稀土復合固體超強酸SO42��/ ZrO2�睠eO2催化合成冰片

【摘要】  目的：研究一種合成冰片的新方法。方法：在納米稀土復合固體超強酸SO42��/ ZrO2�睠eO2催化下，通過α�草逑┡c無水草酸酯化�苍砘�法合成冰片。結果：酯化反應能順利進行生成草酸冰片酯，草酸冰片酯和NaOH發生皂化反應后得到冰片。當酯化反應的溫度為80 ℃,反應時間為6 h,催化劑的用量為α�草逑┵|量的6%時,冰片的產率為68.7% ,產品中正、異冰片含量比約為5∶1。結論：該合成方法具有反應條件溫和，污染小，產率高，產品質量好等優點。

【關鍵詞】  稀土復合固體超強酸;SO42��/ ZrO2�睠eO2;酯化�苍砘�法;α�草逑�;冰片

　　[ABSTRACT] Objective: To find a new way of synthesizing borneol. Methods: Trying to synthesize borneol from a�瞤inene and anhydrous oxalic acid by esterification�瞫aponification under the catalysis of rare earth composite solid superacid S2O82��/ZrO2�睠eO2. Results: Reaction of a�瞤inene and anhydrous oxalic acid afforded bornyl oxalate smoothly and borneol was obtained from bornyl oxalate by saponification with NaOH solution. After 6h reaction in presence of catalyst weighed 6% of the mass of a�瞤inene, the yield of borneol could reach 68.7% under 80℃, with a ratio of borneol to isoborneol being about 5∶1. Conclusion: The above mentioned synthesis method is productive, environmental friendly, mild and safe.

　　[KEY WORDS] Rare earth composite solid superacid; SO42��/ZrO2�睠eO2; Esterification�瞫aponification; A�瞤inene; Bomeol

　　冰片為無色透明或白色的片狀結晶，外觀晶瑩如玉而得名。中醫認為冰片味辛、苦，微寒，歸心、脾、肺經，具有開竅醒神，清熱止痛之功效[1]。《本草綱目》中記載，能“通諸竅，散郁火”。冰片在抗菌、抗炎、止痛、抗生育等許多方面都有顯著的作用[2��5]，許多名貴的中成藥都把它作為主要組成藥物之一，如冰硼散、吼癥丸、六神丸、六應丸、牛黃解毒丸、安宮牛黃丸、牛黃上清丸、蘇合香丸、以及寬心貼、麝香保心丸和健心片等。冰片也是使用歷史最悠久的香料之一。天然冰片價格昂貴，資源越來越稀缺。故目前醫藥上普遍使用的是合成冰片。合成冰片中存在著正冰片和異冰片2個差向異構體，二者在抗菌消炎、止痛、抗生育等方面效果相似，但醫藥上一般認為異冰片的不良反應比正冰片大[6，7]，而且異冰片香味不如正冰片。故冰片中以正冰片含量高者為質優。目前普遍采用以硼酸酐催化松節油合成冰片的方法，該方法合成的產品中正、異冰片含量大約為1∶1，且反應劇烈放熱難以控制，生產過程中有爆炸的危險，同時污染嚴重，產率低。本文用納米稀土復合固體超強酸SO42��/ ZrO2�睠eO2為催化劑，以α�草逑┖筒菟釣樵�料，通過酯化�苍砘�法合成冰片，反應條件溫和，操作安全，污染少，產率和產品中正冰片含量均高于目前工業方法。

　　1 材料與方法

　　1.1 實驗部分教育論文發表網

　　1.1.1 試劑及測試儀器 α�草逑�(純度為96.23%);無水草酸(工業品); NaOH (AR)。日本島津GC��17A型氣相色譜儀：SE��30型毛細管柱直徑0.32 mm×30 m,氫焰檢測器，峰面積歸一化法計算各組份含量，氣化室溫度200 ℃，檢測器溫度220 ℃，柱溫(程序升溫)100 ℃(保溫2 min)，以5 ℃/min升溫至200 ℃(保溫20 min)，N2載氣，乙醇溶劑;德國Perkin�睧lmer SP one FT�睮R光譜儀(KBr壓片)。瑞士Bruker Avance 400核磁共振儀，TMS為內標，CDCl3為溶劑;北京泰克儀器有限公司XT��4雙目顯微熔點測定儀。

　　1.1.2 催化劑的制備[8] 在相同物質的量Ce (CO3) 2和ZrOCl2 ·8H2O容器中加入稀硫酸使其剛好溶解，一邊攪拌一邊緩慢滴加20%的氨水，同時測定溶液酸性的變化，至pH=9～10時停止攪拌，靜置、沉淀，陳化12 h, 過濾,并用蒸餾水洗去Cl�埠蚇H4+。再將沉淀物在110 ℃干燥14 h后研細，用1 mol/L的稀H2SO4溶液浸泡10 h，過濾，紅外燈干燥，研細，在600 ℃下焙燒3 h，冷卻后制成納米稀土復合固體超強酸SO42��/ ZrO2�睠eO2催化劑。

　　1.1.3 冰片的合成 在三頸燒瓶中加入適量催化劑、5 g無水草酸及20 gα�草逑�,在油浴加熱、電動攪拌器攪拌下進行酯化反應。濾去催化劑,水蒸氣蒸餾除去輕油得草酸冰片酯，按配比為n(酯)∶n (NaOH)=1∶5 加入質量分數為20%的水溶液發生皂化反應約1 h，水蒸汽蒸餾收集冰片，并進行氣相色譜分析。

　　2 結果教育論文發表網

　　2.1 酯化反應條件對實驗結果的影響教育論文發表網

　　按實驗1.3方法進行對比實驗，考察了酯化反應溫度、時間、催化劑用量的影響，實驗結果見表1。劉永根,等.稀土復合固體超強酸SO42��/ ZrO2�睠eO2催化合成冰片 表1 酯化反應條件對結果的影響從表1可以看出,酯化反應的最佳反應溫度為80 ℃,最佳反應時間為6 h,催化劑的最佳用量為1.2 g即α�草逑┵|量的6%,此時冰片的產率為68.7%,產品中正、異冰片含量比約為5∶1。
2.2 正、異冰片的分離提純

　　以GF254型層析硅膠為吸附劑，將體積比為15∶1石油醚和丙酮混合液為洗脫劑，用柱色譜方法可分離出了正、異冰片，正冰片的純度達到98.6%。異冰片純度為99.9%。

　　2.3 催化劑的表征

　　催化劑經 Hammett酸標指示劑間硝基甲苯(pKa=-11.99)和對硝基氯苯(pKa=-12.70)的變色反應測定該催化劑的酸性，得其Hammett函數值(Ho):-11.99≥Ho>-12.70，已達到超強酸的標準[4]。

　　2.4 正、異冰片的表征

　　正龍腦：m.p.205～207 ℃(文獻值206～207 ℃);教育論文發表網

　　IR：Vmax/cm��1：3324, 2951, 1455, 1388, 1369,

　　1349, 1308, 1120, 1234, 1109、1055、1028、1017 cm��1。

　　1H�睳MR(CDCl3，400 MHz)δ：0.847(s, 3H), 0.856(s, 3H), 0.868(s, 3H), 0.963～0.954(m, 1H), 1.210～1.221(α, 1H), 1.226～ 1.290(m, 1H), 1.453(s, 1H), 1.614～1.637 (m, 1H), 1.714～1.748(m, 1H), 1.847～1.918(m, 1H), 2.238～2.308(m, 1H),