CN112811988A - 一种百里香酚的连续纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种百里香酚的连续纯化方法。该工艺将一定量的百里香酚粗品与水投入结晶釜内，混合均匀不分层后，测量物料其结晶点为T，将得到的混合物料连续搅拌，在结晶釜降温至略高于T时加入百里香酚晶种，然后降温至15‑20℃，对结晶釜内部分物料进行放料离心过滤，水相和油相一起排出，得到百里香酚成品，然后放料实现对百里香酚粗品连续水结晶纯化。本发明特别适合工业化大生产，纯化后百里香酚成品质量达到98％以上，油相母液中百里香酚含量在62％以下，连续纯化百里香酚成品质量保持稳定，且放料离心后的油相水相可连续套用。

Description

一种百里香酚的连续纯化方法

技术领域

本发明属于百里香酚领域，具体涉及一种百里香酚的连续纯化方法。

背景技术

百里香酚，又名百里酚、麝香草酚，化学名为5-甲基-2-异丙基苯酚，英文名:thymol，常温下为白色至淡黄色结晶性粉末，它具有百里香或麝香草的特殊香气、以及甜的辛香风味，常用于配制胶姆糖、椒样薄荷、柑桔和蘑菇香等各种食用香精；并且具有强的防腐杀菌性能，是一种用途广泛的化学品，杀菌能力比苯酚强，但毒性低于苯酚，可作为医疗药品、口腔卫生品；还具有抗真菌和寄生虫功能，可用来处理伤口，贮存解剖标本，并且由于它具有酚类气味，是制备薄荷脑的一种重要原料，可用作驱虫剂；还可作为抗氧化剂，检定氮化钛用的特殊试剂、百里酚蓝指示剂的对比基准。

百里香酚天然来源是从百里香油、牛至油、罗勒油等中提取，但是由于从植物中提取百里香酚的生产成本高，且过程需要用到大量的酸、碱溶液，废水会对环境造成污染。工业上通常以化学合成方法制备，主要通过间甲酚和丙烯、异丙醇或2-卤丙烷等含异丙基的试剂发生烷基化取代反应而合成，或者是通过香茅醇或香茅醛为原料，通过催化闭环生成薄荷醇，然后再催化脱氢得到百里香酚，或者通过α-蒎烯进行催化氧化得到马鞭草酮，再经催化裂解得到百里香酚。

目前通过化学合成方法制备的百里香酚，易生成异构体和中间杂质，且百里香酚的产率和转化率较低，副反应较多，所合成的百里香氛粗品需要经过后续纯化处理，才能得到满足需要的成品。CN106008169A公开了一种百里酚的合成方法，采用溶胶凝胶法制备掺杂钴为主的活性氧化铝催化剂，对百里酚具有特别高的选择性，在催化反应后将反应好的粗品进行气液分离，液体混合物经过减压精馏、石油醚或正己烷重结晶得到百里酚成品，经气相检测百里酚含量达到99.9％。CN108911951A公开了一种麝香草酚的制备方法，以间甲酚和乙酰乙酸为原料，将反应制备得到的5-甲基-2-(丙-1-烯-2-基)苯酚的副产物杂质转化为5-甲基-2-(丙-1-烯-2-基)苯酚，最终还原加氢将得到含麝香草酚有机相中加入干燥剂，过滤除去干燥剂，将所得滤液进行减压浓缩，得到的剩余物中加入析晶溶剂，控制温度在0±5℃保温搅拌，然后抽滤，滤饼干燥后与析晶溶剂混合后加热，固体完全溶解后降温至-20℃-15℃，析晶，过滤得到白色结晶性固体麝香草酚，产物纯度为99.83-99.89％，其中析晶溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷、异辛烷、正辛烷等低极性烷烃类溶剂。该专利通过减压浓缩配合析晶溶液两次析晶，避免了常规过滤、蒸馏提纯操作中容易产生异构体、中间形态产物降解的问题。“百里香氛抑制秀丽线虫体内白色念珠菌病毒性及其抗菌机制研究”，束成杰，南京师范大学硕士学位论文，公开了一种百里香酚纯化工艺，该论文采用分子蒸馏技术，经过分子蒸馏逐渐提高百里香酚的纯度，将分子蒸馏后得到的产物溶于无水乙醇，以无水乙醇作为重结晶溶剂，在室温下很难有晶体析出，在-30℃冷冻析出百里香酚结晶，挥干乙醇，得到相对含量达98.03％的百里香酚产品。

现有技术中百里香酚的提纯主要采用有机溶剂，但采用有机溶剂结晶温度较低，析晶溶剂和温控成本较高，回收损耗大，且在结晶后将全部产物进行分离即得到成品，但是对于工业大规模生产，由于一次处理的量较大，相应配套设备负荷严重，不利于工业大规模应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种百里香酚的连续纯化方法，其利用水作为析晶溶剂，析晶温度较高，不但成本低，且能够保证物料连续进出，实现粗品的连续纯化，减少了设备的负荷，保证产品质量稳定。

为实现上述发明目的，本发明采用的连续纯化方法具体包括如下步骤：

(1)按照质量含量95％以下的百里香酚粗品与水的质量比1-2:1，各称取一定量的百里香酚粗品与水投入结晶釜内；

(2)将步骤(1)得到的混合物料连续搅拌，在结晶釜降温至略高于混合物结晶点T时，加入百里香酚晶种，然后降温至15-20℃；

(3)对结晶釜内部分物料进行放料离心过滤，得到百里香酚成品，分离出的油相补加百里香酚成品，配制成与步骤(1)中百里香酚粗品相同的质量含量，然后通过调整分离出的水相含量，控制油相与水相的质量比与步骤(1)中百里香酚粗品与水的质量比相同，将配制好的物料送入加料釜内；

(4)控制加料釜温度略高于T并向结晶釜进料；

(5)重复步骤(3)和(4)，实现对百里香酚粗品连续结晶纯化。

进一步地，步骤(1)中百里香酚粗品的质量含量为80％-95％，含有间甲酚、百里香酚异构体等杂质。

进一步地，步骤(2)中连续搅拌的转速为50-150r/min。

进一步地，步骤(2)中结晶釜降温至(T+1℃)～(T+5℃)时开始加入晶种。

进一步地，步骤(2)中加入百里香酚晶种的质量为混合物中百里香酚质量的1％-5％。

进一步地，步骤(2)中在加入百里香酚晶种后保温0.5-2h，然后降温至15-20℃。

进一步地，步骤(2)中加入晶种后以1-5℃/h的速率降至15-20℃。

进一步地，步骤(4)中加料釜的温度控制为(T+1℃)～(T+5℃)。

进一步地，步骤(4)中向结晶釜进料速率为每小时1-5L。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中采用水作为析晶溶剂，在降温过程中，体系中百里香酚率先达到过饱和状态，从而析出结晶，再通过离心方法将水相、油相和百里香酚晶体进行分离。水作为析晶溶剂成本较低，回收方便，百里香酚在水中的连续结晶温度较高，温控成本较低。本发明通过对连续结晶进出料的各参数进行控制，特别物料与水的比例、结晶温度和进料速率的控制，保证物料处于良好的流动性，避免物料粘稠造成放料离心困难，同时能够保证物料在结晶釜内充分结晶，实现连续作业，特别适合工业化大生产，避免大规模一次结晶纯化造成的设备负荷。而且在纯化后百里香酚成品质量达到98％以上，分离出的油相母液中百里香酚含量在62％以下，经过连续进出料，百里香酚成品质量保持稳定，且放料离心后的油相水相可连续套用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，下面将结合具体实施例来详细说明本发明，本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，应当理解，此处描述的具体实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

(1)准备百里香酚质量含量80％的粗品2kg，百里香酚成品2kg(含量大于98％)，纯水5kg，百里香酚晶种320g。

(2)按照80％百里香酚粗品与纯水的质量比2:1，各称取80％百里香酚粗品2kg与纯水1kg投入结晶釜内；

(3)在百里香酚粗品和纯水混合均匀不分层后，取少量物料测量其结晶点T，结晶点T为27.7℃。

(4)在转速为95r/min下连续搅拌，将结晶釜降温至T+5℃，即32.7℃时开始加晶种，加入百里香酚晶种320g，保温1h后以2℃/h的降温速率降至20℃；

(5)对结晶釜内部分物料进行放料离心过滤，水相和油相一起排出1600ml，得到百里香酚成品315.6g，分离出的油相按照百里香酚质量含量为80％补加百里香酚成品，并通过调整水相含量控制油相与水相的质量比为2：1，将配制好的物料送入加料釜内；

(6)控制加料釜设置温度T+5℃即32.7℃，以每小时1L的速率向结晶釜进料；

(7)重复步骤(5)和(6)，实现对百里香酚粗品连续水结晶纯化。

采用气相色谱分析仪对每次结晶后获得的百里香酚产品和油相进行成分分析，在第一次结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为99.37％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为61.38％；再经过连续三次进料和放料，结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为99.02％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为61.90％。

实施例2

(1)准备百里香酚质量含量85％的粗品2kg，百里香酚成品2kg(含量大于98％)，纯水5kg，百里香酚晶种320g。

(2)按照85％百里香酚粗品与纯水的质量比1.5:1，各称取85％百里香酚粗品1.5kg与纯水1kg投入结晶釜内；

(3)在百里香酚粗品和纯水混合均匀不分层后，取少量物料测量其结晶点T，结晶点T为31.5℃。

(4)在转速为95r/min下连续搅拌，将结晶釜降温至T+3℃，即34.5℃时开始加晶种，加入百里香酚晶种320g，保温1h后以2℃/h的降温速率降至15℃；

(5)对结晶釜内部分物料进行放料离心过滤，水相和油相一起排出1600ml，得到百里香酚成品315.6g，分离出的油相按照百里香酚质量含量为85％补加百里香酚成品，并通过调整水相含量控制油相与水相的质量比为1.5：1，将配制好的物料送入加料釜内；

(6)控制加料釜设置温度T+3℃即34.5℃，结晶釜温度为15℃，以每小时5L的速率向结晶釜进料。

(7)重复步骤(5)和(6)，实现对百里香酚粗品连续水结晶纯化。

采用气相色谱分析仪对每次结晶后获得的百里香酚产品和油相进行成分分析，在第一次结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为98.98％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为59.45％；再经过连续三次进料和放料，结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为98.79％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为59.96％。

实施例3

(1)准备百里香酚质量含量95％的粗品1kg，百里香酚成品2kg(含量大于98％)，纯水5kg，百里香酚晶种135g。

(2)按照95％百里香酚粗品与纯水的质量比1:1，各称取95％百里香酚粗品1kg与纯水1kg投入结晶釜内；

(3)在百里香酚粗品和纯水混合均匀不分层后，取少量物料测量其结晶点T，结晶点T为26.4℃。

(4)在转速为120r/min下连续搅拌，将结晶釜降温至T+2℃，即28.4℃时开始加晶种，加入百里香酚晶种135g，保温30min后以5℃/h的降温速率降至20℃；

(5)对结晶釜内部分物料进行放料离心过滤，水相和油相一起排出1200ml，得到百里香酚成品301.2g，分离出的油相按照百里香酚质量含量为95％补加百里香酚成品，并通过调整水相含量控制油相与水相的质量比为1.5：1，将配制好的物料送入加料釜内；

(6)控制加料釜设置温度T+2℃即28.4℃，结晶釜温度为20℃，以每小时3L的速率向结晶釜进料；

(7)重复步骤(5)和(6)，实现对百里香酚粗品连续水结晶纯化。

采用气相色谱分析仪对每次结晶后获得的百里香酚产品和油相进行成分分析，在第一次结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为99.14％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为59.31％；再经过连续三次进料和放料，结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为98.96％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为59.68％。

对比例1

将实施例1中的结晶釜温度设置为10℃，在结晶后物料的流动性非常差，难以放料，放出的基本上是水，只能将结晶后物料全部排出然后离心分离，不适合工业化连续生产。

对比例2

将实施例1中的结晶釜温度设置为25℃，在第一次结晶分离后仅能够得到百里香酚成品290.4g，且百里香酚产品质量含量为98.63％，在第一次结晶分离后油相母液中百里香酚质量含量为66.8％，百里香酚产品收率和质量含量较低，母液中仍留存有较高含量的百里香酚，影响百里香酚粗品纯化效率。

对比例3

将实施例1中百里香酚粗品与纯水的质量比设置为3：1，放料非常粘稠，放料不畅，离心过滤时离心滤袋堵塞，离心分离困难，不适合工业化连续生产。

对比例4

将实施例1步骤(6)中的进料速率调整为每小时8L，结晶釜内新进物料未充分结晶就放出，经过连续三次进料和放料，结晶分离后得到的百里香酚产品质量含量为96.45％，分离出的油相母液中百里香酚质量含量为66.82％，产品质量较差。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种百里香酚的连续纯化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按照质量含量95％以下的百里香酚粗品与水的质量比1-2:1，各称取一定量的百里香酚粗品与水投入结晶釜内；

(2)将步骤(1)得到的混合物料连续搅拌，在结晶釜降温至略高于混合物结晶点T时，加入百里香酚晶种，然后降温至15-20℃；

(3)对结晶釜内部分物料进行放料离心过滤，得到百里香酚成品，分离出的油相补加百里香酚成品，配制成与步骤(1)中百里香酚粗品相同的质量含量，然后通过调整分离出的水相含量，控制油相与水相的质量比与步骤(1)中百里香酚粗品与水的质量比相同，将配制好的物料送入加料釜内；

(4)控制加料釜温度略高于T并向结晶釜进料；

(5)重复步骤(3)和(4)，实现对百里香酚粗品连续结晶纯化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中百里香酚粗品的质量含量为80％-95％，含有间甲酚、百里香酚异构体等杂质。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中连续搅拌的转速为50-150r/min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中结晶釜降温至(T+1℃)～(T+5℃)时加入晶种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中加入百里香酚晶种的质量为混合物中百里香酚质量的1％-5％。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中在加入百里香酚晶种后保温0.5-2h，然后降温至15-20℃。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中加入晶种后以1-5℃/h的速率降至15-20℃。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中加料釜的温度控制为(T+1℃)～(T+5℃)。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中向结晶釜进料速率为每小时1-5L。