CN103058825A

CN103058825A - d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法

Info

Publication number: CN103058825A
Application number: CN2012105774175A
Authority: CN
Inventors: 黄战鏖; 侯峰; 张长征; 钱正刚; 陈文杰
Original assignee: JIANGSU HONGBANG CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HONGBANG CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，以复合雷尼镍为催化剂，催化氢化含有至少一个双键、3-位连接一个氧原子的具有薄荷烷碳骨架的化合物、麝香草酚及d，l-薄荷醇和/或它的立体异构体混合物，反应完成后通过理论塔板数60-100的填料塔减压分馏，分别得d，l-薄荷醇、d，l-新薄荷醇及d，l-异薄荷醇；其中，反应过程在压力0.1-3.5MPa，温度50-200℃条件下进行。本发明的整个反应过程不使用水或有机溶剂，催化剂能够重复利用，很少发生薄荷醇中羟基氢解副产物，避免不能重复利用的烃类物质，氢化反应在低压下进行，反应温度低，设备要求不高，操作条件温和，降低了总体成本，并且使整个反应过程更加环保安全，麝香草酚转化率99.99%以上，收率大于99%。

Description

d,l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种d，l-薄荷醇及其几种立体异构体的合成方法。

背景技术

作为天然存在的环状萜烯醇，L-薄荷醇是薄荷油的主要成份之一；由于其具有冷却和清凉作用，而大量应用于香料调配和调味品，在医药上也有广泛应用。d，l-薄荷醇和它的几种立体异构体d，l-新薄荷醇、d，l-异薄荷醇及d，l-新异薄荷醇气味和味道稍弱于L-薄荷醇，因此它们的合成一直以来都引起广泛关注。将它们进行分离以获得外消旋的d，l-薄荷醇和它的几种异构体，作为调配清凉型香精也有广泛应用。

含有至少一个双键、3-位连接一个氧原子的具有薄荷烷碳骨架的化合物如麝香草酚等，在催化剂及一定压力作用下进行催化氢化，可以得到d，l-薄荷醇和它的异构体混合物。

其中R=氧原子或羟基；

在Liebigs Annals 1960,637,1文献中，报道了麝香草酚在雷尼镍催化下，以甲醇为溶剂，在200-250℃进行催化氢化，得到57.1%的d，l-薄荷醇。

EP0563611A1及DE19718116中披露，至少含有一个C=C双键、3-位连接一个氧原子的具有薄荷烷碳骨架的芳香族或脂环化合物，以贵金属钯、钌或铑负载在稀土金属和锰等载体上，在温度180-240℃，压力27-30 MPa，使用固定床进行催化氢化，得到薄荷醇混合物，含有52-57%的d，l-薄荷醇及11.5-14.8%异薄荷醇。

US2843636叙述了在铜、铬催化剂作用下，于260-280℃，3.4-9.0 MPa压力下，在加氢釜中将薄荷醇的立体异构体异构化成d，l-薄荷醇的方法；产物中含有60-64%的d，l-薄荷醇和10-12%的d，l-异薄荷醇；但这种过程产生了大约5%的无法再利用的脱氧产物烃。推测这是由于过高的温度引起羟基的被脱除。

中国专利CN1323775发表了以氧化铝负载贵金属钌及/或锡、钯、铂等作催化剂，于0.1-30MPa，30-170℃催化异构化薄荷醇的立体异构体混合物来合成d，l-薄荷醇。可以将含有55.8%d，l-薄荷醇、12.2%异d，l-薄荷醇、28.5%d，l-薄荷醇的原料，通过上述反应过程得到61.7～65.8%d，l-薄荷醇、9.1～10.3% d，l-异薄荷醇、22.8～25.2%d，l-新薄荷醇.

EP743296A1中叙述了以锰、钴和碱土金属氧化物或氢氧化物的混合粉末为催化剂，于150-230℃，3.5-30 MPa压力下催化氢化麝香草酚；在实例中，给出的温度为175℃，压力20 MPa，只是没有披露产物中薄荷醇混合物的组成情况。

迄今所描述的催化氢化或异构化具有薄荷烷碳骨架的化合物的条件，或者在有机溶剂中反应，或者在高温、在过高的压力下进行，因而设备要求高，操作条件苛刻，也容易引起薄荷醇中羟基氢解生成不能重复使用的烃类副产物；或者需要使用昂贵的贵金属作为催化剂。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，针对现有d，l-薄荷醇和它的几种立体异构体催化氢化得d，l-新薄荷醇、d，l-异薄荷醇及d，l-新异薄荷醇，原料易得，操作简便。

本发明的技术解决方案是：以复合雷尼镍为催化剂，催化氢化含有至少一个双键、3-位连接一个氧原子的具有薄荷烷碳骨架的化合物、麝香草酚及d，l-薄荷醇和/或它的立体异构体混合物，反应完成后通过理论塔板数60-100的填料塔减压分馏，分别得d，l-薄荷醇、d，l-新薄荷醇及d，l-异薄荷醇；其中，反应过程在压力0.1-3.5MPa，温度50-200℃条件下进行。

其中，反应过程在压力0.5-1.5 MPa，温度100-170℃条件下进行。

其中，复合雷尼镍催化剂的制备方法是：625g质量浓度20%氢氧化钠水溶液，搅拌及冰水浴冷却下，在通风柜中分批加入60-100目的含有铁、钼、铬的铝镍合金粉末100g，控制温度在25℃以下全部加完后继续搅拌30分钟；停止搅拌，使反应液升至室温；当氢气释放量减缓时，于水浴上徐徐加热，以防止气泡过多而使反应液溢出；加热过程中不断补充蒸馏水，以使反应液体积基本恒定，直到氢气发生再度变缓为止；

静置，待镍粉下沉，倾出上层清液；分别用等体积的蒸馏水、质量浓度5-9%氢氧化钠水溶液洗涤，倾出清液；水洗重复数次，直至水溶液呈中性。

其中，所述催化剂中除镍外，还含有铝、铁、钼、铬，催化剂中镍60-95%、铝5-15%、铁2-8%、钼0.1-5%、铬0.1-5%，合计100%。

其中，催化剂中镍80-90%、铝7-10%、铁4-6%、钼1-2%、铬0.5-1%，合计100%。

本发明的优点是：

1）整个反应过程不使用水或有机溶剂；

2）催化剂能够重复利用；

3）本发明方法很少发生薄荷醇中羟基氢解副产物，避免不能重复利用的烃类物质；

4）催化剂价格便宜，制备过程简单；

5）氢化反应在低压下进行，反应温度低，设备要求不高，操作条件温和，降低了总体成本，并且使整个反应过程更加环保安全，麝香草酚转化率99.99%以上，收率大于99%。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。

实施例1：复合雷尼镍催化剂的制备：625g质量浓度20%氢氧化钠水溶液，搅拌及冰水浴冷却下，在通风柜中分批加入60-100目的含有铁、钼、铬的铝镍合金粉末100g，控制温度在25℃以下全部加完后继续搅拌30分钟；停止搅拌，使反应液升至室温；当氢气释放量减缓时，于水浴上徐徐加热，以防止气泡过多而使反应液溢出；加热过程中不断补充蒸馏水，以使反应液体积基本恒定，直到氢气发生再度变缓为止；

静置，待镍粉下沉，倾出上层清液；分别用等体积的蒸馏水、质量浓度5%氢氧化钠水溶液洗涤，倾出清液；水洗重复数次，直至水溶液呈中性；其中，所述催化剂中除镍外，还含有铝、铁、钼、铬，催化剂中镍67%、铝15%、铁8%、钼5%、铬5%。

实施例2：3L高压釜，1500g麝香草酚，42.9g实施例1的催化剂，按照通常的加氢程序操作：氢气压力0.1MPa，加热到温度200℃搅拌下反应8小时，冷却物料，抽滤，得到的产物组成如下（GC）:d，l-新薄荷醇27.82%；d，l-新异薄荷醇1.63%；d，l-薄荷醇57.77% ；d，l-异薄荷醇12.18%；d，l-薄荷酮0.16%；烃0.03%；通过减压分馏，分别得到d，l-薄荷醇、d，l-异薄荷醇、d，l-新薄荷醇；产物收率是理论收率的99.5%。

实施例3：同实施例2操作；其中，氢气压力0.5MPa，温度180℃搅拌下反应10小时；其中，起始原料组成为：麝香草酚70%，d，l-新薄荷醇20.82%，d，l-新异薄荷醇5.63%，d，l-薄荷醇2.77%，d，l-薄荷酮 0.6%，烃0.18%；反应后得到的产物组成如下：d，l-新薄荷醇26.20%，d，l-新异薄荷醇1.83%，d，l-薄荷醇58.79%，d，l-异薄荷醇12.5%，d，l-薄荷酮 0.26%，烃0. 22%；薄荷醇混合产物收率是理论收率的99.3%。

实施例4：复合雷尼镍催化剂的制备：625g质量浓度20%氢氧化钠水溶液，搅拌及冰水浴冷却下，在通风柜中分批加入60-100目的含有铁、钼、铬的铝镍合金粉末100g，控制温度在25℃以下全部加完后继续搅拌30分钟；停止搅拌，使反应液升至室温；当氢气释放量减缓时，于水浴上徐徐加热，以防止气泡过多而使反应液溢出；加热过程中不断补充蒸馏水，以使反应液体积基本恒定，直到氢气发生再度变缓为止；

静置，待镍粉下沉，倾出上层清液；分别用等体积的蒸馏水、质量浓度6%氢氧化钠水溶液洗涤，倾出清液；水洗重复数次，直至水溶液呈中性；其中，催化剂中镍87%、铝7%、铁4%、钼1%、铬1%。

实施例5：3L高压釜，1500g麝香草酚，42.9g实施例4的催化剂，按照通常的加氢程序操作：氢气压力1.0MPa，温度170℃搅拌下反应11小时，冷却物料，抽滤，得到的产物组成如下（GC）: d，l-新薄荷醇26.53%，d，l-新异薄荷醇2.63%，d，l-薄荷醇56.49%，d，l-异薄荷醇13.5%，d，l-薄荷酮0.56%，烃0.04%；其中，起始原料组成为：麝香草酚60%，d，l-薄荷酮40%；薄荷醇混合产物收率是理论收率的99.6%。

实施例6：复合雷尼镍催化剂的制备：625g质量浓度20%氢氧化钠水溶液，搅拌及冰水浴冷却下，在通风柜中分批加入60-100目的含有铁、钼、铬的铝镍合金粉末100g，控制温度在25℃以下全部加完后继续搅拌30分钟；停止搅拌，使反应液升至室温；当氢气释放量减缓时，于水浴上徐徐加热，以防止气泡过多而使反应液溢出；加热过程中不断补充蒸馏水，以使反应液体积基本恒定，直到氢气发生再度变缓为止；

静置，待镍粉下沉，倾出上层清液；分别用等体积的蒸馏水、质量浓度7%氢氧化钠水溶液洗涤，倾出清液；水洗重复数次，直至水溶液呈中性；其中，催化剂中镍81%、铝10%、铁6%、钼2%、铬1%。

实施例7：3L高压釜，1000g麝香草酚，30g实施例6的催化剂，按照通常的加氢程序操作：氢气压力1.5MPa，温度150℃搅拌下反应12小时，冷却物料，抽滤，得到的产物组成如下（GC）:d，l-新薄荷醇27.62%，d，l-新异薄荷醇2.24%，d，l-薄荷醇55.77%，d，l-异薄荷醇13.18%，d，l-薄荷酮0.56%，烃0.05%；通过减压分馏，分别得到d，l-薄荷醇、d，l-异薄荷醇、d，l-新薄荷醇；产物收率是理论收率的99.1%。

实施例8：复合雷尼镍催化剂的制备：625g质量浓度20%氢氧化钠水溶液，搅拌及冰水浴冷却下，在通风柜中分批加入60-100目的含有铁、钼、铬的铝镍合金粉末100g，控制温度在25℃以下全部加完后继续搅拌30分钟；停止搅拌，使反应液升至室温；当氢气释放量减缓时，于水浴上徐徐加热，以防止气泡过多而使反应液溢出；加热过程中不断补充蒸馏水，以使反应液体积基本恒定，直到氢气发生再度变缓为止；

静置，待镍粉下沉，倾出上层清液；分别用等体积的蒸馏水、质量浓度9%氢氧化钠水溶液洗涤，倾出清液；水洗重复数次，直至水溶液呈中性；其中，催化剂中镍92.8%、铝5%、铁2%、钼0.1%、铬0.1%。

实施例9：同实施例7操作；其中，采用实施例8的催化剂；其中，氢气压力2.0MPa、温度100℃搅拌下反应13小时；其中，起始原料中：麝香草酚50%，d，l-新薄荷醇30.75%，d，l-新异薄荷醇：5.78%，d，l-薄荷醇12.77%，d，l-薄荷酮0.4%，烃0.10%；反应后得到的产物组成如下：d，l-新薄荷醇27.90%，d，l-新异薄荷醇1.58%，d，l-薄荷醇 55.79%，d，l-异薄荷醇13.7%，d，l-薄荷酮0.36%，烃0.15%；薄荷醇混合产物收率是理论收率的99.2%。

实施例9：同实施例7操作；其中，氢气压力3.5MPa、温度50℃搅拌下反应14小时；其中，起始原料中：麝香草酚50%，d，l-薄荷酮20%，d，l-新薄荷醇20.58%，d，l-新异薄荷醇4.3%，d，l-薄荷醇5.1%；反应后得到的产物组成如下：d，l-新薄荷醇28.50%，d，l-新异薄荷醇1.73%，d，l-薄荷醇55.67%，d，l-异薄荷醇12.7%，d，l-薄荷酮0.32%，烃0.05%；薄荷醇混合产物收率是理论收率的99.6%。

Claims

1.d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，其特征是：以复合雷尼镍为催化剂，催化氢化含有至少一个双键、3-位连接一个氧原子的具有薄荷烷碳骨架的化合物、麝香草酚及d，l-薄荷醇和/或它的立体异构体混合物，反应完成后通过理论塔板数60-100的填料塔减压分馏，分别得d，l-薄荷醇、d，l-新薄荷醇及d，l-异薄荷醇；其中，反应过程在压力0.1-3.5MPa，温度50-200℃条件下进行。

2. 根据权利要求1所述的d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，其特征是：其中，反应过程在压力0.5-1.5 MPa，温度100-170℃条件下进行。

3. 根据权利要求1所述的d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，其特征是复合雷尼镍催化剂的制备方法是：625g质量浓度20%氢氧化钠水溶液，搅拌及冰水浴冷却下，在通风柜中分批加入60-100目的含有铁、钼、铬的铝镍合金粉末100g，控制温度在25℃以下全部加完后继续搅拌30分钟；停止搅拌，使反应液升至室温；当氢气释放量减缓时，于水浴上徐徐加热，以防止气泡过多而使反应液溢出；加热过程中不断补充蒸馏水，以使反应液体积基本恒定，直到氢气发生再度变缓为止；静置，待镍粉下沉，倾出上层清液；分别用等体积的蒸馏水、质量浓度5-9%氢氧化钠水溶液洗涤，倾出清液；水洗数次，直至水溶液呈中性。

4. 根据权利要求3所述的d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，其特征是：其中，所述催化剂中除镍外，还含有铝、铁、钼、铬，催化剂中镍60-95%、铝5-15%、铁2-8%、钼0.1-5%、铬0.1-5%，合计100%。

5. 根据权利要求3所述的d，l-薄荷醇及其立体异构体的合成方法，其特征是：其中，催化剂中镍80-90%、铝7-10%、铁4-6%、钼1-2%、铬0.5-1%，合计100%。