專利名稱：一種l-薄荷醇的制備方法
技術領域：
本發明涉及香料合成領域，尤其涉及一種大宗香料L-薄荷醇的制備方法。
背景技術：
薄荷醇，俗名薄荷腦，學名5-甲基-2異丙基-環己醇。薄荷醇大量應用于醫藥衛生、日化香精、煙草香精和食用香精等。2007年薄荷醇的產量已經接近20000噸，近年來產量還在連續增長，目前已成為產量最大的單體香料之一。現在由于天然提取的薄荷醇的產量已無法滿足日益增長的工業需求，因此化學合成的薄荷醇變得越來越重要。歷史上薄荷醇主要是從天然薄荷油中分離而得。天然薄荷醇受自然條件的影響比較大，如天氣、日照的影響等其產量和質量都會波動，價格也隨之波動，用戶的生產成本也不易確定。自從德之馨和高砂公司的合成薄荷產品面市后，由于合成薄荷醇的產品質量穩定，其價格也相對穩定，且合成的薄荷醇和天然品在品質上沒有多大的差異，使得合成薄荷的產量越來越高。由于合成薄荷醇有較高的經濟價值，文獻關于L-薄荷醇的報道較多。目前，薄荷醇的合成路線主要有
(I)、日本的高砂公司開發的一條已產業化的不對稱合成路線，該路線以月桂烯為原料，與二乙基胺鋰反應得到N，N’ - 二乙基香葉基胺，然后通過手性催化劑(S)-BINAP-Rh的催化下得到香茅醛烯胺，在酸離子的作用下得到右旋香茅醛，通過溴化鋅的催化作用，關環后得到異胡薄荷醇，最后加氫后得到L-薄荷醇，雖然，該合成方法相對路線比較簡潔，但是涉及到的手性催化劑催化的不對稱加氫反應產業化技術難度較大，只能局限于實驗室條件下進行生產。(2)、德國德之馨開發的L-薄荷醇生產工藝如下圖所示，該合成工藝是目前生產L-薄荷醇產量最高的合成工藝，是L-薄荷醇化學法合成的重要市場領導者。即以廉價的間甲酚為原料，通過烷基化反應生成百里酚，催化加氫后生成薄荷醇的八種異構體，通過精餾將D，L-薄荷醇分離出來，然后酯化生成D，L-苯甲酸薄荷酯，再利用苯甲酸薄荷酯特殊的選擇性結晶性質，加入單一構型的苯甲酸薄荷酯作為晶種，通過反復多次的選擇性結晶制備出L-薄荷醇酯，隨后化學法水解獲得高光學純度的L-薄荷醇。上述工藝中，對于苯甲酸薄荷醇酯的化學拆分效果相對不高，單次拆分的效率不高，需要反復多次的結晶，因此，許多科學工作者利用酶法進行拆分。(3)、目前用酶和微生物作為催化劑催化酯的不對稱水解和醇的不對稱酯化這兩種途徑來拆分得到L-薄荷醇。其中不對稱水解反應法拆分L-薄荷醇已經探索多年。1984年，Zaks等較早報道了此類拆分，在固定化小紅酵母(Rhodotorula mmuta)細胞催化下,消旋體丁二酸薄荷酯在水飽和的正庚烷非水介質中水解生成乒薄荷醇，其對映體過量達100%。2001年，Athawale等米用 Pseudomonas cepacia Lipase (Lipase. PS)合成了 L_ 甲基丙烯酸薄荷酯。2008-2010年,Zheng等利用純化后的重組全細胞酯酶(Escherichia eoli BL-1)對D, L-薄荷醇進行轉酯化拆分，結果顯示，底物/酶質量比S / C，>50條件下，相對于丙烯酸、正丁酸酯化劑，乙酸酯化劑的效果最好(酯酶對乙酸薄荷酯的E>100)，且通過回收，固定化酶重復使用次數達4飛次.這些拆分結果表明，采用純化酶相對酶活高，但由于純化酶的工序復雜，也易造成酶失活，所以大多直接采用粗酶進行拆分，但粗酶活性較低。最早報道水解酶催化拆分薄荷醇的是1885年，Kirchner將消旋體丁二酸薄荷酯在水飽和的正庚燒非水相中被固定化小紅酵母(Rhodotorula. minuta)細胞催化水解生成，L-薄荷醇，eezlOO1^。2009年，Xu等采用新菌株Bacillus subtilis ECU0554 (BSE，來自中國普通微生物菌種保藏中心)，經過富集培養、提取獲得非常高的對映體選擇性(E>200)的水解酶，在反應6h、反應溫度30 1下，轉化率達49%，ee=98%.用該酶與12種商業酶進行比較，結果顯示該酶性能指標完全超越商業酶，同時該酶能承受高底物濃度(500 retool / L)，比通常的底物濃度50 100 mmol / L大得多，且幾乎在常溫常壓反應，具有良好的工業化前 景。
(4)、另外，通常利用鈉在液氨中還原薄荷酮得到薄荷醇，但該方法使用的原料相對較難得到，且反應過程中需要使用比較危險的金屬鈉，因此，該方法也是缺點明顯。綜上所述，目前的L-薄荷醇的制備方法中，均存在原料不易得到，D, L-薄荷醇拆分效率不高等問題。
發明內容
本發明的目的為了解決上述的技術問題從簡單易得且廉價的化工產品百里香酚為原料，并結合生物法的高效拆分技術提供了一種L-薄荷醇的制備方法，采用該方法制備L-薄荷醇具有收率高，成本低，操作簡便，適合于規模化生產等特點。本發明的技術方案
一種L-薄荷醇的制備方法，其制備過程的反應方程示意圖如圖I所示，即首先將百里香酚在貴金屬催化劑存在下進行催化氫化反應，制得薄荷醇的混合物，通過精餾后得到D, L-薄荷醇，再將D，L-薄荷醇在堿的作用下與酰化試劑進行酯化反應，制得D，L-薄荷醇酯，然后再將D，L-薄荷醇酯在以全細胞化的枯草芽孢桿菌作為水解酶的條件下，控制溫度為25 30 1進行水解反應，即得L-薄荷醇。上述的一種L-薄荷醇的制備方法，具體包括以下步驟
(1)、將百里香酚在貴金屬催化劑存在下進行催化氫化反應，制得薄荷醇的混合物，通過精懼后得到D, L-薄荷醇；
在該催化氫化的反應過程中，嘗試了不同的貴金屬催化劑，包括鈀碳、銅鉻合金、瑞尼鎳和鉬碳催化劑，這些貴金屬催化劑都能進行催化氫化反應，相比較而言，鈀碳催化劑的活性最聞；
同時，對催化氫化反應的反應壓力和反應溫度進行篩選，并得到最優的反應條件，即反應體系的壓力保持3. (Γ5. OMPa,反應的溫度保持在10(Tl50°C，反應時間為4 6h ；
(2)、將D，L-薄荷醇在堿的作用下與酰化試劑進行酯化反應，制得D，L-薄荷醇酯；
所述的酰化試劑的結構式為
權利要求
1.一種L-薄荷醇的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)、將百里香酚在貴金屬催化劑存在下進行催化氫化反應，制得薄荷醇的混合物，通過精懼后得到D, L-薄荷醇； (2)、將D，L-薄荷醇在堿的作用下與酰化試劑進行酯化反應，制得D，L-薄荷醇酯； (3)、將D，L-薄荷醇酯在水解酶的作用下進行水解反應，制得式L-薄荷醇。
2.如權利要求I所述的L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(I)所述的貴金屬催化劑為鈀碳、銅鉻合金、瑞尼鎳或鉬碳。
3.如權利要求2所述的L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(I)的催化氫化反應過程中，控制壓力為3. 0 5· OMPa，溫度為10(Tl50°C，時間為4 6h。
4.如權利要求3所述的L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(2)的酯化反應中所用O的酰化試劑的結構式為I ，其中Rl基團選自氫、甲基、乙基、丙基或苯甲基。 R,'CI
5.如權利要求4所述的L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(2)的酯化反應中所述的堿選自吡唆、三乙胺、取代吡唆、哌啶、1，8- 二氮雜雙環[5. 4. O] i^一碳-7-烯、C1-C4脂肪胺中的一種或兩種以上組成的混合物。
6.如權利要求5所述的L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的水解酶為全細胞化的枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)。
7.如權利要求6所述的L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的水解反應過程控制溫度為25 30°C。
8.如權利要求7所述的，L-薄荷醇的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的水解反應過程控制pH為7. 8-8。
全文摘要
本發明公開了一種L-薄荷醇的制備方法，首先將百里香酚在貴金屬催化劑存在下進行催化氫化反應，制得薄荷醇的混合物，通過精餾后得到D,L-薄荷醇，再將D,L-薄荷醇在堿的作用下與酰化試劑進行酯化反應，制得D,L-薄荷醇酯，然后再將D,L-薄荷醇酯在水解酶的作用下進行水解反應，即得式L-薄荷醇。本發明的L-薄荷醇的制備方法，制備所用的原料百里香酚價廉易得，操作簡便，且生產過程中產生的三廢少，環保壓力小，且收率高，適于工業化生產。
文檔編號C12P41/00GK102796798SQ20121030120
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者潘仙華, 何錫敏, 劉烽, 于萬盛 申請人:上海應用技術學院, 上海香料研究所