专利名称：一种经济环保高纯度香紫苏内酯规模化生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于精细化工和制药工程领域，具体涉及ー种经济环保高纯度香紫苏内酯规模化生产エ艺。
背景技术：
香紫苏内酯(Sclareolide),又称十氢四甲基萘并呋喃酮(decahydro_3a，6, 6, 9a-tetramethylnaphtho (2, lb) furan-2 (lh) -one),是ー种类白色或白色结晶状粉末，最初是从香紫苏(Salvia Sclare L.)中提取的化合物。香紫苏(Salvia Sclare L·),又名南欧单參、莲座鼠尾草，是鼠尾草属唇形科香料植物，原产于欧洲，现在主要产于法国、俄罗斯、乌兹别克斯坦等国家，我国从二十世纪70年代初引入该植物，主要生长在我国陕西北部浅山区。由于该地区一天两极温差大，温湿度和海抜高度适宜本草的生长，该地生产的香紫苏产 品含酯量高以及香气纯正而著称。龙涎香是抹香鲸大肠末端或直肠始端类似结石的病态分泌物，不仅是名贵药材，还是高档香料。香紫苏内酯主要用于天然龙涎香替代品的合成，较小量亦用于香精的调配。香紫苏内酯能够增大和提高食品的感官，因此已经广泛用于食品エ业。香紫苏内酯可用在含有甜味佐料的食品中，作为调味剂，増加食品的嗅觉效果，在咖啡エ业中加入少量香紫苏内酷，可以加重咖啡苦味，提高咖啡的提神效果应用范围。在没有心血管刺激作用情况下，当減少身体脂肪时，香紫苏内酯能够帮助增进变瘦身体的质量，因此已经广泛用于减肥产品，美国、日本以及欧洲国家含有香紫苏内酯的减肥食品比较多，比较热门。香紫苏内酯是ー种优良的烟草增香矫味剂。在混合型卷烟中，可掩盖烟草的粗杂气，以改进和提高香味质量，赋予烟草愉快的特征香气，使卷烟更加柔和，醇绵入口，是有效的增香矫味剂。香紫苏内酯天然存在于雪茄和东方型香料烟中，含量O. I %时，香气强烈，带有柏木及橡苔样木香和烟草香韵；0. 1-5. Oppm时则具有蘑菇和壤香的香韵，常应用于烟草香精、茶、槭树、胡椒和辛香风味之中。美国Reynolds烟草公司是最早开发使用香紫苏内酯，主要用于高档烟用香精中。香紫苏内酯用作烟用特效增味剂，能赋予烟草以纯实的琥珀样香气。国内尚无规模化香紫苏内酯生产，毎年需要大量进ロ。传统合成香紫苏内酯方法是前苏联铬酸酐氧化法将香紫苏醇用铬酸酐氧化得香紫苏内酷。该エ艺较为简便，操作容易，但香紫苏内酯平均收率仅为35 %左右，通常生产过程中产生的含铬废水造成环境污染，现在基本弃用。瑞士芬美意公司采用臭氧化法合成香紫苏内酯，反应条件苛刻，试剂昂贵，且带有很多危险性。在一西班牙专利中提出用高碘酸钠和四氧化锇在四氢呋喃中氧化香紫苏醇的方法，由于氧化剂剧毒且昂贵，不适于エ业化生产。美国Reynolds公司采用高锰酸钾两部氧化法，香紫苏内酯得率52%，碱性氧化和弱酸性氧化，用水作反应介质，但是由于水和冰醋酸的添加量为反应物7倍以上，后续处理较繁，弱酸性氧化要在低温下操作，需要低温设备，投资较大。国内上海香料所开发出了高锰酸钾低温氧化工艺，香紫苏内酯收率达45 %左右。陕西一些科研院所用香紫苏醇合成香紫苏内酯，进行了 “香紫苏内酯和降龙涎醚合成”攻关，形成了一定规模的工艺流程。
发明内容
本发明提供了高纯度香紫苏内酯规模化生产工艺，主要以廉价易得的紫罗兰酮为起始原料，羟醛缩合得紫罗兰醛，氢化缩合得烯腈，水解得酸，再低温环化得目标产物香紫苏内酯，最后采用分子蒸馏纯化，得到高纯度的香紫苏内酯。如附图所示，本发明所述的香紫苏内酯生产工艺，合成线路包括以下步骤
1.β-紫罗兰酮(C13H2tlO)与氯乙酸乙酯(ClCH2COOEt)和甲醇钠(NaOMe)在水中反应，羟醛缩合生成紫罗兰醛(C14H22O)； 2.紫罗兰醛在碳酸钾(K2CO3)和钯/碳(Pd/C)催化下，加氢缩合生成二氢紫罗兰醛(C14H24O)；
3.二氢紫罗兰醛与氰基乙酸(CnCH2COOH)在甲苯(C7H8)溶液中反应，生成紫罗兰氰(C16H25N)；
4.紫罗兰氰与氢氧化钠(NaOH)和乙醇(EtOH)反应，水解生成紫罗兰酸(C16H26O2)；
5.紫罗兰在低温强酸作用下，环化生成十氢四甲基萘并呋喃酮，即香紫苏内酯(C16H26O2)；
6.目标产物采用分子蒸馏设备纯化，得到高纯度的香紫苏内酯。本发明具有如下特点
I·技术性强
(1)在低温强酸作用下由紫罗兰直接环化得到具有三个手性基团的香紫苏内酯，省去手性分离步骤；
(2)二氢紫罗兰醛与氰基乙酸在甲苯溶液中反应生成紫罗兰氰过程中，以氰基乙酸(CnCH2COOH)为亲核试剂，不仅扩增了碳原子，还引入了潜在的羧基；
(3)紫罗兰醛在碳酸钾(K2CO3)和钯/碳(Pd/C)催化加氢缩合生成二氢紫罗兰醛过程中，采用以加氢(H2)、钯/碳(Pd/C)氢转移方法，选择性氢化还原了紫罗兰醛上双键；
(4)香紫苏内酯生产过程各个反应步骤均是原子经济性反应，副反应少，得率高；
2.经济
(1)本香紫苏内酯生产工艺起始原料为的β_紫罗兰酮，低廉易得，适合规模化生产；
(2)本香紫苏内酯生产过程各反应步骤均是原子经济性反应，生产过程浪费较少。3.环保
(1)本香紫苏内酯生产过程各反应步骤均是原子经济性反应，副反应少，反应绿色；
(2)本香紫苏内酯生产过程采用的试剂毒性较低，减少了铬、锰等重金属污染；
(3)本香紫苏内酯生产过程均在油水混合体系中进行反应，环境友好，便于废液处理。4.规模化
本香紫苏内酯生产操作简单，一条生产线年生产能力超过100吨麝香酮。5.纯度高
本香紫苏内酯生产工艺所得香紫苏内酯粗产物，采用21级刮膜式分子蒸馏法分离提纯，香紫苏内酯纯度超过98. 0%,目标产物具有三个手性基团香紫苏内酯含量超过95. 0%,其技术方案如下
(1)采用多级刮膜式蒸馏设备进行分离，包括刮膜式蒸发器、分子蒸馏器和两级混合蒸馏器；
(2)蒸馏设备的蒸发面与冷凝面之间间距为5 40cm；
(3)真空压カ为O.OOl 10 mbar;
(4)蒸发温度为20 200V ；
(5)冷却温度-3(T200°C；
(6)搅拌速率为5(Tl000rpm。本发明的优点
1.生产成本低廉；
2.生产过程相对简単；
3.产品香紫苏内酯纯度高；
4.生产环保，对环境污染较小；
5.香紫苏内酯合成エ艺技术含量高；
6.实现了香紫苏内酯生产的规模化生产；
7.目标产物高纯度香紫苏内酯适合医疗、药品、食品、香料、化妆品等用途。
图I香紫苏内酯的合成エ艺线路。(I)为β_紫罗兰酮，C13H2tlO,分子量192. 30 ;
(2)为紫罗兰醛，C14H22O,分子量206. 32 ; (3)为ニ氢紫罗兰醛，C14H24O,分子量208. 34; (4)为紫罗兰氰，C16H25N,分子量231.38 ; (5)为紫罗兰酸，C16H26O2，分子量250. 38 ; (6)为十氢四甲基萘并呋喃酮，即香紫苏内酷，C16H26O2，分子量250. 38 ;ClCH2C00Et为氯こ酸こ酷，分子量122. 55 ;似0116为甲醇钠，分子量54.02 ;K2C03为碳酸钾，分子量138. 19 ;Pd/C为钯/碳催化剂；H2为氢气;Toluene为甲苯，C7H8,分子量92. 14 ；CNCH2C00H为氰基こ酸，分子量85. 06 ；NaOH为氢氧化钠，分子量40. 00 ；EtOH为こ醇，分子量46. 07 ；Acid代表强酸；_30 deg代表_30度低温环境。
权利要求
1.一种经济环保高纯度香紫苏内酯规模化生产工艺，其特征是以β-紫罗兰酮为起始原料，羟醛缩合得紫罗兰醛，氢化缩合得烯腈，水解得酸，再低温环化得目标产物香紫苏内酯，最后采用分子蒸馏纯化，得到高纯度的香紫苏内酯。
2.权利要求I所述生产工艺，其特征是合成线路如下 (1)紫罗兰酮(C13H2tlO)与氯乙酸乙酯(ClCH2COOEt)和甲醇钠(NaOMe)在水中反应，羟醛缩合生成紫罗兰醛(C14H22O)； (2)紫罗兰醛在碳酸钾(K2CO3)和钯/碳(Pd/C)催化下，加氢缩合生成二氢紫罗兰醛(C14H24O)； (3)二氢紫罗兰醛与氰基乙酸(CnCH2COOH)在甲苯溶液中反应，生成紫罗兰氰(C16H25N)； (4)紫罗兰氰与氢氧化钠(NaOH)和乙醇(EtOH)反应，水解生成紫罗兰酸(C16H26O2)； (5)紫罗兰在低温强酸作用下，环化生成十氢四甲基萘并呋喃酮，即香紫苏内酯(C16H26O2)； (6)目标产物采用分子蒸馏设备纯化，得到高纯度的香紫苏内酯。
3.权利要求I或2所述生产工艺，其特征是具有三个手性基团的香紫苏内酯，在低温强酸作用下由紫罗兰直接环化得到，省去手性分离步骤。
4.权利要求I或2所述生产工艺，其特征是二氢紫罗兰醛生成紫罗兰氰过程中，以氰基乙酸(CnCH2COOH)为亲核试剂，不仅扩增了碳原子，还引入了潜在的羧基。
5.权利要求I或2所述生产工艺，其特征是紫罗兰醛加氢生成二氢紫罗兰醛过程中，采用以加氢(H2)、钯/碳(Pd/C)氢转移方法，选择性氢化还原了紫罗兰醛上双键。
6.权利要求I或2所述生产工艺，其特征是起始原料为低廉易得的β-紫罗兰酮，规模化生产经济。
7.权利要求I或2所述生产工艺，其特征是各反应步骤均是原子经济性反应，副反应少，环境污染少。
8.权利要求I或2所述的生产工艺，可应用于规模化生产，操作简单，一条生产线年生产能力超过100吨香紫苏内酯。
9.权利要求I或2所述的生产工艺，其目标产物香紫苏内酯，是采用分子蒸馏进行纯化，香紫苏内酯纯度超过98. 0%。
10.权利要求I或2所述的生产工艺，其目标产物香紫苏内酯，是具有三个手性基团香紫苏内酯含量超过95. 0%。
全文摘要
本发明公开了一种经济环保高纯度香紫苏内酯规模化生产工艺，其特征是以β-紫罗兰酮为起始原料，羟醛缩合得紫罗兰醛，氢化缩合得烯腈，水解得酸，再低温环化得目标产物香紫苏内酯，最后采用分子蒸馏纯化，得到高纯度的香紫苏内酯。本香紫苏内酯合成工艺生产成本低廉，生产过程相对简单，产品香紫苏内酯纯度高，生产环保，对环境污染较小，合成工艺技术含量高，适合于香紫苏内酯生产的规模化生产。目标产物高纯度香紫苏内酯适合医疗、药品、食品、香料、化妆品等用途。
文档编号C07D307/92GK102807542SQ201210312759
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者杨俊 , 邱培勇, 郭兰青, 李斌, 梁长华, 袁会峰, 孙方杰 申请人:新乡医学院