CN108863714A - 一种一步法合成α-松油醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一步法合成α‑松油醇的制备方法,包括以下步骤:第一步合成α‑松油醇粗产品:配制酸水并加入乳化剂充分溶解,加入反应釜中,再加入主要原料升温反应;待反应温度接近保温温度时停止加热,靠反应放热自然升到保温温度;当反应温度超过控制温度时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内;当蒎烯少于12%时即为反应终点;第二步,分离出α‑松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置72h以上,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出;在用分馏塔减压分馏粗产品得到α‑松油醇。该方法步骤简单,投资少,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,尤其涉及一种一步法合成α-松油醇的制备方法。
背景技术
松油醇是无色稠厚的液体,是一种单环单萜醇化合物。其物理指标20℃时比重0.931-0.937,折光率1.4825-1.4855,沸点为214-224℃,可溶于乙醇等有机溶剂,不溶于水。
质量分数达90%以上的α-松油醇具有紫丁香香气,是一种具有多用途的精细化工产品,作为调配紫丁香型香精的主剂,耐碱性强,适用于皂用香精,其乙酸酯具有香橼和熏衣草香气,用于香精的配制。亦用于医药、农药、塑料、肥皂、油墨、仪表和电讯工业中,是玻璃器皿上色彩的优良溶剂。
α-松油醇主要来源有两种:其一为天然松油醇,松油醇广泛存在于自然界中,但集中的单个资源的量并不多,提纯难度大,生产成本高,难以满足工业化生产和使用的需求;其二为合成松油醇,目前合成松油醇分为一步法与两步法,一步法以松节油为原料,与液体酸或固体超强酸、干氢树脂催化下与水发生反应,生成松油醇及副产物双戊烯,经分馏得到松油醇,得到的松油醇得率低,副产物多、纯度和香气较差。两步法以松节油为原料,与硫酸、水及乳化剂反应,生成水合萜二醇,水合萜二醇在稀酸催化脱水生成松油醇。该法生成的松油醇香气和纯度稳定,工艺路线成熟,但周期长,生成的松油醇γ-松油醇含量高,按目前生产工艺无法通过精馏得到90%以上的α-松油醇。
我国目前报道的α-松油醇合成方法有(1)朱凯等人《氢型丝光沸石催化剂催化α-蒎烯合成α-松油醇》在相转移助剂苄基三乙基氯化铵(BTEAC)存在下,以氢型丝光沸石(HM)为催化剂,原料α-蒎烯经开环、重排及水合反应一步法合成了α-松油醇.α-蒎烯转化率为75.2%,α-松油醇收率为42.0%;(2)武力的《一种新型催化合成α-松油醇的固体催化剂研究》,通过用固体超强酸ZrO2/SO4^-为催化剂催化松节油水合反应的实验,从中考察了此固体 催化剂的催化性能,研究了合成α-松油醇的最佳工艺条件。其α-蒎烯的转化率为90%,生成α松油醇的选择性为64.96%;(3)李冬梅等《松节油合成高纯度α-松油醇的研究》以大孔阳离子交换树脂作为催化剂的松节油一步法水合反应.通过控制松节油、有机溶剂(乙酸乙酯或异丙醇)和水的配比,调节反应体系始终处于均匀的液相状态,这样即可以达到选择性抑制副产物γ-松油醇的生成,从而实现合成高纯度α-松油醇的目的.催化剂的质量为松节油质量的5%~10%,反应时间为6~10 h,所得α-松油醇反应液中γ-松油醇质量分数不大于1.5%,精制后α-松油醇质量分数可达92.0%以上。
以上方法合成α-松油醇的方法中,要么存在转化率低,要么选择性不太理想,或者需要用到溶剂,分离回收困难,因此从资源利用和经济角度考虑,很难实现工业化大生产。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种一步法合成α-松油醇的制备方法。
一种一步法合成α-松油醇的制备方法,包括以下步骤:
A、合成α-松油醇粗产品:配制酸水并加入乳化剂充分溶解,加入反应釜中,再将主要原料加到反应釜中升温反应;待反应温度接近保温温度时停止加热,靠反应放热自然升到保温温度;当反应温度超过控制温度时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内,当β-蒎烯量少于12%时即为反应终点,得到α-松油醇粗产品;
B、分离出α-松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置72h以上,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出;再用分馏塔减压分馏粗产品得到α-松油醇。
优选的,所述的步骤A中,所述的主要原料为工业β-蒎烯或以β-蒎烯为主要成分的松节油,也可是松节油分馏出α-蒎烯后的以β-蒎烯为主要成分的母液。
优选的,所述的步骤A中,反应时间为2~7h。
优选的,所述的步骤A中,反应温度为55~85℃。
优选的,所述的步骤A中,酸水量为纯β-蒎烯质量的50~200%;
优选的,所述的步骤A中,酸的种类为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、氯乙酸中的一种或者二种及以上的混合物。
优选的,所述的步骤A中,酸度范围为15~50%。
优选的,所述的步骤A中,乳化剂为平平加、苯扎溴铵、OP-10、阳离子表面活性剂1631、吐温(Tween)、司盘(stam)中的任意一种。
与现有技术相比本发明的有益效果为:
生产α-松油醇的关键技术难题就是在合成反应中如何控制γ-松油醇的生成量。在生产过程中α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇可互相异构,由于反应主要生成α-松油醇,当随着反应时间的延长,α-松油醇异构成γ-松油醇的速率大于γ-松油醇异构成α-松油醇的速率。要控制γ-松油醇生成量,就需要缩短反应时间。因β-蒎烯极易反应,所以本发明采用含β-蒎烯量较高的原料作为反应原料。
本发明酸水量优选50-200%。如果酸水量太少,其与原料的接触少,反应时间会延长,会造成γ-松油醇偏多,酸水量太多,会占用反应釜空间,使单锅产能下降。
本发明优选酸度20-50%。如果酸水酸度低,反应时间延长,γ-松油醇生成量增加,酸度过高,反应控制难度大。
本发明优选时间2-7h。如果时间太短,要么反应程度不够,醇收率偏少,要么反应温度过高或酸度过高,反应控制难度大,极易造成过度反应;时间太长γ-松油醇生成量增加。
本发明优选温度55℃-85℃。如果温度过低,生成的萜二醇量太多,而温度过高,醇在高温下脱水生成双戊烯等副产物,降低了产品得率。
现有技术条件下,α-松油醇、γ-松油醇分离很困难,从而给α-松油醇的合成带来困难。与现有的合成α-松油醇方法相比,本发明采用市面销售的酸做为催化剂,便宜易得,且酸水可重复使用,只添加少量的乳化剂而不加入其他溶剂,不存在溶剂回收的难题。使用本发明技术方法合成的α-松油醇粗产品中很容易控制在3.5%以下,α-松油醇含量在50%以上,从而使用常规的真空精馏方法即能够狠容易的获得α-松油醇含量90%以上的α-松油醇产品。本发明一步合成α-松油醇粗产品,步骤简单,投资少,成本低。
附图说明
图1为本发明合成的α-松油醇反应液的色谱图。
图2为本发明合成的α-松油醇产品色谱图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
一种一步法合成α-松油醇的制备方法,包括以下步骤:
A、合成α-松油醇粗产品:配制酸水并加入乳化剂充分溶解,加入反应釜中,再将主要原料加到反应釜中升温反应;待反应温度接近保温温度时停止加热,靠反应放热自然升到保温温度;当反应温度超过控制温度时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内当蒎烯少于12%时即为反应终点;经静置排酸,并对α-松油醇粗产品进行碱洗,使α-松油醇粗产品呈弱碱性;将洗涤后的α-松油醇粗产品静置72h以上。
本实施例中,反应温度、酸水酸度、物料配比、催化剂用量、反应时间等不限于下面列举的具体实施例。反应原料选用工业β-蒎烯或β-蒎烯为主要成分的松节油,也可是松节油分馏出α-蒎烯后的以β-蒎烯为主要成分的母液;其中酸水中酸的种类为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、氯乙酸、盐酸中的一种或者二种及以上的混合物;酸度范围为15~50%,例如可选取松节油量的22%、25%、28%、30%、32%、35%、40%、42%、45%、48%;酸水量范围为30%-200%,可选取为:40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190%;催化剂用量0.2-2‰,可选取0.5‰、0.7‰、1.0‰、1.2‰、1.5‰、1.8‰;反应温度范围为55-85℃,可选取为58℃、60℃、63℃、65℃、68℃、70℃、73℃、75℃、78℃、80℃、83℃;反应时间范围2-7h,可选取为3h、4h、5h、6h。
B、分离出α-松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出。在用分馏塔分馏粗产品得到α-松油醇。
原料、反应中途取样、粗产品、终产品等均使用毛细管气相色谱法进行跟踪及分析检验。试用气相色谱分析的仪器及条件:仪器为岛津GC-2010plus;进样器温度230℃;检测器温度240℃;载气为氮气,压力80KPa;分流比65;色谱柱Rtx-1 30m;程序升温70℃(恒温4min)——100℃(恒温0min)——210℃(恒温10min),升温速度为4℃/min和15℃/min。
实施例1
一种一步法合成α-松油醇的制备方法,包括以下步骤:
A、合成α-松油醇粗产品:配制28%磷酸酸水400g并加入乳化剂1631 0.3g充分溶解,其中200g加入反应釜中,再将β-蒎烯含量95.5%300g松节油加到反应釜中升温反应;待反应温度接近65℃时停止加热,靠反应放热自然升到73-75℃保温;当反应温度超过75℃时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内。期间取样检测,当蒎烯少于12%时即为反应终点;反应4.5h时其粗产品蒎烯剩余11.9%,总醇61.8%,α-松油醇53.5%,γ松油醇2.2%。
B、分离出α-松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置72h以上,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出。在用分馏塔分馏粗产品得到α-松油醇。经精馏后得到主要成分α-松油醇的质量分数为91.4%,γ松油醇的质量分数为3.8%。
实施例2
一种一步法合成α-松油醇的制备方法,包括以下步骤:
A、合成α-松油醇粗产品:配制18%硫酸酸水400g并加入乳化剂苯扎溴铵 0.3g充分溶解,其中200g加入反应釜中,再将300g松节油加到反应釜中升温反应;待反应温度接近58℃时停止加热,靠反应放热自然升到63-65℃保温;当反应温度超过65℃时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内。期间取样检测,当蒎烯少于12%时即为反应终点;经静置排酸,并对α-松油醇粗产品进行碱洗,使α-松油醇粗产品呈弱碱性;将洗涤后的α-松油醇粗产品静置72h以上。反应3h其粗产品蒎烯剩余10.9%,总醇60.0%,α-松油醇51.2%,γ松油醇2.4%。
B、分离出α-松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出。在用分馏塔分馏粗产品得到α-松油醇。经精馏后得到主要成分α-松油醇的质量分数为90.6%,γ松油醇的质量分数为4.2%。
实施例3
一种一步法合成α-松油醇的制备方法,包括以下步骤:
A、合成α-松油醇粗产品:配制15%对甲苯磺酸酸水400g并加入乳化剂平平加 0.3g充分溶解,其中150g加入反应釜中,再将300g松节油加到反应釜中升温反应;待反应温度接近58℃时停止加热,靠反应放热自然升到63-65℃保温;当反应温度超过65℃时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内。期间取样检测,当蒎烯少于12%时即为反应终点;经静置排酸,并对α-松油醇粗产品进行碱洗,使α-松油醇粗产品呈弱碱性;将洗涤后的α-松油醇粗产品静置72h以上。反应4h其粗产品蒎烯剩余10.5%,总醇58.2%,α-松油醇49.6%,γ松油醇2.6%。
B、分离出α-松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出。在用分馏塔分馏粗产品得到α-松油醇。经精馏后得到主要成分α-松油醇的质量分数为90.2%,γ松油醇的质量分数为4.7%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、合成α-松油醇粗产品:配制酸水并加入乳化剂充分溶解,加入反应釜中,再将主要原料加到反应釜中升温反应;待反应温度接近保温温度时停止加热,靠反应放热自然升到保温温度;当反应温度超过控制温度时再向反应釜加入配制好的酸水,利用酸水进行降温使之保持在反应所需温度范围内,当β-蒎烯量少于12%时即为反应终点,得到α-松油醇粗产品;
B、分离出α-松油醇:粗产品排酸后加少量水洗涤,回收粗产品中残余的酸排回酸水罐内,再加碱水洗涤粗产品至弱碱性,排入澄清槽内静置72h以上,使粗产品中的水及萜二醇结晶沉降析出;再用分馏塔减压分馏粗产品得到α-松油醇。
2.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,所述的主要原料为工业β-蒎烯或以β-蒎烯为主要成分的松节油,也可是松节油分馏出α-蒎烯后的以β-蒎烯为主要成分的母液。
3.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,反应时间为2~7h。
4.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,反应温度为55~85℃。
5.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,酸水量为纯β-蒎烯质量的50~200%。
6.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,酸的种类为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、氯乙酸中的一种或者二种及以上的混合物。
7.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,酸度范围为15~50%。
8.如权利要求1所述的一种一步法合成α-松油醇的制备方法,其特征在于,所述的步骤A中,乳化剂为平平加、苯扎溴铵、OP-10、阳离子表面活性剂1631、Tween、stam中的任意一种。
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