對甲酚合成香蘭素研究進展

周艷青，索隴寧，伍家衛(wèi), 陳淑芬，楊興鍇，唐蓉萍

(蘭州石化職業(yè)技術學院石油化學工程系，甘肅 蘭州 730060)

綜述與進展

對甲酚合成香蘭素研究進展

周艷青，索隴寧，伍家衛(wèi), 陳淑芬，楊興鍇，唐蓉萍

(蘭州石化職業(yè)技術學院石油化學工程系，甘肅 蘭州 730060)

評述了以對甲酚為原料，經氧化、溴化和烷氧化反應生產香蘭素的合成工藝，介紹了催化劑對氧化反應轉化率、溶劑效應和溴化劑對溴化反應選擇性的影響以及烷氧化反應溶劑的優(yōu)化與催化劑的研究。

對甲酚；香蘭素；氧化反應；溴化反應；烷氧化反應

香蘭素（Vanillin），化學名稱3-甲氧基-4-羥基苯甲醛，具有濃烈奶香氣息。香蘭素作為一種重要的化工原料有著廣泛的應用。在國外，香蘭素大量用于生產醫(yī)藥中間體，也用于植物生長促進劑、殺菌劑、潤滑油消泡劑、電鍍光亮劑、印制線路板生產導電劑等。國內香蘭素主要用于食品添加劑，廣泛運用在各種需要增加奶香氣息的調香食品中，另外還可用于煙草、牙膏、 肥皂、香水以及日用化妝品中起增香和定香作用，近幾年在醫(yī)藥領域的應用也不斷拓寬，已成為香蘭素應用最有潛力的領域，例如用于合成新型醫(yī)藥中間體藜蘆醛。

香蘭素可在香莢蘭的種子中找到，也可以人工合成。香蘭素化學合成方法主要有亞硝化法、乙醛酸法、甲醛法、對羥基苯甲醛法和對甲酚法等。隨著對甲苯酚生產技術的進步，我國已經能夠生產高純度對甲酚產品，并且產量逐年上升，價格逐年下降，因此由對甲酚合成香蘭素的研究越來越多地引起相關科研、生產工作者的熱切關注。對甲酚法合成香蘭素的技術路線主要有以下2種。

第1種路線：首先將對甲酚氯化, 然后與甲醇鈉作用, 最后氧化生成香蘭素。該法工藝路線短，但反應條件苛刻，收率低，相關報道較少[1]。

第2種路線：對甲酚經氧化、溴化合成4-羥基-3-溴苯甲醛，進而與甲醇鈉反應得到香蘭素。下面對這一路線做一綜述。

1 對甲酚氧化反應

Sharma[2]對在鈷鹽催化條件下以空氣氧化對甲酚制對羥基苯甲醛進行了研究,探討了對甲酚濃度、反應時間、反應溫度、氫氧化鈉與對甲酚的摩爾比等因素的影響。冀亞飛[3]研究了銅鹽、鈷鹽復合催化對氧化反應結果的影響,以純氧氧化對甲酚,轉化率極高,氯化銅用量的增加,不僅使轉化率提高到100%,而且銅鹽的加入可有效地控制對甲酚的氧化程度,提高對羥基苯甲醛的收率。

2 溴化反應

對羥基苯甲醛的溴化反應為親電取代反應,羥基的供電子效應導致該反應極易生成二溴化物。實驗表明，利用溶劑效應，降低反應溶劑的極性,能夠提高單溴化反應的選擇性[4]。冀亞飛以三氯甲烷作為非質子溶劑,為提高對羥基苯甲醛的溶解度，加入適量的乙酸乙酯作為助溶劑,大大改善單溴化產物的實際收率。劉尚才[5]研究了以EOX、MTBE和乙醇作為助溶劑，結果表明用乙醇作助溶劑，轉化率很高，但溴醛選擇性低,收率低，二溴醛收率高。他又比較了MTBE和EOX的效果，以EOX作為助溶劑，對羥基苯甲醛轉化率100%，一溴醛收率85%，得出EOX是較好的助溶劑。

另外，李紅[6]以氯化溴代替溴素作為溴化試劑。當用溴素作溴化劑時，反應到終點時最高產率只有81.3%，而用氯化溴作溴化劑時最高產率達到91.3%，使一溴化物的產率提高了10%。用氯化溴代替溴素，既降低了反應成本，又可避免二溴化物的生成。

3 烷氧化反應

傳統(tǒng)的非活性溴代芳香化合物進行甲氧基化反應，均是以銅鹽為催化劑, DMF為反應溶劑[7-9]。DMF沸點高、價格高，作為溶劑導致溶劑的回收、循環(huán)利用方面能耗較高，影響經濟效益。文獻[3]以CuCl2為催化劑，以甲醇作為反應溶劑，只加入催化劑量的DMF，通過升溫加壓，在122℃左右完成甲氧基化的反應，不僅使DMF的消耗大大降低，同時使溴代芳香化合物甲氧基化的反應收率有了進一步的提高。李真順[10]制備了新型催化劑堿式碳酸銅-甲醇體系，取代了DMF，考察不同的工藝條件對反應效果的影響，在溫度130℃，甲醇鈉的濃度為2.67mol·L-1時，經過2h的反應，3-溴-4-羥基苯甲醛的轉化率可達到96.7%。

唐忠濤[11]研究了銅配合物催化合成香蘭素。他以3-溴-4-羥基苯甲醛為原料，無水CuCl2為催化劑，甲醇作溶劑，通過將配體加入反應體系，配體給出電子對，和催化劑無水CuCl2配合，填滿銅的低的空軌道，改變了電子的一些性質，從而改變了催化劑的催化活性，合成香蘭素，提高了香蘭素的收率。其中L-脯氨酸為配體的合成實驗收率達到92.3%。

4 結語

由對甲酚合成香蘭素，工藝路線短，原料來源豐富，是一種較理想的生產工藝。但要實現(xiàn)工業(yè)化生產應解決以下幾個關鍵問題：(1)氧化反應催化劑的選擇、氧化反應程度的控制；(2)溴化反應溴化劑、反應溶劑的選擇以及溴的循環(huán)利用；(3)烷氧化反應催化劑和溶劑的優(yōu)化、篩選。

[1] 平兆艷，李廣學.制備香蘭素的研究[J].應用化工，2005，34(7)：400-403.

[2] Sharma S N, Chandalia S B.J. Chem Tech Biotechnol, 1990(49):141-143.

[3] 冀亞飛，魏賢勇.從對甲酚合成香蘭素[J].煤炭轉化，1998(3):85-57

[4] 韓偉，閻光烈，蔣魏.溴法合成香蘭素[J].精細與專用化學品，2001(5)：20-21.

[5] 劉尚才.3-溴-4-羥基苯甲醛的合成[J].吉化科技，1994(2)：29-31.

[6] 李紅，李英春.溴法合成乙基香蘭素的工藝改進[J].上海化工，2004(12)：21-22.

[7] Manch and P S, Belica P S, Wang H S. Syn Commun., 1990, 20(17):2659-2662.

[8] 王筠松，盧冠忠，何煒.4-溴-3,5-二甲氧基苯甲酸的合成[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，1990，27(2)：81.

[9] 鐘平，尹承烈.3，4，5-三甲氧基苯甲醛的合成[J].北京師范大學學報：自然科學版，1994，30(1)：11.

[10] 李真順.香蘭素的合成方法及應用[J]..中國食品添加劑，2004(6)：101-106.

[11] 唐忠濤，陳朗秋，成昌梅.銅配合物催化合成香蘭素[J].化學試劑，2012，34( 12)：1065-1067.

Research Progress on Synthesis of Vanillin from p-Cresol

ZHOU Yan-qing, SUO Long-ning, WU Jia-wei, CHEN Shu-fen, YANG Xing-kai, TANG Rong-ping
(Department of Petroleum Chemical Engineering, Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology,Lanzhou 730060,China)

Applied phenol as raw materials, the synthesis of vanillin by oxidation, bromination, and alkane oxidation reaction was reviewed. The effect of catalyst on the oxidation reaction conversion rate, solvent effect and bromide reaction selectivity of bromide, optimization of alkane oxidation reaction solvent and catalyst were introduced.

p-cresol, vanillin, oxidation, bromination, alkane oxidation

TQ 655

A

1671-9905(2014)04-0042-02

甘肅省教育廳資助項目(2013A-141)；蘭州石化職業(yè)技術學院(K07-3)

周艷青(1978-)，女，漢族，碩士，主要研究方向為精細有機合成，E-mail：zhouyanqing2005@126.com

2014-02-14