本发明涉及一种4-松油醇的合成方法,特别涉及负载酸催化剂催化1、4-桉叶素合成4-松油醇的方法。
背景技术:
4-松油醇是单环单萜烯醇,又称松油醇-4,松油烯-4-醇,1-对孟烯-4-醇,1-甲基-4-异丙基-1-环己烯-4-醇,4-萜品醇,天然存在于茶树油等天然植物精油中。4-松油醇具有辛香、木香、壤香和百合香气, 是重要的精细化工产品。4-松油醇是很强的消毒杀菌剂、防腐剂和理想香料,广泛应用于化妆品、香皂、洗发香波、牙膏等产品,并且已大量使用于生物农药中。
4-松油醇对细菌、真菌和病毒具有明显的杀灭和抑制作用,抗菌性实验中,对所有细菌都有效力,具有特别的生物活性,从日本罗汉柏中提取的4-松油醇已被作为杀虫剂使用。目前,以4-松油醇为主要原料的杀菌性生物农药已进入了欧洲共同体市场,取得了很好的应用效果,市场正快速的发展,有很大的需求空间。
4-松油醇的来源主要是从天然植物茶树油(互叶白千层)中提取,数量有限。由于市场需求迅速增长,特别是以4-松油醇为原料的生物农药的开发,造成4-松油醇供不应求的局面,并且随着这种生物农药的发展和应用领域的扩大,4-松油醇的需求将进一步增加,必需进一步拓展4-松油醇的供应渠道。由于天然来源的4-松油醇供应有限,人们就把目光投向了化学合成。合成的4-松油醇在生物活性、杀菌能力等方面与天然4-松油醇相当,但有效而价廉的合成方法至今尚未有商业化产品供应。
关于4-松油醇的合成,目前主要有两种方法。第一种方法是以异松油烯为原料,采用间氯过氧苯甲酸在氯仿中进行氧化而得到环氧化物,再在四氢呋喃溶液中利用三乙基硼氢化锂对环氧化物进行开环,从而获得产物4-松油醇。第二种方法是以1、4-桉叶素为原料,分别在碱性或酸性条件反应,如采用1,3-丙二胺/锂或者无机酸/有机酸混酸催化开环生成4-松油醇。第二种方法原料1、4-桉叶素的转化率和4-松油醇的选择性都比较高,但存在着不少需要改进的地方。如采用碱性在1,3-丙二胺/锂体系反应,所需的温度高,反应时间长,1,3-丙二胺或其他胺类溶剂使用量大,金属锂价格贵且利用率不高,后处理复杂繁琐,因此生产成本高。关于混酸体系目前仅有的报道是采用磷酸和乙酸组成的混合酸,1、4-桉叶素的转化率和4-松油醇的选择性最高均可达75%,但其耗酸量大,并且需大量溶剂萃取分离才可能回用,最大的问题是目前仍然没有看到其在工业上的应用。
技术实现要素:
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种工艺简单、无污染、催化剂用量少且可回收重复使用、能高选择性的负载酸催化剂催化1、4-桉叶素合成4-松油醇的方法。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种负载酸催化剂,其特征在于,所述的负载酸催化剂的制备方法包括如下步骤:
步骤1:将丝光沸石与酸溶液混合,加热至45~50℃并搅拌1~2h;
步骤2:将搅拌后的混合溶液自然放置冷至室温,分出剩余的酸,过滤,用蒸馏水冲洗丝光沸石表面,所得的丝光沸石在减压条件下50℃干燥2h,即得丝光沸石负载酸催化剂。
进一步的,所述的酸为浓硫酸。
进一步的,步骤1中,浓硫酸的质量分数为85~98%。
进一步的,步骤1中,丝光沸石与浓硫酸溶液的质量比为1:3~1:5。
本发明还包括采用上述负载酸催化剂催化1、4-桉叶素合成4-松油醇的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:将含有1、4-桉叶素的原料油以及丝光沸石负载酸催化剂加入到反应瓶中,在一定温度下搅拌反应;
步骤2:反应液过滤回收催化剂,油相经减压蒸馏,即可得到高纯度的4-松油醇。
进一步的,在步骤1中还包括通过气相色谱检测反应进度的步骤。
进一步的,步骤1中所述原料油中1、4-桉叶素的色谱含量为47.2%~86%。
进一步的,步骤1中,含有1、4-桉叶素的原料油和丝光沸石负载酸催化剂的质量比为1:0.03~1:0.06。
进一步的,步骤1中,搅拌温度为50℃~60℃,搅拌反应时间为5h~8h。
采用本发明上述方案,采用本发明所述的负载酸催化剂催化1、4-桉叶素合成4-松油醇的方法,原料油中1、4-桉叶素反应结束后的色谱含量可在5%以下,而4-松油醇的选择性达到80%以上。同时,反应除了生成4-松油醇外,还生成了一些具有较高附加值的α-松油烯和γ-松油烯等,并且所用的丝光沸石负载酸催化剂可以回收重复使用。
因此,本发明具有以下突出优点:
1)催化剂用量少,最多只需6%,易于与产物分离,可以回收重复使用,环境友好,且降低了生产成本;
2)催化剂的选择性好,4-松油醇的选择性达到80%以上;
3)对原料油的要求简单,1、4-桉叶素的色谱含量范围宽,拓宽了原料油的来源,提高了原料油的利用率;
4)反应时间短,工艺简便,容易操作。
具体实施方式
实施例1
步骤1:将10克丝光沸石与30克质量分数为98%的浓硫酸溶液混合,加热至50℃并搅拌1h;
步骤2:将搅拌后的混合溶液自然放置冷至室温,分出剩余的浓硫酸,过滤,用蒸馏水冲洗丝光沸石表面的附酸,所得的丝光沸石在减压条件下50℃干燥2h,即得丝光沸石负载酸催化剂;
步骤3:将100g原料油(含1、4-桉叶素77.8%)和6g丝光沸石负载酸催化剂加入到反应瓶中,在50℃下搅拌反应8h;反应液经气相色谱检测含1、4-桉叶素4.2%,4-松油醇59.6%,α-松油烯7.3%,γ-松油烯5.2%;
步骤4:反应液过滤回收丝光沸石负载酸催化剂,油相经减压蒸馏,得到的4-松油醇色谱含量为99.1%。
实施例2
步骤1:将10克丝光沸石与50克质量分数为85%的浓硫酸溶液混合,加热至45℃并搅拌2h;
步骤2:将搅拌后的混合溶液自然放置冷至室温,分出剩余的浓硫酸,过滤,用蒸馏水冲洗丝光沸石表面的附酸,所得的丝光沸石在减压条件下50℃干燥2h,即得丝光沸石负载酸催化剂;
步骤3:将100g原料油(含1、4-桉叶素86%)和5g丝光沸石负载酸催化剂加入到反应瓶中,在60℃下搅拌反应5h;反应液经气相色谱检测含1、4-桉叶素3.7%,4-松油醇67.5%,α-松油烯6.4%,γ-松油烯5.6%。
步骤4:反应液过滤回收丝光沸石负载酸催化剂,油相经减压蒸馏,得到的4-松油醇色谱含量为99.5%。
实施例3
步骤1:将10克丝光沸石与40克质量分数为90%的浓硫酸溶液混合,加热至50℃并搅拌1.5h;
步骤2:将搅拌后的混合溶液自然放置冷至室温,分出剩余的浓硫酸,过滤,用蒸馏水冲洗丝光沸石表面的附酸,所得的丝光沸石在减压条件下50℃干燥2h,即得丝光沸石负载酸催化剂;
步骤3:将100g原料油(含1、4-桉叶素47.2%)和3g丝光沸石负载酸催化剂加入到反应瓶中,在60℃下搅拌反应7h;反应液经气相色谱检测含1、4-桉叶素4.8%,4-松油醇34%,α-松油烯4.1%,γ-松油烯3.5%。
步骤4:反应液过滤回收丝光沸石负载酸催化剂,油相经减压蒸馏,得到的4-松油醇色谱含量为98.7%。
实施例4
步骤1:将100g原料油(含1、4-桉叶素66.9%)和5g回收的丝光沸石负载酸催化剂加入到反应瓶中,在60℃下搅拌反应5h;反应液经气相色谱检测含1、4-桉叶素4.5%,4-松油醇50.6%,α-松油烯5.3%,γ-松油烯4.7%。
步骤2:反应液过滤回收丝光沸石负载酸催化剂,油相经减压蒸馏,得到的4-松油醇色谱含量为99.1%。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。