来，目前国内外生产香兰素的工艺主要有三种一是愈创木酚-亚硝化法。这种方法工艺流程复杂，三废污染严重，收率低，在国外已被淘汰；二是木质素法。该法由于受木材资源的影响，呈逐步退出使用的趋势；三是愈创木酚-乙醛酸法。该法虽然可减少三废污染，但由于乙醛酸的价格较高，使得该法的成本大大高于亚硝化法。
为克服乙醛酸价格较高且需要进口的缺陷，我国开展了以对羟基苯甲醛为原料合成香兰素工艺的研究，《广西化工》1989年第二期刊登的《由对羟基苯甲醛合成香兰素》以及《化学工程师》1996年第一期刊登的《合成香兰素新工艺的研究》等文章介绍了这种工艺。由上述文章可知该工艺的主要过程为以对羟基苯甲醛为原料溴化而得3-溴-4-羟基苯甲醛(Ⅰ)；将(Ⅰ)和甲醇钠在催化作用下进行甲氧基化而得香兰素。该工艺与亚硝化法相比较，具有反应条件缓和、工艺流程简单、三废处理容易、收率较高等特点。但由于该工艺中使用的原料对羟基苯甲醛价格较高，使得生产成本较高，从而限制了该工艺技术在工业上的应用。
本发明的目的是提供一种制备香兰素的新工艺，使用这种工艺制备香兰素，原料易得，工艺流程简单，生产成本低，且“三废”易处理，从而可减少环境污染。
本发明包括以下步骤(其中各组份的量均为重量份数)a、先以卤代烃为溶剂，将对甲酚1份与溴素4-5.5份在30-160℃的温度下于反应器中进行反应b、再在反应液中加入稀HBr溶液0-5份、水2-5份、卤代烃溶剂0-1.5份，并使反应液在105-120℃间回流2-3小时；c、将反应液进行冷却、结晶、过滤，然后将得到的滤饼用水洗涤使其为中性，再按常规方法将其在水中溶解、结晶、过滤，得到灰白色晶体3-溴-4羟基-苯甲醛；d、在使用铜盐作催化剂的条件下，将上述c步骤中得到的3-溴-4羟基-苯甲醛1份与甲醇钠0.8-1.1份、助催化剂0-0.1份、溶剂2-10份、助溶剂0-3份在100-125℃的温度下于反应器中进行甲氧基化反应，反应结束后按常规的方法进行处理，即得到香兰素成品。
上述步骤中，其中a步骤中所说的卤代烃溶剂的用量为0.75-1份，进行溴化反应时产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液d步骤中所说的铜盐催化剂指碱式碳酸铜，其用量为0.01-0.05份，所说的助催化剂为二氧化碳气体，所说的溶剂为甲醇，所说的助溶剂为DMF；c步骤中所说的常规方法是指将滤饼倒入适量水中煮沸，然后趁热过滤，滤液经冷却、结晶及二次结晶，得到3-溴-4羟基-苯甲醛。
在上述d步骤中，可根据需要加入CnH2N+1ONa，得到不同的香兰素。例如，加入C2H5ONa，可制得乙基香兰素；加入C4H9ONa，可制得丁基香兰素；加入(CH3)2CHONa，可制得异丙基香兰素。
采用本发明工艺制备香兰素，既克服了愈创木酚-亚硝化法生产香兰素所带来的严重污染问题，又克服了用对羟基苯甲醛为原料合成香兰素生产成本高的缺点，同时工艺过程中产生的副产品还可回收利用。
1、采用本发明工艺生产香兰素可降低生产成本。本发明采用对甲酚为原料与溴素反应生产3-溴-4-羟基苯甲醛，较之现有技术(见文献4)采用对羟基苯甲醛为原料与溴素反应生产3-溴-4-羟基苯甲醛，可大大降低原料成本。按所用原料目前的市售价格计算，生产一吨3-溴-4-羟基苯甲醛可降低原料成本20189.86元(人民币)。具体的计算情况见下表表一采用现有技术每生产一吨3-溴-4-羟基苯甲醛主要原料成本情况表
表二采用本发明每生产一吨3-溴-4-羟基苯甲醛主要原料成本情况表
按吨香兰素消耗3-溴-4-羟基苯甲醛1.43吨计，仅原材料一项本工艺即可降低2.88万元。
2、本发明制备香兰素的工艺其“三废”容易处理，可大大减少环境污染。目前我国现有的香兰素生产企业均采用愈创木酚-亚硝化法生产香兰素，每生产一吨香兰素的废水中含有1135公斤的对二甲氨苯胲及相当数量的亚硝酸盐、二甲苯胺、亚硝基有机化合物等多种有害物质，且这种废水不易治理，因而带来了严重的污染问题。而采用本发明制备香兰素，则较好地解决了这一问题。本发明之“三废”来源及治理的方案如下①废渣。采用本发明每生产一吨香兰素约产生60-70公斤滤渣，其成份主要是活性炭及其吸附的有机胶体化合物。该废渣送去锅炉燃烧即可。
②萃取分离出香兰素粗晶后的母液。采用本发明每生产一吨香兰素约产生5.2m3母液。该母液中约含有NaBr670公斤，NaCl1000公斤。母液中Br-约为100kg/m3，是提取溴素的宝贵原料(溴素厂经过氧化一吹出一吸收后得到的完成液中含Br-一般为80-100kg/m3)，可以直接进入蒸溴塔提溴。因此该母液可出售给溴素厂生产溴素，也可以直接提取溴素再利用，还可以制成溴化钠工业盐，从而使母液得到综合利用。
综上所述，本发明工艺之“三废”容易处理，经处理后可达到国家规定的排放标准，其母液还可进行回收利用，具有较好的经济效益和社会效益。
实施例1、向反应器内投入对甲酚200g，卤代苯溶剂160g，分批逐渐滴入溴素900g，同时使溴化反应温度从室温升至155℃。反应过程中产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。加完溴素后继续保温3小时使其继续反应，然后向反应液中加入80℃的热水1000g并控制反应温度在105℃回流2小时，然后将反应液冷却至室温，经过保温、结晶、过滤，得到滤饼(1)和滤液(1)。将滤饼(1)用水洗涤使其为中性后加入7600g水中并加热至沸，趁热过滤，滤液冷却至室温，经结晶、过滤、重结晶，再经过滤、干燥，得到灰白色晶体3-溴-4-羟基-苯甲醛234.5g(折纯)，经按常规方法测量，其熔点为122-125℃，含量97％，收率63％。将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层，下层为卤代苯溶剂，可回收套用，上层为稀氢溴酸溶液，可用于吸收溴化反应过程中产生的HBr气体，制成48％的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g，28％甲醇钠溶液675g，溶剂二甲基甲酰胺45ml，碱式碳酸铜11g，通入CO217.6g，逐渐升温，使体系在115-120℃温度下进行甲氧基化反应4小时。反应结束后，先回收溶剂甲醇360ml，再向反应器中加入水750g，活性炭10g，加热至90-95℃，充分搅拌使物料溶解，趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。将滤液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4，继续冷却至室温，经保温、结晶、过滤，得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。将滤饼(2)用少量热水洗涤后作为废渣弃去，洗下的水可并入滤液(3)内。向滤液(3)中加入苯150ml，萃取三次，静置分层，将上层萃取液进行分离集中，蒸馏回收苯(可回收套用)后，得到粗品香兰素(2)。向粗品香兰素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃，使其全部溶解，然后冷却至15-20℃，析出香兰素晶体。将过滤后的香兰素晶体与粗品香兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中，冷却后得白色结晶，过滤后，用无离子水重结晶，再过滤，低温干燥，得精品香兰素145g(折纯)。经按规定的方法测量，所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准，其收率为95.4％。
实施例2、向反应器内投入对甲酚200g，卤代苯溶剂150g，分批逐渐滴入溴素800g，同时使溴化反应温度从室温升至155℃。反应过程中产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。加完溴素后继续保温2小时使其继续反应，然后向反应液中加入80℃的热水500g，稀HBr溶液500g，卤代苯溶剂150g，并控制反应温度在110℃回流2小时，然后将反应液冷却至室温，经过保温、结晶、过滤，得到滤饼(1)和滤液(1)。将滤饼(1)用水洗涤使其为中性后到入7600g水中并加热至沸，趁热过滤，滤液冷却至室温，经结晶、过滤、重结晶，再经过滤、干燥，得到灰白色晶体3-溴-4-羟基-苯甲醛186g(折纯)，经按常规方法测量，其熔点为122-125℃，含量97.2％，收率50％。将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层，下层为卤代苯溶剂，可回收套用，上层为稀氢溴酸溶液，可用于吸收溴化反应过程中产生的HBr气体，制成48％的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g，28％甲醇钠溶液770g，甲醇1700ml，碱式碳酸铜11g，通入CO217.6g，逐渐升温，使体系在125℃温度下进行甲氧基化反应4小时。反应结束后，先回收溶剂甲醇2000ml，再向反应器中加入水1000g，活性炭10g，加热至90-95℃，充分搅拌使物料溶解，趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。将滤液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4，继续冷却至室温，经保温、结晶、过滤，得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。将滤饼(2)用少量热水洗涤后作为废渣弃去，洗下的水可并入滤液(3)内。向滤液(3)中加入苯150ml，萃取三次，静置分层，将上层萃取液进行分离集中，蒸馏回收苯(可回收套用)后，得到粗品香兰素(2)。向粗品香兰素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃，使其全部溶解，然后冷却至15-20℃，析出香兰素晶体。将过滤后的香兰素晶体与粗品香兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中，冷却后得白色结晶，过滤后，用无离子水重结晶，再过滤，低温干燥，得精品香兰素144g(折纯)。经按规定的方法测量，所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准，其收率为94.7％。
实施例3、向反应器内投入对甲酚200g，卤代苯溶剂150g，分批逐渐滴入溴素930g，同时使溴化反应温度从室温升至155℃。反应过程中产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。加完溴素后继续保温1小时使其继续反应，然后向反应液中加入稀HBr溶液1000g，卤代苯溶剂300g，并控制反应温度在115℃回流3小时，然后将反应液冷却至室温，经过保温、结晶、过滤，得到滤饼(1)和滤液(1)。将滤饼(1)用水洗涤使其为中性后到入7600g水中并加热至沸，趁热过滤，滤液冷却至室温，经结晶、过滤、重结晶，再经过滤、干燥，得到灰白色晶体3-溴-4-羟基-苯甲醛260.5g(折纯)，经按常规方法测量，其熔点为122-125℃，含量96.7％，收率70％。将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层，下层为卤代苯溶剂，可回收套用，上层为稀氢溴酸溶液，可用于吸收溴化反应过程中产生的HBr气体，制成48％的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g，28％甲醇钠溶液746g，DMF640ml，催化剂氯化亚铜2.0g，逐渐升温，使体系在115℃温度下进行甲氧基化反应2小时。反应结束后，先回收溶剂DMF300ml(减压条件下)，再向反应器中加入水1000g，活性炭10g，加热至90-95℃，充分搅拌使物料溶解，趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。将滤液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4，继续冷却至室温，经保温、结晶、过滤，得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。将滤饼(2)用少量热水洗涤后作为废渣弃去，洗下的水可并入滤液(3)内。向滤液(3)中加入苯150ml，萃取三次，静置分层，将上层萃取液进行分离集中，蒸馏回收苯(可回收套用)后，得到粗品香兰素(2)。向粗品香兰素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃，使其全部溶解，然后冷却至15-20℃，析出香兰素晶体。将过滤后的香兰素晶体与粗品香兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中，冷却后得白色结晶，过滤后，用无离子水重结晶，再过滤，低温干燥，得精品香兰素130.7g(折纯)。经按规定的方法测量，所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准，其收率为86％。
实施例4、向反应器内投入对甲酚200g，卤代苯溶剂200g，分批逐渐滴入溴素1100g，同时使溴化反应温度从室温升至155℃。反应过程中产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。加完溴素后继续保温1小时使其继续反应，然后向反应液中加入稀HBr溶液1000g及卤代苯溶剂300g，并控制反应温度在115℃回流3小时，然后将反应液冷却至室温，经过保温、结晶、过滤，得到滤饼(1)和滤液(1)。将滤饼(1)用水洗涤使其为中性后到入7600g水中并加热至沸，趁热过滤，滤液冷却至室温，经结晶、过滤、重结晶，再经过滤、干燥，得到灰白色晶体3-溴-4-羟基-苯甲醛152.0g(折纯)，经按常规方法测量，其熔点为122-125℃，含量97.1％，收率41％。将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层，下层为卤代苯溶剂，可回收套用，上层为稀氢溴酸溶液，可用于吸收溴化反应过程中产生的HBr气体，制成48％的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g,28％甲醇钠溶液580g,DMF45ml，催化剂氯化亚铜10g，逐渐升温，使体系在100-110℃温度下进行甲氧基化反应4小时。反应结束后，先回收溶剂甲醇260ml，再向反应器中加入水750g，活性炭10g，加热至90-95℃，充分搅拌使物料溶解，趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。将滤液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4，继续冷却至室温，经保温、结晶、过滤，得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。将滤饼(2)用少量热水洗涤后作为废渣弃去，洗下的水可并入滤液(3)内。向滤液(3)中加入苯150ml，萃取三次，静置分层，将上层萃取液进行分离集中，蒸馏回收苯(可回收套用)后，得到粗品香兰素(2)。向粗品香兰素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃，使其全部溶解，然后冷却至15-20℃，析出香兰素晶体。将过滤后的香兰素晶体与粗品香兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中，冷却后得白色结晶，过滤后，用无离子水重结晶，再过滤，低温干燥，得精品香兰素142.1g(折纯)。经按规定的方法测量，所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准，其收率为93.5％。
权利要求
1.一种香兰素的制备方法，其特征是包括以下步骤(其中各组份的量均为重量份数)a、先以卤代烃为溶剂，将对甲酚1份与溴素4-5.5份在30-160℃的温度下于反应器中进行反应；b、再在反应液中加入稀HBr溶液0-5份、水2-5份、卤代烃溶剂0-1.5份，并使反应液在105-120℃间回流2-3小时；c、将反应液进行冷却、结晶、过滤，然后将得到的滤饼用水洗涤使其为中性，再按常规方法将其在水中溶解、结晶、过滤，得到灰白色晶体3-溴-4羟基-苯甲醛；d、在使用铜盐作催化剂的条件下，将上述c步骤中得到的3-溴-4羟基-苯甲醛1份与甲醇钠0.8-1.1份、助催化剂0-0.1份、溶剂2-10份、助溶剂0-3份在100-125℃的温度下于反应器中进行甲氧基化反应，反应结束后按常规的方法进行处理，即得到香兰素成品。
2.按照权利要求1所述的香兰素的制备方法，其特征是a步骤中卤代烃溶剂的用量为0.75-1份(重量)。
3.按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法，其特征是d步骤中铜盐催化剂指碱式碳酸铜，其用量为0.01-0.055份(重量)。
4.按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法，其特征是d步骤中所说的助催化剂为CO2气体，溶剂为甲醇，助溶剂为DMF。
5.按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法，其特征是a步骤中进行溴化反应时产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。
6.按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法，其特征是c步骤中所说的常规方法是指将滤饼倒入适量水中煮沸，然后趁热过滤，滤液经冷却结晶及二次结晶，得到3-溴-4羟基-苯甲醛。
全文摘要
本发明提供了一种制备香兰素的新方法,该方法是采用对甲酚为原料与溴素进行溴化反应制得3－溴－4羟基－苯甲醛,然后再将3－溴－4羟基－苯甲醛与甲醇钠进行甲氧基化反应而制得香兰素成品。采用本发明工艺制备香兰素,既克服了愈创木酚－亚硝化法生产香兰素所带来的严重污染问题,又克服了用对羟基苯甲醛为原料合成香兰素生产成本高的缺点,同时工艺过程中产生的副产品还可回收利用,具有较好的经济效益和社会效益。
文档编号C07C47/52GK1323777SQ0011110
公开日2001年11月28日 申请日期2000年5月16日 优先权日2000年5月16日
发明者邱国荣 申请人:邱国荣