CN103951546B - 一种百里酚的新合成工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种百里酚的新合成工艺，在以浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸和氯化锌的组合物为催化剂的催化作用下，通过控制反应温度，向含有间甲酚的反应体系中持续通入丙烯气体，进行间甲酚的异丙基化反应，最终制备得到含量高达98～99.5％和收率为75～80％的百里酚，而且本发明成本低，工艺条件简单，并易于操作。

Description

一种百里酚的新合成工艺

技术领域

本发明属于化学品合成领域，具体而言涉及一种百里酚的合成工艺。

背景技术

百里酚也称麝香草酚，化学名称为5-甲基-2-异丙基苯酚，具有特殊香气和甜的辛香风味，常用于配制胶姆糖、椒样薄荷、柑桔、蘑菇香和香辛香料等型香精。

百里酚不但能用作香料，又因为它具有防腐性，所以还可作为医疗药品，常出现在一些具有药用价值的口腔卫生品中，也可用来处理伤口，贮存解剖标本；由于百里酚又具有酚类的气味，也常用作驱虫剂。此外，百里酚还可作为抗氧剂、检定氮化钛用的特殊试剂、百里酚蓝指示剂的对比基准、合成许多化学品的初级原料。

目前，百里酚的主要来源是天然品和合成品，其中合成百里酚的主要方法是有机合成法。制备百里酚的常见方法是利用间甲酚作为原料，对苯环进行烷基化，而在现有的专利技术中常采用的烷基化试剂有异丙基氯、异丙醇、异丙醚和丙烯。例如在美国专利US2286953和US2064885中，均采用异丙基氯作为烷基化试剂对间甲酚进行异丙基化制备百里酚，收率为65～70％。在制备过程中，采用了大量的三氯化铝作为催化剂，而且反应温度为-10～-15℃，除此之外还需要利用1,2-二氯乙烷作为溶剂，该工艺条件既消耗了大量的催化剂，又产生了大量的废水，而且能耗较大。又如在美国专利US1902904中，采用压力釜作为反应容器在250～350℃对间甲酚进行烷基化，采用的异丙基试剂可以是异丙醚、异丙醇或异丙基氯。但是该工艺条件温度高，收率低为60～70％，而且采用的异丙基试剂价格昂贵。利用价格便宜的丙烯作为烷基化试剂，是另一条合成路线。例如在美国专利US1892990和US1886311中均公开了采用丙烯作为烷基化试剂的工艺条件，但是收率仅有50％，此外，美国专利US1886311采用的是高温330～350℃和高压3～4Mpa的反应条件，这会给生产的推广带来困难，同时不利于大规模的生产。

从现有的专利技术分析可以看出，现有的百里酚合成工艺存在诸多问题，例如采用丙烯作为烷基化试剂，虽然降低了生产成本，但是收率低，往往只有50％，而且工艺条件苛刻，对设备要求高。此外，采用其他试剂，例如将异丙基氯，异丙醇和异丙醚作为烷基化试剂虽然能够将收率提高到60～70％，但是原料的成本大幅度的提高，同时产生的“三废”较多。因此，目前，亟需一种低成本，高产率，工艺条件简单易于操作的百里酚的合成工艺。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在以浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸和氯化锌的组合物为催化剂的催化作用下，采用价格较低的丙烯作为异丙基化试剂，在控制反应温度的情况下，对间甲酚进行异丙基化反应得到收率较高，含量较高的百里酚，而且本发明成本低，工艺条件简单，并易于操作，从而完成本发明。

本发明的目的之一在于提供一种百里酚的新合成工艺，包括以下步骤：

(1)在反应釜中加入间甲酚和催化剂，混合后搅拌均匀，其中，所述催化剂为浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸和氯化锌的组合物；

(2)将反应釜升温到80～150℃，在控制反应温度情况下，持续通入丙烯气体，反应时间为2～20小时，然后停止通气，其中，丙烯气体每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.1～1：1；

(3)停止通气后将反应釜冷却到20～60℃，将稀盐酸加入反应釜中进行淬灭反应，然后在50～110℃下分液，将分液后的有机相用盐水洗涤后进行减压蒸馏，得到目标产物百里酚。

本发明的另一目的在于提供一种根据本发明上述的合成工艺得到的百里酚，通过气相色谱法检测的百里酚的含量达98～99.5％，甚至高达99％以上。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

根据本发明，提供一种百里酚的新合成工艺，该合成工艺包括以下3个步骤：

步骤1、在反应釜中加入间甲酚和催化剂，混合后搅拌均匀，其中，所述催化剂为浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸和氯化锌的组合物。

根据本发明，由于催化剂组合物中的质子酸浓硫酸或多聚磷酸能够改善和提高三氯化铝或氯化锌的催化活性，相比起单独将三氯化铝或氯化锌作为催化剂，能够更好的提高反应效率。另外，在提高反应产率的同时加强定位选择性，提高目标产物百里酚的含量，而且浓硫酸和多聚磷酸作为一种大吨位的化工产品，价格低廉，可降低生产成本。

其中，所述催化剂组合物的用量为百里酚的1～18wt％，优选为4～15wt％，更优选为7～11wt％。若催化剂的用量低于1wt％，则因为用量少，不能起到很好的催化作用，若用量大于18wt％，则因为用量过多，反应速率较快，难以控制反应的进程，同时也会导致副产物增多，导致百里酚的异构体和二异丙基取代或多异丙基取代的产物增多，使得目标产物百里酚含量降低。

根据本发明，催化剂选自浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸和氯化锌的组合物，优选浓硫酸和三氯化铝的组合物。其中，浓硫酸和三氯化铝的摩尔比为0.2～1:1，优选为0.3～0.9:1，更优选为0.4～0.8:1；多聚磷酸和三氯化铝的摩尔比为0.2～1:1，优选为0.3～0.9:1，更优选为0.4～0.8:1；浓硫酸和氯化锌的摩尔比为0.2～1:1，优选为0.3～0.9:1，更优选为0.4～0.8:1；多聚磷酸和氯化锌的摩尔比为0.2～1:1，优选为0.3～0.9:1，更优选为0.4～0.8:1。

步骤2、将反应釜升温到80～150℃，在控制反应温度情况下，持续通入丙烯气体，反应时间为2～20小时，然后停止通气，其中，丙烯气体每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.1～1：1。

本发明选择价格低廉的丙烯作为异丙基化试剂对间甲酚进行异丙基化反应，而没有采用价格昂贵的异丙醚、异丙醇或是异丙基氯作为异丙基化试剂对间甲酚进行异丙基化反应，一方面降低了成本，另一方面，选用异丙醚、异丙醇或是异丙基氯都会对合成工艺条件的要求较为苛刻，即在高温高压的条件下合成，同时，产率也较低。而在本发明中，无需高温高压条件，在80～150℃下和常压条件下，便可进行异丙基化反应，大大弱化了生产工艺条件对反应的影响，可重复操作性强，从而使得目标产物稳定可靠。另外，异丙基醇是一类弱烷基化试剂，其中的羟基易与三氯化铝和氯化锌络合，从而影响催化效果；异丙基氯较为活泼，反应速率不易控制，会导致副产物增多，导致目标产物含量低。

根据本发明，将间甲酚与催化剂混合后，将反应釜升温到80～150℃，优选升温至100～125℃，更优选温度为115～120℃，然后在控制反应温度情况下，优选控制温度为100～125℃，更优选控制温度为115～120℃，通入丙烯气体进行异丙基化反应。

经本发明人研究发现，若异丙基化反应温度低于80℃，由于温度低，反应速率慢，反应进行的不充分，影响最终产物的收率，同时目标产物的定位选择性变差；若反应温度高于150℃，由于温度过高，容易生成二异丙基取代的产物，生成的副产物增多，直接导致最终目标产物的含量降低。

根据本发明，优选持续地向反应釜中通丙烯气体，并且通丙烯气体时保持丙烯气体的通气速度不变，每小时的通入量优选使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.1～1:1。虽然丙烯的通气量过大不会对反应产生不利影响，但当丙烯的每小时通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比高于1:1时，不但造成不必要的浪费，而且也会发生不必要的副反应；而当丙烯的每小时通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比低于0.1:1时，则会发现反应速度明显变慢。

因此，根据本发明，每小时的通入量优选使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.2～0.5:1，更优选为0.3:1。

根据本发明，异丙基化的反应时间为2～20小时，若反应温度低于2小时，则由于反应时间短，不利于反应的充分进行，影响反应产物的收率，若高于20小时，随着反应时间的延长，生成的副产物增多，目标产物百里酚的含量下降，影响目标产物的使用性能。特别地，优选异丙基化的反应时间为4～16小时，更优选为6～14小时，尤其优选为8～12小时，然后停止通气。

步骤3、停止通气后将反应釜冷却到20～60℃，将稀盐酸加入反应釜中进行淬灭反应，然后在50～110℃下分液，将分液后的有机相用盐水洗涤后进行减压蒸馏，得到目标产物百里酚。

在优选的实施方式中，停止通气后将反应釜冷却至25～40℃，更优选25～30℃，然后进行淬灭反应。

在进行淬灭反应时，稀盐酸的质量百分比浓度为1～25％，优选2～15％，更优选为3～8％。选用稀盐酸作为淬灭剂可达到理想的淬灭效果，消耗过量反应物，阻止不必要的反应的继续发生，从而进一步提升目标产物百里酚的含量和收率。

淬灭反应结束后，优选在65～100℃下分液，更优选在75～95℃下分液，然后将分液后的有机相用盐水洗涤一次或多次后进行减压蒸馏，特别地，用10％的食盐水进行洗涤，减压蒸馏时真空度控制在8～20mmHg，优选为10～15mmHg，在80～85℃得到目标产物百里酚的馏分。

根据本发明，经过以上步骤获得的目标产物百里酚收率达到75～80％，并且例如通过气相色谱法检测，获知产物中百里酚的含量高达98～99.5％，甚至高达99％以上，因而定位选择性较高。

综合而言，在本发明百里酚的新合成工艺中，在一定的反应温度条件下，持续通入丙烯气体与间甲酚反应，特别地，在一定反应温度条件下，保持丙烯气体的通气速度不变，使得制备得到的目标产物百里酚稳定可靠。

在上述合成工艺中，反应温度范围介于80～150℃之间，由于反应温度可浮动范围大，因此非常有利于生产上的推广，使得生产工艺简单，易于操作，可重复性强。在优选的实施方式中，优选反应温度为115～120℃，在此温度条件下，所得到的目标产物百里酚的含量高，同时收率达到最佳。

在本发明百里酚的新合成工艺中，丙烯与间甲酚的烷基化反应是常规的付-克反应，间甲酚上由于有两个取代基，会导致间甲酚烷基化时所产生的异构体较多，此外，在催化剂的作用下也会带来其他杂质的产生，如二异丙基取代的产物。因此，催化剂的选择成为关键，在本发明中，采用质子酸多聚磷酸或浓硫酸来活化三氯化铝或氯化锌，特别地，本发明优选一定组成配比的浓硫酸和三氯化铝的组合物催化丙烯与间甲酚的异丙基化反应，使得生成的目标产物百里酚的含量达到最佳。

根据本发明另一方面，提供一种根据本发明上述的合成工艺得到的百里酚，通过气相色谱法检测的百里酚含量达98～99.5％，甚至高达99％以上。

本发明的有益效果表现于以下几方面：

(1)在本发明中，采用了价格低廉的丙烯作为异丙基化试剂，极大的降低了生产成本。

(2)本发明没有采用异丙基氯、异丙醇或是异丙醚对间甲酚进行异丙基化反应，有效避免了反应过程中要使用大量的溶剂，大大减少了三废的排放，有利于环保。

(3)在本发明中，在以浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸氯化锌的组合物为催化剂的催化作用下，控制一定的反应温度，极大的降低副产物的生成，定位选择性高，得到的目标产物的含量高达99％以上，收率为75～80％。

(4)在本发明中，反应温度为80～150℃，在此温度之间，均可得到含量高、收率高的目标产物，温度浮动范围大，有利于生产上重复操作，生产稳定性强。

(5)在本发明中，克服了以丙烯作为烷基化试剂时，反应活性低、对工艺条件苛刻，对设备要求高和产率不高的缺点，在较低温度和常压的工艺条件下便可得到高含量高收率的目标产物。

实施例

以下通过具体实例进一步描述本发明。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

实施例1

将11g无水三氯化铝、6.6g浓硫酸和120g间甲酚加入到反应釜中，混合后搅拌均匀；

然后将反应釜升温至80℃，然后持续通入丙烯气体进行异丙基化反应，每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.1:1，通气10h后结束反应；

将反应釜降温至20℃，加入3％稀盐酸进行淬灭，然后在80～90℃下分液，分液后的有机相用10％的食盐水洗涤一次后减压蒸馏，减压蒸馏时控制真空度在10～15mmHg之间，在80～85℃时得到目标产物百里酚的馏分，其收率达到76％。

经GC检测，百里酚的含量为99.3％。

实施例2

将5g的氯化锌、3g质量百分比浓度为98％的浓硫酸和100g间甲酚加入到反应釜中，混合后搅拌均匀；

然后将反应釜升温至125℃，然后持续通入丙烯气体进行异丙基化反应，每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.3:1，通气14h后结束反应；

将反应釜降温至30℃，加入8％稀盐酸进行淬灭，然后在75～80℃下分液，分液后的有机相用10％的食盐水洗涤一次后减压蒸馏，减压蒸馏时控制真空度在10～15mmHg之间，在80～85℃时得到目标产物百里酚的馏分，其收率达到75％。

经GC检测，百里酚的含量为99.1％。

实施例3

将7.5g的无水氯化铝、5g多聚磷酸和100g间甲酚加入到反应釜中，混合后搅拌均匀；

然后将反应釜升温至150℃，然后持续通入丙烯气体进行异丙基化反应，每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.5:1，通气8h后结束反应；

将反应釜降温至30℃，加入2％稀盐酸进行淬灭，然后在85～90℃下分液，分液后的有机相用10％的食盐水洗涤一次后减压蒸馏，减压蒸馏时控制真空度在10～15mmHg之间，在80～85℃时得到目标产物百里酚的馏分，其收率达到80％。

经GC检测，百里酚的含量为99.5％。

实施例4

将8g的氯化锌、4g多聚磷酸和150g间甲酚加入到反应釜中，混合后搅拌均匀；

然后将反应釜升温至125℃，然后持续通入丙烯气体进行异丙基化反应，每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.2:1，通气14h后结束反应；

将反应釜降温至25℃，加入15％稀盐酸进行淬灭，然后在80～85℃下分液，分液后的有机相用10％的食盐水洗涤一次后减压蒸馏，减压蒸馏时控制真空度在10～15mmHg之间，在80～85℃时得到目标产物百里酚的馏分，其收率达到75％。

经GC检测，百里酚的含量为99％。

对比例1

重复实施例1，其中，反应温度为70℃，其他条件不变，最终得到百里酚的收率为50％，经GC检测，百里酚的含量为98％。

对比例2

重复实施例3，其中，反应温度为160℃，其他条件不变，最终得到的百里酚的收率为60％，经GC检测，百里酚的含量为96％。

对比例3

重复实施例1，其中，单独以无水三氯化铝为催化剂，其他条件不变，最终得到的百里酚的收率为52％，经GC检测，百里酚的含量为95％。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种百里酚的合成工艺，包括以下步骤：

(1)在反应釜中加入间甲酚和催化剂，混合后搅拌均匀，其中，所述催化剂为浓硫酸和三氯化铝的组合物，多聚磷酸和三氯化铝的组合物，浓硫酸和氯化锌的组合物或是多聚磷酸和氯化锌的组合物；

(2)将反应釜升温到80～150℃，在控制反应温度情况下，持续通入丙烯气体，反应时间为2～20小时，然后停止通气，其中，丙烯气体每小时的通气量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.1～1：1；

(3)停止通气后将反应釜冷却到20～60℃，将稀盐酸加入反应釜中进行淬灭反应，然后在50～110℃下分液，将分液后的有机相用盐水洗涤后进行减压蒸馏，得到目标产物百里酚。

2.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(1)中，催化剂为浓硫酸和三氯化铝的组合物。

3.根据权利要求1所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(1)中，浓硫酸和三氯化铝的摩尔比为0.2～1:1；或

多聚磷酸和三氯化铝的摩尔比为0.2～1:1；或

浓硫酸和氯化锌的摩尔比为0.2～1:1；或

多聚磷酸和氯化锌的摩尔比为0.2～1:1。

4.根据权利要求3所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(1)中，浓硫酸和三氯化铝的摩尔比为0.4～0.8:1；或

多聚磷酸和三氯化铝的摩尔比为0.4～0.8:1；或

浓硫酸和氯化锌的摩尔比为0.4～0.8:1；或

多聚磷酸和氯化锌的摩尔比为0.4～0.8:1。

5.根据权利要求1至4之一所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(1)中，所述催化剂的用量为百里酚的1～18wt％。

6.根据权利要求5所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(1)中，所述催化剂的用量为百里酚的7～11wt％。

7.根据权利要求1至4之一所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(2)中，将间甲酚与催化剂混合后，将反应釜升温至100～125℃，然后在控制反应温度情况下，通入丙烯气体进行异丙基化反应。

8.根据权利要求7所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(2)中，将间甲酚与催化剂混合后，将反应釜升温至115～120℃，然后在控制反应温度情况下，通入丙烯气体进行异丙基化反应。

9.根据权利要求1至4之一所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(2)中，持续地向反应釜中通丙烯气体，并且通丙烯气体时保持丙烯气体的通气速度不变，每小时的通入量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.2～0.5:1。

10.根据权利要求9所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(2)中，持续地向反应釜中通丙烯气体，并且通丙烯气体时保持丙烯气体的通气速度不变，每小时的通入量使得丙烯与间甲酚的摩尔比为0.3:1。

11.根据权利要求1至4之一所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(2)中，异丙基化的反应时间为4～16小时，然后停止通气。

12.根据权利要求11所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(2)中，异丙基化的反应时间为8～12小时，然后停止通气。

13.根据权利要求1至4之一所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(3)中，将反应釜冷却至25～40℃，然后用质量百分比浓度为1～25％的稀盐酸进行淬灭反应。

14.根据权利要求13所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(3)中，将反应釜冷却到25～30℃，然后用质量百分比浓度为3～8％的稀盐酸进行淬灭反应。

15.根据权利要求1至4之一所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(3)中，淬灭反应结束后，在65～100℃下分液，将分液后的有机相用盐水洗涤一次或多次后进行减压蒸馏，减压蒸馏时真空度控制在8～20mmHg，在80～85℃得到目标产物百里酚。

16.根据权利要求15所述的合成工艺，其特征在于，

在步骤(3)中，淬灭反应结束后，在75～95℃下分液，将分液后的有机相用10％的食盐水洗涤一次或多次后进行减压蒸馏，减压蒸馏时真空度控制在10～15mmHg，在80～85℃得到目标产物百里酚。