对甲酚合成香兰素研究进展

周艳青，索陇宁，伍家卫, 陈淑芬，杨兴锴，唐蓉萍

(兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃 兰州 730060)

综述与进展

对甲酚合成香兰素研究进展

周艳青，索陇宁，伍家卫, 陈淑芬，杨兴锴，唐蓉萍

(兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃 兰州 730060)

评述了以对甲酚为原料，经氧化、溴化和烷氧化反应生产香兰素的合成工艺，介绍了催化剂对氧化反应转化率、溶剂效应和溴化剂对溴化反应选择性的影响以及烷氧化反应溶剂的优化与催化剂的研究。

对甲酚；香兰素；氧化反应；溴化反应；烷氧化反应

香兰素（Vanillin），化学名称3-甲氧基-4-羟基苯甲醛，具有浓烈奶香气息。香兰素作为一种重要的化工原料有着广泛的应用。在国外，香兰素大量用于生产医药中间体，也用于植物生长促进剂、杀菌剂、润滑油消泡剂、电镀光亮剂、印制线路板生产导电剂等。国内香兰素主要用于食品添加剂，广泛运用在各种需要增加奶香气息的调香食品中，另外还可用于烟草、牙膏、 肥皂、香水以及日用化妆品中起增香和定香作用，近几年在医药领域的应用也不断拓宽，已成为香兰素应用最有潜力的领域，例如用于合成新型医药中间体藜芦醛。

香兰素可在香荚兰的种子中找到，也可以人工合成。香兰素化学合成方法主要有亚硝化法、乙醛酸法、甲醛法、对羟基苯甲醛法和对甲酚法等。随着对甲苯酚生产技术的进步，我国已经能够生产高纯度对甲酚产品，并且产量逐年上升，价格逐年下降，因此由对甲酚合成香兰素的研究越来越多地引起相关科研、生产工作者的热切关注。对甲酚法合成香兰素的技术路线主要有以下2种。

第1种路线：首先将对甲酚氯化, 然后与甲醇钠作用, 最后氧化生成香兰素。该法工艺路线短，但反应条件苛刻，收率低，相关报道较少[1]。

第2种路线：对甲酚经氧化、溴化合成4-羟基-3-溴苯甲醛，进而与甲醇钠反应得到香兰素。下面对这一路线做一综述。

1 对甲酚氧化反应

Sharma[2]对在钴盐催化条件下以空气氧化对甲酚制对羟基苯甲醛进行了研究,探讨了对甲酚浓度、反应时间、反应温度、氢氧化钠与对甲酚的摩尔比等因素的影响。冀亚飞[3]研究了铜盐、钴盐复合催化对氧化反应结果的影响,以纯氧氧化对甲酚,转化率极高,氯化铜用量的增加,不仅使转化率提高到100%,而且铜盐的加入可有效地控制对甲酚的氧化程度,提高对羟基苯甲醛的收率。

2 溴化反应

对羟基苯甲醛的溴化反应为亲电取代反应,羟基的供电子效应导致该反应极易生成二溴化物。实验表明，利用溶剂效应，降低反应溶剂的极性,能够提高单溴化反应的选择性[4]。冀亚飞以三氯甲烷作为非质子溶剂,为提高对羟基苯甲醛的溶解度，加入适量的乙酸乙酯作为助溶剂,大大改善单溴化产物的实际收率。刘尚才[5]研究了以EOX、MTBE和乙醇作为助溶剂，结果表明用乙醇作助溶剂，转化率很高，但溴醛选择性低,收率低，二溴醛收率高。他又比较了MTBE和EOX的效果，以EOX作为助溶剂，对羟基苯甲醛转化率100%，一溴醛收率85%，得出EOX是较好的助溶剂。

另外，李红[6]以氯化溴代替溴素作为溴化试剂。当用溴素作溴化剂时，反应到终点时最高产率只有81.3%，而用氯化溴作溴化剂时最高产率达到91.3%，使一溴化物的产率提高了10%。用氯化溴代替溴素，既降低了反应成本，又可避免二溴化物的生成。

3 烷氧化反应

传统的非活性溴代芳香化合物进行甲氧基化反应，均是以铜盐为催化剂, DMF为反应溶剂[7-9]。DMF沸点高、价格高，作为溶剂导致溶剂的回收、循环利用方面能耗较高，影响经济效益。文献[3]以CuCl2为催化剂，以甲醇作为反应溶剂，只加入催化剂量的DMF，通过升温加压，在122℃左右完成甲氧基化的反应，不仅使DMF的消耗大大降低，同时使溴代芳香化合物甲氧基化的反应收率有了进一步的提高。李真顺[10]制备了新型催化剂碱式碳酸铜-甲醇体系，取代了DMF，考察不同的工艺条件对反应效果的影响，在温度130℃，甲醇钠的浓度为2.67mol·L-1时，经过2h的反应，3-溴-4-羟基苯甲醛的转化率可达到96.7%。

唐忠涛[11]研究了铜配合物催化合成香兰素。他以3-溴-4-羟基苯甲醛为原料，无水CuCl2为催化剂，甲醇作溶剂，通过将配体加入反应体系，配体给出电子对，和催化剂无水CuCl2配合，填满铜的低的空轨道，改变了电子的一些性质，从而改变了催化剂的催化活性，合成香兰素，提高了香兰素的收率。其中L-脯氨酸为配体的合成实验收率达到92.3%。

4 结语

由对甲酚合成香兰素，工艺路线短，原料来源丰富，是一种较理想的生产工艺。但要实现工业化生产应解决以下几个关键问题：(1)氧化反应催化剂的选择、氧化反应程度的控制；(2)溴化反应溴化剂、反应溶剂的选择以及溴的循环利用；(3)烷氧化反应催化剂和溶剂的优化、筛选。

[1] 平兆艳，李广学.制备香兰素的研究[J].应用化工，2005，34(7)：400-403.

[2] Sharma S N, Chandalia S B.J. Chem Tech Biotechnol, 1990(49):141-143.

[3] 冀亚飞，魏贤勇.从对甲酚合成香兰素[J].煤炭转化，1998(3):85-57

[4] 韩伟，阎光烈，蒋魏.溴法合成香兰素[J].精细与专用化学品，2001(5)：20-21.

[5] 刘尚才.3-溴-4-羟基苯甲醛的合成[J].吉化科技，1994(2)：29-31.

[6] 李红，李英春.溴法合成乙基香兰素的工艺改进[J].上海化工，2004(12)：21-22.

[7] Manch and P S, Belica P S, Wang H S. Syn Commun., 1990, 20(17):2659-2662.

[8] 王筠松，卢冠忠，何炜.4-溴-3,5-二甲氧基苯甲酸的合成[J].中国医药工业杂志，1990，27(2)：81.

[9] 钟平，尹承烈.3，4，5-三甲氧基苯甲醛的合成[J].北京师范大学学报：自然科学版，1994，30(1)：11.

[10] 李真顺.香兰素的合成方法及应用[J]..中国食品添加剂，2004(6)：101-106.

[11] 唐忠涛，陈朗秋，成昌梅.铜配合物催化合成香兰素[J].化学试剂，2012，34( 12)：1065-1067.

Research Progress on Synthesis of Vanillin from p-Cresol

ZHOU Yan-qing, SUO Long-ning, WU Jia-wei, CHEN Shu-fen, YANG Xing-kai, TANG Rong-ping
(Department of Petroleum Chemical Engineering, Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology,Lanzhou 730060,China)

Applied phenol as raw materials, the synthesis of vanillin by oxidation, bromination, and alkane oxidation reaction was reviewed. The effect of catalyst on the oxidation reaction conversion rate, solvent effect and bromide reaction selectivity of bromide, optimization of alkane oxidation reaction solvent and catalyst were introduced.

p-cresol, vanillin, oxidation, bromination, alkane oxidation

TQ 655

A

1671-9905(2014)04-0042-02

甘肃省教育厅资助项目(2013A-141)；兰州石化职业技术学院(K07-3)

周艳青(1978-)，女，汉族，硕士，主要研究方向为精细有机合成，E-mail：zhouyanqing2005@126.com

2014-02-14