CN109651064A - 一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法 - Google Patents

一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种α‑蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：步骤一：将含α‑蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，得到莰烯母液；步骤二：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；步骤三：将经过步骤二处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离。该α‑蒎烯异构制备异松油烯的制备方法旨在解决现有异构化生产异松油烯的方法中存在异松油烯产量占比小，产率较低的问题。

Description

一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法
技术领域
本发明涉及α-蒎烯异构产物制备工艺技术领域，具体涉及一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法。
背景技术
莰烯是一种重要的精细化学品，被广泛用于香精香料、医药、合成橡胶、食品、涂料和化妆品种，一般在酸性催化剂作用下催化α-蒎烯异构化制得。由于α-蒎烯具有特殊的双环双键结构，化学性质较为活泼，因而异构化反应中，副反应比较多，产物成分复杂，其中一种反应产物为异松油烯，异松油烯产品已经不只是以前的生产莰烯的副产品，特别是在香料，防腐剂和工业溶剂等领或，需求高品质的异松油烯产品，现有的α-蒎烯异构化方式主要采用单催化剂，导致异构化产物主要往生成莰烯的方向进行，而异松油烯在反应产物中的占比很小，不利于异松油烯的大量生产。
发明内容
针对现有异构化生产异松油烯的方法中存在异松油烯产量占比小，产率较低的问题，本发明公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，该制备方法能够提高α-蒎烯异构过程中对异松油烯的选择性，提高了异松油烯产量。
本发明提供了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂，所述负载催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，α-蒎烯在负载催化剂的作用下催化异构，搅拌反应7-13h，得到莰烯母液；
步骤二：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤三：将经过步骤二处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
进一步的，所述负载催化剂的制备方法包括以下步骤：
将氧化铁原料进行研磨，得到氧化铁纳米颗粒；
将氯化锌搅拌溶解于水中，投入氧化铁纳米颗粒，通过搅拌加热蒸馏的方式使氯化锌在氧化铁纳米颗粒的表面析出，对析出物进行干燥研磨，得到负载催化剂。
进一步的，所述负载催化剂中氧化铁和氯化锌的重量比为10-15:1。
进一步的，所述步骤一中，对反应原料的加热温度为120℃-150℃，反应过程中通过反应蒸馏塔顶部的冷却装置将蒸发的气体冷凝回流。
进一步的，所述步骤一中，所述反应蒸馏塔中的气压为0.5-0.8个标准大气压。
进一步的，所述步骤一中，对反应原料持续进行搅拌，搅拌速度为140-200转/分钟。
本发明的发明人经过大量的实验发现，通过选择特定的催化剂能够有效引导α-蒎烯的异构反应的产物生成方向，具体的，采用本发明提供的包覆有氯化锌层的氧化铁纳米颗粒作为催化剂，能够有效引导α-蒎烯的异构反应往生成异松油烯的方向进行，从而提高异松油烯在莰烯母液中所占的比例，提高异松油烯的产量。
具体实施方式
本发明公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，该制备方法能够提高α-蒎烯异构过程中对异松油烯的选择性，提高了异松油烯产量。
下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂，所述负载催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，α-蒎烯在负载催化剂的作用下催化异构，搅拌反应7-13h，得到莰烯母液；
步骤二：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤三：将经过步骤二处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
发明人经过大量的实验发现，通过选择特定的催化剂能够有效引导α-蒎烯的异构反应的产物生成方向，具体的，采用本发明提供的包覆有氯化锌层的氧化铁纳米颗粒作为催化剂，能够有效引导α-蒎烯的异构反应往生成异松油烯的方向进行，从而提高异松油烯在莰烯母液中所占的比例，提高异松油烯的产量。
所述负载催化剂的制备方法包括以下步骤：
将氧化铁原料进行研磨，得到氧化铁纳米颗粒；
将氯化锌搅拌溶解于水中，投入氧化铁纳米颗粒，通过搅拌加热蒸馏的方式使氯化锌在氧化铁纳米颗粒的表面析出，对析出物进行干燥研磨，得到负载催化剂。
所述负载催化剂中氧化铁和氯化锌的重量比为10-15:1。
所述步骤一中，对反应原料的加热温度为120℃-150℃，反应过程中通过反应蒸馏塔顶部的冷却装置将蒸发的气体冷凝回流。
所述步骤一中，所述反应蒸馏塔中的气压为0.5-0.8个标准大气压。
所述步骤一中，对反应原料持续进行搅拌，搅拌速度为140-200转/分钟。
以下通过具体实施例进行说明，实施例中所用的原料均为市售或自制，在没有特殊说明的情况下，单位均为(kg)。
实施例1：
本实施例公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将氧化铁原料进行研磨，得到氧化铁纳米颗粒；
将1重量份的氯化锌搅拌溶解于水中，投入10重量份的氧化铁纳米颗粒，通过搅拌加热蒸馏的方式使氯化锌在氧化铁纳米颗粒的表面析出，对析出物进行干燥研磨，得到负载催化剂。
步骤二：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂，所述负载催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，α-蒎烯在负载催化剂的作用下催化异构，搅拌反应8h，反应温度为140℃，得到莰烯母液；
步骤三：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤四：将经过步骤三处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，将得到的标记为S1，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
实施例2：
本实施例公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将氧化铁原料进行研磨，得到氧化铁纳米颗粒；
将1重量份的氯化锌搅拌溶解于水中，投入15重量份的氧化铁纳米颗粒，通过搅拌加热蒸馏的方式使氯化锌在氧化铁纳米颗粒的表面析出，对析出物进行干燥研磨，得到负载催化剂。
步骤二：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂，所述负载催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，α-蒎烯在负载催化剂的作用下催化异构，搅拌反应7h，反应温度为130℃，得到莰烯母液；
步骤三：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤四：将经过步骤三处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，将得到的标记为S2，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
实施例3：
本实施例公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将氧化铁原料进行研磨，得到氧化铁纳米颗粒；
将1重量份的氯化锌搅拌溶解于水中，投入13重量份的氧化铁纳米颗粒，通过搅拌加热蒸馏的方式使氯化锌在氧化铁纳米颗粒的表面析出，对析出物进行干燥研磨，得到负载催化剂。
步骤二：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂，所述负载催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，α-蒎烯在负载催化剂的作用下催化异构，搅拌反应12h，反应温度为120℃，得到莰烯母液；
步骤三：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤四：将经过步骤三处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，将得到的标记为S3，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
对比例1
本对比例公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有1重量份的氯化锌和10重量份的氧化铁纳米颗粒作为催化剂，所催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，α-蒎烯在催化剂的作用下催化异构，搅拌反应12h，反应温度为120℃，得到莰烯母液；
步骤二：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤三：将经过步骤二处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，将得到的标记为S3，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
对比例2
本对比例公开了一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有氯化锌作为催化剂，所催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，α-蒎烯在催化剂的作用下催化异构，搅拌反应12h，反应温度为120℃，得到莰烯母液；
步骤二：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤三：将经过步骤二处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，将得到的标记为S3，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
样本检测
将实施例1-3所制得的产品样本S1、S2、S3和对比例1-2所制得的产品样本D1、D2进行重量称重，检测所得异松油烯占莰烯母液的比例。
检测结果为样本S1中所得异松油烯占莰烯母液的比例为15％；样本S2中所得异松油烯占莰烯母液的比例为16％；样本S3中所得异松油烯占莰烯母液的比例为18％；样本D1中所得异松油烯占莰烯母液的比例为9％；样本D2中所得异松油烯占莰烯母液的比例为8％。
综上，本发明提供的一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法有效提高了异构产物中异松油烯的含量，有利于提高异松油烯的产量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤一：将含α-蒎烯的反应原料置于反应蒸馏塔中，对反应蒸馏塔的塔釜进行加热，反应蒸馏塔中投入有负载催化剂，所述负载催化剂浸没在所述反应原料形成的液面之下，所述负载催化剂包括内核和包覆于所述内核外部的包覆层，所述内核为氧化铁纳米颗粒，所述包覆层为氯化锌层，α-蒎烯在负载催化剂的作用下催化异构，搅拌反应7-13h，得到莰烯母液；
步骤二：将得到的莰烯母液投入第一蒸馏塔，在第一蒸馏塔的塔顶将莰烯母液中的莰烯和柠檬烯蒸馏分离，第一蒸馏塔的塔底出料为异松油烯母液；
步骤三：将经过步骤二处理后的异松油烯母液投入第二蒸馏塔，在第二蒸馏塔的塔顶将异松油烯蒸馏分离，得到高纯度的异松油烯，第二蒸馏塔的塔底出料为萜品醇和长叶烯。
2.根据权利要求1所述的一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，其特征在于，所述负载催化剂的制备方法包括以下步骤：
将氧化铁原料进行研磨，得到氧化铁纳米颗粒；
将氯化锌搅拌溶解于水中，投入氧化铁纳米颗粒，通过搅拌加热蒸馏的方式使氯化锌在氧化铁纳米颗粒的表面析出，对析出物进行干燥研磨，得到负载催化剂。
3.根据权利要求1所述的一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，其特征在于，所述负载催化剂中氧化铁和氯化锌的重量比为10-15:1。
4.根据权利要求1所述的一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，对反应原料的加热温度为120℃-150℃，反应过程中通过反应蒸馏塔顶部的冷却装置将蒸发的气体冷凝回流。
5.根据权利要求1所述的一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述反应蒸馏塔中的气压为0.5-0.8个标准大气压。
6.根据权利要求1所述的一种α-蒎烯异构制备异松油烯的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，对反应原料持续进行搅拌，搅拌速度为140-200转/分钟。
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