香兰素的合成工艺进展

力度。随着国内医药中间体行业迅速发展，香兰素在该领域将 有较大发展空间。国外约 ４５％的香兰素用来生产医药中间体， 而国内在该领域消费仅占 ３０％，与国外相比仍有一定差距，应 积极开拓香兰素在医药中间体领域的应用。其次，要加快香兰 素品种升级换代。由于乙基香兰素的香气是甲基香兰素的３～４ 倍，在提倡绿色食品的今天，在食品、饲料等行业用乙基香兰 素替代甲基香兰素已成为发展趋势。
以愈创木酚为原料制备香兰素工艺路线成熟，原料来源广， 其中乙醛酸法的工艺具有条件易控制、收率高、污染少的特 点，并且随着苯酚法合成愈创木酚工艺的成熟，愈创木酚的价 格有望下降，使这一条工艺路线更具有优势。因此，该工艺是 目前我国香兰素旧工艺改造的发展方向。
利用对甲酚生产香兰素是新近发展的工艺，在我国研究比较 深入，虽然尚未投入大规模应用，但很快会有进展。由于我国 是煤炭大国，甲酚资源丰富，开发这一工艺路线有较大的战略 意义和开发前景。
２ 香兰素制备方法的优缺点比较 天然香兰素符合人们日益增强的环保意识，但价高量少，
因此大量采用化学方法合成，不过这种化学产品最多只是天然等 同品，等级较低。用化学合成法生产香兰素，生产成本低，但 对人体可能会产生毒副作用；和化学合成法相比，微生物法生产 香兰素克服了在食品领域中使用化学合成的香兰素对人体的影响， 无毒副作用，此方法生产香兰素具有周期短、不受季节和自然环 境的影响、价格低廉、可批量生产等优点。目前世界上采用微生 物法生产香兰素的企业只有法国罗地亚公司，但还处于起步阶段， 该产品供应量有限。
生化与医药 ２００７．ＮＯ．０９ 化工之友
香兰素的合成工艺进展
郑波涛 （西南大学化学化工学院 重庆北碚 ４００７１５）
摘 要：本文介绍了香兰素的合成方法及评述。
关键词：香兰素 香料 中间体
中图分类号：Ｔ Ｑ ６ ５
文 献 标 识 码 ：Ａ
３－甲氧基－４－羟基苯甲醛，俗称香兰素（Ｖａｎｉｌｌｉｎ） 又称香素 或香草酚、香草醛。它是一种重要的香料，广泛应用于化妆 品、香皂饮料、香烟以及烘烤食品等行业［１］。同时香兰素又是 一种重要的化学中间体和原料，在农药合成、电镀中都有广泛 的应用。目前在市场上供应的香兰素有三种，即：（１）从香子兰 花荚中提取的天然香兰素；（２）用微生物法生产的香兰素；（３）用 化学合成法（如愈创木酚法、木质素法、黄樟素法、丁香酚 法、对羟基苯甲醛法、４－ 甲基愈创木酚法、对甲酚法等）生 产的香兰素。本文对香兰素的化学合成方法进行概述。
１ 实验 试样为淡黄色粘稠液体，在 ５％ 氢氧化钠、５％ 碳酸氢钠和
５％ 盐酸中溶解而在乙醚中不溶。首先对样品做钠熔实验，对试 样分别进行氮、硫、卤素、硫和硅的检验；接着对油剂各组 分进行分析，采用柱色谱分离法，湿法装柱，其中分离柱为 ５０ｍｌ 滴定管［６０ × １（ｃｍ）］，填充剂为硅胶（粒度 １００ × １４０ 目） 在 １１０℃烘箱中活化 ２ｈ。然后各组分采用涂膜法，使用德国 ＢＩＯＲＡＤ 公司的 ＳＰ３０００ 红外分光光度计进行 ＩＲ 光谱分析。最后 用高代氯仿作溶剂溶解试样，对各组分做 ＮＭＲ（１Ｈ）的分析。 ２ 实验结果
丙纶纺丝油剂是我国油剂开发的热门课题，其主要用于调节 纤维的摩擦特性，防止或消除静电积聚，赋予纤维平滑、柔软 等特性，使化学纤维顺利通过纺丝、拉伸、加弹纺纱、织造 等工序，确保生产的顺利进行［４］。国外技术比较成熟，而我国 还不完善。因此加强对引进技术的消化吸收和通过一些性能独特 和优良的油剂进行剖析，可以获得许多有用的信息。我们本次 试验的目的是通过对一种未知油剂的剖析和复配来了解这种油剂 的组成成分并为以后的油剂剖析提供一些经验。
关键词：丙纶 纺丝油剂 剖析 非离子表面活性剂
中图分类号：Ｔ Ｓ １
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章编号：１００４－０８６２（２００７）０５（ａ）－００５３－０２
在纺织原料转化为纺织品的过程中，纺丝油剂作为一种中间 介质，其作用在于确保生产的顺利进行［１］。在生产过程中发现， 高速纺丝油剂对生产稳定性，产品质量起着至关重要的作用［２］。 丙纶纺丝油剂要满足纺丝拉伸和后加工的要求，就需要油剂配方 由多种组分组成，主要有平滑剂、抗静电剂、乳化剂以及其它 少量助剂［３］。
用乙醛酸路线，而国内还主要采用亚硝基法旧工艺，但国内多家 厂家如吉化公司、中华化工集团等正在将原工艺改为乙醛酸法。
此外，国外还开发了三氯乙醛法（印度），收率约为 ６０％； 氯仿法，收率约为 ３９％，以及电解氧化法收率可达９０％ 以上，且 低污染，电耗少。但未见有大规模工业化生产的报道。［该技术是从 ２－ 甲基－４－甲氧基苯酚（木材干馏的副产品）出发，经一步氧化 制备香兰素。由于原料来自天然，在反应过程中原料的碳骨架没 有发生变化，因此产品具有１００％的天然度，完全可以替代天然香 兰素。据报道目前福建 － 工厂正在用本技术进行生产，产品全 部用于出口。 １．２ 木质素法
１ 香兰素的合成方法 目前有多种的合成方法，大致可分为愈创木酚法、木质素
法、黄樟素法、丁香酚法、对羟基苯甲醛法、对甲酚法、微生物 法等七种制备方法。
文章编号：１００４－０８６２（２００７）０５（ａ）－００５１－０３
产生约 ２０ ｔ 废水）、产品收率等问题尚未很好的解决。 愈创木酚法是目前香兰素最主要的合成路线。国外几乎都采
（２）乙醛酸合成路线 愈创木酚在碱性条件下与乙醛酸经缩合成３－甲氧基－４－羟 基苯乙醇酸，然后在催化剂作用下氧化脱Ｃ０２得粗品，经提纯得 到香兰素。［２］
该方法原料来源广，生产历史较长，原料成本低，充分利 用了废料，但产品收率低，只有 １０％￣１５％，污染问题严重，据 报道每生产 １ｔ 香兰素产生废水近 １５０ｔ，因此许多国家包括美国 在内已陆续淘汰该路线。但是由于原料成本低，且利用造纸废 液，该法继续研究仍有潜力。 １．３ 丁香酚法
木质素含于纤维材料及纸浆废液中，主要以木质素磺酸盐的 形式存在。造纸工业每吨硫酸盐纸浆副产废液约 ７ｍ３，其中含 木质素磺酸盐约２００ｋｇ。其合成方法是将木质素磺酸盐在碱性介 质中水解，再经过氧化等反应后得香兰素。［３］
１．１ 愈创木酚法 愈创木酚的学名邻甲氧基苯酚，愈创木酚合成香兰素主要有
以下两条路线： （１）亚硝基法路线 以愈创木酚和乌洛托品、对亚硝基二甲苯胺为原料，经缩
ＦＲＩＥＮ Ｄ ＯＦ Ｃ Ｈ ＥＭ ＩＣＡＬ ＩＮ Ｄ ＵＳＴＲＹ
５１
生化与医药
化工之友 ２００７．ＮＯ．０９
加热，使得其中的亚甲键断裂，然后将得到的原几茶酚与卤甲烷或 硫酸二甲酯于加压下进行乙基化，即可得至香兰素。［５］
到香兰素粗品——通过重结晶精制得到香兰素精品”。 国际上微生物法技术还没有大规模开始应用。美国研发出两
现在国内已有这方面的研究，主要有： （１）清华大学深圳研究生院生命科学学部研发的微生物法 技术，据报道称，该技术采用易于培养和控制并生物安全的菌 种，利用价格低廉的底物，发酵过程简单并可控，转化效率比 较高，产物易于提取纯化。并参考已有的香兰素合成途径，采 用基因重组的大肠杆菌，利用葡萄糖为碳源，并将其直接转化 成香兰素。 （２）江南大学研发的微生物法技术，据报道该技术生产工 艺流程为“： ①实验室筛选得到微生物菌株——通பைடு நூலகம்三级深层通气 发酵培养得到微生物酶——分次流加阿魏酸水溶液——再通过酶 转化作用得到香草酸溶液——过滤除去菌体——滤液用溶剂萃取 ——萃取液回收溶剂后结晶得到香草酸”；“②实验室筛选得到 微生物菌株——通过三级深层通气发酵培养得到微生物酶——分 次流加香草酸水溶液——再通过酶转化作用得到香兰素溶液—— 过滤除去菌体——滤液用溶剂萃取——萃取液回收溶剂后结晶得
首先将对甲酚氯化， 然后与甲醇钠作用， 最后氧化成香兰 素。［ ７ ］
该法工艺路线短， 但反应条件苛刻， 收率低，也可先将对甲 酚氧化成对羟基苯甲醛， 再按对羟基苯甲醛法合成。 １．７ 微生物法
采用微生物发酵方法，在含有机磷酸盐的介质中，加入阿 魏酸或阿魏酸钠，放入固定培养的放线菌，通过生物转化成香兰 素。微生物法合成香兰素将是天然产品的最佳替代品，在不降低 产品等级的同时大幅度降低成本，是非常有产业前景的项目。
步法用葡萄糖制备香兰素的技术，不久可望实现工业化生产。 罗地亚公司在生物发酵技术方面的研究投入巨资，以开发生产香 兰素和乙基香兰素的新工艺，以取代化学法生产香兰素。
该工艺的主要问题是原料来源紧，成本高（但比丁香酚法 低），工艺复杂，同时产物中生成异香兰素且较难除去。日本 高砂公司最早使用该工艺，但目前采用该法生产的厂家已很少。 １．５ 对羟基苯甲醛法
丁香酚在丁香油中的含量约为 ８５％￣９０％。以丁香酚为原料， 经过异构化、酯化、氧化、酸性水解等反应可以合成香兰素。［４］
愈创木酚与乙醛酸合成香兰素工艺产生三废较少，后处理方 便，收率可达 ７０％，是国外目前最常用的方法，国外香兰素产 量的 ７０％ 以上是采用此法生产的，如罗地亚公司。我国目前只 有少数厂家采用此法，主要原因是因为国内生产的乙醛酸价格相 对较高，且一些关键技术问题尚未解决，如废水回用（１ｔ香兰素
目前市场供应的香兰素产品市场中，天然香兰素约占０．５％ 的市场份额，其余基本是合成香兰素。三种香兰素中，天然香 兰素的价格最高，其次是采用生物法生产的香兰素。 采用化学 合成法生产香兰素的企业主要集中在法国、美国、意大利、日 本和中国，总计生产能力为 ２．０２ 万吨 ／ 年。国外有几十家香 兰素生产厂家，主要生产公司为法国罗地亚公司、日本盐野香 料公司、日本字部兴产公司、美国孟山都公司等。它们生产的 产品，有 ７０％ 是采用愈创木酚 － 乙醛酸法生产。
合 － 氧化 － 水解而得。该路线分离过程复杂，反应效率低，生 产收率约 ５７％，三废严重，生产 １ｔ 香兰素约产生 ２０ｔ 的废水（含 有酚类、醇及芳香胺、亚硝酸盐） ，很难进行处理，另有 １ － ２ｔ 的固体渣。该工艺在国外已被淘汰，但目前还是我国主要的 生产方法，国内生产规模较大的厂家仍然还在采用此法。
该工艺生产的香兰素香气较好，但原料来源困难，生产成 本高，产品收率约 ６０％，目前只有少数厂家采用该工艺，且总 体产量很小。国内厂家主要有中国轻工总会上海香料研究所。 电化学氧化法收率可达 ７４．５％，但成本较高，目前未见工业化 生产的报道。 １．４ 黄樟素法
黄樟素主要来源于樟脑油。黄樟素经碱处理后，双键迁移转 化为异黄樟素，氧化后得胡椒醛。胡椒醛在氢氧化钾的醇溶液中
利用天然植物提取物为原料的丁香酚法和４－甲基愈创木酚 法，产品香气好，属于天然级产品，在发达国家有一定的市 场。这类工艺不仅可以充分利用我国的资源，而且是出口创汇 的好品种，这类半合成法仍有发展的必要。
此外，微生物发酵法，特别是以天然原料来制取发酵产品 的路线将是香兰素合成研究的一个重要课题。
３ 香兰素生产技术发展的展望 国内香兰素产业今后的发展，首先将加大在医药领域的开发
以对羟基苯甲醛为原料，经溴化，然后甲氧基化而得到香 兰素。［６］
甲基化反应过去多采用 ＤＭＦ 为溶剂，其价格昂贵且不易回 收，但目前已改进为在碱式碳酸铜为催化剂及少量ＤＭＦ存在下， 可用甲醇作溶剂，总收率可达８５％。该工艺路线原料易得，操作 简单，步骤少，产率高；但原料价格偏高。按目前合成香兰素的 价格，该工艺目前没有投产的实际意义。国内没有直接采用该工 艺生产香兰素的厂家的相关报道。但是我国的对羟基苯甲醛产量 逐年上升，价格逐年下降，因此该法仍有利用的价值。 １．６ 对甲酚法
生化与医药 ２００７．ＮＯ．０９ 化工之友
丙纶纺丝油剂的剖析与复配
傅彬 帅军 （天津工业大学材化学院 ３００１６０）
摘 要：本文主要阐述了对未知丙纶化纤油剂的剖析过程，以表面活性剂的分离与鉴定为基础，采取化学分析与近代仪器
分析如红外光谱，核磁共振相结合的方法对未知油剂进行初步剖析实验以及样品复配。
目前香兰素生产方法主要有亚硝化法和乙醛酸法。亚硝化法 工艺落后，污染严重，国外已经逐渐淘汰。而我国香兰素生产主 要采用亚硝化法，大多污染比较严重，目前正面临越来越大的环 保压力。乙醛酸法操作稳定，产品质量好，“三废”少，是香兰素 生产工艺的发展方向，国内企业应积极与科研院所合作，加大新
５２
ＦＲ ＩＥＮ Ｄ ＯＦ Ｃ Ｈ ＥＭ ＩＣＡＬ ＩＮ Ｄ ＵＳＴＲＹ