CN110256215B - 一种诺蒎酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种诺蒎酮的制备方法，诺蒎酮的合成方法为，以β‑蒎烯为原料，酸性高锰酸钾为氧化剂，在表面活性剂的作用下，选择性氧化合成诺蒎酮，β‑蒎烯转化率大于99%，诺蒎酮选择性大于90%，本发明与现有方法相比，反应条件温和，反应时间短，原料转化率高，产物的选择性高，本发明的应用了降低了诺蒎酮的制备成本。

Description

一种诺蒎酮的制备方法
技术领域
本发明属于有机物的合成技术领域，具体涉及一种诺蒎酮的制备方法。
背景技术
我国是松脂生产大国，主要是通过割脂的方式生产脂松脂。脂松脂的主要成分为脂松香和脂松节油，其中，脂松节油的主要成分为α-蒎烯和β-蒎烯。我国生产的脂松节油绝大部分为马尾松脂松节油，其中的β-蒎烯含量较低，约为5％-10％。后来发现，云南思茅地区栽种的思茅松生产的脂松节油中β-蒎烯含量高达30％左右，以及从美国引种回来的湿地松生产的脂松节油中的β-蒎烯含量达34％。随着β-蒎烯产量的提高，如何对它的进行深加工利用逐渐成为热点研究问题。
制备功能衍生物是β-蒎烯深加工利用的重要方向。β-蒎烯可以通过化学改性，合成众多衍生物，如：诺蒎酮、诺卜醇、桃金娘烷醇等，这些衍生物在医药、农药和香料等领域具有广泛应用。诺蒎酮的合成与应用近年来备受关注。诺蒎酮可作为许多衍生物合成的中间体，由于自然界中天然诺蒎酮含量少，目前主要是由化学合成制备。目前已报道的有关诺蒎酮合成的方法主要是通过氧化反应将β-蒎烯转化为诺蒎酮，所使用的氧化剂包括：高锰酸钾、臭氧、高碘酸钠、过氧化氢、四醋酸铅、四氧化锇、氧气等。其中以高锰酸钾最为常用，因为高锰酸钾氧化法具有操作简单，室温反应和转化率与选择性高等优势，目前，相关研究已有大量报道。例如：刘兵等报道通过高锰酸钾氧化，β-蒎烯与高锰酸钾摩尔比为1:3，反应时间为5h的条件下，可以使得β-蒎烯的转化率为94.15％，诺蒎酮选择性为89.19％。然而，现有的高锰酸钾氧化法在工艺方面仍然存在改善空间，例如：β-蒎烯的转化率、诺蒎酮选择性以及反应时间等。基于此，本发明提供了一种诺蒎酮的制备方法，仪器优化诺蒎酮的合成工艺，降低诺蒎酮合成的成本。
发明内容
本发明提出了一种诺蒎酮的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明的技术方案是这样实现的：
一种诺蒎酮的制备方法，制备过程中需要的试剂为：β-蒎烯、高锰酸钾、丙酮、酸和催化剂，制备方法步骤为：
(1)制取：在溶剂丙酮中，将β-蒎烯与催化剂混合，再加入高锰酸钾和酸，设置20～30℃的反应温度，持续1～4h的反应时间，得诺蒎酮粗产品；
(2)提纯：向上述所得的诺蒎酮粗产品中加入50mL乙酸乙酯进行萃取，再加入质量分数为5％的亚硫酸钠溶液进行洗涤，抽滤，滤液再经水洗、饱和食盐水洗，最后对无水硫酸钠进行干燥，即得诺蒎酮成品；
其中催化剂为表面活性剂，β-蒎烯与高锰酸钾的摩尔比为1∶1～1∶4，β-蒎烯与丙酮的摩尔比为1∶30～1∶300，β-蒎烯与酸的摩尔比为1∶0.01～0.2，β-蒎烯与催化剂的摩尔比为1∶0.01～0.1。
在本发明的诺蒎酮的制备方法中，所述步骤(1)中使用的催化剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的任一一种或两种以上。
在本发明的诺蒎酮的制备方法中，所述催化剂为十六烷基三甲基溴化铵和/或2-溴乙基三甲基溴化铵。
在本发明的诺蒎酮的制备方法中，所述步骤(1)中使用的酸为无机酸和/或有机酸。
在本发明的诺蒎酮的制备方法中，所述酸为硫酸和/或盐酸和/或磷酸。
本发明这种诺蒎酮的制备方法，具有以下优点：
本发明以β-蒎烯为原料经酸性高锰酸钾氧化，高效率的合成诺蒎酮，转化率大于99％，产率大于90％，本发明与现有方法相比，β-蒎烯的转化率高，诺蒎酮的选择性高，反应温度适宜，反应时间短，大幅度降低了诺蒎酮的制备成本。
附图说明
图1为本发明的诺蒎酮的1H NMR谱图；
图2为本发明的诺蒎酮的FT-IR谱图；
图3为本发明的诺蒎酮的GC-MS谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种诺蒎酮的制备方法，其制备过程中需要的试剂为：β-蒎烯、高锰酸钾、丙酮、酸和催化剂，制备方法步骤为：
(1)制取：在溶剂丙酮中，将β-蒎烯与催化剂混合，再加入高锰酸钾和酸，设置20～30℃的反应温度，持续1～4h的反应时间，得诺蒎酮粗产品；
(2)提纯：向上述所得的诺蒎酮粗产品中加入50mL乙酸乙酯进行萃取，再加入质量分数为5％的亚硫酸钠溶液进行洗涤，抽滤，滤液再经水洗、饱和食盐水洗，最后对无水硫酸钠进行干燥，即得诺蒎酮成品。
其中催化剂为表面活性剂，β-蒎烯与高锰酸钾的摩尔比为1∶1～1∶4，β-蒎烯与丙酮的摩尔比为1∶30～1∶300，β-蒎烯与酸的摩尔比为1∶0.01～0.2，β-蒎烯与催化剂的摩尔比为1∶0.01～0.1。
步骤(1)中使用的催化剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的任一一种或两种以上。优选为十六烷基三甲基溴化铵和/或2-溴乙基三甲基溴化铵。
步骤(1)中使用的酸为无机酸和/或有机酸。优选为硫酸和/或盐酸和/或磷酸。
实施例2
取5.000g(37mmol)β-蒎烯于100mL三口烧瓶中，准确称量0.2g(0.55mmol)十六烷基三甲基溴化铵于烧杯中，继续往烧杯中加入30mL丙酮和3mL溶度为2mol/L的硫酸，使得十六烷基溴化铵完全溶解，然后倒入三口烧瓶中，使用机械搅拌，转速控制在220r/min，冷凝管冷凝。保持温度稳定在21℃。往三口烧瓶加入18.6g(118mmol)高锰酸钾粉末，在1分钟内加完。连续反应2h。待反应完成后，使用50mL乙酸乙酯洗涤2次和抽滤，如果滤液为紫红色，使用适量质量分数为5％的亚硫酸钠溶液进行洗涤，待滤液紫红色褪去，会产生二氧化锰固体沉淀物，再进行过滤。使用75mL水进行水洗2次，再用80mL饱和食盐水洗(2次)，用pH试纸检测为中性后，使用旋蒸仪进行旋蒸，得到目标产物诺蒎酮，β-蒎烯的转化率为99.61％，诺蒎酮的选择性为92.23％。利用FT-IR、1H NHR、GC-MS对诺蒎酮的化学结构进行表征。表征数据如下：FT-IR v(cm-1):2948,2874(烷烃C-H),1707(C＝O),1459,1386(烷烃C-H)；1H NMR(300MHz,CDCl3)δ:2.56(pd,J＝12.4,5.0Hz,3H),2.41-2.19(m,2H),2.12-1.88(m,2H),1.59(d,J＝9.9Hz,1H),1.33(s,3H),0.86(s,3H)；GC-MS m/z＝138.1[M]+。结构表征证明该产物是诺蒎酮。
实施例3
取5.000g(37mmol)β-蒎烯于100mL三口烧瓶中，准确称量0.2g(2.2mmol)2-溴乙基三甲基溴化铵于烧杯中，继续往烧杯中加入30mL丙酮和2.5mL溶度为2mol/L的盐酸，使得2-溴乙基三甲基溴化铵完全溶解，然后倒入三口烧瓶中，使用机械搅拌，转速控制在220r/min，冷凝管冷凝。保持温度稳定在23℃。往三口烧瓶加入15.0g(95mmol)高锰酸钾粉末，在1分钟内加完。连续反应3h。待反应完成后，使用50mL乙酸乙酯洗涤2次和抽滤，如果滤液为紫红色，使用适量质量分数为5％的亚硫酸钠溶液进行洗涤，待滤液紫红色褪去，会产生二氧化锰固体沉淀物，再进行过滤。使用75mL水进行水洗2次，再用80mL饱和食盐水洗2次，用pH试纸检测为中性后，使用旋蒸仪进行旋蒸，得到目标产物诺蒎酮。β-蒎烯的转化率为99.01％，诺蒎酮的选择性为90.23％。利用FT-IR、1H NHR、GC-MS对诺蒎酮的化学结构进行表征，表征数据如下：FT-IR v(cm-1):2948,2874(烷烃C-H),1707(C＝O),1459,1386(烷烃C-H)；1H NMR(300MHz,CDCl3)δ:2.56(pd,J＝12.4,5.0Hz,3H),2.41-2.19(m,2H),2.12-1.88(m,2H),1.59(d,J＝9.9Hz,1H),1.33(s,3H),0.86(s,3H)；GC-MS m/z＝138.1[M]+。结构表征证明该产物是诺蒎酮。
实施例4
取5.000g(37mmol)β-蒎烯于100mL三口烧瓶中，准确称量0.4g(2.2mmol)2-溴乙基三甲基溴化铵于烧杯中，继续往烧杯中加入30mL丙酮和1mL溶度为2mol/L的硫酸，使得2-溴乙基三甲基溴化铵完全溶解，然后倒入三口烧瓶中，使用机械搅拌，转速控制在220r/min，冷凝管冷凝。保持温度稳定在24℃。往三口烧瓶加入18.6g(118mmol)高锰酸钾粉末，在1分钟内加完。连续反应4h。待反应完成后，使用50mL乙酸乙酯洗涤2次和抽滤，如果滤液为紫红色，使用适量质量分数为5％的亚硫酸钠溶液进行洗涤，待滤液紫红色褪去，会产生二氧化锰固体沉淀物，再进行过滤。使用75mL水进行水洗2次，再用80mL饱和食盐水洗2次，用pH试纸检测为中性后，使用旋蒸仪进行旋蒸，得到目标产物诺蒎酮。β-蒎烯的转化率为99.21％，诺蒎酮的选择性为91.45％。利用FT-IR、1H NHR、GC-MS对诺蒎酮的化学结构进行表征，表征数据如下：FT-IR v(cm-1):2948,2874(烷烃C-H),1707(C＝O),1459,1386(烷烃C-H)；1HNMR(300MHz,CDCl3)δ:2.56(pd,J＝12.4,5.0Hz,3H),2.41-2.19(m,2H),2.12-1.88(m,2H),1.59(d,J＝9.9Hz,1H),1.33(s,3H),0.86(s,3H)；GC-MS m/z＝138.1[M]+。结构表征证明该产物是诺蒎酮。
其中，诺蒎酮的分子结构式为：
Figure GDA0002139755600000041
制备方法的反应方程式为：
Figure GDA0002139755600000042
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种诺蒎酮的制备方法，其特征在于，制备过程中需要的试剂为：β-蒎烯、高锰酸钾、丙酮、酸和催化剂，制备方法步骤为：
(1)制取：在溶剂丙酮中，将β-蒎烯与催化剂混合，再加入高锰酸钾和酸，其中高锰酸钾为粉末状，且要在1分钟内加完，设置20～30℃的反应温度，持续1～4h的反应时间，得诺蒎酮粗产品；
(2)提纯：向上述所得的诺蒎酮粗产品中加入50mL乙酸乙酯进行洗涤和抽滤，再加入质量分数为5％的亚硫酸钠溶液进行洗涤，过滤，滤液再经水洗、饱和食盐水洗，用pH试纸检测为中性后，使用旋蒸仪进行旋蒸，即得诺蒎酮成品；
其中催化剂为十六烷基三甲基溴化铵和/或2-溴乙基三甲基溴化铵，β-蒎烯与高锰酸钾的摩尔比为1∶1～1∶4，β-蒎烯与丙酮的摩尔比为1∶30～1∶300，β-蒎烯与酸的摩尔比为1∶0.01～0.2，β-蒎烯与催化剂的摩尔比为1∶0.01～0.1。
2.根据权利要求1所述的诺蒎酮的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中使用的酸为无机酸和/或有机酸。
3.根据权利要求2所述的诺蒎酮的制备方法，其特征在于，所述酸为硫酸和/或盐酸和/或磷酸。
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