香兰素的合成工艺设计

有机合成课程设计

题目香兰素的合成工艺

系（院）化学与化工系

专业应用化学

班级11应化本2

学生姓名王春莲

学号**********

指导教师张圣燕

职称讲师

2013年 12月 20日

香兰素的合成工艺设计

1 产品简介

1.1 中英文名称，化学式，结构式

中文名称：香兰素

别名：香荚兰醛；香荚兰素；香兰醛

化学名称：3-甲氧基-4-羟基苯甲醛

英文名称：Vanillin

分子式：C8H8O3

结构式：

CHO

OH

OCH3

1.2 物化性质

白色至微黄色鳞片状结晶或结晶性粉末，存在有不同熔点的四种结晶变型。呈甜克力香气及强烈的香兰素所独有的芳香气，香气比香兰素强3-4 倍。沸点285 ℃，点76.5 ℃。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、甘油、丙二醇、氯仿和碱溶液。基本上无毒害，但其蒸气对皮肤及粘膜有局部刺激作用

1.3 用途

香兰素是重要的食用香料之一，是食用调香剂，具有香荚兰豆香气及浓郁的奶香，是食品添加剂行业中不可缺少的重要原料，广泛运用在各种需要增加奶香气息的调香食品中，如蛋糕、冷饮、巧克力、糖果、饼干、方便面、面包以及烟草、调香酒类、牙膏、肥皂、香水、化妆品、冰淇淋、饮料以及日用化妆品中起增香和定香作用。

香兰素在国外的应用领域很广，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，近几年在医药领域的应用不断拓宽，已成为香兰素应用最

有潜力的领域。

香兰素在国外的应用领域很广，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，近几年在医药领域的应用不断拓宽，已成为香兰素应用最有潜力的领域。目前国内香兰素消费：食品工业占55%，医药中间体占30%，饲料调味剂占10%，化妆品等占5%。

1.4 前景分析

国内外行业现状中国是世界香兰素出口大国，2002年国内需求量2350吨，占产量的30%，其余70%用于出口。而1988年仅出口273吨，1993年为1700吨，2002年为4653吨。1993～2002年，中国香兰素出口量年均增长率为12%。中国香兰素在北美、欧洲、东南亚等地市场享有良好信誉。

2 合成方法

2.1 第一种合成方法——愈创木酚法

（1）合成基本原理

愈创木酚在碱性条件下和乙醛缩合成3-甲氧基-4-羟基苯乙醇酸，3-甲氧基-4-羟基苯乙醇酸在碱性条件下被氧化成3-甲氧基-4-羟基苯乙酮酸（香草扁桃酸），然后在碱性条件下脱羧生成香兰素。其反应方程式如下：

OCH

3

OH CHOCOOH

CHOHCOOH

OH

OCH3

O2

OH

OCH

3

CCOOH

O

CHO

OH

OCH3

（2）合成所需要的原料

愈创木酚、乙醛酸 （3）生产工艺

在碱性条件下，把愈创木酚和乙醛酸在60 ℃下反应24 h ，得到3-甲氧基-4-羟基苯乙醇酸，然后在EDTA 铜配合物的催化下，通入氧气氧化，最后在甲苯溶液中用硫酸酸化脱羧得到香兰素。

反应最佳条件：n(愈创木酚):n(乙醛酸):n(氢氧化钠)=1:1:2，采用半间歇加料方式，半量的碱溶液和乙醛酸一起滴加，搅拌速度为2000 r/min ，反应温度为95 ℃，空气流速为1 mL/s ，氢氧化钠和3-甲氧基-4-羟基苯乙酸醇的物质的量之比为0.5:1。 （4）工艺流程图

3-甲氧基-4-羟

基苯乙醇酸

香兰素

（5）产品表征

紫外吸收分光光度法

标准溶液的制备：准确称取药用参比标准香兰素约100mg ，放入一250ml 容量瓶中，用甲醇定容，混合。取该溶液2.0ml ，放入一100ml 容量瓶中，用甲醇定容后混匀。

试样液的制备：准确称取试样约100mg ，制备方法与上述标准溶液的制备相同。 操作：取上述各溶液分别放入一1cm 石英池中，在最大吸收波长约308nm 处测定吸光度。按下式计算试样中香兰素（C8H8O3）的含量（X)(mg ）： X=12.5c(Au/As)

式中 c ——标准溶液中香兰素的浓度，μg/ml ；

Au——试样液的吸光度；

As——标准溶液的吸光度。

结果分析：在200～300 nm波长范围内对香兰素进行紫外光谱扫描。

依据Woodward-Fieser规则计算如下：

同环共轭双烯基本值 253

一个环外双键 5

一个助色基团 6

一个羟基 35

计算值 299

实验实测值 304

（6）产率计算，成本核算

产率：η=香兰素的质量/愈创木酚的质量×100%=34.08％

愈创木酚价格是5.00元/20 mg。

总计：130.00元/kg

2.2 第二种合成方法——对羟基苯甲醛法

（1）合成基本原理

对羟基苯甲醛溴化生成3-溴4-羟基苯甲醛，然后再醇钠的催化下与甲醇反应生成香兰素。其反应方程式如下：

CHO

OH OH Br

CHO

3

CHO

OH

OCH3（2）合成所需要的原料

对羟基苯甲醛

（3）生产工艺

在250 mL烧瓶中加入16 g（0.131 mo1）对羟基苯甲醛和90 mL溶剂，溶解后滴人6.8 mL（0.131 mo1）液溴，加热至40~45 ℃反应6 h。减压抽溶剂，残留物加水煮沸，趁热过滤，滤液冷却结晶、过滤、烘干得白色结晶3-溴-4-羟基苯甲醛。

在250 mL烧瓶中加入12g（0.0597mo1）上述产品、45 mL（0.230mo1）28.24%的甲醇钠溶液、35 mLDMF及0.2 g CuCl，在115 ℃下反应1.5 h。然后抽溶剂，残留物用18%盐酸酸化至Ph=4~5，再用热苯萃取3次，分去水层，苯层减压蒸馏去苯，得咖啡色液体。将其溶于热稀酒精溶液，冷却析出结晶，过滤、干燥得产品香兰素。（4）工艺流程图