專利名稱：一種冰片的綠色合成工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及冰片的合成方法，更具體地說涉及一種用綠色催化的方法 合成冰片的工藝。
背景技術：
冰片又稱龍腦，廣泛應用于醫藥及香料工業，它存在著正冰片和異冰片 兩個差向異構體，其中正冰片的藥用及經濟價值遠高于異冰片。冰片具有 開竅醒神、精熱止痛、抗菌消炎、抗生育等作用。
近年來，由于醫藥及香料工業的發展，對冰片的需求與日倶增，單靠 從天然植物精油中提取的冰片已遠遠滿足不了人們的需求，而合成冰片原 料易得，價格低廉，可大批量生產，因此用合成冰片代替天然冰片是發展 的必然趨勢。然而目前國內以硼酸酐為催化劑合成冰片的生產工藝明顯存 在許多缺點，例如反應劇烈放熱，難以控制，生產過程有沖料和爆炸危險， 產率低，產品質量差，催化劑分離回收困難等缺點。因此提高合成冰片的 產率和粗產品中正冰片的含量以及合成工藝的安全性是亟待解決的問題， 其中催化劑的選擇是關鍵。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種利用綠色催化的方法生產冰片 的工藝。
為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案將a-蒎烯與無水草酸、 催化劑硫酸鋯加入反應瓶中，在攪拌下加熱至40'C 15(TC進行酯化反應， 反應1 10小時后過濾回收催化劑，濾液除去輕油，得到草酸二冰片酯， 再加入氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液進行皂化反應，邊蒸餾邊收集產物，晾 干后所得產物為冰片。
上述技術方案的反應式如下H2C204
蓽酸二冰片酯
dibornyl oxalate
<formula>formula see original document page 5</formula>
根據本發明的生產方法，所述的a-蒎烯與無水草酸的摩爾比為
l : o.i i，優選i : 0.4。
根據本發明的生產方法，所述的催化劑硫酸鋯的投料質量優選為a-蒎烯質量的l 50°/。，最佳為6%
根據本發明的生產方法，攪拌加熱的溫度優選為60 10(TC。
根據本發明的生產方法，濾液除去輕油所采用的方法為水蒸汽蒸餾， 收集產物時所述的蒸餾是指用水蒸汽蒸餾。
根據本發明的生產方法，皂化反應時加入的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶 液的濃度優選為20 40%。
根據本發明的生產方法，所述的催化劑硫酸鋯在首次使用前需對原料 四水硫酸鋯進行處理，所述的處理是指將四水硫酸鋯于650 750'C焙燒 0.5 1.5小時后粉碎，再于650 75(TC焙燒1 3小時。
根據本發明的生產方法，所述的過濾回收后的催化劑硫酸鋯于650 750。C焙燒0.5 1小時后粉碎，再于650 750。C焙燒1 1.5小時，即可重 復使用。
根據本發明的生產方法，所述的過濾回收的失活的催化劑硫酸鋯可進 行活化再生，所述的活化再生是指將硫酸鋯于550 65(TC焙燒1 2小時 后粉碎，用硫酸銨溶液或稀硫酸溶液浸泡1 2小時，過濾，干燥，粉碎， 再于550 650'C焙燒2 4小時。
通過上述技術方案所得到的反應產物是白色晶體，有類似樟腦氣味， 可直接進行稱量，根據得到的質量，再根據下式進行計算。產品質量
#審—冰片的分子量(154) 廣竿—~^草酸的質量 " 無水草酸的分子量(卯)X
產品可通過氣相色譜儀進行含量測定，可在氣相色譜儀中分別打進正 冰片和異冰片標準樣品，根據它們的出峰時間確定產物中的正、異冰片的 出峰時間，進而確定它們的含量。
本發明的生產方法與現有技術相比，具有以下優點
(1) 本發明所使用的催化劑處理方便，原料易得、制備簡便，只需 將原料進行焙燒、粉碎兩步處理即可使用。
(2) 本發明所使用的催化劑只需通過過濾就可與產物實現分離，不 腐蝕設備，不污染環境，是一種新型環境友好的綠色催化方法，而且催化 劑可以重復使用，并可活化再生。
(3) 本發明所使用的方法催化活性強，反應選擇性較好，催化劑一 次使用，粗產率可達55%左右，產品中正冰片含量在55-60°/。左右，異冰 片含量在25-30%之間，比目前市場上經提純后的冰片(50-60°/。正冰片， 30-40%異冰片)質量更好，催化劑二次使用，產率雖有所下降，但正冰片 含量驟升，可達68-83%之間，在市場上價格更貴，足以抵消產率下降帶 來的損失，且產品進一步提純后正冰片含量還可進一步上升。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步詳細描述。 實施例1
1) 催化劑的制備四水硫酸鋯于700'C焙燒1小時后粉碎，再于700°C 焙燒2小時。
2) 冰片的制備將20克a -蒎烯、5.1克無水草酸及1.2克催化劑， 加入反應瓶中，在磁力攪拌下采用程序升溫(65。Cl小時，75XM 小時，卯-ci小時)的方式加熱進行酯化反應，反應后過濾回收 催化劑，將濾液用水蒸汽蒸餾除去輕油，得到草酸二冰片酯，再
6加入33%的氫氧化鈉水溶液(4.5克氫氧化鈉，9克水混合而成)， 進行皂化反應，邊水蒸汽蒸餾邊收集冰片，最后可得冰片9 10 克，經HPLC測定，其中正冰片含量為55 60%，異冰片含量為 25 30%。 實施例2
1) 催化劑的制備將實施例l.中回收后的催化劑，于700。C焙燒0.5 小時后粉碎，再于700'C焙燒1小時。
2) 冰片的制備將20克a -蒎烯、5.1克無水草酸及1.2克催化劑， 加入反應瓶中，在磁力攪拌下采用程序升溫(65-Cl水時，75'C4
小時，卯。C1小時)的方式加熱進行酯化反應，反應-后過濾回收
催化劑，將濾液用水蒸汽蒸餾除去輕油，得到草酸二冰片酯，再 加入33%的氫氧化鈉水溶液(4.5克氫氧化鈉，9克水混合而成)， 進行皂化反應，邊水蒸汽蒸餾邊收集冰片，最后可得冰片6.0 7.0 克，經HPLC測定，其中正冰片含量為68 83%，異冰片含量13 18%。
實施例3
1) 催化劑的制備同實施例l步驟l);
2) 冰片的制備2公斤ci -蒎烯、0.51公斤無水草酸及0.12公斤催化 劑，加入反應器中，在磁力攪拌下采用程序升溫(65°C1小時， 75。C4小時，卯。C1小時)的方式加熱進行酯化反應，反應后過濾 回收催化劑，將濾液用水蒸汽蒸餾除去輕油，得到草酸二冰片酯， 再加入33%的氫氧化鈉水溶液(0.45公斤氫氧化鈉，0.9公斤水混 合而成)，進行皂化反應，邊水蒸汽蒸餾邊收集冰片，最后可得 冰片0.9 1.0公斤。經HPLC測定，其中正冰片含量為55 60%， 異冰片含量為25 30%。
實施例4
3) 催化劑的制備同實施例l步驟l);
4) 冰片的制備2噸a-蒎烯、0.51噸無水草酸及0.12噸催化劑，加入反應器中，在磁力攪拌下采用程序升溫(65°C1小時，75TM小 時，卯。C1小時)的方式加熱進行酯化反應，反應后過濾回收催 化劑，將濾液用水蒸汽蒸餾除去輕油，得到草酸二冰片酯，再加 入33%的氫氧化鈉水溶液(0.45噸氫氧化鈉,0.9噸水混合而成)， 進行皂化反應，邊水蒸汽蒸餾邊收集冰片，最后可得冰片0.9 1.0 噸。經HPLC測定，其中正冰片含量為55 60%，異冰片含量為 25 30%。
實施例5
1) 催化劑的制備同實施例1歩驟1);
2) 冰片的制備40克a-蒎烯、5.1克無水草酸及1.2克催化劑，加 入反應器中，在磁力攪拌下采用程序升溫(40°C1小時，8(TC5小 時，15CTC0.5小時)的方式加熱進行酯化反應，反應后過濾回收 催化劑，將濾液用水蒸汽蒸餾除去輕油，得到草酸二冰片酯，再 加入25%的氫氧化鈉水溶液進行皂化反應，邊水蒸汽蒸餾邊收集 冰片，最后可得冰片10 12克。
O 催化劑的制備同實施例l歩驟l);
2) 冰片的制備lO克c:-蒎烯、5.1克無水草酸及2克催化劑，加 入反應器中，在磁力攪拌下采用程序升溫(60°C1小時，75°C4 小時，IO(TCI小時)的方式加熱進行酯化反應，反應后過濾問 收催化劑，將濾液用水蒸汽蒸餾除去輕油，得到草酸二冰片酯， 再加入35%的氫氧化鈉水溶液進行皂化反應，邊水蒸汽蒸餾邊 收集冰片，最后可得冰片3 5克。
權利要求
1.一種冰片的綠色合成工藝，包括以下步驟α-蒎烯與無水草酸、催化劑硫酸鋯加入反應瓶中，在攪拌下加熱至40℃～150℃進行酯化反應，反應1～10小時后過濾回收催化劑，濾液除去輕油，得到草酸二冰片酯，再加入氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液進行皂化反應，邊蒸餾邊收集產物冰片。
2. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，所述的a-旅烯與無水 草酸的摩爾比為1 : 0.1 1。
3. 根據權利要求2所述的合成工藝，其特征在于，所述的a-旅烯與無水 草酸的摩爾比為1 : 0.4。
4. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，所述的催化劑硫酸鋯 的投料質量為a-蒎烯質量的1 50%，優選6%。
5. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，攪拌加熱的溫度為60 100°C。
6. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，濾液除去輕油所采用 的方法為水蒸汽蒸餾，收集產物時所述的蒸餾是指用水蒸汽蒸餾。
7. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，皂化反應時加入的氫 氧化鈉或氫氧化鉀水溶液的濃度為20 40%。
8. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，所述的催化劑硫酸鋯 首次使用前需對催化劑原料四水硫酸酸鋯進行處理，所述的處理是指 將四水硫酸鋯于650 75(TC焙燒0.5 1.5小時后粉碎，再于650 75(TC焙燒1.5 2.5小時。
9. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，所述的過濾回收后的 催化劑硫酸鋯于650 750。C焙燒0.5 1小時后粉碎，再于650 750°C 焙燒1 1.5小時，即可重復使用。
10. 根據權利要求1所述的合成工藝，其特征在于，所述的過濾回收后的 失活的催化劑硫酸鋯可進行活化再生,所述的活化再生技術是指將過濾 問收后的催化劑硫酸鋯于550 65(TC焙燒1 2小時，粉碎，用lmol/L 硫酸銨溶液或lmol/L稀硫酸溶液浸泡1 12小時，過濾，干燥，粉碎， 再于550 65(TC焙燒2 4小時即可活化再生，活化再生后的催化劑即可使用。
全文摘要
本發明公開了一種冰片的綠色合成工藝，將α-蒎烯與無水草酸、催化劑硫酸鋯加入反應瓶中，在攪拌下加熱至40℃～150℃進行酯化反應，反應1～10小時后過濾回收催化劑，濾液除去輕油，得到草酸二冰片酯，再加入氫氧化鈉水溶液進行皂化反應，邊蒸餾邊收集產物，所得產物為冰片。該方法反應平穩，操作安全，催化劑原料易得，制備簡便，只需將原料進行焙燒、粉碎兩步處理即可使用，催化劑只需通過過濾就可與產物實現分離，不腐蝕設備，不污染環境，而且催化劑可以重復使用，并可活化再生，催化活性強，反應選擇性較好。
文檔編號C07C27/02GK101318880SQ20081004088
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者楊義文 申請人:嘉興學院