本發明涉及一種4-松油醇的合成方法,特別涉及負載酸催化劑催化1、4-桉葉素合成4-松油醇的方法。
背景技術:
4-松油醇是單環單萜烯醇,又稱松油醇-4,松油烯-4-醇,1-對孟烯-4-醇,1-甲基-4-異丙基-1-環己烯-4-醇,4-萜品醇,天然存在于茶樹油等天然植物精油中。4-松油醇具有辛香、木香、壤香和百合香氣, 是重要的精細化工產品。4-松油醇是很強的消毒殺菌劑、防腐劑和理想香料,廣泛應用于化妝品、香皂、洗發香波、牙膏等產品,并且已大量使用于生物農藥中。
4-松油醇對細菌、真菌和病毒具有明顯的殺滅和抑制作用,抗菌性實驗中,對所有細菌都有效力,具有特別的生物活性,從日本羅漢柏中提取的4-松油醇已被作為殺蟲劑使用。目前,以4-松油醇為主要原料的殺菌性生物農藥已進入了歐洲共同體市場,取得了很好的應用效果,市場正快速的發展,有很大的需求空間。
4-松油醇的來源主要是從天然植物茶樹油(互葉白千層)中提取,數量有限。由于市場需求迅速增長,特別是以4-松油醇為原料的生物農藥的開發,造成4-松油醇供不應求的局面,并且隨著這種生物農藥的發展和應用領域的擴大,4-松油醇的需求將進一步增加,必需進一步拓展4-松油醇的供應渠道。由于天然來源的4-松油醇供應有限,人們就把目光投向了化學合成。合成的4-松油醇在生物活性、殺菌能力等方面與天然4-松油醇相當,但有效而價廉的合成方法至今尚未有商業化產品供應。
關于4-松油醇的合成,目前主要有兩種方法。第一種方法是以異松油烯為原料,采用間氯過氧苯甲酸在氯仿中進行氧化而得到環氧化物,再在四氫呋喃溶液中利用三乙基硼氫化鋰對環氧化物進行開環,從而獲得產物4-松油醇。第二種方法是以1、4-桉葉素為原料,分別在堿性或酸性條件反應,如采用1,3-丙二胺/鋰或者無機酸/有機酸混酸催化開環生成4-松油醇。第二種方法原料1、4-桉葉素的轉化率和4-松油醇的選擇性都比較高,但存在著不少需要改進的地方。如采用堿性在1,3-丙二胺/鋰體系反應,所需的溫度高,反應時間長,1,3-丙二胺或其他胺類溶劑使用量大,金屬鋰價格貴且利用率不高,后處理復雜繁瑣,因此生產成本高。關于混酸體系目前僅有的報道是采用磷酸和乙酸組成的混合酸,1、4-桉葉素的轉化率和4-松油醇的選擇性最高均可達75%,但其耗酸量大,并且需大量溶劑萃取分離才可能回用,最大的問題是目前仍然沒有看到其在工業上的應用。
技術實現要素:
針對上述問題,本發明的目的在于提供一種工藝簡單、無污染、催化劑用量少且可回收重復使用、能高選擇性的負載酸催化劑催化1、4-桉葉素合成4-松油醇的方法。
為實現上述目的,本發明的技術方案是:一種負載酸催化劑,其特征在于,所述的負載酸催化劑的制備方法包括如下步驟:
步驟1:將絲光沸石與酸溶液混合,加熱至45~50℃并攪拌1~2h;
步驟2:將攪拌后的混合溶液自然放置冷至室溫,分出剩余的酸,過濾,用蒸餾水沖洗絲光沸石表面,所得的絲光沸石在減壓條件下50℃干燥2h,即得絲光沸石負載酸催化劑。
進一步的,所述的酸為濃硫酸。
進一步的,步驟1中,濃硫酸的質量分數為85~98%。
進一步的,步驟1中,絲光沸石與濃硫酸溶液的質量比為1:3~1:5。
本發明還包括采用上述負載酸催化劑催化1、4-桉葉素合成4-松油醇的方法,其特征在于,包括如下步驟:
步驟1:將含有1、4-桉葉素的原料油以及絲光沸石負載酸催化劑加入到反應瓶中,在一定溫度下攪拌反應;
步驟2:反應液過濾回收催化劑,油相經減壓蒸餾,即可得到高純度的4-松油醇。
進一步的,在步驟1中還包括通過氣相色譜檢測反應進度的步驟。
進一步的,步驟1中所述原料油中1、4-桉葉素的色譜含量為47.2%~86%。
進一步的,步驟1中,含有1、4-桉葉素的原料油和絲光沸石負載酸催化劑的質量比為1:0.03~1:0.06。
進一步的,步驟1中,攪拌溫度為50℃~60℃,攪拌反應時間為5h~8h。
采用本發明上述方案,采用本發明所述的負載酸催化劑催化1、4-桉葉素合成4-松油醇的方法,原料油中1、4-桉葉素反應結束后的色譜含量可在5%以下,而4-松油醇的選擇性達到80%以上。同時,反應除了生成4-松油醇外,還生成了一些具有較高附加值的α-松油烯和γ-松油烯等,并且所用的絲光沸石負載酸催化劑可以回收重復使用。
因此,本發明具有以下突出優點:
1)催化劑用量少,最多只需6%,易于與產物分離,可以回收重復使用,環境友好,且降低了生產成本;
2)催化劑的選擇性好,4-松油醇的選擇性達到80%以上;
3)對原料油的要求簡單,1、4-桉葉素的色譜含量范圍寬,拓寬了原料油的來源,提高了原料油的利用率;
4)反應時間短,工藝簡便,容易操作。
具體實施方式
實施例1
步驟1:將10克絲光沸石與30克質量分數為98%的濃硫酸溶液混合,加熱至50℃并攪拌1h;
步驟2:將攪拌后的混合溶液自然放置冷至室溫,分出剩余的濃硫酸,過濾,用蒸餾水沖洗絲光沸石表面的附酸,所得的絲光沸石在減壓條件下50℃干燥2h,即得絲光沸石負載酸催化劑;
步驟3:將100g原料油(含1、4-桉葉素77.8%)和6g絲光沸石負載酸催化劑加入到反應瓶中,在50℃下攪拌反應8h;反應液經氣相色譜檢測含1、4-桉葉素4.2%,4-松油醇59.6%,α-松油烯7.3%,γ-松油烯5.2%;
步驟4:反應液過濾回收絲光沸石負載酸催化劑,油相經減壓蒸餾,得到的4-松油醇色譜含量為99.1%。
實施例2
步驟1:將10克絲光沸石與50克質量分數為85%的濃硫酸溶液混合,加熱至45℃并攪拌2h;
步驟2:將攪拌后的混合溶液自然放置冷至室溫,分出剩余的濃硫酸,過濾,用蒸餾水沖洗絲光沸石表面的附酸,所得的絲光沸石在減壓條件下50℃干燥2h,即得絲光沸石負載酸催化劑;
步驟3:將100g原料油(含1、4-桉葉素86%)和5g絲光沸石負載酸催化劑加入到反應瓶中,在60℃下攪拌反應5h;反應液經氣相色譜檢測含1、4-桉葉素3.7%,4-松油醇67.5%,α-松油烯6.4%,γ-松油烯5.6%。
步驟4:反應液過濾回收絲光沸石負載酸催化劑,油相經減壓蒸餾,得到的4-松油醇色譜含量為99.5%。
實施例3
步驟1:將10克絲光沸石與40克質量分數為90%的濃硫酸溶液混合,加熱至50℃并攪拌1.5h;
步驟2:將攪拌后的混合溶液自然放置冷至室溫,分出剩余的濃硫酸,過濾,用蒸餾水沖洗絲光沸石表面的附酸,所得的絲光沸石在減壓條件下50℃干燥2h,即得絲光沸石負載酸催化劑;
步驟3:將100g原料油(含1、4-桉葉素47.2%)和3g絲光沸石負載酸催化劑加入到反應瓶中,在60℃下攪拌反應7h;反應液經氣相色譜檢測含1、4-桉葉素4.8%,4-松油醇34%,α-松油烯4.1%,γ-松油烯3.5%。
步驟4:反應液過濾回收絲光沸石負載酸催化劑,油相經減壓蒸餾,得到的4-松油醇色譜含量為98.7%。
實施例4
步驟1:將100g原料油(含1、4-桉葉素66.9%)和5g回收的絲光沸石負載酸催化劑加入到反應瓶中,在60℃下攪拌反應5h;反應液經氣相色譜檢測含1、4-桉葉素4.5%,4-松油醇50.6%,α-松油烯5.3%,γ-松油烯4.7%。
步驟2:反應液過濾回收絲光沸石負載酸催化劑,油相經減壓蒸餾,得到的4-松油醇色譜含量為99.1%。
盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明,但所屬領域的技術人員應該明白,在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內,在形式上和細節上對本發明做出各種變化,均為本發明的保護范圍。