[发明专利]一种由龙脑合成草酸二龙脑酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由龙脑(含右旋龙脑、左旋龙脑、消旋龙脑)合成草酸二龙脑酯的方法。

背景技术

松节油是松树分泌出来的松脂经水汽蒸馏得到的一种具有独特香气的天然精油，我国具有丰富的松节油资源，年产量居世界第一位。松节油主要成分是α-蒎烯和β-蒎烯，在马尾松松节油中还含有少量长叶烯和石竹烯，因此，松节油可提供C10或C15分子骨架，并同时提供多元环及桥环、环外或环内双键等活泼结构，其化学反应活性非常高，是难得的天然化工合成原料，在合成香料及其他功能性物质方面具有十分重要的意义[赵振东，刘先章.松节油的精细化学利用(I)—松节油及精细化学利用基础[J].林产化工通讯，2001，35(1):42-47]。在我国，松节油主要被用于生产合成樟脑、合成冰片、合成松油醇等医药或香料中间体的生产。

被大量用作医药中间体的天然冰片，由于受到资源的限制，天然产品远不能满足国内外市场的大量需求，因而，目前市场上大量使用的是由松节油或α-蒎烯为原料生产的合成冰片。由于目前工艺技术限制，合成冰片产品主要是由接近于消旋体的正龙脑和异龙脑的组成，产品中除主成分冰片(正龙脑)外还含有较多的异冰片(异龙脑)，可是异龙脑在药理上不如正龙脑，且具有一定的副作用。合成冰片产品中的组分结构式如下：

目前，工业化生产合成冰片的方法主要有偏钛酸合成法和硼酐合成法，二者都是直接将α-蒎烯或富含α-蒎烯的松节油在催化剂作用下与无水草酸反应，进行重排加成(酯化)生成草酸冰片酯和草酸异冰片酯等的混合物，而后将含有草酸酯的粗产物直接进行皂化反应并经过一系列精制过程后获得合成冰片(龙脑和异龙脑的混合物)产品。其主要的工艺反应如下：

工业化合成冰片(含有龙脑和异龙脑)采用的两步法中，主要采用硼酐和偏钛酸催化剂，但都是从α-蒎烯先合成中间主产物为草酸二异龙脑酯和草酸二异龙脑酯，草酸二异龙脑酯和草酸二异龙脑酯经过与碱反应即可生产龙脑与异龙脑，再经过水汽蒸馏等手段即可得到粗龙脑。

后来一些科技工作者对此反应进行了一些技术改进，比如，陈尚和等[陈尚和,江美玉,黄兴.硼钛基复合催化剂在合成龙脑生产中的应用[J].生物质化学工程,2010,44(3)：36-39]、唐松柏等[专利申请号CN96101506.3]采用硼来改进偏钛酸催化剂制成的硼钛基复合催化剂取得了不错的效果。此外，杨义文等[杨义文,陈慧宗,李蕾.固体超强酸SO₂^4-/Al₂O₃催化α-蒎烯合成龙脑[J].化学试剂,2009,31(5):331-333]、刘永根等[刘永根,陈慧宗,杨义文.固体超强酸催化β-蒎烯合成龙脑研究[J].林产化学与工业,2009,29(006):25-28.]、张东峰等[张东峰,郑小燕.不同类型固体超强酸催化合成冰片的研究[J].化学与生物工程,2008,25(5):20-21]报道了用固体超强酸催化蒎烯与无水草酸反应生成草酸二龙脑酯与二异龙脑酯，再皂化水汽蒸馏得到合成龙脑的研究结果。陈慧宗等[陈慧宗,刘永根,杨义文,等.CLY纳米催化剂催化α-蒎烯合成龙脑[J].精细化工,2005,22(4):277-279；陈慧宗,刘显亮,徐景士,等.SO₄^2-/TiO₂固体超强酸催化合成冰片的研究[J].江西师范大学学报(自然科学版),2002,4:019；陈慧宗,刘永根,杨义文,等.龙脑合成方法的改进[J].应用化学,2005,22(5):563-565；陈慧宗,刘永根,杨义文,等.纳米固体超强酸SO₄^2-/ZrO₂催化莰烯合成异龙脑[J].化学研究与应用,2006,18(6):698-700]报道了纳米CLY及固体超强酸催化合成冰片的研究。金梅梅等[金梅梅，杨义文，谭军.硫酸钛催化α-蒎烯合成龙脑[J].合成化学,2011,19(6):791-793.]利用硫酸钛催化剂制备冰片也取得了不错的效果。余金权等[余金权,冯爱群.固体酸催化α-蒎烯酯化—皂化合成龙脑的研究[J].林产化学与工业,1995,15(1):15-20；余金权，萧树德，诚燮峰等.固体酸催化α-蒎烯酯化-皂化合成龙脑的新方法.ZL92112124.5，CN1074210A，CN1026317C]以锆或钛的氯化物为原料经水解、热处理和引入微量硫酸亚铁，再经过酸处理热处理制备而成GIC-90催化剂。该催化剂催化α-蒎烯与C1-C4有机酸进行酯化反应，然后皂化得到龙脑，得率45％～55％，另有轻油40％左右和重油8％～10％。该工艺采取程序升温，从50℃升到60℃，再升到90℃。