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(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系，甘肅 蘭州 730060)

綜述與進(jìn)展

對甲酚合成香蘭素研究進(jìn)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(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系，甘肅 蘭州 730060)

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

對甲酚；香蘭素；氧化反應(yīng)；溴化反應(yīng)；烷氧化反應(yīng)

香蘭素（Vanillin），化學(xué)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(yīng)用。在國外，香蘭素大量用于生產(chǎn)醫(yī)藥中間體，也用于植物生長促進(jìn)劑、殺菌劑、潤滑油消泡劑、電鍍光亮劑、印制線路板生產(chǎn)導(dǎo)電劑等。國內(nèi)香蘭素主要用于食品添加劑，廣泛運(yùn)用在各種需要增加奶香氣息的調(diào)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(lǐng)域的應(yīng)用也不斷拓寬，已成為香蘭素應(yīng)用最有潛力的領(lǐng)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(xué)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(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)高純度對甲酚產(chǎn)品，并且產(chǎn)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(guān)科研、生產(chǎn)工作者的熱切關(guān)注。對甲酚法合成香蘭素的技術(shù)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(yīng)條件苛刻，收率低，相關(guān)報(bào)道較少[1]。

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

1 對甲酚氧化反應(yīng)

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(jìn)行了研究,探討了對甲酚濃度、反應(yīng)時間、反應(yīng)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(fù)合催化對氧化反應(yīng)結(jié)果的影響,以純氧氧化對甲酚,轉(zhuǎn)化率極高,氯化銅用量的增加,不僅使轉(zhuǎn)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(yīng)

對羥基苯甲醛的溴化反應(yīng)為親電取代反應(yīng),羥基的供電子效應(yīng)導(dǎo)致該反應(yīng)極易生成二溴化物。實(shí)驗(yàn)表明，利用溶劑效應(yīng)，降低反應(yīng)溶劑的極性,能夠提高單溴化反應(yīng)的選擇性[4]。冀亞飛以三氯甲烷作為非質(zhì)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(chǎn)物的實(shí)際收率。劉尚才[5]研究了以EOX、MTBE和乙醇作為助溶劑，結(jié)果表明用乙醇作助溶劑，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dāng)用溴素作溴化劑時，反應(yīng)到終點(diǎn)時最高產(chǎn)率只有81.3%，而用氯化溴作溴化劑時最高產(chǎn)率達(dá)到91.3%，使一溴化物的產(chǎn)率提高了10%。用氯化溴代替溴素，既降低了反應(yīng)成本，又可避免二溴化物的生成。

3 烷氧化反應(yīng)

傳統(tǒng)的非活性溴代芳香化合物進(jìn)行甲氧基化反應(yīng)，均是以銅鹽為催化劑, DMF為反應(yīng)溶劑[7-9]。DMF沸點(diǎn)高、價格高，作為溶劑導(dǎo)致溶劑的回收、循環(huán)利用方面能耗較高，影響經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[3]以CuCl2為催化劑，以甲醇作為反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)收率有了進(jìn)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(yīng)效果的影響，在溫度130℃，甲醇鈉的濃度為2.67mol·L-1時，經(jīng)過2h的反應(yīng)，3-溴-4-羥基苯甲醛的轉(zhuǎn)化率可達(dá)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(yīng)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(zhì)，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(shí)驗(yàn)收率達(dá)到92.3%。

4 結(jié)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(chǎn)工藝。但要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)解決以下幾個關(guān)鍵問題：(1)氧化反應(yīng)催化劑的選擇、氧化反應(yīng)程度的控制；(2)溴化反應(yīng)溴化劑、反應(yīng)溶劑的選擇以及溴的循環(huán)利用；(3)烷氧化反應(yīng)催化劑和溶劑的優(yōu)化、篩選。

[1] 平兆艷，李廣學(xué).制備香蘭素的研究[J].應(yīng)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(zhuǎn)化，1998(3):85-57

[4] 韓偉，閻光烈，蔣魏.溴法合成香蘭素[J].精細(xì)與專用化學(xué)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(jìn)[J].上?；ぃ?004(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(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1994，30(1)：11.

[10] 李真順.香蘭素的合成方法及應(yīng)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(xué)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(xiàng)目(2013A-141)；蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院(K07-3)

周艷青(1978-)，女，漢族，碩士，主要研究方向?yàn)榫?xì)有機(jī)合成，E-mail：zhouyanqing2005@126.com

2014-02-14