一种合成草酸小茴香酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种合成草酸小茵香醋的方法，适用于有机化合物的制备领域。
【背景技术】
[0002] 松节油是我国丰富的天然可再生资源之一，也是合成冰片的主要原料。目前对广 泛用于医药及香料行业的冰片的研究主要集中在W松节油，尤其是W其主要成分α-羡締 为原料，在不同催化剂或者醋化剂作用下的醋化反应，并W提高冰片中正龙脑含量为目的。 虽然运些研究不同程度地改善了冰片的质量，但几乎没有对合成冰片的过程进行过跟踪分 析。工业上是Wα-羡締为原料，与草酸醋化皂化法反应合成冰片，其醋化生产过程中有许 多中间体成分，如草酸冰片醋、草酸异冰片醋和草酸小茵香醋等。
[0003] 草酸小茵香醋（fenc的1 oxalate),也叫草酸蔚醇醋、乙二酸二蔚醇醋，分子式 为C22H34O4,主要有两种形式：一种为消旋体，CAS号为124118-33-8,化学名称为1，2-二 [1，3, 3- Ξ甲基二环[2. 2. 1]庚-2-醇]乙二酸醋，英文化学名称为化hanedioic acid, 1, 2-bis (1, 3,3-t;rimeth5db;ixyclo [2. 2. 1化ept-2-yl) ester ;另一种具有手性，CAS号为 636590-53-9,化学名称为1，2-二[(1R, 2R, 4S)-1，3, 3-Ξ甲基二环巧.2. 1]庚-2-醇]乙 二酸醋，英文化学名称为化hanedioic acid, 1, 2-bis[(1R, 2R, 4S) -1, 3, 3-t;rimethy化icy clo巧.2.1化巧ester。草酸小茵香醋是松节油合成冰片醋过程中的主要副产物之 一，但是目前有关其合成及应用方面的研究报道比较少。另一方面，由于缺乏草酸小茵香醋 产品，合成冰片中间体组成分析与鉴定、冰片质量控制、草酸小茵香醋用途开发等都难于展 开。
[0004] 迄今为止，关于草酸小茵香醋的文献报道仅有：DavidI.MaGee等[MaGeeDI， MallaisΤC，EicΜ.Asymmetricsynthesisofchirala-ketoestersviaGrignard additiontooxalates[J].Teh址e化on:Asymmetry，2003, 14(20):3177-3181]在研 究Grignard试剂与对称的草酸醋反应合成手性不对称a-酬酸醋时，利用一系列手 性醇与草酷氯在无水化晚的存在下合成了多种对称的手性草酸醋，其中用到并合成了 草酸小茵香醋；HuckelW等[HuckelW,Rohre;rH.Alcoholysisoftoluenesulfonic acidesters.VI.口-andβ-fencho1p-1oluenesu1fonate[J] .Chemische Berichte，1960, 93:1053-1059]在研究a-，β-小茵香醇的对甲苯横酸醋醇解反应时，为 了得到光学纯的小茵香醇，同样用草酷氯的方法合成了α-，β-小茵香醇的草酸醋，然后 通过重结晶的方法分离出3种不同烙点的产物，再将不同烙点的草酸小茵香醋皂化得到了 光学纯的小茵香醇，但他们都没有对草酸小茵香醋的结构及特性进行表征。 阳0化]有些相似关系的研究工作有：郑康成、林森树等[郑康成，林森树，符圣和，等.皿 催化合成乙酸正龙脑醋的研究[J].中山大学学报：自然科学版.1996,35(4):58-63]提出 了棚酸类催化体系皿，比较了其与液体酸H2SO4和HC104、多聚憐酸的醋化效果，发现自制催 化剂醋化率相对较高，但乙酸正龙脑醋只有20%左右，反应生成了大量的乙酸小茵香醋和 乙酸松油醋。何春茂等[一种乙酸蔚醋的制备方法，专利申请公布号为CN103012130A]用 蔚醇（即小茵香醇）和乙酸酢在硫酸的催化作用下反应生成乙酸蔚醋（即乙酸小茵香醋）， 经过高溫反应、降溫、加碱中和、洗涂、真空精馈可得到含量大于97%的成品。最近，赵振 东、张平辉等[CN103980117A]发明了一种合成草酸二异龙脑醋的方法，田新庭、赵振东等 [CN103992221A]发明了一种由龙脑合成草酸二龙脑醋的方法，张平辉等[张平辉，赵振 东，徐±超，等.草酸二龙脑醋的合成及其表征[J].精细化工.2014,31(11) :1402-1405; 张平辉，郭利群，袁晓敏，等.草酸二异龙脑醋的合成及其结构表征[J].林产化学与工 业.2015, 35(3) :33-37]详细报道了在棚酢或偏铁酸的催化作用下将龙脑或异龙脑与草酸 反应合成冰片主要中间体产物一一草酸龙脑醋和草酸异龙脑醋的研究结果。
[0006] 小茵香醇（又名蔚醇、α-小茵香醇），由于其独特的结构，致使径基的空间位阻效 应比龙脑和异龙脑更大，一般催化剂很难使其和簇酸发生直接醋化反应，故一般采用酷氯 化的方法进行间接醋化，在运类反应中，通常使用缚酸剂中和醋化反应生成的肥1，W防止 副反应的发生，但多余的缚酸剂及未反应的酷氯使产物的后处理变的复杂，并且未被吸收 的HC1易腐蚀设备及设施。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种合成草酸小茵香醋的方法，使小茵香醇直接与草酸进行醋化， 与使用常规酸性催化剂（如偏铁酸、H2S04等）的方法相比，该方法具有反应条件溫和，产品 纯度高，分离纯化简便，对设备无腐蚀且催化剂可回收利用及再生的优点。
[0008] 本发明采取的技术方案如下：一种合成草酸小茵香醋的方法，W小茵香醇和草酸 为原料，按如下步骤进行：将小茵香醇加入烧控类低极性溶剂中加热至完全溶解，在强酸性 阳离子交换树脂催化剂作用下与无水草酸反应充分后，抽滤除去催化剂及无水草酸，碱洗、 水洗至中性，收集有机相经减压蒸馈除去溶剂得粗产品，重结晶得无色透明晶体产品。
[0009] 所述的烧控类低级性溶剂包括正己烧、石油酸。
[0010] 反应溫度为：15~80°C。
[0011] 所述的强酸性阳离子交换树脂催化剂包括NKC-9型、D-72型、E-105型。
[0012] 催化剂与原料小茵香醇的质量比为0. 05~0.6:1。
[0013] 反应时间为2~14地。
[0014] 溶剂与原料小茵香醇的质量比为1~100:1。
[0015] 反应原料小茵香醇与无水草酸的物质的量之比为1:1~6。
[0016] 有益效果：
[0017] 本发明得到的草酸小茵香醋纯度高，可为合成冰片的品质监控提供一种对照品或 标准品，具有重要的科研及应用价值，尤其是工业应用价值。本发明具有如下有益效果：
[0018]1、W小茵香醇和无水草酸为原料合成草酸小茵香醋，采用绿色环保型催化剂一一 阳离子交换树脂NKC-9、D-72、E-105等，催化剂易于回收，可重复使用并活化再生。
[0019] 2、W小茵香醇和无水草酸为原料合成草酸小茵香醋，反应条件溫和，反应溫度仅 为 15 ~80°C。
[0020] 3、反应中所用的有机溶剂可W回收利用，操作成本较低。
[0021] 4、反应选择性较高，产品后处理简单，产品易分离纯化，纯化手段简单易行。
【附图说明】
[0022] 图1为草酸小茵香醋的GC谱图。图中产品保留时间为44. 5min，气相色谱峰面积 百分数为99. 91 %。
[0023] 图2为草酸小茵香醋的FT-IR谱图。
[0024] 图3为草酸小茵香醋的GC-MS谱图。
[0025] 图4为草酸小茵香醋的iH-NMR谱图。
[0026] 图5为草酸小茵香醋的"C-NMR谱图。
【具体实施方式】：
[0027] 本发明采用的技术路线：
[0028]
[0029] 将小茵香醇（又名蔚醇、α-小茵香醇）溶于有机溶剂中，所用的有机溶剂为正己 烧、石油酸等低极性溶剂，溶剂与原料小茵香醇的质量比为1:1~100:1，加热并揽拌至小 茵香醇完全溶解，加入1~6倍的小茵香醇物质的量的无水草酸及小茵香醇质量的0. 05~ 0. 6倍的阳离子交换树脂NKC-9、D-72、Ε-105等，于15~80°C下反应2~14地后，过滤除 去催化剂及未反应的无水草酸，碱洗、盐水洗至中性，收集有机相并减压蒸馈除去溶剂得粗 产品，采用丙酬、乙醇、石油酸、正己烧、环己烧中的任意一种或一定比例混合的溶剂重结晶 后可得草酸小茵香醋纯品。
[0030] 分析检验方法及条件：
[0031] 反应过程中醋液的组成通过气相色谱方法分析，W面积归一化法计算含量。气相 色谱仪（日本岛津公司ShimadsuGC2014AF，FID检测器，Rtx-5型石英毛细管色谱柱， 30mX0. 25mmX0. 25μm)，进样量1μL，载气Nz，检测器溫度280°C，进样器溫度280°C，采用 程序升溫方法进行组分的分离：70°C保持2min，W3°C/min的升溫速率升至115°C，再W 5°C/min的升溫速率升至180°C，W2°C/min的升溫速率升至250°C，最后W10°C/min的 升溫速率升至270°C，测试结束。 阳0巧 实施例1
[0033] 将3. 09g小茵香醇（纯度98. 26 %，[α]片+3?8°，市售产品）溶于30. 30g正己烧 中，揽拌并加热至55°C，小茵香醇完全溶解后加入3. 60g无水草酸及0. 16g(相当于原料小 茵香醇质量的0. 05倍）阳离子交换树脂NKC-9,持续揽拌12化，反应完毕后过滤除去催化 剂及未反应的无水草酸，依次用2%的碳酸钢溶液、2%的食盐水洗至中性，收