CN110845309A - 一种天然柠檬醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然柠檬醛的制备方法,属于天然香料合成技术领域,包括以下步骤:(1)在反应器内加入pcc试剂,加入适当溶剂,搅拌均匀,得到混合溶液;(2)滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3~6,滴加完毕后继续反应2~4h;(3)停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层,水层采用溶剂萃取,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,收集有机层;(4)对有机层依次进行洗涤、干燥和精馏处理,得到所述天然柠檬醛。本发明采用原料易得的天然芳樟醇,经过pcc氧化剂氧化,能够得到更高含量且香气更加纯正的天然柠檬醛,而且所得天然柠檬醛符合北美市场对“天然”的要求。
Description
技术领域
本发明属于天然香料合成技术领域,具体涉及一种天然柠檬醛的制备方法。
背景技术
天然柠檬醛,分子式为C10H16O,是一种重要的单离香料,为无色或微黄色液体,呈浓郁柠檬香味,主要成分为橙花醛(Z-柠檬醛)和香叶醛(E-柠檬醛),主要用于配制柠檬、柑橘和什锦水果型香精,亦为合成紫罗兰酮的主要原料。天然柠檬醛存在于柠檬草油(70%~80%)、山苍籽油(约70%),柠檬油、白柠檬油、柑橘类叶油等中。目前,天然柠檬醛的主要生产方式为利用精馏法从天然的山苍子油中提取。
天然芳樟醇,分子式为C10H18O,属于链状萜烯醇类,有α和β两种异构体,为无色液体,具有铃兰香气,天然芳樟醇含量较大的有芳樟叶油、芳樟油、伽罗木油、玫瑰木油、芫荽子油、白兰叶油、薰衣草油、玳玳叶油、香柠檬油、香紫苏油等。当今人们崇尚大自然,芳樟醇的香气大行其道,在全世界每年排出的最常用和用量最大的香料中,芳樟醇几乎年年排在首位。
现在北美和欧洲香料香精市场上天然香精异军突起,人们对天然香精的追求将成为未来的主流趋势。对于天然香精调配与合成香精最大的差别在于所用原料必须符合所在国或地区对于“天然”的定义。所以天然香精的发展依赖于天然香料的开发。开发天然香料品种可以用于调配更多的天然香精,增加利润空间。但是对于利用物理、发酵等的方法获取的天然香料价格异常昂贵,一般的消费者难以承受。因此美国“天然”的概念—即利用“软化学”的方法合成的,符合C14同位素检测的香料,价格适中,更加受到市场的青睐。
目前主要的天然柠檬醛的生产方式为精馏法从天然的精油油中提取。天然产物受制于当年天气的影响,每年的供应量都会不稳定。因此寻求一种稳定方便的制备天然柠檬醛的生产工艺,降低生产成本,以满足天然产物的稳定供应成为急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中采用精馏法从天然的精油中得出的天然柠檬醛难以满足市场需求的问题,本发明的目的在于提供一种操作方便、成本低、效率高、产品纯度高,并可实现工业化生产的天然柠檬醛的制备方法。
本发明提供一种天然柠檬醛的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应器内加入pcc试剂,加入适当溶剂,搅拌均匀,得到混合溶液;
(2)滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3~6,滴加完毕后继续反应2~4h;
(3)停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层,水层采用溶剂萃取,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,收集有机层;
(4)对步骤(3)所得有机层依次进行洗涤、干燥和精馏处理,得到所述天然柠檬醛。
优选的方案,所述pcc试剂的制备过程为:将浓盐酸、吡啶、三氧化铬按照摩尔比为1:1:1混合,在10~30℃的温度下进行搅拌,过滤得到黄色固体,即为pcc试剂。
优选的方案,步骤(1)中,所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、环己烷、甲苯、DMF、四氢呋喃中的一种;所述溶剂与pcc试剂的质量比例为1:1~5。
优选的方案,步骤(2)中,所述天然芳樟醇来源为当代植物中,芳樟树叶中提取的精油,经精馏后得到的天然芳樟醇,芳樟醇含量超过98%。
优选的方案,步骤(2)中,所述滴加时间为1~3h。
优选的方案,步骤(3)中,所述亚硫酸钠水溶液为10wt%的亚硫酸钠水溶液,加入量为pcc试剂用量的10%~20%。
优选的方案,步骤(3)中,所述水层采用溶剂萃取2~3次;萃取溶剂与步骤(1)中加入的溶剂相同,萃取用量为开始投入量的二分之一。
优选的方案,步骤(3)中,所述碳酸氢钠水溶液为10wt%的碳酸氢钠水溶液,调节pH至6~7。
优选的方案,步骤(4)中,利用饱和食盐水洗涤2~3次,旋干回收溶剂,然后采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到所述天然柠檬醛。
更优选的方案,所述精馏为高真空高精馏柱精馏,精馏真空度控制在0.01MPa以下,精馏柱在1.2m以上。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果为:
(1)采用原料易得的天然芳樟醇,经过pcc氧化剂氧化,能够得到更高含量且香气更加纯正的天然柠檬醛,而且所得天然柠檬醛符合北美市场对“天然”的要求。
(2)与目前采取天然精油中提取的天然柠檬醛相比,本发明制备方法操作方便、成本低、效率高、产品纯度高,并可实现工业化生产。
附图说明
图1为实施例1所得天然柠檬醛的气相色谱图。
图2为实施例2所得天然柠檬醛的气相色谱图。
图3为国标GB1886.191-2016柠檬醛的气相色谱图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。
下面将更详细的描述本发明。
本发明提供一种天然柠檬醛的制备方法,包括:
在三口烧瓶内加入pcc试剂,加入适当溶剂,质量比例为1:1~5,得到混合溶液;然后滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3~6,滴加时间为1~3h,滴加完毕后继续反应3h;停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层,水层采用溶剂萃取2~3次,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,收集有机层,饱和食盐水洗涤2~3次,并旋干回收溶剂;最后得到的有机层采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到所述天然柠檬醛。
本发明使用的pcc试剂为自制的,浓盐酸、吡啶、三氧化铬的摩尔比为1:1:1,在低温10~30℃下进行络合反应,得到黄色固体沉淀,经抽滤后可以得到干燥的pcc固体试剂;本发明采用的pcc试剂为新制的。
本发明使用的溶剂为乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、环己烷、甲苯、DMF、四氢呋喃中的一种;优选为乙酸乙酯,丙酮二氯甲烷;更优选为乙酸乙酯。
溶剂与pcc试剂的质量比为1:1~5;优选为1:2~3;更优选为1:2.5。pcc试剂为固体络合物,如果加入的溶剂量太少,则部分固体pcc试剂不能溶解,如果加入的溶剂太多,则pcc试剂的浓度太低,二者都不利于发生氧化反应。
本发明中加入的天然芳樟醇与pcc试剂的质量比为1:3~6;优选为1:3~4;更优选为1:3.5。如果加入的天然芳樟醇太少,则会浪费pcc试剂,如果加入的天然芳樟醇太多,则会使得天然芳樟醇的氧化不完全,使得后面分离提纯困难。
本发明的天然芳樟醇的滴加时间为1~3h,优选为1~2h,更优选为2h。滴加的太快,则氧化反应过于剧烈,反应放热多,使得产物发生异构副反应多,滴加的太慢导致反应时间延长,副反应增多。
本发明加入10%亚硫酸钠水溶液作为淬灭剂,防止未发生反应的pcc氧化剂在洗涤后被带入有机层,影响精馏提纯。
本发明加入10%碳酸氢钠调节pH,由于产物柠檬醛不论是在酸性环境还是碱性环境,都是易于异构化的。故需要调节pH接近于7,防止在精馏过程中,柠檬醛自身异构影响收率。
由于天然柠檬醛在高温下稳定性差,本发明的高真空精馏为24*1200mm的不锈钢填料精馏柱,采用0.01MPa的真空精馏,产品出料顶温控制在80℃以下,方可得到98%含量的天然柠檬醛。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步说明:
实施例1
在三口烧瓶内加入pcc试剂,加入适当乙酸乙酯,乙酸乙酯与pcc试剂的质量比为1:2,混合后得到混合溶液。然后滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3,滴加时间为2h,滴加完毕后继续反应3小时;停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层;水层采用溶剂萃取2~3次,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节PH值,分去水层,收集有机层,饱和食盐水洗涤2~3次,并旋干回收溶剂;最后得到的有机层采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到本发明天然柠檬醛产品,该产物的天然柠檬醛为含量为98.587%,总体收率为83%。
表1为实施例1制备的天然柠檬醛的气相色谱结果的部分,具体见图1,与国标GB1886.191-2016柠檬醛的气相色谱图的重合度高,所得产物中天然柠檬醛的纯度达到98.587%。
表1
实施例2
在三口烧瓶内加入pcc试剂,加入适当乙酸乙酯,乙酸乙酯与pcc试剂的质量比为1:4,混合后得到混合溶液;然后滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:4;滴加时间为2h,滴加完毕后继续反应3小时;停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层;水层采用溶剂萃取2~3次,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,分去水层,收集有机层,饱和食盐水洗涤2~3次,并旋干回收溶剂;最后得到的有机层采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到本发明天然柠檬醛产品,该产物的天然柠檬醛为含量为97.702%,总体收率为84%。
表2为实施例2制备的天然柠檬醛的气相色谱结果的部分,具体见图2,与国标GB1886.191-2016柠檬醛的气相色谱图的重合度高,所得产物中天然柠檬醛的纯度达到97.702%。
表2
实施例3
在三口烧瓶内加入pcc试剂,加入适当环己烷,环己烷与pcc试剂的质量比为1:3,混合后得到混合溶液;然后滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3;滴加时间为2h,滴加完毕后继续反应3小时;停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层;水层采用溶剂萃取2~3次,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,分去水层,收集有机层,饱和食盐水洗涤2~3次,并旋干回收溶剂;最后得到的有机层采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到本发明天然柠檬醛产品,该产物的天然柠檬醛为含量为93.4%,总体收率为65%。
实施例4
在三口烧瓶内加入pcc试剂,加入适当四氢呋喃,四氢呋喃与pcc试剂的质量比为1:3,混合后得到混合溶液;然后滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3;滴加时间为2h,滴加完毕后继续反应3小时;停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层;水层采用溶剂萃取2~3次,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节PH值,分去水层,收集有机层,饱和食盐水洗涤2~3次,并旋干回收溶剂;最后得到的有机层采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到本发明天然柠檬醛产品,该产物的天然柠檬醛为含量为96.1%,总体收率为71%。
实施例5
在三口烧瓶内加入pcc试剂,加入适当乙酸乙酯,乙酸乙酯与pcc试剂的质量比为1:3,混合后得到混合溶液;然后滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:2.5;滴加时间为2h,滴加完毕后继续反应3小时;停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层;水层采用溶剂萃取2~3次,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,分去水层,收集有机层,饱和食盐水洗涤2~3次,并旋干回收溶剂;最后得到的有机层采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到本发明天然柠檬醛产品,该产物的天然柠檬醛为含量为96.4%,总体收率为73%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在反应器内加入pcc试剂,加入适当溶剂,搅拌均匀,得到混合溶液;
(2)滴加天然芳樟醇,与pcc试剂的质量比例为1:3~6,滴加完毕后继续反应2~4h;
(3)停止反应,加入亚硫酸钠水溶液淬灭反应,分出有机层,水层采用溶剂萃取,合并有机相,并采用碳酸氢钠水溶液调节pH值,收集有机层;
(4)对步骤(3)所得有机层依次进行洗涤、干燥和精馏处理,得到所述天然柠檬醛。
2.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,所述pcc试剂的制备过程为:将浓盐酸、吡啶、三氧化铬按照摩尔比为1:1:1混合,在10~30℃的温度下进行搅拌,过滤得到黄色固体,即为pcc试剂。
3.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、环己烷、甲苯、DMF、四氢呋喃中的一种;所述溶剂与pcc试剂的质量比例为1:1~5。
4.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述天然芳樟醇来源为当代植物中,芳樟树叶中提取的精油,经精馏后得到的天然芳樟醇,芳樟醇含量超过98%。
5.根据权利要求1或4所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述滴加时间为1~3h。
6.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述亚硫酸钠水溶液为10wt%的亚硫酸钠水溶液,加入量为pcc试剂用量的10%~20%。
7.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述水层采用溶剂萃取2~3次;萃取溶剂与步骤(1)中加入的溶剂相同,萃取用量为开始投入量的二分之一。
8.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述碳酸氢钠水溶液为10wt%的碳酸氢钠水溶液,调节pH至6~7。
9.根据权利要求1所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,利用饱和食盐水洗涤2~3次,旋干回收溶剂,然后采用无水硫酸镁干燥,精馏有机层,得到所述天然柠檬醛。
10.根据权利要求9所述天然柠檬醛的制备方法,其特征在于,所述精馏为高真空高精馏柱精馏,精馏真空度控制在0.01MPa以下,精馏柱在1.2m以上。
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