用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于化工技术领域，涉及一种化学合成方法，具体涉及用环氧柠檬烯合成 香芹酚的方法。 技术背景
[0002] 香芹酚是有麝香草酚气味的无色至淡黄色稠厚油状液体，作为一种常用的食品添 加剂及芳香剂，它具有低毒性、天然性的特点，在美国和欧洲被批准为安全的食品添加剂。 天然的香芹酚主要存在于多种唇形科类植物中，如百里香、牛至等。香芹酚具有广泛的功能 及应用价值。它通过破坏及改变致病菌的细胞膜结构、或菌丝体的结构、或有效抑制分生孢 子的活性，对细菌、酵母菌、真菌、昆虫及螨类均具有良好的生长抑制作用，具有很好的抑 菌、杀虫效果。它是百里香活血化瘀的有效成分，通过介导抗血栓素经G13蛋白偶联h 〇A/R ho-激酶的信号转导途径，实现血小板活化。这些作用使它广泛地作为天然抑菌防腐剂，应 用于食品、药品、化妆品等产品中。
[0003] 香芹酚1，2-环氧柠檬烯 目前，香芹酚的合成方法主要有两种:一是以香芹酮为原料，在强酸或者金属催化剂的 作用下进行芳构化合成香芹酚。如CN101475448A报道了以有机酸或者无机酸为主催化剂， PEG-400或PEG-600为辅催化剂促进香芹酮分子内重排合成香芹酚的例子;Linstead，R. P.报道了金属钯催化香序酮脱氢异构化合成香序酸的反应(Journal of the Chemical Society，1940，1139-1147)。这类方法的优点是反应选择性好，产率高，但是原料香芹酮 作为一种香料产品，价格较高，使得该工艺的成本优势大打折扣。二是以邻甲基苯酚为原 料，通过与异丙醇或者2-卤代丙烷的傅克反应合成香芹酚。如专利CN 1488615中报道了用 三氯化铝或者三氯化铁促进邻甲基苯酚与2-氯丙烷反应合成香芹酚的方法，但是该方法会 有大量的铝盐和铁盐固废产生，造成环境污染，限制了其在生产上的进一步应用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明提供了用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现： 用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，包括以下步骤： 步骤一，环氧柠檬烯在路易斯酸类催化剂A的作用下，加热发生开环重排反应，生成异 二氢香芹酮，反应过程中通过气相色谱监测，原料消失，反应即结束，反应结束后，向反应液 中加入白油，减压精馏得到异二氢香芹酮成品，催化剂A留在釜液中； 步骤二，将步骤一制得的异二氢香芹酮和催化剂B溶于溶剂，加热发生脱氢氧化反应， 生成香芹酚，反应过程中通过气相色谱监测，当异二氢香芹酮含量剩下30%_40%时终止反 应，过滤分离催化剂B，滤液减压精馏，回收没有反应的异二氢香芹酮、溶剂，进一步精馏得 到香芹酚成品。
[0006] 化学反应方程式如下所示：
本发明的进一步改进方案为： 所述步骤一不需要溶剂，路易斯酸类催化剂A包括弱路易斯酸的金属铁、镍、锌、钯、铜、 铱、铂的硫酸盐、卤化物和醋酸盐等;或强路易斯酸性的金属锌、铜的三氟乙酸盐、三氟甲磺 酸盐等;环氧柠檬烯和催化剂A的摩尔比为100:1~5;当催化剂A为弱路易斯酸时，反应温度 为140°C~170°C，反应时间为2~8h;当催化剂A为强路易斯酸时，室温下反应，反应时间为1 ~5h;精馏后含有催化剂A的釜液循环使用至少一次，并且催化活性不减弱。
[0007] 所述步骤二中，溶剂为能与水共沸的惰性物质，包括甲苯、氟苯、苯甲醚、二甲苯， 其用量根据反应所需温度进行调整;碳基复合催化剂B为铜负载在碳介质材料上的催化剂， 其中铜的含量为3wt% ;异二氢香芹酮和催化剂B的摩尔比为100:1~15;反应温度为190~ 230°C，时间为4~10h;过滤得到的催化剂B循环使用至少一次，并且催化活性不减弱。
[0008] 本发明的更进一步改进方案为： 所述步骤二，脱氢氧化反应后期速度变慢且副产物增多，所以剩余原料接近30~40%时 选择性最好，此时即可停止反应;反应过程中不断用栗向反应液面下鼓空气将脱氢产生的 水不断蒸出，以促进反应的转化，空气或者氧气氛围对反应的进行更加有利。
[0009] 本发明的有益效果为： 1，2_环氧柠檬烯是一种重要的有机化工中间体，其分子结构中存在着十分活泼的环氧 基团，通过分子内的自身重排或者与多种亲核试剂的开环反应，获得一系列用于医药、农 药、涂料、树脂、表面活性剂等领域的重要有机化合物。而且，1，2_环氧柠檬烯可以通过柠檬 烯的环氧化直接制得，具有来源方便，成本低廉的优点。并且本发明合成工艺绿色环保，催 化剂可循环使用，适合工业化生产。
[0010]
【具体实施方式】 [0011] 实施例一： 步骤一在500 mL三口烧瓶中加入环氧柠檬烯300g (2mol)和溴化亚铜5g (0.03mol)， 然后在160°C反应6~8小时，GC显示反应结束后，向反应中加入30g白油，经过减压精馏得到 含量大于90%的异二氢香芹酮250g，产率83%。此外，含有催化剂的精馏釜液可再次催化反应 正常进行。
[0012] 步骤二将上面得到的异二氢香芹酮250g (1.67 mol)和二甲苯20g投入500mL三 口瓶中，之后加入催化剂B 100g (0.05 mol)，在190~220°C回流状态下进行反应，反应过 程中不断用栗向反应液面下鼓空气将脱氢产生的水不断蒸出，约4~5小时，GC显示异二氢 香芹酮剩余39%，停止反应，过滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收溶剂15g和没有反应 的原料95g，进一步精馏得到含量大于98%的香芹酚成品120g，有效收率为77%。过滤得到的 催化剂B可重复利用。
[0013]注:反应步骤二"有效产率"是基于参与反应(扣除回收)的异二氢香芹酮量进行计 算。
[0014] 实施例二： 步骤一在500 mL三口烧瓶中加入环氧柠檬烯300g (2 mol)和溴化亚铜3g (0.02 mol)，然后在170°C反应约4~5小时，GC显示反应结束后，减压精馏得到含量大于90%的异二 氢香序酮255g，产率85%。
[0015] 步骤二将上面得到的异二氢香芹酮255g (1.7 mol)和二甲苯20g投入500 mL三口 瓶中，之后加入催化剂B 50g (0.023 mol)，在190~220°C回流状态下进行反应，反应过程 中不断用栗向反应液面下鼓空气，约6~8小时，GC显示异二氢香芹酮剩余40%，停止反应，过 滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收溶剂16g和没有反应的原料97g，进一步精馏得到含 量大于98%的香芹酚成品118g，有效收率为75%。
[0016] 实施例三： 步骤一在500 mL三口烧瓶中加入环氧柠檬烯300g (2 mol)和三氟甲磺酸镍3.5 g (0.01 mol)，然后在160°C反应约2~3小时，GC显示反应结束后，减压精馏得到含量大于90% 的异二氢香芹酮240g，产率80%。
[0017] 步骤二将上面得到的异二氢香芹酮240g (1.6 mol)和二甲苯20g投入500 mL三口 瓶中，之后加入催化剂B 80g (0.038 mol)，在190~220°C回流状态下进行反应，反应过程 中不断用栗向反应液面下鼓空气，约6~7小时，GC显示异二氢香芹酮剩余32%，停止反应，过 滤去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收溶剂16g和没有反应的原料76g，进一步精馏得到含 量大于98%的香芹酚成品118 g，有效收率为72%。
[0018] 实施例四： 步骤一在500 mL三口烧瓶中加入环氧柠檬烯300g (2 mol)和和三氟甲磺酸铜3g (0.008 mol)，在室温下反应约3~5小时，GC显示反应结束后，减压精馏得到含量大于90%的 异二氢香芹酮235g，产率78%。
[0019] 步骤二将上面得到的异二氢香芹酮235g(1.56 mol)和氯苯20g投入500 mL三口瓶 中，之后加入催化剂B 100g (0.05 mol)，在190~220°C回流状态下进行反应，反应过程中 不断用栗向反应液面下鼓空气，约5~6小时，GC显示异二氢香芹酮剩余38%，停止反应，过滤 去除催化剂，滤液进行减压精馏，回收溶剂17g和没有反应的原料96g，进一步精馏得到含量 大于98%的香芹酚成品113g，有效收率为76%。
【主权项】
1. 用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一，环氧柠檬烯在路易斯酸类催化剂A的作用下，加热发生开环重排反应，生成异 二氢香芹酮，反应结束后，向反应液中加入白油，减压精馏得到异二氢香芹酮； 步骤二，将步骤一制得的异二氢香芹酮和碳基复合催化剂B溶于溶剂，加热发生脱氢氧 化反应，生成香芹酚，过滤分离催化剂B，滤液减压精馏得到香芹酚成品。2. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于化学反应 方程式如下所示：3. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步骤一中，路易斯酸类催化剂A为弱路易斯酸性的金属铁、镍、锌、钯、铜、铱、铂的 硫酸盐、卤化物或醋酸盐，或强路易斯酸性的金属锌、铜的三氟乙酸盐或三氟甲磺酸盐； 所述步骤二中，碳基复合催化剂B为铜负载在碳介质材料上的催化剂，其中铜的含量为 3wt%〇4. 根据权利要求3所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步骤一中，当催化剂A为弱路易斯酸时，反应温度为140°C~170°C;当催化剂A为强 路易斯酸时，反应温度为20°C~35°C; 所述步骤二中，反应温度为190~230°C。5. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步骤一的反应过程不需要溶剂； 所述步骤二的反应过程需要加入少量与水共沸的溶剂，包括甲苯、氟苯、苯甲醚或二甲 苯等。6. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步骤一中，环氧柠檬烯和催化剂A的摩尔比为100:1~5; 所述步骤二中，异二氢香芹酮和催化剂B(Cu:3wt%)的摩尔比为100:1~15。7. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于： 所述步骤一中，含有催化剂A的釜液循环使用至少一次； 所述步骤二中，过滤得到的催化剂B循环使用至少一次。8. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于:所述步骤 二反应过程中将脱氢产生的水不断蒸出。9. 根据权利要求1所述的一种从环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，其特征在于:所述步骤 二反应过程中通过气相色谱监测，当异二氢香芹酮含量剩下30%-40%时终止反应，继续反应 会导致选择性显著下降。
【专利摘要】本发明提供了用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，包括以下步骤：步骤一，环氧柠檬烯在路易斯酸类催化剂A的作用下，加热发生开环重排反应，生成异二氢香芹酮，反应结束后，向反应液中加入白油，减压精馏得到异二氢香芹酮成品，催化剂A留在釜液中；步骤二，将步骤一制得的异二氢香芹酮和催化剂B溶于溶剂，加热发生脱氢氧化反应，生成香芹酚，反应过程中通过气相色谱监测，当异二氢香芹酮含量剩下30%-40%时终止反应，过滤分离催化剂B，滤液减压精馏，回收没有反应的异二氢香芹酮、溶剂，进一步精馏得到香芹酚成品。本发明的原料廉价易得，合成工艺绿色环保，催化剂可循环使用，适合工业化生产。
【IPC分类】C07C37/07, C07C39/06
【公开号】CN105481657
【申请号】CN201610042498
【发明人】刘晓涛, 李绍玉, 吴庆典, 万猛, 张建洋, 刘颖, 汤海潮
【申请人】淮安万邦香料工业有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月22日