一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法

摘要

本发明公开了一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法，以氢氧化钠和乙酸异龙脑酯为原料，经皂化、精馏、分层、水洗、结晶等步骤制备出白色异龙脑晶体。其皂化反应可在振荡流反应器、静态混合器或超声混合器中实现连续操作；反应中加入极性溶剂，使皂化反应在均相中进行，可缩短反应时间，降低反应温度，其乙酸异龙脑酯的转化率在99%以上，产品收率95%以上，说明该方法生产能耗低，产品收率高。

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法。

背景技术

异龙脑又称异莰醇，是一种林化工产品，是龙脑的差向异构体，分子式C₁₀H₁₈O。异龙脑有特殊的气味，可用于香料和医药领域，是合成樟脑的中间体。

目前工业上异龙脑的合成方法主要有间接法和直接法两种工艺。直接法是在酸性催化剂作用下将莰烯直接水合生成异龙脑，其优点是简化了步骤，节省了原料，但转化率和选择性相对较低。间接法是以莰烯和乙酸酯化生成乙酸异龙脑酯，再以乙酸异龙脑酯皂化生成异龙脑，该方法工艺较成熟。目前工业合成中多采用间接法合成异龙脑，但其皂化反应为间歇操作，具有皂化过程复杂，反应时间长，能耗高，收率较低等缺点。因而选择合适的反应器、助溶剂是提高间接法中乙酸异龙脑酯皂化反应效率的关键。本发明提供了一种收率更高、反应时间更短、能耗和生产成本更低，工业上可实现连续化操作的异龙脑的生产方法，以满足现代工业生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法，是以氢氧化钠和乙酸异龙脑酯为原料，实现工业化连续皂化制备异龙脑。该方法反应条件温和、反应时间短，乙酸异龙脑酯的转化率在99%以上，产品收率95%以上，并可对极性溶剂进行回收利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法，是以氢氧化钠和乙酸异龙脑酯为原料制备异龙脑，其制备方法包括皂化、精馏、分层、水洗、结晶的步骤。

具体包括以下步骤：

1）将氢氧化钠水溶液与极性溶剂混合后搅拌均匀，配制成极性溶液；

2）分别将乙酸异龙脑酯和步骤1）的极性溶液从皂化反应器的一端泵入，进行皂化反应；

3）分别将非极性溶剂和水从皂化反应器另一端泵入，使皂化反应后的溶液与非极性溶剂、水混合均匀后从皂化反应器出口采出反应液；

4）将反应液泵入精馏塔中，采用常压精馏对反应液中的极性溶剂进行回收；所得极性溶剂从塔顶采出，可进行重复使用，其余溶液从塔釜采出；

5）将塔釜采出的溶液进行分层，油相为含异龙脑的混合液，水相为醋酸钠水溶液；

6）将油相采出后用水洗涤，静置分层，反复水洗直至洗出液pH呈中性；

7）采用蒸发结晶法，对水洗后的油相进行结晶、过滤，得白色异龙脑晶体。

步骤1）所述氢氧化钠水溶液与极性溶剂的摩尔比为1：1~6；

所述氢氧化钠水溶液的质量分数为30~46%；

所述极性溶剂包括丙酮、甲醇、乙腈、异丙醇、二氧六环。

步骤2）所述乙酸异龙脑酯的纯度≥97%。

步骤2）所述皂化反应中乙酸异龙脑酯与氢氧化钠的摩尔比为1：1.05~1.25。

步骤2）所述皂化反应器为振荡流反应器、静态混合器或超声波混合器。

步骤2）所述皂化反应的反应时间为10~60 min，反应温度为60~100℃。

步骤3）中乙酸异龙脑酯、非极性溶剂和水的摩尔比为1：1~2：2~6；

所述非极性溶剂为苯类溶剂。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明在皂化过程中采用极性溶剂，将两相间皂化反应转为均相反应，使皂化反应的条件更为温和，并使皂化反应时间从8~10h缩短至10~60min，极大的缩短了反应时间。

（2）本发明的皂化反应采用振荡流混合器、静态混合器或超声混合器，可使皂化反应实现连续操作。

（3）利用本发明进行异龙脑的制备，其乙酸异龙脑酯的转化率在99%以上，产品收率95%以上。

（4）本发明制备工艺中加入了精馏的步骤，可对极性溶剂进行回收，并可重复使用，减少了废液的排放，有利于持续化生产。

附图说明

图1为实施例1和实施例2连续皂化制备异龙脑的工艺流程图；

其中：1-氢氧化钠水溶液进料口，2-极性溶剂进料口，3-乙酸异龙脑酯进料口，4-非极性溶剂进料口，5-水进料口，6-极性溶剂出口，7-水进料口，8-异龙脑出料口；V-101-极性溶液储罐，V-102-储液罐，V-103-分层器，V-104-水洗釜，P-101-振荡泵，R-101-皂化反应器，T-101-精馏塔，D-101-结晶器。

图2为实施例3连续皂化制备异龙脑的工艺流程图；

其中：1-氢氧化钠水溶液进料口，2-极性溶剂进料口，3-乙酸异龙脑酯进料口，4-非极性溶剂进料口，5-水进料口，6-极性溶剂出口，7-水进料口，8-异龙脑出料口；V-101-极性溶液储罐，V-102-储液罐，V-103-分层器，V-104-水洗釜，R-101-皂化反应器，T-101-精馏塔，D-101-结晶器。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法，具体包括以下步骤：

1）将质量分数为46%的氢氧化钠水溶液（1）与极性溶剂丙酮（2）泵入极性溶液储罐V-101，混合后搅拌均匀，配制成极性溶液；所述氢氧化钠水溶液与丙酮的摩尔比为1：3；

2）按乙酸异龙脑酯与氢氧化钠的摩尔比为1：1.2，分别将乙酸异龙脑酯（3）和步骤1）的极性溶液泵入如图1的振荡流反应器R-101，将循环水温度稳定至80℃，同时开启振荡泵P-101，调节振荡频率4Hz，振荡幅度0.03m，皂化反应30 min；所述乙酸异龙脑酯的纯度为97.8%；

3）待反应器内原料液高度达到非极性溶剂入口高度时，按乙酸异龙脑酯、非极性溶剂和水的摩尔比为1：1.5：5，分别将非极性溶剂二甲苯（4）和水（5）从反应器上部泵入，使皂化反应后的溶液与二甲苯、水混合均匀后从反应器顶部采出反应液，泵入储液罐V-102；

4）将V-102中的反应液泵入精馏塔T-101中，采用常压精馏对反应液中的极性溶剂进行回收，塔顶温度55℃，塔中温度70℃，塔釜温度80℃；所得极性溶剂（6）从塔顶采出，其余溶液从塔釜采出，泵入分层器V-103进行分层，所得油相为含异龙脑的混合液，水相为醋酸钠水溶液；

5）将油相采出后泵入水洗釜V-104，并泵入水（7）进行洗涤后静置分层，反复水洗直至洗出液pH呈中性；

6）将水洗后的油相泵入结晶器D-101，采用蒸发结晶法，对其进行结晶、过滤，得白色异龙脑晶体（8）。

采用气相色谱仪对乙酸异龙脑酯、异龙脑的含量进行分析，本次反应得到的产品中异龙脑纯度为95.8%，乙酸异龙脑酯转化率99.3%，异龙脑收率95.4%。

实施例2

一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法，具体包括以下步骤：

1）将质量分数为40%的氢氧化钠水溶液（1）与极性溶剂甲醇（2）泵入极性溶液储罐V-101，混合后搅拌均匀，配制成极性溶液；所述氢氧化钠水溶液与甲醇的摩尔比为1：1.4；

2）按乙酸异龙脑酯与氢氧化钠的摩尔比为1：1.15，分别将乙酸异龙脑酯（3）和步骤1）的极性溶液泵入如图1的振荡流反应器R-101，将循环水温度稳定至70℃，同时开启振荡泵P-101，调节振荡频率3Hz，振荡幅度0.05m，皂化反应25 min；所述乙酸异龙脑酯的纯度为97.3%；

3）待反应器内原料液高度达到非极性溶剂入口高度时，按乙酸异龙脑酯、非极性溶剂和水的摩尔比为1：1.3：2，分别将非极性溶剂甲苯（4）和水（5）从反应器上部泵入，使皂化反应后的溶液与甲苯、水混合均匀后从反应器顶部采出反应液，泵入储液罐V-102；

4）将V-102中的反应液泵入精馏塔T-101中，采用常压精馏对反应液中的极性溶剂进行回收，塔顶温度55℃，塔中温度70℃，塔釜温度80℃；所得极性溶剂（6）从塔顶采出，其余溶液从塔釜采出，泵入分层器V-103进行分层，所得油相为含异龙脑的混合液，水相为醋酸钠水溶液；

5）将油相采出后泵入水洗釜V-104，并泵入水（7）进行洗涤后静置分层，反复水洗直至洗出液pH呈中性；

6）将水洗后的油相泵入结晶器D-101，采用蒸发结晶法，对其进行结晶、过滤，得白色异龙脑晶体（8）。

采用气相色谱仪对乙酸异龙脑酯、异龙脑的含量进行分析，本次反应得到的产品中异龙脑纯度为96.15%，乙酸异龙脑酯转化率99.5%，异龙脑收率96.1%。

实施例3

一种乙酸异龙脑酯连续皂化制备异龙脑的方法，具体包括以下步骤：

1）将质量分数为30%的氢氧化钠水溶液（1）与极性溶剂异丙醇（2）泵入极性溶液储罐V-101，混合后搅拌均匀，配制成极性溶液；所述氢氧化钠水溶液与异丙醇的摩尔比为1：6；

2）按乙酸异龙脑酯与氢氧化钠的摩尔比为1：1.1，分别将乙酸异龙脑酯（3）和步骤1）的极性溶液泵入如图2的静态混合器R-101，将循环水温度稳定至60℃，皂化反应10 min；所述乙酸异龙脑酯的纯度为97.1%；

3）待反应器内原料液高度达到非极性溶剂入口高度时，按乙酸异龙脑酯、非极性溶剂和水的摩尔比为1：2：6，分别将非极性溶剂二乙苯（4）和水（5）从反应器上部泵入，使皂化反应后的溶液与二乙苯、水混合均匀后从反应器顶部采出反应液，泵入储液罐V-102；

4）将V-102中的反应液泵入精馏塔T-101中，采用常压精馏对反应液中的极性溶剂进行回收，塔顶温度55℃，塔中温度70℃，塔釜温度80℃；所得极性溶剂（6）从塔顶采出，其余溶液从塔釜采出，泵入分层器V-103进行分层，所得油相为含异龙脑的混合液，水相为醋酸钠水溶液；

5）将油相采出后泵入水洗釜V-104，并泵入水（7）进行洗涤后静置分层，反复水洗直至洗出液pH呈中性；

6）将水洗后的油相泵入结晶器D-101，采用蒸发结晶法，对其进行结晶、过滤，得白色异龙脑晶体（8）。

采用气相色谱仪对乙酸异龙脑酯、异龙脑的含量进行分析，本次反应得到的产品中异龙脑纯度为95.03%，乙酸异龙脑酯转化率99.2%，异龙脑收率95.2%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。