香兰素的合成.doc

香兰素的合成香兰素的合成香兰素，又名香草醛、香荚兰醛、香兰醛、凡尼林等，化学名称3-甲氧基-4-羟基苯甲醛，为白色或浅黄色针状或结晶状粉末，呈香兰荚特有的香气，它微溶于冷水，易溶于热水、乙醇、乙醚、氯仿和热挥发油中，熔点82℃～83℃，沸点285℃，相对密度1.056，本品低毒香兰素是一种重要的广谱型香料和有机合成原料，它是全球产量最大、应用最为广泛的香料之一，香气幽雅，可直接应用于化妆品、香皂、香烟、糕点、糖果以及烘烤食品等行业，也可用作植物生长促进剂、杀菌剂、润滑油消泡剂等除此外，它还可在电镀工业中用做上光剂，农业中用做催熟剂等橡胶制品的除臭剂，塑料制品的抗硬化剂，医药中间体，如3，4，5-三甲氧基苯甲醛，是医药抗菌增效剂TMP的中间体；与甘氨酸缩合成的内酯 ，是治疗帕金森氏病的合成药物L多巴的中间体；还能合成治疗高血压的L-甲基多巴、治疗上呼吸道感染和防止病菌株传播的甲氧苄氨基嘧啶及治疗心脏病的药物罂粟碱等1 1 香兰素的化学合成法香兰素的化学合成法1.11.1 以酚类为原料以酚类为原料1.1.11.1.1 以愈创木酚为原料：以愈创木酚为原料：愈创木酚与乙醛酸缩合得到3-甲氧基-4-羟基苯乙醇酸，后者经氧化得到3-甲氧基-4-羟基苯乙酮酸(香草扁桃酸)，再经过酸化脱羧后得到香兰素。

其反应方程式如下：OHOCH3+CHOCO2HOHOCH3CHOHCOOH[O]OHOCH3COCOOHHOHOCH3CHO(1)(1)乙醛酸化学氧化法乙醛酸化学氧化法愈创木酚与乙醛酸在碱性条件下缩合生成3-甲氧基-4-羟基苯乙醇酸(MHPA)它在碱性条件下被铜离子氧化生成3-甲氧基-4-羟基苯乙醛酸，然后在酸性条件下脱去羧基生成香兰素 反应条件常压流动空气氧化适宜的条件为：反应温度95℃，氧化剂与3-甲氧基-4-羟基苯乙醇酸的用量比为1：1.5(摩尔比)、反应时间为2.5h、空气流速为1mL/min合成的香兰素熔点范围为80.5℃～82℃(文献值：81℃～83℃)，收率为60.5％此合成法原料易得，工艺简单，条件易于控制，反应收率较高，可达70％，而且”三废”少易治理，劳动环境好缺点是在高温氧化时，需加入大量硫酸铜作催化剂，在反应过程中硫酸铜本身被还原为微细粒的氧化亚铜，过滤十分困难2)(2)乙醛酸电解氧化法乙醛酸电解氧化法将愈创木酚与乙醛酸进行缩合反应，得到MHPA，回收未反应的愈创木酚后，将反应液加入到电解槽中，以0.2A·dm-2的恒定电流密度，电解8 h，加入盐酸调节pH至1-2可得香兰素，收率81％。

沈阳药学院则开发成功了直接利用草酸电解液，不经分离提纯，与愈创木酚反应合成MHPA，进一步经电解氧化合成香兰素的工艺如以Mn2+→Mn3++e-为氧化还原中介物间接电化学氧化异丁子香酚合成香兰素，阳极为PbO2，阴极用Ni片电极合成最佳条件为温度55℃，介质流速0.4L/min,反应时间2h,收率达到74.5％主要反应为Mn2+Mn3++ e-OHOCH3CHCHCH3+4Mn2++H2OOHOCH3CHO+4Mn3++4H+电解氧化法与化学氧化法相比，工艺简单，不需要外加氧化剂和催化剂，选择性高，反应产物纯度高，反应收率高，后处理工序简单，有利于工业化生产，具有大力推广前景3)(3)愈创木酚亚硝化法愈创木酚亚硝化法愈创木酚与甲醛缩合生成3-烷氧基-4-羟基-苯甲醇，再与对亚硝基-N,N-二甲基苯胺反应，最后水解生成香兰素OHOCH3 2+2HCHOCH2OHOHOCH3CH2OHOHOCH2NHOHN(CH3)2HClCHOHOCH3+NN(CH3)2HClCHOOHOCH3+NH2N(CH3)2HCl该法工艺复杂，反应效率低，污染大，国外已淘汰木酚亚硝化法工艺路线存在原料种类多、工艺流程长、产率低、排放的废液不能生化处理等不足，特别是环保问题制约了企业的发展。

4)(4) 氯乙醛法氯乙醛法愈创木酚和三氯乙醛进行缩合反应，得到相应的二氯甲基甲醛，以碱性水解生成羟基羧酸化生物，再氧化得到香兰素CCl2CHOOHOCH3+CH2OHOHOCH3Cl3CCHONaOHHCOHOCH3HOCOONaCuOCHOOHOCH3该法和乙醛酸法相似，不同之处仅是用三氯乙醛代替乙醛酸，整个过程中只多了一步三氯甲基水解生成相应酸由于三氯乙醛来源易得，价格比乙醛酸低，所以成本比乙醛酸法低，但三废处理要增加设备1.1.21.1.2 从对甲酚合成香兰素从对甲酚合成香兰素煤焦油中富含对甲酚，为氧化制备对羟基苯甲醛提供了充裕的原料来源，在碱性条件下，以氧气作为氧化剂，氯化铜和氯化钴作为催化剂，甲醇作为溶剂进行了对甲酚液相氧化，高选择性得到对羟基苯甲醛再通过在氯仿中进行单溴化反应在甲醇中以氯化亚铜和DMF催化进行甲氧基化反应得到香兰素这种高效制备方法总收率达62.4％CHOOHOCH3CH3OHO2CHOOHBr2CH2OHOHOCH3NaOCH31.1.31.1.3 以邻苯二酚为原料的合成以邻苯二酚为原料的合成该法以邻苯二酚为反应原料，以聚乙二醇、叔胺作相转移催化剂，在碱性条件下经甲基化、赖默一梯曼(Reimer-Tiemenn)反应可以制得香兰素。

CHOOHOCH3OHOHOCH3OHCH3Br PECNaOH乙 乙 乙CHCl3 + NaOH/叔 叔 叔 叔95%乙 乙 40oC~60oC此法原料易得，工艺路线短，但操作复杂，收率相对较低，仅为60％左右1.21.2 3-3-溴溴-4--4-羟基苯甲醛法羟基苯甲醛法采用新型高效的碱式碳酸铜-DMF催化体系，并以廉价甲醇代替DMF为溶剂，系统地考察了由3-溴-4-羟基苯甲醛经甲氧基化反应合成香兰素的反应条件，其中在新型反应体系中，3-溴-4-羟基苯甲醛在130℃下于2.67 mol/L的甲醇钠的甲醇溶液中搅拌反应2h，其转化率可达96.7％OHCHOBrCH3ONaOHCHOOCH31.31.3 木质素法木质素法木质素含于纤维材料及纸浆废液中，主要以木质素磺酸盐的形式存在造纸工业每吨硫酸盐纸浆副产废液约7m3，其中含木质素磺酸盐约200kg其合成方法是将木质素磺酸盐在碱性介质中水解，再经过氧化等反应后得香兰素该方法原料来源广，生产历史较长，原料成本低，充分利用了废料，但产品收率低，只有10％～15％，污染问题严重，据报道说每生产1t香兰素生废水近150t，因此许多国家包括美国在内已陆续淘汰该路线。

但是由于原料成本低，且利用造纸废液，该法继续研究还是有潜力的HCOCH3OHCHCH2SO3叔 叔OHCH(OH)CHOHCH2OHOCH3[O]CHOOHOCH31.41.4 以黄樟素为原料以黄樟素为原料一是将黄樟素(来源于樟脑油)在碱性条件下异构化，再氧化成胡椒醛，与PC1 作用得原儿茶醛，再经(CH3)2SO4甲基化可得香兰素CH2CHOOCH2CH2KOHHCOOCH2CHCH3[O]CHOOOCH2PCl3CHOOHOHCHOOHOCH3+CHOOCH3OH二是在碱性条件下，将异构化开环混合物用硝基苯氧化，混合物中的4羟基异构物不发生反应，可将之分离前者用稀酸分解得原儿茶醛，后者甲基化后用稀酸处理回收异丁香酚，改进之处是将4羟基异构物单独用硝基苯氧化，原儿茶醛的分离用硫酸氢钠，或在异构化开环混合物的甲醇溶液中加入稀硫酸，得丙烯基焦几茶酚，再用碱和硝基苯氧化该工艺的主要问题是原料来源紧，成本高(但比丁香酚法低)，工艺复杂，同时产物中生成异香兰素且较难除去2 2 微生物法微生物法利用微生物发酵来模拟植物次级代谢过程可生产出香料化合物，而且这些香料化合物已被欧洲和美国食品法规界定为“天然的”。

2.12.1 微生物发酵法微生物发酵法1977年日本Tadasa K分离得到的棒杆菌菌株，能够将丁香酚转化为香兰素，开辟出生物法制备香兰素的新途径随后又发现许多细菌、霉菌都能将丁香酚、异丁香酚、阿魏酸、葡萄糖等化合物转化为香兰素，即可利用多种底物进行微生物发酵法合成香兰素如利用担子菌发酵合成香兰素CHOOHOCH3OHOHOCH3COOHOHOCH3COOHOCH3OHCH2OHOHOCH32.22.2 植物细胞培养法植物细胞培养法随着现代生物工程技术的发展，人们开始利用细胞培养生产香兰素第一个是香荚兰细胞的人工培养技术，利用的是香荚兰向外分泌香兰素的特性，但是单位体积产量不高，仅为O.O1g·L-1 左右2005年又找到了灌木状辣椒细胞等将特定添加物转化为香兰素的新方法2.32.3 酶法酶法所有的生物代谢反应都是酶促反应，上述各种方法虽然其作用机制目前尚不明确，但可以确定是受到某一种或几种酶的作用而产生的如果能分离得到这些酶，利用酶促反应，则可直接得到香兰素3.3.应用应用香兰素是一种广谱型高档香料,应用范日较大欧美国家已将其应用于食品、日用化工、橡胶、塑料、医药等行业,我国香兰素的应用只限于食品、饮料等少数几方面。

香兰素还可用于烟草及制酒行业3.13.1 食品食品香兰素是使用最多的食品赋香剂之一，是配制香草型香精的主要原料．也可单独使用，用于饼干、糕点、持饮、糖果等食品的赋香．尤其用于以乳制品为主要原料的食品中在香草型香精中，香兰素的含量最多可达25％～30％香兰素还可作为原料和中问体用于香精和食品添加剂的生产．如姜油酮、辣椒素、3-甲氧基-4-羟基-2-正戊基肉挂醛的生产均可以以香兰素为原料来制取3.23.2 医药医药从70年代起，香兰素开始用于医药台成如邻位香兰素与硫酸二甲酯作用可生成藜芦醛，后者在医药上可用来台成黄连素；香兰素经溴化、水解、甲基化可得到3，4，5-三甲氧基苯甲醛．这是医药抗苗增效剂TMP的重要中间体；香兰素与甘氨酸的酰基衍生物缩台后生成吖内酯．这是治疗帕金森氏病(震颤麻痹)的合成药物L-多巴的重要中问体；用香兰素还可台成治疗高血压的L-甲基多巴、治疗上呼吸道感染和防止性病菌株传播的甲氧苄氨基嘧啶及治疗心脏病的药物罂粟碱等困香兰素本身异有一定的抗苗能力故在治疗皮肤病药物的配方中也常用此外，由香兰素台成的5一轻基汞香兰素、S-醋酸汞香兰素和5-氧代汞香兰素也具有杀菌作用香兰素还可用作因抽烟引起口腔粗糙的防止剂。

3.33.3 日用化日用化用香兰素可配制日用化学品香精，用作化妆品的调香剂和定香荆香兰素及其衍生物如乙基香兰素、香草酸己酯等都是重要的台成香料香兰素与茉莉醛及所有的麝香香味能很好地调和．可作为香皂、牙膏、香水及各类化妆品中的加香调香剂．是制备化妆品、卫生品香料不可缺少的原料3.43.4 农业农业香兰素可作为甘蔗的增产剂和催熟剂还可用香兰素制取杀虫药剂的引诱剂和除草剂，如由其制取的香兰醛腙即为一种除草剂，其活性与2，4-二氯苯氧基乙酸相似3.53.5 电镀电镀香兰素可作为电镀液的添加剂在镀锌等金属时，添加香兰素可加快电镀速度．增加镀件表面的光泽3.63.6 橡塑橡塑香兰素也是较重要的化学助剂、可用作塑料制品的抗硬化剂，还可用作檬胶制品的防臭剂由香兰素台成的丹宁还可用于鞣革4 4 结语结语香兰素的台成方法较多，以对羟基苯甲醛为原料台成香兰素，工艺过程简单．反应条件温和，产品收率较高．利于工业化生产．具有广旧的开发前景从经济性来说，利用微生物发酵法生产香兰素比较实际首先菌种生长周期短，繁殖量大，反应条件温和；其次原料丰富易得，但是也存在香兰素产量低，产物分离复杂，不能满足工业化生产要求等问题。

以上几种香兰素的合成方法各有优缺点，如果综合了各项的各方面的利益考虑，而开发出高产量而又环境友好型的路径，必将会带来巨大的利益参考文献：参考文献：（1）吴方宁，丁兴梅，丁敏，张全英．香兰素的合成及技术展望[J]，化工技术与开发， 2006，35(2)：6一l1（2）李文勇．香兰素的合成方法．浙江化工[J]，2000，31(2)：15—18（3）张竞．香兰素的合成与分离．化工技术与开发[J]，2002，31(3)：24。