CN103058835A - 一种茴脑的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种茴脑的合成方法,以苯甲醚和丙酰氯为起始原料,经傅克酰化反应,接着经硼氢化钠还原,再经有机酸和酸性无机盐催化脱水,最后经精馏制得。本发明采用酰化和还原副反应低,中间体不需提纯可直接投入下一步反应,减少了中间体的提纯损失和提纯费用,提高了收率,降低了能耗。以化学还原法代替催化加氢法,选择性高、反应速度快、副反应少,还原收率可达98%以上。采用双催化剂在低沸点溶剂中进行常压低温脱水,与负压连续脱水法相比,脱水时间可缩短90%,能耗大幅度降低。该方法的总收率可达75%。产品质量指标高于天然品标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种香料化合物的制备方法,具体说是涉及一种茴脑的制备方法。
背景技术
茴脑(英文名称:Anethole),亦称大茴香脑、茴香脑、对丙烯基茴香醚等,是一种广泛存在于自然界中的芳香族化合物,外观为无色或淡黄色液体或结晶,分子式 C10H12O,分子量为148.2,熔点22.5oC,沸点235oC,有顺式、反式两种异构体,顺式、反式茴脑混合物的CAS号为104-46-1,反式茴脑CAS号为4180-23-8。茴脑带有甜味,具有茴香的特殊香气。不管是天然品还是合成品,茴脑均以反式、顺式混合的形式存在,但以反式为主。
茴脑因其独特的茴香气味而倍受人们的青睐,广泛应用于食品、日化、医药等行业。反式茴脑作为调味料应用被美国食品及药物管理局(FDA)和美国香料和萃取物制造者协会(FEMA)确认为“一般认为安全”。我国GB2760-1996规定为允许使用的食用香料。据大量数据显示,每年通过消费传统食品摄入大约100吨的反式茴脑。
目前全球市场年需求量为4000吨-5000吨,其中天然茴脑约2000吨,合成茴脑约2000 -3000吨。天然茴脑主要来源于中国,而合成茴脑国外目前仅有森馨(Sensient)等少数公司生产,国内未见有批量生产报道。随着国内外市场需求日益增大,合成茴脑市场前景看好。
目前国外合成茴脑的生产工艺为:苯甲醚与丙酸酐在FeCl3催化下酰化为对甲氧基苯丙酮,经分离提纯后催化加氢还原为1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇,再经分离提纯后负压连续脱水、精馏而得成品。
该工艺存在以下缺点:
(1)酰化反应副反应高、产物须分离提纯后方可用于加氢还原,因此收率低、能耗高;
(2)还原反应虽用氢气成本低,但因聚合物多,产物也必须经分离提纯后方可用于脱水反应,因此导致收率低、能耗高,同时由于加压反应而导致安全系数降低;
(3)负压连续脱水反应时间长,对真空、蒸汽等设备工况要求高,能耗高;
(4)该工艺的总收率约为60%。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种茴脑的合成方法。该生产方法收率高、能耗低、生产周期短、清洁环保。
本发明通过以下技术方案实现:
一种茴脑的合成方法,以苯甲醚和丙酰氯为起始原料,经傅克酰化反应,接着经硼氢化钠还原,再经有机酸和酸性无机盐催化脱水,最后经精馏制得。
所述催化脱水所用的有机酸为对甲苯磺酸,催化脱水所用的酸性无机盐为硫酸氢钾。
所述合成方法,包括下列具体步骤:
(1)在搅拌状态下,向反应釜内投入苯甲醚和AlCl3,降温至5℃,滴加丙酰氯,滴加过程中控制温度在5℃~10℃,滴完后在5℃~10℃保温3小时结束反应,用碱中和至中性,得对甲氧基苯丙酮粗品;
(2)向步骤(1)得到的对甲氧基苯丙酮粗品中投入硼氢化钠,控制温度20℃~30℃进行还原反应,当对甲氧基苯丙酮含量低于0.5%时结束反应,用醋酸中和至中性,得1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品;
(3)向步骤(2)得到的1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品中投入甲醇、对甲苯磺酸和硫酸氢钾,升温回流反应,当1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇含量低于0.5%时结束反应,用碳酸钠中和至中性,得合成茴脑粗品;
(5)将步骤(4)得到的合成茴脑粗品蒸馏回收甲醇和过量的苯甲醚后,进行减压精馏,得合成茴脑。
步骤(1)的傅克酰化反应,其苯甲醚、丙酰氯、AlCl3的摩尔比为1.1-1.3:1:1。
步骤(2)中,对甲氧基苯丙酮与硼氢化钠的质量比为1:0.1-0.2。
步骤(3)中 1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品催化脱水反应的溶剂为甲醇,所述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品与甲醇的质量比为1:1.5-2.5。
步骤(3)中所述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品与对甲苯磺酸、硫酸氢钾质量比为1: 0.01:0.02。
(1)对甲氧基苯丙酮的合成(酰化)
(2)1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇的合成(还原)
(3)茴脑的合成(脱水)
本发明与现有工艺相比具有如下优点:
(1)酰化和还原副反应低,中间体不需提纯可直接投入下一步反应,减少了中间体的提纯损失和提纯费用,提高了收率,降低了能耗。
(2)以化学还原法代替催化加氢法,选择性高、反应速度快、副反应少,还原收率可达98%以上。
(3)采用双催化剂在低沸点溶剂中进行常压低温脱水,与负压连续脱水法相比,脱水时间可缩短90%,能耗大幅度降低。
(4)该方法的总收率可达75%。
(5)产品质量指标高于天然品标准。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的描述,但并不对本发明的保护范围有任何限制。
实施例一:
在搅拌状态下,向反应釜内投入118.8kg苯甲醚和133.5kgAlCl3,降温至5℃,滴加92.5kg丙酰氯,滴加过程中控制温度在5℃~10℃,滴完在5℃~10℃保温3小时结束反应,用氢氧化钠中和至中性,得对甲氧基苯丙酮粗品,色谱分析有效量为148kg。
向上述对甲氧基苯丙酮粗品中投入14.8kg硼氢化钠,控制温度20℃~30℃进行还原反应,当对甲氧基苯丙酮含量低于0.5%时结束反应,用醋酸中和至中性,得1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品,色谱分析有效量为147kg。
向上述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品中投入220.5kg甲醇、1.47kg对甲苯磺酸和2.94kg硫酸氢钾,升温回流反应,当1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇含量低于0.5%时结束反应,用碳酸钠中和至中性,得合成茴脑粗品,色谱分析有效量为115kg。
将上述合成茴脑粗品回收完甲醇和过量的苯甲醚后,进行减压精馏,得合成茴脑有效量110kg,成品含量>99.5%,反应总收率74.3%。回收的甲醇和苯甲醚可重复使用。茴脑中反式结构大于99.5%,顺式结构小于0.2%。
实施例二:
在搅拌状态下,向反应釜内投入129.6kg苯甲醚和133.5kgAlCl3,降温至5℃,滴加92.5kg丙酰氯,滴加过程中控制温度在5℃~10℃,滴完在5℃~10℃保温3小时结束反应,用氢氧化钠中和至中性,得对甲氧基苯丙酮粗品,色谱分析有效量为149kg。
向上述对甲氧基苯丙酮粗品中投入22.4kg硼氢化钠,控制温度20℃~30℃进行还原反应,当对甲氧基苯丙酮含量低于0.5%时结束反应,用醋酸中和至中性,得1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品,色谱分析有效量为148kg。
向上述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品中投入296kg甲醇、1.48kg对甲苯磺酸和2.96kg硫酸氢钾,升温回流反应,当1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇含量低于0.5%时结束反应,用碳酸钠中和至中性,得合成茴脑粗品,色谱分析有效量为116kg。
将上述合成茴脑粗品回收完甲醇和过量的苯甲醚后,进行减压精馏,得合成茴脑有效量112kg,成品含量>99.5%,反应总收率75.7%。回收的甲醇和苯甲醚可重复使用。茴脑中反式结构大于99.5%,顺式结构小于0.2%。
实施例三:
在搅拌状态下,向反应釜内投入140.4kg苯甲醚和133.5kgAlCl3,降温至5℃,滴加92.5kg丙酰氯,滴加过程中控制温度在5℃~10℃,滴完在5℃~10℃保温3小时结束反应,用氢氧化钠中和至中性,得对甲氧基苯丙酮粗品,色谱分析有效量为146kg。
向上述对甲氧基苯丙酮粗品中投入29.2kg硼氢化钠,控制温度20℃~30℃进行还原反应,当对甲氧基苯丙酮含量低于0.5%时结束反应,用醋酸中和至中性,得1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品,色谱分析有效量为145kg。
向上述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品中投入362.5kg甲醇、1.45kg对甲苯磺酸和2.9kg硫酸氢钾,升温回流反应,当1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇含量低于0.5%时结束反应,用碳酸钠中和至中性,得合成茴脑粗品,色谱分析有效量为114kg。
将上述合成茴脑粗品回收完甲醇和过量的苯甲醚后,进行减压精馏,得合成茴脑有效量111kg,成品含量>99.5%,反应总收率75%。回收的甲醇和苯甲醚可重复使用。茴脑中反式结构大于99.5%,顺式结构小于0.2%。
Claims (7)
1.一种茴脑的合成方法,其特征在于:以苯甲醚和丙酰氯为起始原料,经傅克酰化反应,接着经硼氢化钠还原,再经有机酸和酸性无机盐催化脱水,最后经精馏制得。
2.如权利要求1所述的一种茴脑的合成方法,其特征在于:催化脱水所用的有机酸为对甲苯磺酸,催化脱水所用的酸性无机盐为硫酸氢钾。
3.如权利要求1或2所述的一种茴脑的合成方法,其特征在于包括下列步骤:化学物质的顺式和反式性能一样吗
(1)在搅拌状态下,向反应釜内投入苯甲醚和AlCl3,降温至5℃,滴加丙酰氯,滴加过程中控制温度在5℃~10℃,滴完后在5℃~10℃保温3小时结束反应,用碱中和至中性,得对甲氧基苯丙酮粗品;
(2)向步骤(1)得到的对甲氧基苯丙酮粗品中投入硼氢化钠,控制温度20℃~30℃进行还原反应,当对甲氧基苯丙酮含量低于0.5%时结束反应,用醋酸中和至中性,得1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品;
(3)向步骤(2)得到的1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品中投入甲醇、对甲苯磺酸和硫酸氢钾,升温回流反应,当1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇含量低于0.5%时结束反应,用碳酸钠中和至中性,得合成茴脑粗品;
(5)将步骤(4)得到的合成茴脑粗品蒸馏回收甲醇和过量的苯甲醚后,进行减压精馏,得合成茴脑。
4.如权利要求3所述的一种茴脑的合成方法,其特征在于:步骤(1)的傅克酰化反应,其苯甲醚、丙酰氯、AlCl3的摩尔比为1.1-1.3:1:1。
5.如权利要求3所述的一种茴脑的合成方法,其特征在于:步骤(2)中,对甲氧基苯丙酮与硼氢化钠的质量比为1:0.1-0.2。
6.如权利要求3所述的一种茴脑的合成方法,其特征在于:步骤(3)中 1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品催化脱水反应的溶剂为甲醇,所述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品与甲醇的质量比为1:1.5-2.5。
7.如权利要求3所述的一种茴脑的合成方法,其特征在于:步骤(3)中所述1-(4-甲氧苯基)-1-丙醇粗品与对甲苯磺酸、硫酸氢钾质量比为1: 0.01:0.02。
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