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合成香料的生产原理与工艺

发布时间:2017-06-21 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2704

化学合成的香料主要是有机化合物,其合成原理与工艺与相应的有机化合物类似,下面以紫罗兰酮、桃醛两种典型的合成香料为例介绍。

1.紫罗兰酮

紫罗兰酮(C13H20O的中文名称较多,如芷香酮、环柠檬烯基丙酮、a-紫罗酮、4-(2,6,6-三甲基-2--环辛烯-1-基)-3-丁烯-2-酮等。无色至浅黄色黏稠液体,通常为a-紫罗兰酮和声β-紫罗兰酮的混合物,a体紫罗兰酮具有甜花香;刀体类似松木香,稀时类似紫罗兰香。紫罗兰酮有三种异构体,γ-紫罗兰酮尚未发现天然存在,而a-紫罗兰酮和,β-紫罗兰酮存在于多种天然植物中。

紫罗兰酮的合成分为全合成和半合成,半合成从柠檬醛出发和丙酮进行反应生成假性紫罗兰酮,再环化合成紫罗兰酮。全合成由小分子出发合成紫罗兰酮。合成原理如下:

(1)紫罗兰酮可用柠檬醛丙酮在碱性条件下缩合,得到假性紫罗兰酮,如用路易斯酸或80%磷酸处理,主要得到动力学产物a-紫罗兰酮;如用强酸,例如浓硫酸和在较剧烈条件下处理,则得热力学产物声紫罗兰酮柠檬醛可以从山苍子油中单离,如此则实际采取的是半合成路线。合成反应式如下:

a体和β体可利用其衍生物的溶解性质不同分离。β-紫罗兰酮的缩氨基脲溶解度极小,可用于分离提纯β体。母液中的粗a-紫罗兰酮缩氨基脲可用稀硫酸使它转回成酮,再变成肟进行纯化。a-紫罗兰酮肟冷却到低温时析出结晶,而户紫罗兰酮的肪则为油状物,借此得以分离。

a体和β体也可利用其亚硫酸氢钠加成物的性质不同分开,即β体的加成物在水蒸气蒸馏时分解,故可蒸出刀体,留下的是a体加成物,可用碱处理再生成a体;或者将亚硫酸氢钠加成物溶液以食盐饱和,使a体加成物沉淀,而刀体加成物则留在溶液中,分别再生得a体-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮

(2)以脱氢芳樟醇为原料脱氢芳樟醇可以乙炔和丙酮为基本原料经过一系列反应合成,脱氢芳樟醇与乙酰乙酸乙酯反应生成乙酰乙酸脱氢芳樟醇,经脱羧和分子重排即得假性紫罗兰酮。合成反应如下:

生产工艺流程参见图3-21。

将定量的柠檬醛丙酮以及氢氧化钠溶液加至缩合罐D101中,加热升温至60℃左右,保温3h,反应完毕。送至中和釜D102,先分出丙酮碱水层,油相用水洗,用10%稀醋酸中和至pH=6左右,

图3-21a-紫罗兰酮的生产工艺流程图

然后用沸水洗涤,分去水层,然后在D 103中冲蒸得粗假性紫罗兰酮。继续用65%硫酸在环化罐的D104中进行环化,用碱中和至pH约9~10,再用30%醋酸中和至pH=6,水洗,再在D105中减压蒸馏,分别收集轻馏分与产品a-紫罗兰酮在V101, V102中。

紫罗兰酮是最常用的合成香料之一,是配制紫罗兰、金合欢、晚香玉、素心兰等花香型及幻想型香精的常用组分。a-紫罗兰酮具有修饰、圆熟、增甜、增花香的作用,是非常宝贵的香料;β-紫罗兰酮除作为上述各种香精的主香剂外,还是生产维生素A的原料。

2.桃醛

桃醛的中文名称较多,如γ-十一内酯、丙位十一内酯、g-十一烷酸内酯、十一烷酸内酯、十四醛、a-庚基-γ-丁内酯等。桃醛主要有4种合成方法:

(1)由十一烯酸在硫酸存在下内酯化而得。在80~85℃下将十一烯酸和1.15倍质量的80%的硫酸搅拌反应4h,加水搅拌后静置分层,有机层依次用水、15%的碳酸钠溶液、水洗涤。干燥后减压蒸馏,收集160~170℃(1733.2Pa)馏分,即为γ-十一内酯。

(2)由ω-十一烯酸与硫酸共热而得。反应时双键位置由链转移到β, γ位置上,而后再内酯化。

(3)由1-辛醇、丙烯酸甲酯与二叔丁基过氧化物的游离基加成制得。

(4)通过热解蓖麻油得到。ω-十一烯酸甲酯,经皂化、酸化而得游离的。ω-十一烯酸。再经转位内PH化即制得了γ-十一内酯。反应式如下:

生产工艺流程参见图3-22。工艺说明如下:

(1)将蓖麻油加入反应釜D101中,加热至300~350℃热解2~4h,得到ω-十一烯酸甲酯。

(2) D101中加入氢氧化钠,皂化反应2h后,加入硫酸酸化3h,而得游离的ω-十一烯酸。

(3)将游离的ω-十一烯酸导入水洗釜D102中,水洗、分层的物料再中和釜D103中,加入碳酸钠中和;再经分层除去十一烯酸钠后泵入D104中减压蒸馏,在V104中收集成品γ-十一内酯

桃醛是最常用的内酯香料之一,在桂花、茉莉、桅子花、铃兰、橙花、白玫瑰、紫丁香、金合欢等香型的日用香料中均常使用,也是配制桃子、甜瓜、梅子、杏子、樱桃、桂花等食品香精的上好原料。它几乎不溶于水,溶解于乙醇和大多数普通有机溶剂,可广泛应用于日化香精和食用香精。由于其香气强烈,故用量不宜过多。

图3-22 γ-十一内酯的合成工艺流程

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