左旋樟脑-10-磺酰氯的制备

背景及概述

樟脑广泛用于医药、化工以及国防工业中，是国际市场上不可缺少的重要商品。天然樟脑存在樟树中，由樟树的根、枝、叶、果等经水蒸气蒸馏得樟脑油，再经真空蒸馏、冷冻、离心、升华而得。左旋樟脑-10-磺酸和左旋樟脑-10-磺酰氯属于樟脑的下游产品，都是重要的有机合成中间体。由于其具有的旋光性，可作为拆分剂用于外消旋体的拆分；同时又广泛作为医药中间体，在工业上有较好的开发前景。

制备^[1.2]

右旋的天然樟脑比较多，左旋光性产品十分稀少。然而，随着医药及特殊合成工业的发展，对左旋樟脑的需求越来越大。左旋樟脑可以从天然的龙脑脱氢氧化制得，或者也可以从天然产品松节油进行多步反应合成而得。以樟脑为起始原料合成左旋樟脑-10-磺酰氯，并对合成工艺进行了研究，该工艺具有操作简单、后处理方便、反应成本低的优点，有一定的工业化应用价值。由樟脑为起始原料，合成左旋樟脑-10-磺酸和左旋樟脑-10-磺酰氯的反应路线如下所示。

图1左旋樟脑-10-磺酰氯的反应路线图

1左旋樟脑-10-磺酸的合成工艺

将正庚烷 3000 L、合成樟脑粉（2500 kg ，15.87 kmol ）依次投入10000 L 不锈钢反应釜，搅拌溶清， 随后再向反应釜一次性投入氨基磺酸（ 1550 kg，15.89 kmol ），搅拌均匀。 向反应釜夹套通入蒸汽，升温至 100℃~105 ℃ ，此时反应釜内压力约为 0.10 MPa （压力不足补氮气加压），保温保压 15 h 。保温保压毕，向反应釜夹套通入循环水降温，当反应釜温度降至 60 ℃ 以下时，向反应釜加入 3500 L 自来水，搅拌 30 min 后静置分层，上层为正庚烷层，去回收工序，可回收正庚烷约2800 L 并产生黑色焦油状釜残 200 kg ；下层为樟脑磺酸铵水溶液，约 6500 L，呈浅棕色，去樟脑磺酸制备工序。将制得的樟脑磺酸铵水溶液用 25 kg活性炭脱色处理， 得到约 30 kg 废活性炭和约6600 L 浅黄色脱色液，向脱色液中加入自来水稀释至 12000 L，稀释液去预处理好的树脂塔进行离子交换，得到约 18000 L 交换液，交换液分批泵入带有真空系统的 10000 L 搪玻璃反应釜， 在-0.08 MPa 、 80 ℃ 条件下初步浓缩至 7000 L 左右，浓缩液趁热放料至 GD100 型冷冻干燥机托盘中自然冷却，待冷却至 35 ℃ 以下时进行冷冻干燥处理 10 h ，得到白色蓬松的颗粒状固体，固体转至4000 L 双锥回转干燥机，在-0.08 MPa、90 ℃ 条件下干燥 5 h ，得到白色颗粒状樟脑磺酸固体。

2左旋樟脑-10-磺酰氯的合成工艺

在干燥的250 ｍＬ圆底烧瓶上装上磁力搅拌器、回流冷凝管和干燥管，加入氯化亚砜，用冰水浴冷却至０℃，在搅拌下分批加入上述方法合成的樟脑磺酸，在０℃下反应１ｈ，撤去冰浴，使其自然升温，于室温下再反应 ２ｈ，微热至溶液澄清为止，尾气用10％的氢氧化钠溶液吸收。反应结束后，减压蒸去多余的氯化亚砜，将反应物倒入碎冰中，迅速搅拌，快速过滤，冰水洗涤，真空干燥，得到白色粉末状固体。经石油醚重结晶得到产品左旋樟脑-10-磺酰氯。

结果与讨论

1左旋樟脑-10-磺酸合成条件的优化

在左旋樟脑-10-磺酸的合成中，主要考察了加料方式、反应物的配料比、乙酐用量、反应温度等因素对产品收率和质量的影响，为确定较佳的反应工艺条件提供了依据。研究表明，以乙酐为溶剂，由樟脑与硫酸磺化反应制备樟脑磺酸的工艺条件为：反应温度为-5~10℃，樟脑与硫酸的物质的量比为1.0：1.3，樟脑与乙酐的物质的量比为1.0：3.0，加料方式采用先将樟脑溶于乙酐中再加硫酸的方式。在上述条件下，可得到白色的晶体状樟脑磺酸。

2左旋樟脑-10-磺酰氯合成条件的优化

磺酰氯的合成主要有３种氯化物为起始物料，以氯磺酸为原料、以五氯化磷为原料、以氯化亚砜为原料。考虑到氯化亚砜廉价、产品易于分离的特点，我们选用第３种原料合成左旋樟脑-10-磺酰氯。

在该合成反应中，我们着重对反应物的配料比对樟脑磺酰氯收率的影响进行了较详细的研究。由于氯化亚砜具有价廉、易于除去的特点，所以在以氯化亚砜为原料的合成反应中，常常采用氯化亚砜大大过量的办法以提高另一原料的利用率并提高产率。为了找到的配料比，我们以0.1mol樟脑磺酸为基准，加入不同物质的量的氯化亚砜，用上述方法进行实验，实验表明，随着氯化亚砜用量的增大，樟脑磺酸的收率明显提高，但当氯化亚砜的物质的量增至0.4mol后，收率变化不大。若再增大物质的量比，既浪费原料又增加了后处理的难度，故合成樟脑磺酰氯的配料比为 ｎ（樟脑磺酸）∶ｎ（氯化亚砜）＝１∶４。

此外，我们对樟脑磺酰氯的后处理情况也进行了一定的研究。实验发现，在制备樟脑磺酰氯时，因为反应很剧烈，所以反应必须在０℃或以下进行。后处理时，应尽量抽去多余的氯化亚砜，再倒入碎冰中，迅速搅拌，防止局部过热，将酰氯水解。过滤要快速，并用冰水洗涤，在低温下真空干燥。尽量在最短的时间内用完，以防分解。

参考文献

[1]余广鳌,梅兴国,许亚杰,等.樟脑磺内酰胺合成方法的改进[J].化学试剂，2000.22 (4)：235-236

[2]马兴泉,周忠强,李明霞,等.手性助剂左旋樟脑磺内酰胺合成方法研究[J].湖北大学学报.1998.20 (30)：253