1900-2000香料香精化妝品，增刊2013年8月FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS, SUPPLEMENT August,2013龍腦烯腈的合成作者)上海香料研究所,上海200232谷運(yùn)璀宦月琴陶驊摘要)介紹以樟腦為原料，經(jīng)過(guò)與鹽酸羥胺發(fā)生肟化反應(yīng)，再用酸催化脫水異構(gòu)化合成8化用香料龍腦烯腈的方法。反應(yīng)以樟腦計(jì)得率為66%。關(guān)鍵詞,樟腦肟化反應(yīng)樟腦肟龍腦烯腈Synthesis of CampholenonitrileGU Yuncui HUAN Yueqin TAO Hua(Shanghai Research Institute of Fragrance & Flavour Industry, Shanghai 200232, China)Abstract Perfume campholenonitrile was produced by oximation of camphor with oxyammonia hydrochloride and then rearrangement ofproduced camphoroxime. The total yield was up to 66% (according to the amount of camphor).Key words camphor oximation reaction camphoroxime campholenonitrile龍腦烯腈(campholenonitrile)是原德國(guó)Dragoco作用，具有其他已知腈類(lèi)香料未能預(yù)見(jiàn)的作用。因此公司(現(xiàn)德之馨公司)在20世紀(jì)90年代推出的香料產(chǎn)龍腦烯腈被推薦用于薰衣草型、 馥奇型、松針型、檸品，商品名為Cantry,并申請(qǐng)了專(zhuān)利。龍腦烯腈是由檬型、橘香型、粉香型、香莢蘭型等日化香精中。a-龍腦烯腈(CAS號(hào)15373-31-6)和y龍腦烯腈(CAS號(hào)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，龍腦烯腈可有兩種合成途徑,1727-76-0) 兩種異構(gòu)體組成的混合物。a-龍腦烯腈具有是用龍腦烯醛與羥胺成肟再經(jīng)脫水可制得單- -的a-龍強(qiáng)烈的果香和甜香香氣，y-龍腦烯腈具有新鮮芳香和腦烯腈(見(jiàn)圖1);另一種是用樟腦與羥胺成肟再經(jīng)脫木香香氣。兩種異構(gòu)體可單獨(dú)使用或以任何比例混合水 異構(gòu)化制得a-龍腦烯腈和)-龍腦烯腈的混合物(見(jiàn)圖使用，在香精中能夠起到加強(qiáng)主香特征及向外擴(kuò)散的2)。CHO NH2OHCH=NOH_ +HO.CN圖1以龍腦烯醛為原料合成a龍腦烯腈的反應(yīng)途徑)NHOHNOHCN+~CN圖2以樟腦為原料異構(gòu)化合成龍腦烯腈的反應(yīng)中國(guó)煤化工我們分析了這兩種合成方法，認(rèn)為前一種方法而后- -種途徑HCNMHG價(jià)格便宜,因的原料龍腦烯醛來(lái)源少，價(jià)格高，不適合工業(yè)生產(chǎn)。此選擇了以樟腦為原料的合成方法，并進(jìn)行了條件試ww.ffc-journal.com研究階段1990~2000驗(yàn)，得到了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。1 125 g水,在攪拌下滴加375 g催化劑濃硫酸，滴加完1試驗(yàn)部分畢后加熱升溫至102 C微微回流，回流反應(yīng)2h,取樣1.1試驗(yàn)藥品分析，當(dāng)樟腦肟含量小于2.5%、 龍腦烯腈含量至86%樟腦，工業(yè)級(jí)，含量96%;鹽酸羥胺，工業(yè)級(jí),時(shí)反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)液冷卻后倒入分液漏斗中分去酸水含量98%;醋酸鈉，工業(yè)級(jí)，含量99%;硫酸，工業(yè)(可待下批循環(huán)使用)，油層依次用飽和鹽水、2%碳酸級(jí)，含量98%。鈉水溶液、飽和鹽水洗滌，得到粗龍腦烯腈280g,含1.2試驗(yàn)儀器量為84%~ 86%。粗品經(jīng)過(guò)分餾可得到總含腈量為98%島津_148型毛細(xì)管柱氣相色譜儀，日本島津公司。的產(chǎn)品195 g。1.3試驗(yàn)步驟2結(jié)果與討論1.3.1樟腦肟的制備2.1樟腦肟化反應(yīng)在帶有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝器的2 000 mL三樟腦為環(huán)酮類(lèi)化合物，它與羥胺可以進(jìn)行肟化反口瓶中，加入300 g原料樟腦、210 g鹽酸羥胺、300 g溶應(yīng)生成酮肟。其肟化條件與醛類(lèi)不盡相同，影響反應(yīng)劑乙醇、21 g醋酸鈉和600 g水。攪拌加熱至微微回流的條件也很多。我們就反應(yīng)介質(zhì)、羥胺用量、反應(yīng)時(shí)(87 C)。反應(yīng)6 h后取樣分析，當(dāng)樟腦含量小于1.5%、間等條件對(duì)肟化反應(yīng)的影響進(jìn)行了考察。肟含量大于80%時(shí)反應(yīng)結(jié)束。然后改為蒸餾回收溶2.1.1反 應(yīng)介質(zhì)對(duì)樟腦肟化的影響劑，待內(nèi)溫升至105 C后結(jié)束蒸餾，回收溶劑含水乙醛和酮與鹽酸羥胺或硫酸羥胺進(jìn)行肟化反應(yīng)需要醇約370 g(可待下批循環(huán)使用)。反應(yīng)液趁熱倒人分液在某種堿性介質(zhì)中進(jìn)行，可選擇的堿性介質(zhì)有多種。漏斗中，分去水層，油層約390 g為粗樟腦肟。取樣分為了選擇適合的反應(yīng)介質(zhì)，我們分別用碳酸鈉水溶析含殘留樟腦約1%，含肟量約82%。液、吡啶水溶液、醋酸鈉水溶液和磷酸氫二鈉水溶液1.3.2樟腦肟脫水異構(gòu)化制備龍腦烯腈四種介質(zhì)進(jìn)行肟化反應(yīng)的對(duì)比試驗(yàn)。不同反應(yīng)介質(zhì)的在帶有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝器的2000 mL試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。三口瓶中，加入390 g前一步制備得到的粗樟腦肟和從表1的結(jié)果看出，樟腦在碳酸鈉水溶液中肟化表1不同反應(yīng)介質(zhì)對(duì)樟腦肟化反應(yīng)的影響批號(hào)投料量/g反應(yīng)條件反應(yīng)結(jié)果樟腦鹽酸羥胺 原料物質(zhì)反應(yīng)介質(zhì)反應(yīng)時(shí)間|反應(yīng)溫度殘余樟腦量|肟含量樟腦轉(zhuǎn)化率| 肟選擇性的量比/b/C%1%761:2.2碳酸鈉水溶液485-~9060.521.639.554.7500吡啶水溶液385-9084.898.785.9100醋酸鈉水溶液5.85~900.382.299.782.4001:2.2磷酸氫二鈉水溶液5.896.285.4不完全，在吡啶、醋酸鈉和磷酸氫二鈉三種水溶液介腦與鹽酸羥胺的用量比進(jìn)行了考察。不同用量比下的質(zhì)中肟化轉(zhuǎn)化率高，肟選擇性好?；诮?jīng)濟(jì)和環(huán)境方肟化反應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。面的考慮，以醋酸鈉水溶液最合適。從表2的試驗(yàn)結(jié)果看出，鹽酸羥胺用量大,樟腦2.1.2羥胺用量的影響轉(zhuǎn)化率高。但從成本考慮，鹽酸羥胺用量以理論量的在選定以醋酸鈉水溶液為反應(yīng)介質(zhì)后，我們對(duì)樟1.5倍為宜。此時(shí)樟腦轉(zhuǎn)化率在9%以上，肟選擇性也表2樟腦與鹽酸羥胺用量比對(duì)樟腦肟化反應(yīng)的影響投料量/g .樟腦鹽酸羥胺原料物質(zhì)反應(yīng)時(shí)間|反應(yīng)溫度|殘余樟腦含量 肟含量| 轉(zhuǎn)化率| 肟選擇性/h1919%3|85~-900.1:1.51.32.299.083.06601:1.32.79.397.781.21:0.9_8.68.41.175.1最高物質(zhì)的量比為中國(guó)煤化工反應(yīng)時(shí)間對(duì)肟2.1.3反應(yīng)時(shí)間的影響化反應(yīng)的影響:MYHCNMHG間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)在確定反應(yīng)介質(zhì)為醋酸鈉水液，樟腦與鹽酸羥胺見(jiàn)表3。ww.fc-journal.com- 43.研究介段1990-2000香料香精化妝品，增刊2013年8月FLVOUR FRAGRANCE COSMETICS, SUPPLEMENT August, 2013表3樟腦肟化反應(yīng)時(shí)間試驗(yàn)批號(hào)投料量/g反應(yīng)條件反應(yīng)結(jié)果樟腦鹽酸羥胺|原料物質(zhì)反應(yīng)介質(zhì)反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)溫度| 殘余樟腦含量| 肟含量| 轉(zhuǎn)化率| 肟選擇性的量比/C1%19300210 .1:1.5醋酸鈉水溶液85~9019.567.680.584.08-2 |0021085-~9010.175.089.983.48-3 |85~90，5.479.394.683.88-4 |2.78.797.980.48-5 3001.580.098.581.2-6 3001:151.82.299.083.0從表3的試驗(yàn)結(jié)果看出，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，樟腦的排，得到多種異構(gòu)體混合的復(fù)雜產(chǎn)物(見(jiàn)圖3)。也有轉(zhuǎn)化率越高,而肟的選擇性變化不大，因此反應(yīng)時(shí)間文獻(xiàn)報(bào)道，樟腦肟在酸催化劑作用下會(huì)發(fā)生離子型重保持在6 h以上為好。排反應(yīng)，并通過(guò)質(zhì)子(H)和碳正離子(C")的轉(zhuǎn)移也能2.2樟腦肟異構(gòu)化反應(yīng)發(fā)生類(lèi)似貝克曼重排，而且在酸催化劑作用下，該反樟腦肟發(fā)生脫水和異構(gòu)化反應(yīng)可以得到龍腦烯應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率高，得到的產(chǎn)物主要是a龍腦烯腈腈。有文獻(xiàn)報(bào)道，樟腦肟在光或熱作用下會(huì)發(fā)生游離和-龍腦烯腈的混合物(見(jiàn)圖4),基重排反應(yīng)，并通過(guò)游離基轉(zhuǎn)移發(fā)生類(lèi)似貝克曼重我們認(rèn)為酸催化異構(gòu)是一一個(gè)適合工業(yè)生產(chǎn)的方法。;NN-H-CH3H/CHN_OH:N~cn\ +t| +HCICN> CN圖3樟腦肟在光熱作用下異構(gòu)化反應(yīng)歷程zN- -OHXHt| -H*.Ht中國(guó)煤化工CNTHCNM HG圖4樟腦肟在酸催化作用下異構(gòu)化反應(yīng)歷程44-ww.fc-journal.com.者科88劉刊21年8月研究階段●1990~2000以硫酸為催化劑對(duì)樟腦肟進(jìn)行了催化脫水的條件試驗(yàn)。定的時(shí)間。我們對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響進(jìn)行了考察，試驗(yàn)2.2.1異構(gòu)化反應(yīng)時(shí)間的影響結(jié)果見(jiàn)表4。樟腦肟在25%的硫酸水溶液中經(jīng)催化脫水發(fā)生的從表4的結(jié)果可以看出，異構(gòu)化反應(yīng)在開(kāi)始的半異構(gòu)化反應(yīng)很容易進(jìn)行，但要達(dá)到反應(yīng)完全則需要一小時(shí)內(nèi)進(jìn)行得很快，但當(dāng)肟轉(zhuǎn)化到90%以上后反應(yīng)就表4樟腦肟異構(gòu)化的反應(yīng)時(shí)間影響批號(hào)投料量/g反應(yīng)條件反應(yīng)結(jié)果樟腦肟水硫酸.時(shí)間溫度含肟量含腈總量肟轉(zhuǎn)化率腈選擇性/t/C1%%9-13903001000.11.483.088.693.71.08.085.292.092.69-32.84.186.2944.1022.185.197.986.99-530882.19883.69-69000.578.998.580.1變得很慢了，反應(yīng)10 h還未轉(zhuǎn)化完全;而產(chǎn)品的選擇較大，為了縮小反應(yīng)體積，減少乃至消除廢水，我們性則隨時(shí)間延長(zhǎng)而有所降低。為了兼顧轉(zhuǎn)化率和選擇對(duì)異構(gòu)化反應(yīng)所用的酸水量進(jìn)行了縮量試驗(yàn),并對(duì)使性，反應(yīng)時(shí)間以2 h較合適，肟轉(zhuǎn)化率達(dá)97%以上，選用過(guò)的酸水重復(fù)循環(huán)使用。不同溶劑量及循環(huán)使用次擇性在86%以上。數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。2.2.2溶劑量及循環(huán)使用次數(shù)對(duì)異構(gòu)化反應(yīng)的影響從表5的試驗(yàn)結(jié)果看出，反應(yīng)所用的酸水量不但在文獻(xiàn)報(bào)道中，樟腦肟異構(gòu)化反應(yīng)使用的酸水量可以大大縮減，而且溶劑可以重復(fù)使用。這樣既可以友5異構(gòu)化反應(yīng)中溶劑量及循環(huán)使用次數(shù)的影響投料量(g樟腦酸水酸水使用轉(zhuǎn)化率次數(shù)./h/%3931 500289.597.3118003.985.396.188.81239940084.4提高生產(chǎn)效率，而且可以將產(chǎn)生的廢水減少到最低程腈為互變異構(gòu)體，在反應(yīng)條件下可能發(fā)生互變異構(gòu)。度。我們用龍腦烯醛經(jīng)肟化脫水制得只含a-龍腦烯腈的產(chǎn)2.2.3 a- 龍腦烯腈和y-龍腦烯腈的互變異構(gòu)試驗(yàn)品，并在硫酸水溶液中進(jìn)行互變異構(gòu)試驗(yàn)?；プ儺悩?gòu)按圖2所示的反應(yīng)歷程，a- 龍腦烯腈和y-龍腦烯的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。表6 a-龍腦烯腈互變異構(gòu)試驗(yàn)| a-龍腦烯腈| 水時(shí)間溫度| 殘余a- 龍腦烯腈含y- 龍腦烯腈a-龍腦烯腈轉(zhuǎn)化率 a-/-比例13-0 .507:250室溫91.713-1754.734.440.31:0.6 .13-2446.041.849.81:0.913-344.042.252.01:0.96從表6的試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，a-龍腦烯腈確實(shí)很容得樟腦肟，再在硫酸水溶液中脫水異構(gòu)化制得a-龍腦易發(fā)生互變異構(gòu)為y-龍腦烯腈,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，異烯腈和-龍腦烯腈的混合物_斥應(yīng)得率80%。反應(yīng)物構(gòu)化速度變慢，最后可能達(dá)到平衡。經(jīng)分餾得到中國(guó)煤化工的產(chǎn)品，以樟3結(jié)論腦計(jì)算產(chǎn)品得HCNMHG作簡(jiǎn)單，反應(yīng)以樟腦為原料，經(jīng)過(guò)與鹽酸羥胺發(fā)生肟化反應(yīng)制條件溫和，廢水量少，適合于工業(yè)生產(chǎn)。ww.fc-journal.com.