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一种莰烯水合制异龙脑的精制方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-12-28 16:06:48

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 黄哲芬 | 2023-12-28 16:06:48

本发明公开了一种莰烯水合制异龙脑的精制方法,将直接水合后含有异龙脑的反应液先经过蒸发结晶、过滤和干燥脱除莰烯、异丙醇和水后得到异龙脑粗品,再用混合溶剂溶解异龙脑粗品,接着冷却重结晶、过滤和干燥得到合格异龙脑产品。

以异丙醇为助溶剂、莰烯直接水合制异龙脑具有流程简单、收率高的特点,但是异龙脑粗品中小茴香醇和水合莰烯等同分异构体杂质分离提纯难。本发明的目的是提供一种水合法制异龙脑的精制方法,该方法是以直接水合得到的含有异龙脑粗品的反应液作为原料,先通过蒸发结晶、过滤和干燥脱除莰烯、异丙醇和水后得到异龙脑粗品,再采用溶剂重结晶法,经过结晶纯化步骤,脱除同分异构体杂质制得高纯度的异龙脑。

异龙脑又称异茨醇,外观为白色半透明的晶体,有着特殊的气味,是冰片的同分异构体,分子式C10H18O,分子量154.25,熔点208-214℃。异龙脑是合成樟脑以及合成龙脑的中间体,在香料和医药等领域有着广泛的应用。

异龙脑的制备方法主要有以下两点:第一种是莰烯和醋酸酯化反应合成乙酸异龙脑酯,然后水解得到异龙脑;第二种是在酸性催化剂存在的条件下莰烯直接水合制备异龙脑。第一种间接法较成熟,但反应过程中,步骤较多,过程复杂,且在后续的水解过程中会产生大量的废水以及盐。第二种直接水合法简化了反应步骤,节省了原料,过程更简单,但转化率和选择性相对较低。因此选择合适的反应器、水合溶剂和催化剂是提高该反应效率的关键。

中国专利CN101973851A公开了一种以合成分子筛为催化剂合成异龙脑的方法,采用固定床反应器,在反应温度120-180℃下反应,莰烯的转化率80%-90%,异龙脑的选择性73.3%-86.4%,该方法未使用溶剂,环境上较为友好,降低了下游工段的分离难度,但是反应温度较高,选择性较低。

中国专利ZL90104209.9公开了一种以干氢型大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂莰烯直接水合制异龙脑的方法,采用连续反应分离循环反应器,以二丙酮醇和丙酮为溶剂,在反应温度89℃下,反应50 h后,莰烯的转化率95.2%,异龙脑产率73%,水合莰烯为16.9%;反应80 h后,莰烯的转化率98.1%,异龙脑产率85.1%,水合莰烯为8.8%。该法工艺简单,莰烯转化率和异龙脑收率高,反应后的异龙脑纯度不高,分离难度大。

发明人:黄智贤 程静 江义平 邱挺 尹旺 叶长燊 杨臣 陈杰 王清莲

福州大学(Fuzhou University),简称福大,位于福建省福州市,创建于1958年,是国家“双一流”建设高校,国家“211工程”建设高校,国家教育部国家国防科技工业局福建省人民政府共建高校,福建省三所重点建设的高水平大学之一,福建省一流大学建设高校,入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

1.利用莰烯、水、异丙醇会形成三元共沸的特点,通过蒸发将原料中的莰烯脱除。常压操作下,蒸发温度85-95℃,采出异丙醇,而水和异龙脑留在蒸发釜。由于异龙脑在水中溶解度低,异龙脑会结晶析出,形成固液,通过过滤实现固液分离,避免了水的蒸发,节省能耗。

异龙脑采用混合溶剂重结晶的方法提纯。通过不同溶剂的复配来调控溶剂极性,确保水合莰烯和小茴香醇在混合溶剂低温(15~20℃)可溶的同时,降低异龙脑在混合溶剂的溶解度,解决了在单一溶剂异龙脑重结晶收率低的问题。本发明的异龙脑单程收率高于60%。其中异龙脑在15℃下不同复配比例溶剂的溶解度如下表1所示。

表1 异龙脑在15℃下不同复配比例溶剂的溶解度

3.重结晶使用的混合溶剂沸点低,气化潜热小,易于实现溶剂的回收套用,分离能耗低。

4.重结晶所需的温度范围适宜(65-15℃),结晶条件温和,避免低温操作,分离能耗低。

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