硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂在合成龙脑中的应用

摘要

本发明公开了一种硫酸镁改性的KIT‑6固体酸催化剂在合成龙脑中的应用，其中该催化剂采用浸渍‑煅烧法制得，本发明催化剂在催化α‑蒎烯进行酯化皂化反应时，能在低含水量草酸为原料的条件下高产率合成龙脑，同时有效抑制副产物松油醇的生成。

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂在选择性合成龙脑中的应用，属于化工技术领域。

背景技术

龙脑是一种具有重要应用价值的天然产物，在中医中认为有开窍醒神、消肿止痛、清热解毒的作用，在保健、食品等领域具有广泛的应用。而现代生物医学也广泛研究其药用价值，Riming Yuan等在ACS Applied Material期刊上表明：纳米化天然龙脑（NBNPs）与吉非替尼（gefitinib，表皮生长因子受体酪氨酸激酶（EGFR-TK）抑制剂）具有协同作用，不仅增强了吉非替尼的抗癌能力，而且降低了两种药物的体内双重毒性。

采用化工合成得到龙脑是一种经济、快捷的方式。郭炜等使用镧改性磺酸化手性介孔硅为催化剂，以松节油和无水草酸为原料高选择性制备了产率为40.83%的龙脑，龙脑选择性仍然较低。杨义文等以固体酸S

发明内容

针对市场需求及现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用低水含量草酸高选择性合成龙脑的硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂，KIT-6分子筛经过硫酸镁改性后制得的催化剂在催化α-蒎烯进行酯化-皂化反应时，能在以低水含量草酸为酯化剂的条件下高选择性的合成龙脑。

本发明方法以KIT-6分子筛作为载体，用硫酸镁溶液浸渍法得到硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂。

本发明方法包括以下步骤：

（1）将聚乙二醇嵌段聚丙二醇嵌段聚乙二醇（P123）、水、浓盐酸混合后在30~45℃水浴下搅拌4~10h，搅拌下加入1.0~3.0g正丁醇，继续30~45℃恒温水浴搅拌0.5~3h；调高搅拌速度再缓慢滴入3~5g硅酸乙酯，持续搅拌15~30h，得到混合物，将该混合物用水热法在80~140℃恒温反应15~30h后取出，冷却后，固液分离，用水和乙醇分别洗涤固体至中性后，将滤饼在60~120℃干燥3~10h，300~900℃煅烧3~9h后得到KIT-6分子筛；

所述聚乙二醇嵌段聚丙二醇嵌段聚乙二醇（P123）:水:浓盐酸的质量比为1.5~2.5:70:1~5；

所述水包括蒸馏水、去离子水、超纯水；

（2）将KIT-6分子筛加入到0.1~1.0mol/L的硫酸镁水溶液中，然后在搅拌下浸渍6-12h，固液分离，固体洗涤、干燥后煅烧制得硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂；

（3）将松节油、硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂和草酸加入到反应器中，在90~120℃下搅拌反应7~10h，得到酯化产物；将酯化产物与含NaOH或KOH的醇溶液进行皂化反应制得龙脑，其中其中固体酸催化剂的添加量为松节油质量的6~9%，松节油中α-蒎烯与草酸的摩尔比为1:0.5~0.9，酯化产物与NaOH或KOH的摩尔比为1:4~6。

本发明技术方案具有以下优点：

1、本发明在以低水含量草酸为原料时，能高选择性合成龙脑，总龙脑产率最高可达60.35%，并且有效抑制了副产物松油醇的生成，解决了市售草酸二次干燥而危害人体健康的问题；

2、本发明制备步骤简单且未使用贵金属，清洁、环保，成本较低，本发明催化剂可回收利用，重复使用。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详述，但本发明保护范围不局限于所述内容，实施例中试剂为常规市售试剂或按常规方法制得的试剂，实施例中方法如无特殊说明，均为常规方法。

实施例1：硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂的制备及合成龙脑的方法如下：

（1）将2.5g聚乙二醇嵌段聚丙二醇嵌段聚乙二醇（P123）、70g蒸馏水、1.5g 浓盐酸混合后在30℃恒温水浴下搅拌10h，使模板剂分散均匀后，1000转/min搅拌下滴入2.0g正丁醇，继续30℃恒温水浴搅拌3h；调高搅拌速度1500转/min再缓慢滴入3.0g硅酸乙酯，持续搅拌25h，得到前驱体溶胶，将该胶体倒入100mL水热反应釜100℃恒温反应25h后取出，自然冷却后，过滤得到白色固体，用水和乙醇分别洗涤固体至中性后，将固体在100℃恒温干燥箱中鼓风干燥4h去除水分和乙醇，然后以1℃/min升温至600℃后煅烧6h，得到KIT-6分子筛；

（2）将2g KIT-6分子筛加入到0.5mol/L的硫酸镁溶液中，35℃水浴下浸渍搅拌9h，固液分离后，80℃干燥5h，然后在500℃下煅烧4h，得到硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂；

（3）将松节油与硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂加入反应器中（催化剂的添加量为松节油质量的7%），按松节油中α-蒎烯与草酸的摩尔比为1:0.7的比例加入二水草酸，然后在100℃下油浴中搅拌反应8h，得到酯化产物；将酯化产物与含质量浓度20%NaOH的乙醇溶液在80℃下进行皂化反应，其中酯化产物与NaOH的摩尔比为1:5，制得含龙脑的溶液；松节油的转化率为100%，龙脑的总选择性为60.35%，松油醇选择性为4.7%。

实施例2：硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂的制备及合成龙脑的方法如下：

（1）将1.5g聚乙二醇嵌段聚丙二醇嵌段聚乙二醇（P123）、70g去离子水、3g浓盐酸混合后在40℃恒温水浴下搅拌7h，使模板剂分散均匀后，1000转/min搅拌下滴入1.0g正丁醇，继40℃恒温水浴搅拌2h；调高搅拌速度1500转/min再缓慢滴入3.0g硅酸乙酯，持续搅拌15h，得到前驱体溶胶，将该胶体倒入100mL水热反应釜80℃恒温反应30h后取出，用水快速冷却后，离心得到白色固体，用水和乙醇分别洗涤固体至中性后，将固体在60℃真空干燥箱中真空干燥10h去除水分和乙醇，直接升温到300℃后煅烧9h，得到KIT-6分子筛；

（2）将2g KIT-6分子筛加入到0.1mol/L的硫酸镁溶液中，室温下浸渍搅拌6h，固液分离后，80℃干燥6h，然后在300℃下煅烧8h，得到硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂；

（3）将松节油与硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂加入反应器中（硫酸镁改性的KIT-6固体酸催化剂的添加量为松节油质量的6%），按松节油中α~蒎烯与无水草酸摩尔比为1:0.9的比例加入无水草酸，然后在90℃下油浴中搅拌反应10h，得到酯化产物；将酯化产物与含质量浓度20% NaOH的乙醇溶液在75℃下进行皂化反应，其中酯化产物与NaOH的摩尔比为1:4，制得含龙脑的溶液；松节油的转化率为100%，龙脑的总选择性为54.71%，松油醇选择性为1.3%。

实施例3：硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂的制备及合成龙脑的方法如下：

（1）将2.0g聚乙二醇嵌段聚丙二醇嵌段聚乙二醇（P123）、70g超纯水、4g 浓盐酸混合后在45℃恒温水浴下搅拌4h，使模板剂分散均匀后，1000转/min搅拌下滴入3.0g正丁醇，继续40℃恒温水浴搅拌2h；调高搅拌速度1500转/min再缓慢滴入3.5g硅酸乙酯，持续搅拌20h，得到前驱体溶胶，将该胶体倒入100mL水热反应釜120℃恒温反应30h后取出，等用水快速冷却后，离心得到白色固体，用水和乙醇分别洗涤固体至中性后，将固体在120℃干燥箱中无风干燥3h去除水分和乙醇，以5℃/min升温到700℃后煅烧7h，得到KIT-6分子筛；

（2）将2g KIT-6分子筛加入到1.0mol/L的硫酸镁溶液中，20℃水浴下浸渍搅拌10h，固液分离后，80℃干燥5h，然后在700℃下煅烧3h，得到硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂；

将松节油与硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂加入反应器中（硫酸镁改性KIT-6固体酸催化剂的添加量为松节油质量的9%），按松节油中α-蒎烯与草酸的摩尔比为1:0.5的比例加入二水草酸，然后在120℃下油浴中搅拌反应7h，得到酯化产物；将酯化产物与含质量浓度为20% KOH的乙醇溶液在80℃下进行皂化反应，其中酯化产物与KOH的摩尔比为1:5，制得含龙脑的溶液；松节油的转化率为100%，龙脑的总选择性为57.87%，松油醇选择性为6.39%。