CN108191622B - 一种dl-麝香酮的连续制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DL‑麝香酮的连续制备方法。这种制备方法包括以下步骤:1)将2,15‑十六烷二酮溶于非质子溶剂中,然后在固定床环合反应器中连续反应,在环合催化剂的作用下环合生成3‑甲基环十五烯酮类似物;2)将3‑甲基环十五烯酮类似物脱溶后,再溶于质子溶剂中,然后在加氢催化剂的作用下,与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,得到麝香酮;3)将步骤2)所得的产物脱溶后进行连续色谱分离,含DL‑麝香酮的产品液经过脱溶得到DL‑麝香酮产品。本发明制备DL‑麝香酮的方法工艺稳定性高,产品收率高,可实现DL‑麝香酮的连续生产,大大降低其生产成本并提高装置有效产能。
Description
技术领域
本发明涉及一种DL-麝香酮的连续制备方法。
背景技术
DL-麝香酮(化学名3-甲基环十五酮,CAS号541-91-3)是天然麝香的主要有效成分,在天然麝香中含量约0.1-2%。天然麝香是一种珍贵的天然香料,可以从雄性麝香鹿、麝香猫等动物和黄葵等植物的花粉和根中获得,天然来源稀少。麝香的药用价值更大,其药理、药效作用在中国最早的医药典籍申农本草经》、《尔雅》、《东医宝鉴》中就已经被列为上品,我国药典约20%中成药都配有麝香。
天然麝香资源极其有限,价格昂贵(超过40万元/公斤),但需求旺盛,因而人工合成麝香酮具有重要的社会意义和经济价值。现有合成麝香酮的技术路线步骤繁多成本较高,催化剂消耗高难以回收,合成过程中三废排放多难以处理,装置反应效率低产能低,大部分依靠进口,因而开发高效清洁的人工合成麝香酮技术迫在眉睫。
经由2,15-十六烷二酮为中间体,经过环合、加氢反应制得麝香酮是研究最早的合成麝香酮的工艺路线,与其他工艺路线相比,该法可以直接引入3位甲基,经过加氢后即可获得DL-麝香酮或手性麝香酮,路线相对较短;且十六烷二酮可以方便地以丁二烯、癸二醇、石油脂肪烃等为起始原料经多种方法合成得到,来源广泛。
Stoll于1947年最先用2,15-十六烷二酮为原料,以有机镁为关环剂合成麝香酮,但收率极低。1978年,Tsuji等筛选了大量的闭合剂后,认为苯氧基二异丁基铝、苯氧基二乙基铝等与吡啶用于闭环时有较好的选择性,可得去氢麝香酮65%,但所用试剂难于制取。1988年,王永监等用廉价易得的异丁基溴化镁,三氯化铝作闭合剂,以2,15-十六烷二酮计,麝香酮产率达42%,避免了有机铝难以制取的缺陷,但收率较低。1984年山机守等用乙基碘化锌为闭合剂,DL-麝香酮的产率达80%,是目前报导麝香酮闭环的最高产率,但该法高度稀释时大量使用的溶剂难以回收,而且还大量使用了毒性大,价格较高,保存条件苛刻的碘乙烷。1992年,焦克芳等用有机锌作麝香酮的关环闭合剂,反应产率超过65%,但溶剂使用量仍然很大。Huellmann以TiO2与2%Na2O为闭合剂于350℃左右气相闭环,以十氢化萘和甲苯做溶剂,反应转化率为51.3%,该法虽然实现了气相反应,但仍然需要多种高沸点溶剂,且反应产率很低。2002年Yamamoto等将二异丁基氢化铝和吡啶用于闭环剂可得去氢麝香酮,该方法原料易得,操作简单,虽然还是需要使用大量溶剂,但溶剂易于回收,是目前较好的闭环方法之一。
综上所述,现有的由十六烷二酮合成DL-麝香酮的工艺路线目前仍存在收率较低、溶剂使用量过大、反应器产能过低等缺点,难以实现大规模低成本生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DL-麝香酮的连续制备方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种DL-麝香酮的连续制备方法,包括以下步骤:
1)将2,15-十六烷二酮Ⅲ溶于非质子溶剂中,然后在固定床环合反应器中连续反应,在环合催化剂的作用下环合生成3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ;
2)将3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ脱溶后,再溶于质子溶剂中,然后在加氢催化剂的作用下,与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,得到式Ι所示的麝香酮;
3)将步骤2)所得的产物脱溶后进行连续色谱分离,含DL-麝香酮的产品液经过脱溶得到DL-麝香酮产品,含2,15-十六烷二酮的组分经脱色净化处理后返回步骤1)中使用。
步骤1)中,非质子溶剂与2,15-十六烷二酮的质量比为(1~10):1。
步骤1)中,非质子溶剂为二氯乙烷、氯仿、四氯化碳中的至少一种。
步骤1)中,环合催化剂为负载型纳米金属氧化物催化剂,其载体为Al2O3、SiO2中的至少一种,纳米金属氧化物为纳米ZrO2、纳米TiO2中的至少一种。
步骤1)中,以2,15-十六烷二酮计的重时空速为0.01h-1~0.8h-1,反应器的真空度为0.06MPa~0.08MPa,反应的温度为200℃~300℃。
步骤2)中,质子溶剂与3-甲基环十五烯酮类似物的质量比为(1~10):1.
步骤2)中,质子溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。
步骤2)中,加氢催化剂为雷尼钴或活性炭负载的钯。
步骤2)中,以3-甲基环十五烯酮类似物计的重时空速为0.01h-1~1h-1,氢气压力为1MPa~4MPa,反应的温度为60℃~120℃。
步骤3)中,连续色谱分离的固定相为硅胶或氧化铝,流动相为石油醚。
本发明的有益效果是:
本发明制备DL-麝香酮的方法工艺稳定性高,产品收率高,可实现DL-麝香酮的连续生产,大大降低其生产成本并提高装置有效产能。
具体实施方式
一种DL-麝香酮的连续制备方法,包括以下步骤:
1)将2,15-十六烷二酮Ⅲ溶于非质子溶剂中,然后在固定床环合反应器中连续反应,在环合催化剂的作用下环合生成3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ;
2)将3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ脱溶后,再溶于质子溶剂中,然后在加氢催化剂的作用下,与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,得到式Ι所示的麝香酮;
3)将步骤2)所得的产物脱溶后进行连续色谱分离,含DL-麝香酮的产品液经过脱溶得到DL-麝香酮产品,含2,15-十六烷二酮的组分经脱色净化处理后返回步骤1)中使用。
本发明中2,15-十六烷二酮可由石蜡烃经十四碳二酸中间体经过氯酰化、甲基化等反应制得,具体可参见文佺佺等在《2,15-十六烷二酮的合成》(化学试剂,2007,29(6):381-382)中提出的合成方法。2,15-十六烷二酮合成如下:
或者可参考梁利华等在《2,15-十六烷二酮》(中国医药工业杂志,1984(9):32-33)中报道的方法;也可以通过商业途径直接获得。
优选的,步骤1)中,非质子溶剂与2,15-十六烷二酮的质量比为(1~10):1。
优选的,步骤1)中,非质子溶剂为二氯乙烷、氯仿、四氯化碳中的至少一种。
优选的,步骤1)中,环合催化剂为负载型纳米金属氧化物催化剂,其载体为Al2O3、SiO2中的至少一种,纳米金属氧化物为纳米ZrO2、纳米TiO2中的至少一种。
优选的,步骤1)中,以2,15-十六烷二酮计的重时空速为0.01h-1~0.8h-1,反应器的真空度为0.06MPa~0.08MPa,反应的温度为200℃~300℃。
优选的,步骤2)中,质子溶剂与3-甲基环十五烯酮类似物的质量比为(1~10):1.
优选的,步骤2)中,质子溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。
优选的,步骤2)中,加氢催化剂为雷尼钴或活性炭负载的钯;进一步的,当加氢催化剂为活性炭负载的钯时,钯的负载量为0.5wt%~2wt%。
优选的,步骤2)中,以3-甲基环十五烯酮类似物计的重时空速为0.01h-1~1h-1,氢气压力为1MPa~4MPa,反应的温度为60℃~120℃;进一步优选的,步骤2)中,以3-甲基环十五烯酮类似物计的重时空速为0.01h-1~1h-1,氢气压力为1.5MPa~3MPa,反应的温度为60℃~90℃。
优选的,步骤3)中,连续色谱分离的固定相为硅胶或氧化铝,流动相为石油醚。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例l:
2,15-十六烷二酮Ⅲ溶于二氯乙烷中(二氯乙烷与2,15-十六烷二酮的重量比为10:1),然后通过固定床环合反应器中连续反应。环合催化剂是SiO2负载的纳米ZrO2,催化剂上2,15-十六烷二酮的重时空速为0.01h-1。催化剂床层温度300℃,真空度为0.06MPa。
将环合后所得到的3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ进行脱溶,然后溶于无水乙醇中与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,乙醇与3-甲基环十五烯酮的重量比为10:1。加氢催化剂为活性炭负载的钯,钯负载量为1%,重时空速(以3-甲基环十五烯酮类似物计)为0.01h-1。反应温度为90℃,氢气压力为3MPa。
加氢所得的产物经过脱溶后进入连续色谱分离,固定相为硅胶,流动相为石油醚。含DL-麝香酮的产品液经过脱溶得到DL-麝香酮产品,含2,15-十六烷二酮的部分返回环合反应器。DL-麝香酮产品单程收率为75%(以2,15-十六烷二酮计),DL-麝香酮含量99.0%。
实施例2:
2,15-十六烷二酮Ⅲ溶于氯仿中(氯仿与2,15-十六烷二酮的重量比为4:1),然后通过固定床环合反应器中连续反应。环合催化剂是Al2O3负载的纳米ZrO2,催化剂上2,15-十六烷二酮的重时空速为0.1h-1。催化剂床层温度280℃,真空度为0.07MPa。
将环合后所得到的3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ进行脱溶,然后溶于无水甲醇中与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,甲醇与3-甲基环十五烯酮类似物的重量比为5:1。加氢催化剂为活性炭负载的钯,钯负载量为2%,重时空速(以3-甲基环十五烯酮类似物计)为0.2h-1。反应温度为60℃,氢气压力为2.5MPa。
加氢所得的产物经过脱溶后进入连续色谱分离,固定相为中性氧化铝,流动相为石油醚。含DL-麝香酮的产品液经过脱溶得到DL-麝香酮产品,含2,15-十六烷二酮的部分返回环合反应器。DL-麝香酮产品单程收率为79%(以2,15-十六烷二酮计),DL-麝香酮含量99.2%。
实施例3:
2,15-十六烷二酮Ⅲ溶于二氯乙烷中(二氯乙烷与2,15-十六烷二酮的重量比为1:1),然后通过固定床环合反应器中连续反应。环合催化剂是SiO2负载的纳米TiO2,催化剂上2,15-十六烷二酮的重时空速为0.8h-1。催化剂床层温度200℃,真空度为0.08MPa。
将环合后所得到的3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ进行脱溶,然后溶于无水乙醇中与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,乙醇与3-甲基环十五烯酮类似物的重量比为1:1。加氢催化剂为雷尼钴,重时空速(以3-甲基环十五烯酮类似物计)为1h-1。反应温度为70℃,氢气压力为1.5MPa。
加氢所得的产物经过脱溶后进入连续色谱分离,固定相为硅胶,流动相为石油醚。含DL-麝香酮的产品液经过脱溶得到DL-麝香酮产品,含2,15-十六烷二酮的部分返回环合反应器。DL-麝香酮产品单程收率为85%(以2,15-十六烷二酮计),DL-麝香酮含量99%。
Claims (5)
1.一种DL-麝香酮的连续制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将2,15-十六烷二酮Ⅲ溶于非质子溶剂中,然后在固定床环合反应器中连续反应,在环合催化剂的作用下环合生成3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ;
2)将3-甲基环十五烯酮类似物Ⅱ脱溶后,再溶于质子溶剂中,然后在加氢催化剂的作用下,与氢气在固定床加氢反应器中连续反应,得到式Ι所示的麝香酮;
3)将步骤2)所得的产物脱溶后进行连续色谱分离,含DL-麝香酮的产品液经过脱溶得到DL-麝香酮产品,含2,15-十六烷二酮的组分经脱色净化处理后返回步骤1)中使用;
所述步骤1)中,非质子溶剂与2,15-十六烷二酮的质量比为(1~10):1;
所述步骤1)中,环合催化剂为负载型纳米金属氧化物催化剂,其载体为Al2O3、SiO2中的至少一种,纳米金属氧化物为纳米ZrO2、纳米TiO2中的至少一种;
所述步骤1)中,以2,15-十六烷二酮计的重时空速为0.01h-1~0.8h-1,反应器的真空度为0.06MPa~0.08MPa,反应的温度为200℃~300℃;
所述步骤2)中,质子溶剂与3-甲基环十五烯酮类似物的质量比为(1~10):1;
所述步骤2)中,以3-甲基环十五烯酮类似物计的重时空速为0.01h-1~1h-1,氢气压力为1MPa~4MPa,反应的温度为60℃~120℃。
2.根据权利要求1所述的一种DL-麝香酮的连续制备方法,其特征在于:步骤1)中,非质子溶剂为二氯乙烷、氯仿、四氯化碳中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种DL-麝香酮的连续制备方法,其特征在于:步骤2)中,质子溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种DL-麝香酮的连续制备方法,其特征在于:步骤2)中,加氢催化剂为雷尼钴或活性炭负载的钯。
5.根据权利要求1所述的一种DL-麝香酮的连续制备方法,其特征在于:步骤3)中,连续色谱分离的固定相为硅胶或氧化铝,流动相为石油醚。
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