CN104693025A - 一种制备戊二酸单l-薄荷酯的加料方式 - Google Patents

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    • C07C67/08—Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds

Abstract

本发明公开了一种由戊二酸酐、薄荷醇制备戊二酸单L-薄荷酯的加料方式，属有机化学合成领域。该方法以戊二酸酐、薄荷醇为原料，以人造沸石为催化剂，通过加入溶剂溶解，升温后，减压去除溶剂，从而实现无溶剂反应，得到戊二酸单L-薄荷酯。本发明主要解决了无溶剂反应制备戊二酸单L-薄荷酯的过程中薄荷醇容易升华造成薄荷醇转化率低的问题，从而降低了戊二酸单L-薄荷酯制备的原料成本，避免了无溶剂反应开始过于粘稠、搅拌不畅的缺点，使后处理更简便，消除了薄荷醇升华带来的系列问题。用此方法制备戊二酸单L-薄荷酯薄荷醇的转化率由原来的73%提高到87%以上。

Description

一种制备戊二酸单L-薄荷酯的加料方式
技术领域
本发明涉及一种由戊二酸酐、薄荷醇制备新型清凉剂戊二酸单L-薄荷酯的加料方式，属有机化学合成领域。
背景技术
薄荷醇清凉剂是一种重要的有机原料，应用于医药、食品、烟草、轻工等领域。它具有强烈的挥发性，渗透力极强，高浓度的薄荷醇蒸汽对人的皮肤及粘膜都有强烈的刺激和侵蚀作用。将薄荷醇和有机酸结合生成薄荷酯清凉剂，由于其具有相对较高的挥发温度，比单纯的薄荷醇更稳定。因此开发与薄荷醇相关的酯类，对扩展薄荷醇的应用领域有着重要意义。
戊二酸单L-薄荷酯作为清凉剂已通过美国FDA认证，是美国食品药品监督管理局近几年批准的新型凉味剂，国内进行相关的研究较少，更没有规模化生产。由戊二酸酐、薄荷醇制备戊二酸单L-薄荷酯采用带溶剂反应，转化率较低；采用无溶剂反应，薄荷醇容易升华，造成原料浪费。
国内有以戊二酸酐和薄荷醇为原料直接合成戊二酸单L-薄荷醇的相关文献研究报道，产率多在70％～80％(参见陈瑨等，河南化工2014，31(4)；霍萃萌等，河南科学2013，31(10))，采用的都是有溶剂反应，副产物较多，原料难以充分利用。也有相关专利文献报道，中国专利CN103304412A公布了一种生理凉味剂戊二酸薄荷酯的制备方法。该方法制备的产品为戊二酸单L-薄荷酯和戊二酸双薄荷酯的混合物，采用的也是有溶剂反应。
美国专利US7247743，采用薄荷醇和过量的戊二酸酐在碱性催化剂下反应制备得到戊二酸单L-薄荷酯和戊二酸双薄荷酯的混合物；美国专利US7960580采用薄荷醇和戊二酸在溶剂回流下反应得到戊二酸单L-薄荷酯和戊二酸双薄荷酯。这些现有技术制备的产品均是戊二酸单L-薄荷酯和戊二酸双薄荷酯的混合物。其它有关戊二酸薄荷酯的专利是配方专利。因此，需要探索合适的制备方法，对其工艺进行改进。
发明内容
本发明目的在于提供一种以戊二酸、薄荷醇为原料无溶剂反应制备戊二酸单L-薄荷酯的加料方式，实现成本低、薄荷醇高转化率、安全、简单易行的工业化生产需求。
为实现本发明目的，技术方案通过如下步骤实现：(1)在反应器中，加入戊二酸酐、薄荷醇及催化剂，加入溶剂，加热至90℃～100℃，减压蒸馏去除溶剂。(2)于90℃～130℃反应，反应结束后加入溶剂，将其倒入碳酸钠溶液中，搅拌，分层，水层用酸酸化至pH值为1～3，经萃取、分液、干燥、减压蒸馏，得到目标产品，纯度在98.5％以上。
步骤(1)所用催化剂人造沸石的结构为XnO.Al2O3 .xSiO2 .yH2O，其中X为K、Na、Ca、Ba中的一种，当X为K、Na时n为2，当X为Ca、Ba时n为1；x为2-4，y为1-3。所用溶剂为丁醚、氯仿、甲苯、石油醚、1，4-二氧六环中的一种或它们中两种的混合物。步骤(2)优选的反应温度范围为120℃～130℃，反应时间为3～5小时。
本发明在加料方式上采用了先加入溶剂，然后升温至某温度，此时薄荷醇已经呈液体状态，然后去除溶剂，从而解决了无溶剂反应制备戊二酸单L-薄荷酯的过程中薄荷醇容易升华造成薄荷醇转化率低的问题。
本发明创新点在于：以戊二酸酐、薄荷醇为原料，以人造沸石为催化剂，通过加入溶剂，升温后，减压蒸馏除去溶剂，从而实现无溶剂反应，解决了无溶剂反应制备戊二酸单L-薄荷酯的过程中薄荷醇容易升华造成薄荷醇转化率低的问题。采用本发明加料方式，转化率由原来的73％提高到87％以上。产率高、不需要特殊的反应、分离纯化设备，非常适合工业化生产。
具体实施方法
为更好地对发明进行阐述，下面举实例说明。
实施例1
在带有温度计、冷凝管的500ml三口烧瓶中加入戊二酸酐13.7g，薄荷醇15.6g人造沸石(Na2O.Al2O3 .xSiO2 .yH2O)3.2g，甲苯30ml。逐渐升温至90℃，减压蒸馏去除甲苯，120℃反应4小时，反应结束后加入甲苯50ml，加入质量百分比5％碳酸钠溶液200g，搅拌分层，水层加入3N盐酸，调pH值为3，搅拌、乙酸乙酯萃取，有机层干燥、过滤加压蒸馏除去溶剂，干燥得到戊二酸单L-薄荷酯24.6g，含量为98.7％，薄荷醇转化率为91％。
实施例2
在带有温度计、冷凝管的500ml三口烧瓶中加入戊二酸酐13.7g，薄荷醇15.6g人造沸石(BaO.Al2O3 .xSiO2 .yH2O)3.2g，氯仿25ml。逐渐升温至90℃，减压蒸馏去除氯仿，130℃反应5小时，反应结束后加入氯仿35ml，加入质量百分比5％碳酸钠溶液200g，搅拌分层，水层加入3N盐酸，调pH值为3，搅拌、乙酸乙酯萃取，有机层干燥、过滤加压蒸馏除去溶剂，干燥得到戊二酸单L-薄荷酯24.1g，含量为98.5％，薄荷醇转化率为89％。
实施例3
在带有温度计、冷凝管的500ml三口烧瓶中加入戊二酸酐13.7g，薄荷醇15.6g人造沸石(K2O.Al2O3 .xSiO2 .yH2O)3.2g，丁醚40ml。逐渐升温至90℃，减压蒸馏去除丁醚，90℃反应3.5小时，反应结束后加入丁醚55ml，加入质量百分比5％碳酸钠溶液200g，搅拌分层，水层加入3N盐酸，调pH值为1，搅拌、乙酸乙酯萃取，有机层干燥、过滤加压蒸馏除去溶剂，干燥得到戊二酸单L-薄荷酯23.5g，含量为98.7％，薄荷醇转化率为87％。
实施例4
在带有温度计、冷凝管的500ml三口烧瓶中加入戊二酸酐13.7g，薄荷醇15.6g人造沸石(CaO.Al2O3 .xSiO2 .yH2O)3.2g，1,4-二氧六环35ml。逐渐升温至100℃，减压蒸馏去除1,4-二氧六环，110℃反应3小时，反应结束后加入丁醚45ml，加入质量百分比5％碳酸钠溶液200g，搅拌分层，水层加入3N盐酸，调pH值为2，搅拌、乙酸乙酯萃取，有机层干燥、过滤加压蒸馏除去溶剂，干燥得到戊二酸单L-薄荷酯23.8g，含量为98.6％，薄荷醇转化率为88％。
采用本发明投料方式与无溶剂反应制备戊二酸单L-薄荷酯时薄荷醇的转化率具有明显的提高，具体结果对比如下：

Claims (2)

1. 一种制备戊二酸单L-薄荷酯的加料方式，其特征在于，通过如下步骤实现：（1）在反应器中，加入戊二酸酐、薄荷醇及催化剂，加入溶剂，加热至90℃~100℃，减压蒸馏去除溶剂；（2）于90℃~130℃反应，反应结束后将其倒入碳酸钠溶液中，搅拌，分层，水层用酸化至pH值为1~3，经萃取、分液、干燥、减压蒸馏，得到目标产品；
步骤（1）所用催化剂人造沸石的结构为XnO . Al2O3 . xSiO2 . yH2O，其中X为K、Na、Ca、Ba中的一种，当X为K、Na时n为2，当X为Ca、Ba时n为1；x为2-4 ，y为1-3；所用溶剂为丁醚、氯仿、甲苯、石油醚、1，4-二氧六环中的一种或它们中两种的混合物。
2. 如权利要求1所述的制备戊二酸单L-薄荷酯的加料方式，其特征在于，步骤（2）反应温度范围为120℃~130℃，反应时间为3~5小时。
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