百里香酚的制备方法及其在生物化工方面的应用

发布日期:2019/12/17 7:57:51

背景及概述^[1][2]

百里香酚是一种白色至淡黄色的半透明结晶，最初是从百里草中分离得到，也因此而得名。百里香酚在常温下为结晶性粉末，沸点为233℃，熔点为48-51℃。百里香酚具有百里草或麝香草的特殊香气，是制备薄荷脑的一种重要原料。它具有防腐性，且毒性低于苯酚，具有药用价值，可用于口腔卫生品中；它还具有抗真菌和寄生虫功能，可用来处理伤口，储存解剖标本等；由于它具有酚类气味，也经常应用于驱虫剂的制备领域。此外，除了最常使用的药物领域，百里香酚还可以作为制备抗氧化剂的添加剂，也可以作为鉴定氧化钛用的特殊试剂及百里香酚兰的对比基准等。

制备^[1]

目前，合成百里香酚的主要采取以下四种方法：

(1)Marion Scott Carpenter等以异丙基卤化物与间甲酚，使用A1C1作催化剂，以二氯乙烷等惰性试剂为溶剂，在-20～0℃条件下反应制备百里香酚，产率较高。但是该方法使用了大量的溶剂和催化剂，使得反应的原料成本和污染较大。传统的做法还有使用硫酸为催化剂的，如晁建平等以间甲酚、发烟硫酸和异丙醇为原料，硫酸为催化剂，经磺化和烷基化两步反应合成了百里香酚，并且优化了反应条件，在工艺条件下百里香酚的产率为38.4％。该方法不仅产率不是十分理想，而且使用了大量硫酸，造成的污染也很严重。

(2)H.Grabowska等使用含Cr、Si、K氧化物的铁作为催化剂催化问甲酚和异丙醇，在693K温度下反应，间甲酚的转化率为17％，产物中百里香酚的选择性达到60％，研究表明，这种铁催化剂表面有占优势地位的碱中心，这种碱中心有能力直接吸附问甲酚的酚环，有利于邻位的取代，而羟基和甲基中间的邻位由于空间阻碍作用而不利于取代。

(3)超强酸是指比100硫酸还强的酸，其H₀<-11.93。固体超强酸具有不腐蚀反应装置、不污染环境、可在500℃下使用等特点，引起了人们的广泛重视。Ganapati等使用SO4^2-/ ZrO₂为催化剂催化间甲酚与异丙醇反应合成百里香酚，反应在180℃下进行，产物中百里香酚的选择性可以达到79％。

(4)张卫平提出在Mn(H)一丝光沸石催化下，以氧气氧化α-蒎烯，可得到马鞭草酮，产率为56.5％，马鞭草酮经催化裂解得到百里香酚，产率为65.3％，产率较低。

综上所述，目前百里香酚的合成还存在以下缺陷：

1、生产成本高；

2、转化率、产物选择性和收率低；

3、副产物多、生产工艺复杂；

4、工艺反应控制稳定性差，反应条件苛刻，例如反应温度和压力较高。

CN201510791026.7提供一种工艺成熟先进、由间甲酚和丙烯为原料通过化学合成百里香酚混合物、转化率和收率高的合成生产工艺。

包括以下步骤：

(1)烷基化：合成反应器中反应段安装G型固体酸催化剂，液体间甲酚用泵泵入合成反应器预热段，通过流量计和调节阀控制流量；丙烯气体通过流量计计量后进入合成反应器预热段，其中间甲酚和丙烯的摩尔比为1:1-5，预热温度为180-190℃，预热后进入合成反应器反应段，反应温度200-250℃，反应压力0.1-0.3MPa，生成百里香酚混合溶液进入冷却段，冷却至40-70℃出料，未反应完的丙烯气体通过压缩机压缩后重新进入合成反应器进行反应；

(2)精馏：百里香酚混合溶液经过精馏后得到含量80％以上的百里香酚溶液，精馏得到的间甲酚及高沸物回烷基化继续进行反应；

(3)溶剂结晶：含量80％以上的百里香酚溶液计量后，泵入结晶器，混合溶剂与百里香酚溶液按体积比1:1-3的比例流入结晶器，开启搅拌，控制温度为50-80℃，结晶时间为2-5h，结晶温度按1-4℃/h进行降温，控制结晶放料温度在40-45℃之间，晶浆液经过离心、干燥、筛分、包装后，即得百里香酚，离心母液通过蒸馏回收混合溶剂，循环使用。

应用^[2]

2013年6月19日，欧盟委员会已经批准将百里香酚作为植物保护产品投放市场，显而易见百里香酚的安全性很高、毒性也较低。百里香酚目前在其它方面也有很广的应用比如由于具有抗真菌和寄生虫功能，可用来处理伤口，作防腐剂，医用杀菌剂，储存解剖标本等;由于它具有酚类气味，也常用于驱虫剂和香料等。

此外，百里香酚还可作为抗氧化剂,鉴定氮化钛用的特殊试剂、百里香酚兰的对比基准。百里香酚是一种天然活性成分，安全性高，易于获得，化学性质稳定，毒性低，在环境中易降解，这些特性符合生物农药的发展要求。CN201410792481.4提供一种百里香酚杀菌剂，对西瓜白粉病、番茄灰霉病、柑桔急性炭疽病、辣椒疫病、茄子黄萎病等病害持效期长且效果显著。该杀菌剂低毒、环保、安全、无害，是一种非常具有市场应用前景的杀菌剂。