麝香是香料的重要品种,天然麝香资源少,价格昂贵,因此合成麝香成为人们关注的课题。吐纳麝香是一种多环麝香化合物,具有萘满骨架和强烈的麝香香气。它广泛用于调和香料,如肥皂、化妆品、香水和浴油等。与天然麝香相比,吐纳麝香合成方便、价格便宜,并且具有较高的经济价值。
吐纳麝香的合成主要分为两步:环化和酰化。在环化步骤中,甲苯或对位取代的衍生物与烯、醇反应生成中间体1,1,3,4,4,6-六甲基四氢化萘(HMT)。在酰化步骤中,HMT与乙酰氯反应制备7-乙酰基-1,1,3,4,4,6-六甲基四氢化萘(吐纳麝香,AHMT)。
1、环化
在250毫升三颈瓶中,加入无水AlCl3和二氯甲烷,然后将对伞花烃与3,3-二甲基-1-丁烯的混合液滴加到反应瓶中。反应后,将混合物分离、洗涤和干燥,得到中间体HMT。
2、酰化
在250毫升三颈瓶中,加入无水FeCl3和1,2-二氯乙烷,然后将HMT与乙酰氯的混合液滴加到反应瓶中。反应后,将混合物分离、洗涤和干燥,得到吐纳麝香。
[1]陈煦,王宝丰,杨恩翠,等. 吐纳麝香的合成[J]. 精细石油化工,2000(2):28-30. DOI:10.3969/j.issn.1003-9384.2000.02.009.
在探索合成麝香酮的研究状况以及其引人注目的硝化反应时,我们揭开了这一珍贵成分的神秘面纱。
简介:在我国药典中,合成麝香酮被广泛应用于治疗多种疾病。它有着兴奋神经中枢、呼吸中枢和心脏的作用,并能促进各种腺体的分泌。因此,它被视为治疗神志昏迷的重要药物。此外,合成麝香酮还以通畅经络、促进血液循环、舒缓肌肉骨骼等效果而闻名。它还可以治疗中风、气虚、恶病、小儿惊厥、跌打损伤、乳腺炎、淋巴结核、扁桃腺炎和腮腺炎等疾病,且具有良好的疗效。需要注意的是,麝香因其浓郁的气味可能对孕妇产生不利影响,刺激子宫快速收缩,增加胎动不安或流产的风险。因此,中医学认为孕妇应禁用麝香。但实际上,仅仅依靠使用麝香而导致女性终身不孕的机会非常低。
1. 合成麝香酮在国内外的研究状况
目前,合成麝香的使用范围已经远不止日化用品,烟草添加剂、鱼饵以及技术产品(如除草剂配方和炸药)等。迄今为止,普通的合成麝香根据其化学结构式基本能够分为四大类:硝基麝香、多环麝香、大环麝香和脂环麝香,在这四种麝香之中以硝基麝香与多环麝香的应用最广泛。
由于合成麝香具备诱人的香气和良好的提香、定香用途,被越来越多地添加于日常用品之中。因此人们在日常生活将不可避免地要接触到各种合成麝香的产品,1987年全球共生产硝基麝香达到2500吨,成为人工合成麝香的巅峰。然而,自20世纪90年代以来,有些硝基麝香因为具有潜在的生理毒性,已经从日本欧洲等地的市场逐步禁止或限制添加,因而多环麝香正在慢慢取代硝基麝香的市场份额,尤其是在北美。然而最近欧洲市场的多环麝香应用却表现出下降的态势,在此期间大环麝香的使用量在北美使用量大增。在国内一项针对 158种个人护理品中合成麝香的调查结果显示,大约 82.00%的日化品中含有合成摩香,其中多环麝香的检出率最高,特别是佳乐麝香和吐纳麝香,其检出率最高分别达78.00%和65.00%。而在硝基麝香中以合成麝香酮和二甲苯麝香为主,二者检出率分别为16.00%和6.00%。
近些年来,我国合成麝香酮年产量占世界年总产量的三分之一上下。但通常存在工艺落后、原辅材料单耗高、工业化安全遭到威胁。
2. 硝化反应:合成麝香酮传统合成工艺,常利用叔丁醇与盐酸置换反应制取叔丁基氯,叔丁基氯再与间二甲苯反应制取叔丁基间二甲苯,提纯后与乙酰氯进行酰化反应制取对叔丁基苯乙酮,对叔丁基苯乙酮与硝酸进行硝化反应制备合成麝香酮。合成麝香酮合成过程中的硝化反应是极速反应控制步骤,其反应机理如下:
2.1 硝化反应流程:将硝酸和浓硫酸一次性注入硝化反应釜内,再将酰化物注入计量罐中,当釜内温度下降到<-10℃时滴加酰化物,滴加结束陈化反应60min,接着静置分层,上层为粗品合成麝香酮,下层为废酸液,将下层废酸液注入废酸储罐,上层粗品合成麝香酮放入水洗釜,导入二次使用碱水和自来水进行中和碱洗到 PH=7,得到合成麝香酮粗品。
该反应产物为粗品合成麝香酮,静止得到的废酸浓度为 93.00%上下,废酸液当做副产品出售,粗品合成麝香酮由回用碱水中和碱洗,得到的碱洗废水(W)进入厂内废水处理站净化。
2.2 硝化反应的难点及改进:在传统生产过程中,使用由浓硫酸和浓硝酸组成的混和酸作为硝化剂,其中浓硫酸主要起脱水的作用,硝化反应异常剧烈。存在的主要问题有:(1)硝化反应属于放热反应,在反应的过程中,若反应温度过高,则会引发副反应产生棕色的二氧化氮有毒气体,造成冲料甚至爆炸的危险,因此,对反应温度的控制要求极为严格;(2)生产过程中会产生大量的废硝酸。陈楠从硝化反应的机理入手,选用了硫酸作脱水剂,考察了影响合成麝香酮收率的相关因素,并且探究出了较佳的合成工艺条件,降低了生产成本。刘国朋利用微通道反应器进行了硝化反应的工艺研究,小试、中试均取得良好效果,并大幅度提高了硝化反应合成实验的安全性能。
参考文献:
[1].华玉伟. 离子液体催化合成酮麝香中间体及相关溶解度研究[D].郑州大学,2022.DOI:10.27466/d.cnki.gzzdu.2021.001921.
[2].张大伟. 微通道反应器内硝化反应合成酮麝香的工艺研究[D].郑州大学,2021.DOI:10.27466/d.cnki.gzzdu.2020.000745.