用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法

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。

权利要求

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；

所述步骤一中，路易斯酸类催化剂A为弱路易斯酸性溴化亚铜，或强路易斯酸性的三氟甲磺酸镍、三氟甲磺酸铜；

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%。

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，当催化剂A为弱路易斯酸时，反应温度为140℃～170℃；当催化剂A为强路易斯酸时，反应温度为20℃～35℃；

所述步骤二中，反应温度为190～230℃。

4.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。

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的摩尔比为100：1～15。

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，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。

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：所述步骤二反应过程中将脱氢产生的水不断蒸出。

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。

说明书

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hoA/Ｒho-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]

[0004] 香芹酚1,2-环氧柠檬烯

[0005] 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芹酮脱氢异构化合成香芹酚的反应（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

[0006] 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。

[0007] 本发明通过以下技术方案实现：

[0008] 用环氧柠檬烯合成香芹酚的方法，包括以下步骤：

[0009] 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；

[0010] 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。

[0011] 化学反应方程式如下所示：

[0012]

[0013] 本发明的进一步改进方案为：

[0014] 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℃～170℃，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。

[0015] 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℃，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。

[0016] 本发明的更进一步改进方案为：

[0017] 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；反应过程中不断用泵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。

[0018] 本发明的有益效果为：

[0019] 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。

具体实施方式

[0020] 实施例一：

[0021] 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℃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。

[0022] 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℃回流状态下进行反应，反应过程中不断用泵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。

[0023] 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。

[0024] 实施例二：

[0025] 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℃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%的异二氢香芹酮255g，产率85%。

[0026] 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℃回流状态下进行反应，反应过程中不断用泵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%。

[0027] 实施例三：

[0028] 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℃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%。

[0029] 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℃回流状态下进行反应，反应过程中不断用泵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%。

[0030] 实施例四：

[0031] 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%。

[0032] 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℃回流状态下进行反应，反应过程中不断用泵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%。