光学活性樟脑磺酸是一种用于光学活性氨基酸类药物的重要拆分剂。目前,光学活性樟脑磺酸只有右旋体,是通过天然樟脑经磺化得到的。随着光学活性手性药物的发展,对于左旋樟脑磺酸的应用越来越广泛。然而,目前左旋体的分离困难,工艺复杂,光学纯度差,成本高,污染严重。
为了制备光学活性左旋和右旋樟脑磺酸,可以采用以下步骤:
1) 原料配置:根据以下配方配置原料(重量份):醋酐100份,醋酸8~20份,消旋樟脑60~80份,发烟硫酸40~60份。
2) 制备方法:
第一步:消旋樟脑磺酸的制备。将一定量的醋酐和醋酸放入搅拌釜中,搅拌冷却后加入消旋樟脑。降温至0℃~15℃,然后加入发烟硫酸。升温至5℃~30℃,反应45~60小时。反应结束后,冷却至-2℃~5℃,保持10~20小时。然后进行离心过滤,用乙酸洗涤,真空干燥,得到消旋樟脑磺酸。
第二步:拆分。在搅拌釜中加入消旋樟脑磺酸和拆分剂组合物,加入水,混合后升温至60~100℃,反应0.5~1.5小时。然后冷却至5~10℃,保持0.5~1.5小时,过滤得到右旋樟脑磺酸复盐。将复盐加入3~4倍量的水中,加热至60~100℃,用氨水调节pH值至4~7。然后冷却至5~10℃,过滤回收拆分剂组合物。滤液为右旋樟脑磺酸铵盐溶液。将滤去复盐的母液加入氨水中和至pH4~7,再次冷却至5~10℃,过滤得到左旋樟脑磺酸铵盐溶液。
第三步:纯化。将左旋樟脑磺酸铵盐溶液和右旋樟脑磺酸铵盐溶液分别装入A、B层析柱中。收集A、B柱溶液后,经薄膜蒸发器中蒸发浓缩至无水。然后加入醋酸和醋酐溶剂,结晶,冷却至5~25℃下过滤,即得到产品。
本文介绍了一种制备高质量的ω-右旋樟脑磺酸的方法,该方法避免了传统方法中的一些不足之处。
传统的制备方法是在冷却的浓乙酐溶液中滴加浓硫酸,然后加入粉状天然樟脑反应物质,停放一段时间后进行过滤和洗涤等步骤。然而,这种方法存在洗涤剂毒性大、洗涤不彻底、需要脱色和重结晶等问题,降低了产物的收率。
本发明的方法是将乙酐加入带夹套冷却与搅拌的反应釜中,然后加入天然樟脑粉。在温度低于0℃后滴加浓硫酸,然后将反应混合物放入塑料桶中,在低温下静置一段时间后进行离心过滤和洗涤等步骤,最终得到洁白的ω-右旋樟脑磺酸。
与传统方法相比,本发明的方法不需要进行脱色和重结晶工艺,也不需要使用昂贵的催化剂,就能得到高质量的产品。此外,本方法还采用了结晶与反应分开的工艺,提高了反应釜的利用率。洗涤剂基本无毒,使生产环境得到改善。
为了更加清楚地说明本发明的工艺,下面列举了一个实施例。
在500升带搅拌的搪瓷反应釜中加入95%乙酐243份,搅拌冷却后加入天然樟脑150份。当温度降到0℃以下后,滴加96%的硫酸135份。48小时后将反应混合物放入塑料桶中盖紧,移入冷室静置,室温控制在15℃。9天后进行离心过滤,用乙酸乙酯洗涤,真空干燥,最终得到133.5份(含量为99.8%)洁白的ω-右旋樟脑磺酸,对天然樟脑的重量收率为89%。
半合成青霉素中间体学名称为左旋-1-苯基-氨基乙酸(左旋苯甘氨酸),它是制取氨苄青霉素、头孢菌素Ⅳ的重要原料。
目前制备方法主要是用氰化钠为原料(简称氰化钠生产路线),用乙醇作溶媒,在加温下先与苯甲醛、碳酸氢铵反应,再加压水解,得到消旋苯甘氨酸,然后用右旋酒石酸或右旋樟脑磺酸进行拆分,得到左旋苯甘氨酸。采用氰化钠生产路线危险性大,对环境污染严重,且收率也不高,在消旋苯甘氨酸拆分中,所用拆分剂价格昂贵,成本高。
本发明的目的是提供一种生产成本低,收率较高,即可减少污染,又提高生产安全性的,左旋苯甘氨酸的工艺路线。
用水做溶媒,将氯仿与苯甲醛、氨及固体铵盐在室温、一个大气压下反应,生成消旋苯甘氨酸。再将消旋樟脑磺酸用左旋苯甘氨酸在水溶液中进行拆分,得到右旋和左旋樟脑磺酸,然后用右旋和左旋樟脑磺酸分别连续的拆分消旋苯甘氨酸,得到左旋苯甘氨酸。
本发明提供的左旋苯甘氨酸的制备方法,可消除氰化钠在生产中的危险性和对环境的污染,制备方法简单,制备条件要求低,且原料易得,从而降低成本,提高效率。
采用本方法拆分消旋樟脑磺酸,拆分率可达99.8%,且不影响对消旋苯甘氨酸的拆分,并使以往作为废料处理的左旋樟脑磺酸成为有效的拆分剂。右旋及左旋樟脑磺酸经用本发明方法拆分消旋苯甘氨酸,可不需回收的连续拆分50次,不失去效用,每次只需补充10%的损耗量,从而降低成本。
混旋樟脑磺酸,化学名为DL-10-Camphorsulfonic Acid,是一种重要的有机化合物,广泛应用于医药、轻工及日化等多个领域。作为樟脑的衍生物,混旋樟脑磺酸具有手性对应体结构,根据其光学特性可分为左、右旋结构。这种独特的化学结构赋予了混旋樟脑磺酸多种重要的物理和化学性质,使其成为现代化学工业中不可或缺的一部分。
混旋樟脑磺酸的性状
混旋樟脑磺酸具有良好的水溶性,同时也溶于多种有机溶剂。这一特性使得其在化学反应中能够作为溶剂或反应介质,参与多种有机合成和转化过程。此外,混旋樟脑磺酸的水溶液在一定浓度范围内呈中性,几乎无臭,味微苦而后甜,这为其在医药和日化领域的应用提供了良好的基础。
此外,混旋樟脑磺酸在一般情况下是稳定的,但在特定条件下(如高温、强酸、强碱环境)可能会发生分解或反应。此外,该化合物具有一定的腐蚀性,因此在储存和使用过程中需要注意安全防护措施,避免与皮肤、眼睛等直接接触。
医药中间体:混旋樟脑磺酸在医药领域具有广泛的应用价值,主要作为医药中间体使用。由于其具有手性对应体结构,混旋樟脑磺酸可以用于合成具有特定光学活性的药物分子。例如,左、右旋樟脑磺酸作为光学活性氨基酸类药物的重要拆分剂,可以分离具有特定药理作用的化合物如苯丙醇胺、美托洛尔、普萘洛尔等。此外,混旋樟脑磺酸还可以用于生产肠道紊乱抑制剂、HIV改善剂等重要药物。
手性不对称合成:在化学合成领域,混旋樟脑磺酸也发挥着重要作用。利用其手性对应体结构,可以实现手性不对称合成反应,制备出具有特定光学活性的有机化合物。这种合成方法在现代药物合成、材料科学及生物化学研究中具有重要意义。
[1] 於黄中,刘少琼,黄河,等.混旋樟脑磺酸原位聚合聚苯胺的性性能研究[J].功能材料, 2002.
[2] 刘公和,林诚.混旋樟脑磺酸的制备方法:CN 98111169[P].CN 1228417 A[2024-08-26].
[3] 张强健,王芸芸,赵雨珣,等.樟脑磺酸噻唑腙类化合物的设计,合成及抗氧化应用[J].有机化学, 2019, 39(9):9.
[4] 聂严,梁先明.混旋樟脑磺酸熔点初探[J].中国兽药杂志, 1997.DOI:CNKI:SUN:ZSYY.0.1997-04-013.
龙脑是一种单萜醇,也被称为冰片。它的化学结构呈现立体特征,与樟脑和樟烯有关。当龙脑氧化时,会转变成樟脑(一种单萜酮)。
我们可以将龙脑比喻成拨浪鼓,而氧化后的樟脑则更具突出的特性,就像暗器-血滴子。
为什么将樟脑比喻成危险的武器呢?因为孕妇、婴幼儿和癫痫患者禁用,成人使用时也需要谨慎稀释。樟脑可以穿透胎盘,影响胎儿的发育,导致流产。婴幼儿口服樟脑时,会导致呼吸困难、昏迷和休克。癫痫患者也禁用樟脑。高浓度的樟脑涂抹在皮肤上会引起接触性皮肤炎,高浓度口服会导致恶心、头晕、呕吐、抽搐和痉挛。但是不用过于紧张,高等级的精油中含有微量的樟脑,使用少量即可。
樟脑是一种单萜烯酮,也被称为莰酮或天然樟脑。天然樟脑是右旋性的,而人工合成的樟脑则没有旋光性质,与我们介绍的天然精油的芳香成分不同。樟脑主要来自于迷迭香、樟树、樟脑迷迭香、本樟、头状薰衣草和西洋蓍草。高等级的芫荽、甜茴香、杜松浆果、薰衣草、牛至和百里香精油中也含有少量的樟脑。
樟脑具有强烈的刺激性甜味,微微带有木质和汽油的气味。熏香樟脑可以缓解执拗、古板和顽固的思维。
樟脑具有缓解皮肤病、止痒、抗发炎、局部麻醉止痛、强心活血、缓解肌肉关节骨骼疼痛、驱虫和防腐等特性。
樟油是从樟树的根干、茎干和枝叶中提取的精油,含量分别为:根5~6%,木材3.526%,枝叶3.70%;树干中部4.23%,下部含量最高,幼枝和叶约为1%。樟油经过分馏工艺,可以提取樟脑、白樟油、红樟油和蓝樟油。在香料工业中,樟油占据重要地位。分馏后的主要产物是白樟油,它是提取桉叶素的原料,也是一种重要的有机溶剂。红樟油中含有黄樟素,是合成洋茉莉醛和乙基香兰素等的重要原料。蓝樟油可用作低档皂用香精、消毒剂和除臭剂。樟油及其产品还可以应用于医药、农药和矿业等领域,是化工、医药和国防等方面的重要原料。
白樟油又称为白油,是从樟科植物樟树或其他同属植物经蒸馏和分馏得到的一种挥发油。它是樟脑油经过减压蒸馏得到的第一馏分精油。在常压下,它的沸程为160~185℃,在19995Pa时为115~125℃。白樟油具有特殊的樟脑气味,味道辛辣而凉爽,是一种无色或微黄色的澄清油状液体,密度(25℃)为0.870~0.880,折射率(25℃)为1.4663,旋光度(25℃)为+16°~+19°。它的主要成分包括蒎烯和莰烯(占20%~30%)、桉叶油素(占30%)、双戊烯(占30%~40%)、芳樟醇(占2%~5%),樟脑的含量小于2.5%。白樟油可以替代松节油作为油漆稀释剂、防臭剂、杀虫剂和选矿浮选剂。它还可以用于提取桉叶油素,用于医药工业。蒎烯和双戊烯可以用于合成樟脑、龙脑、萜烯树脂等。此外,白樟油还具有止痒止痛的功效,适用于神经痛和皮肤瘙痒等症状。
芳樟醇是一种无色油状液体,具有铃兰香气,不含樟脑和萜烯气味,不溶于水,但可以与乙醇、乙醚混溶。
芳樟醇分子中含有一个不对称碳原子,因此存在左旋芳樟醇和右旋芳樟醇两种异构体。不同来源的芳樟醇具有不同的旋光性。
芳樟醇在芳樟叶油、芳樟油、伽罗木油、玫瑰木油等多种精油中含量较大。在绿茶的香成分中,芳樟醇也是主要成分之一。
调香师在调配香精时,常常会考虑加入芳樟醇来提升香气的层次和透发性。
1、烤烟烟叶、白肋烟烟叶中含有芳樟醇。
2、左旋体存在于芳樟油、黄樟油、香柠檬油、薰衣草油、玫瑰木油等精油中;右旋体存在于芫荽子油、橙花油、橙叶油、甜橘油中;消旋体存在于香紫苏油、茉莉油中。
3、巴西玫瑰木油中含有左旋体和右旋体混合物,比例高达85%以上。
莰烯,英文名为Camphene,常温常压下为白色结晶固体,在水中溶解性差但是易溶于常见的有机溶剂例如乙酸乙酯,二氯甲烷等。莰烯是一种双环单萜烯类化合物,天然存在于冷杉油和铁杉油中,具有多种生理活性和化学反应活性,可用于木香型香精的调制和樟脑的合成。
图1 莰烯的性状图
莰烯是一种双环单萜,它在室温下易挥发,有刺鼻的气味。莰烯是许多精油的成分之一如松节油、柏油、樟脑油、香茅油等。该物质有一对对映体,分为左旋体和右旋体。该物质结构中含有一个双键单元,因此具有较高的化学反应活性,它可参与加成、氧化、重排等多种化学反应。
莰烯是多种天然挥发油的成分,如 松节油、柏木油、樟脑油、 香柠檬油、 香茅油、 橙花油、姜油、 缬草油等。以优质松节油(主要组成为 蒎烯)为原料,经减压蒸馏,收集70-80℃(66.5-69.2kPa)馏分得α-蒎烯,再用水合氧化钛作催化剂,于135-140 ℃进行异构化反应,再经减压分馏得莰烯成品。工业品莰烯含量≥95%,熔点45 ℃以上,每吨产品消耗优级品松节油1500kg。或由蒎烯在催化剂偏钛酸或酸性白土作用下加热异构化而成。
莰烯是松节油等多种天然挥发油的成分,主要用作有机合成原料可用于合成樟脑、香料、农药、硫氰酸乙酸异茨酯、醋酸异茨酯、毒杀芬等活性分子。此外,莰烯也可用于制备香料或者作为食品调味的添加剂,在精细化工生产领域中有较好的应用。
莰烯对眼、鼻、咽喉有刺激性,高浓度接触该物质可引起头痛、恶心、兴奋、出汗。极高浓度接触莰烯可出现精神错乱、昏睡,甚至昏迷。此外,高浓度的该物质对肾脏有损害。
[1] 游晴如. 莰烯在合成香料中的应用[J]. 化工通讯, 1996, 30: 5.