香兰素的化学合成方法研究
香兰素的制备实验报告

一、实验目的1. 了解香兰素的性质和制备方法。
2. 掌握实验室制备香兰素的基本操作技能。
3. 通过实验,加深对有机合成反应原理的理解。
二、实验原理香兰素(Vanillin)是一种具有特殊香味的有机化合物,广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
其化学名称为3-甲氧基-4-羟基苯甲醇,分子式为C8H8O3。
香兰素可以通过多种方法制备,其中较为常见的方法有丁香酚法、邻苯二酚法等。
本实验采用丁香酚法制备香兰素。
该方法以丁香酚为原料,经过异构化、酯化、水解等步骤,最终得到香兰素。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 丁香酚- 甲醇- 硫酸- 氢氧化钠- 碳酸钠- 香兰素标准品2. 实验仪器:- 250mL三口烧瓶- 电动搅拌器- 热水浴- 冷却水浴- 精密移液管- 分光光度计- 紫外可见分光光度计- 蒸馏装置四、实验步骤1. 异构化反应- 将0.1mol的丁香酚加入250mL三口烧瓶中,加入50mL甲醇,搅拌溶解。
- 加入0.1mol的硫酸,搅拌均匀。
- 将反应混合物置于热水浴中加热,保持60℃反应2小时。
2. 酯化反应- 将反应混合物冷却至室温,加入0.1mol的氢氧化钠溶液,调节pH值至7.0。
- 加入0.1mol的碳酸钠溶液,中和过量氢氧化钠。
- 将反应混合物置于冷却水浴中,搅拌2小时。
3. 水解反应- 将反应混合物转移至蒸馏装置中,加入适量的水,进行蒸馏。
- 收集蒸馏液,加入适量的活性炭,搅拌脱色。
- 将脱色后的溶液过滤,得到滤液。
4. 测定香兰素含量- 使用紫外可见分光光度计测定滤液中的香兰素含量。
- 标准曲线绘制:以香兰素标准品为基准,绘制标准曲线。
五、实验结果与分析1. 异构化反应:反应过程中,丁香酚在硫酸催化下发生异构化反应,生成对甲氧基苯酚。
2. 酯化反应:对甲氧基苯酚与氢氧化钠反应生成对甲氧基苯氧基钠,再与碳酸钠反应生成对甲氧基苯氧基钠盐。
3. 水解反应:对甲氧基苯氧基钠盐在水中发生水解反应,生成香兰素。
香兰素

香兰素中文名称:香兰素英文名称: Vanillin分子式 :C8H8O3CAS号:121-33-5EINECS号: 204-465-2结构:物理化学性质:熔点:81-83 °C(lit.)沸点:170 °C15 mm Hg(lit.)密度:1.06蒸气密度:5.3 (vs air)蒸气压:>0.01 mm Hg ( 25 °C)FEMA :3107闪点:147 °C溶解度:methanol: 0.1 g/mL, clear化学性质:白色针状结晶。
有芳香气味。
溶于125倍的水、20倍的乙二醇及2倍的95%乙醇,溶于氯仿。
合成方法一:将N,N-二甲基苯胺用盐酸酸化成盐,用亚硝酸钠硝化掉得对亚硝基-N,N-二甲苯胺盐酸盐。
将其与愈创木酚、甲醛在41-43℃缩合。
然后用苯萃取。
第一次蒸馏,用苯重结晶,再进行第二次蒸馏,用水重结晶。
50℃干燥得成品。
亚硫酸纸浆废液中,含有桦柏醇结构单位的木质素磺酸盐,在碱性条件下氧化,然后水解可得到香草醛。
原料消耗(kg/t)愈创木酚(98%)1460亚硝酸钠640N,N-二甲基苯胺(98%)974盐酸(30%)6000甲醛(99%)320合成方法二:由香荚兰豆提取而得。
由邻氨基苯甲醚经重氮水解成愈创木酚,在亚硝基二甲基苯胺和催化剂存在下,与甲醛缩合,或在氢氧化钾催化下与三氯甲烷反应而成,再经萃取分离、真空蒸馏和结晶提纯而得。
合成方法三:以木质素为原料。
可以利用造纸厂的亚硫酸制浆废液中所含的木质素制备香兰素。
一般废液中含固形物10%~12%,其中40%~50%为木质素磺酸钙。
先将废液浓缩至含固形物40%~50%,加入木质素量的25%的NaOH,并加热至160~175℃(约1.1~1.2MPa),通空气氧化2h,转化率一般可达木质素的8%~11%。
氧化物用苯萃取出香兰素,并用水蒸气蒸馏的方法回收苯;在氧化物中加入亚硫酸氢钠生成亚硫酸氢盐,然后与杂质分开,再用硫酸分解得香兰素粗品,最后经减压蒸馏和重结晶得成品。
香兰素生物合成的研究进展

香兰素生物合成的研究进展一、本文概述香兰素,也称为4-羟基-3-甲氧基苯甲醛,是一种重要的有机化合物,具有独特的香气和广泛的应用价值。
作为一种天然香料,香兰素在食品、化妆品和烟草等行业中有着广泛的应用。
香兰素也是合成许多重要化合物的中间体,如药物、染料和农药等。
因此,香兰素的生物合成研究一直备受关注。
本文旨在综述近年来香兰素生物合成的研究进展,重点关注生物合成途径、关键酶和基因工程等方面的研究。
通过对相关文献的梳理和分析,本文总结了香兰素生物合成的不同途径,包括莽草酸途径、苯丙氨酸途径和酪氨酸途径等,并深入探讨了各途径中的关键酶及其催化机制。
本文还介绍了利用基因工程技术在微生物中构建香兰素生物合成途径的研究进展,为香兰素的工业化生产提供了新的思路和方法。
通过对香兰素生物合成研究的综述,本文旨在为相关领域的研究人员提供全面的信息和参考,推动香兰素生物合成技术的进一步发展和应用。
本文也期望能够引起更多学者对香兰素生物合成的关注和研究,共同推动该领域的发展。
二、香兰素生物合成的途径香兰素,又称香草醛,是一种重要的香料和有机合成中间体,广泛应用于食品、化妆品和医药等行业。
近年来,随着生物技术的快速发展,香兰素的生物合成途径逐渐成为研究热点。
传统的香兰素合成方法主要依赖于化学合成,但这种方法存在环境污染、能源消耗大等问题。
相比之下,生物合成途径具有环保、可持续等优势,因此备受关注。
目前,香兰素的生物合成途径主要包括两条:一是通过植物提取,二是通过微生物发酵。
植物提取法主要利用香草等植物的提取物,经过提取、分离、纯化等步骤得到香兰素。
这种方法虽然环保,但提取效率较低,成本较高。
微生物发酵法则是利用特定的微生物菌株,通过发酵过程产生香兰素。
这种方法具有原料来源广泛、生产效率高、成本低等优势。
目前,已经有一些微生物菌株被报道能够产生香兰素,如某些真菌和细菌。
这些菌株通过代谢途径中的一系列酶催化反应,将简单的碳源和氮源转化为香兰素。
香料香兰素的合成

13.2.1 目标化合物分子结构的分析 ①香兰素的分子式:C8H8O3 ②香兰素的分子结构式:
CHO
O CH3 OH
不难看出,目标化合物基本结构为取代苯酚结构,醛基和甲氧基分别处于酚羟基的对位和 邻位。 13.2.2 香兰素的合成路线分析
从苯环上基团引入的角度看,醛基可以直接引入,也可以采用氧化(或还原)的方法引入。 分析 1:
可能具体地实施这条合成路线。在合成路线中,邻甲氧基苯胺的合成已经在情境 7 中讨论过,
这里仅从其后续的合成步骤开始讨论。
13.2.4.1 邻甲氧基苯胺的重氮化反应及其控制
重氮化反应在前面情境中已经述及,这里仅简单讨论。
1.邻甲氧基苯胺重氮化反应机理
参见情境 9 中相关内容。
2.重氮化反应影响因素
重氮化影响因素有无机酸及其用量、亚硝酸钠的用量、芳伯胺的碱性、重氮化反应温度等。
液由加样器滴加。由于反应需要控制低温,故配有需要温度计和冰水(或采用冰盐浴装置移除 反应热)。为了避免反应时物料的局部浓差,搅拌是必须的。此外,体系应该有连通大气的出口 (可加上回流装置)。
(2)重氮化反应的控制策略 反应时自始自终保持亚硝酸稍微过量。亚硝酸钠水溶液的加料时速度要适当,不能太快,
也不能太慢。反应中必须严格地控制好应温度,防止重氮盐与亚硝酸发生分解。重氮盐浓度: 通常为 0.1~0.9mol/L。水的用量控制到反应结束时反应液总体积为胺量的 10~12 倍。
CH3
CH3
CH3
CHO
+ Cl2
OH
CH3ONa
Cl OH
O2 O CH3 OH
OH OCH3
路线八:黄樟素法:以黄樟素(来源于天然黄樟油)为原料经碱处理转化为异黄樟素,氧化
香兰素的合成方法

该 法 和 乙 醛 酸 法 相 似 [7],不 同 之 处 仅 是 用 三 氯 乙 醛 代 替 乙 醛 酸 ,整 个 过 程 中 只 多 了 一 步 三 氯 甲 基 水 解 生 成 相 应 酸 。由 于 三氯乙醛来源易得,价格比乙醛酸低,所以成本比乙醛酸法低, 但三废处理要增加设备。 1.1.2 从对甲酚合成香兰素。[8]
Key wor ds: vanillin; synthetic methods; extraction; separation
香 兰 素,又 名 香 草 醛 、香 荚 兰 醛 、香 兰 醛 、凡 尼 林 等,化 学 名称 3- 甲氧基 - 4- 羟基苯甲醛, 为白色或浅黄色针状或结 晶状粉末, 呈香兰荚特有的香气,它微溶于冷水,易溶于热水、 乙 醇 、乙 醚 、氯 仿 和 热 挥 发 油 中,熔 点 82 ℃ ̄83 ℃,沸 点 285 ℃,相对密度 1.056,本品低毒,大白鼠经口 LD501580 mg·kg-1。
充裕的原料来源, 在碱性条件下,以氧气作为氧化剂,氯化铜 和氯化钴作为催化剂,甲醇作为溶剂进行了对甲酚液相氧化, 高 选 择 性 得 到 对 羟 基 苯 甲 醛 。再 通 过 在 氯 仿 中 进 行 单 溴 化 反 应,在甲醇中以氯化亚铜和 DMF 催化进行甲氧基化反应得到 香兰素。这种高效制备方法总收率达 62.4 %。
电解氧化法与化学氧化法相比,工艺简单,不需要外加氧 化剂和催化剂,选择性高,反应产物纯度高,反应收率高,后处 理工序简单,有利于工业化生产,具有大力推广前景。 1.1.1.3 愈创木酚亚硝化法
愈 创 木 酚 与 甲 醛 缩 合 生 成 3- 烷 氧 基 - 4- 羟 基 - 苯 甲 醇 , 再 与 对 亚 硝 基 - N,N- 二 甲 基 苯 胺 反 应 , 最 后 水 解 生 成 香 兰素。
香兰素分子式

香兰素分子式香兰素是一种天然的有机化合物,化学名称为香兰酮,分子式为C8H6O3。
它是一种淡黄色的固体,具有强烈的香味,因此被广泛应用于香水、香料和化妆品等行业中。
本文将介绍香兰素的结构、性质、制备方法以及应用领域等内容,以期对读者对香兰素有更深入的了解。
首先,我们来了解一下香兰素的分子结构。
香兰素分子包含有一个苯环和一个吡喃环,它们通过一个酮基连接在一起。
苯环由六个碳原子和六个氢原子组成,而吡喃环由四个碳原子、一个氧原子和一个氢原子组成。
酮基是由一个碳原子和一个氧原子组成的。
香兰素的结构具有稳定性和活性,使其成为一种重要的有机化合物。
其次,我们了解一下香兰素的性质。
香兰素是结晶状的固体,具有若干特征性质。
首先,它的熔点为108°C,具有相对较低的熔点。
其次,香兰素在常温下具有强烈的香气,故得名香兰素。
此外,它可以溶于有机溶剂如醇、醚和酮,但不溶于水。
另外,香兰素还具有很强的稳定性,不易被氧化或分解。
接下来,我们来探讨一下香兰素的制备方法。
香兰素可通过天然植物或人工合成方式获得。
天然植物中富含香兰素的有桂皮、干姜等,可以通过提取、分离和纯化的方式获取香兰素。
另外,香兰素还可以通过化学合成获得,具体方法包括酮基羧酸酐合成、苯酚酮酶羧酸酐合成等。
无论是从天然植物提取还是通过合成得到,制备香兰素的方法都需要经过多个步骤的反应和纯化过程。
最后,我们来了解一下香兰素的应用领域。
香兰素是一种重要的香料,被广泛应用于香水、香精和香料等行业。
在香水中,香兰素常被用作调香师的重要配方之一,能够赋予香水柔和而持久的香气。
此外,在食品和饮料中,香兰素也是常用的香料之一,可以用于增加产品的香甜味。
除此之外,香兰素还有一些医学应用,如具有抗菌和抗炎作用,可用于药物的制备和治疗等。
综上所述,香兰素是一种具有特殊香气和广泛应用的有机化合物。
它的分子式为C8H6O3,具有稳定的结构和活性。
香兰素的制备方法有天然提取和化学合成两种方式,制备过程需要经过多个反应和纯化步骤。
香兰素的合成方法及技术展望

香兰素的合成方法及技术展望吴志尚化工一班3014207025(天津大学化工学院,天津 300072)摘要:香兰素是世界上最重要的香料之一,广泛应用在食品饮料、香精香料和医药工业等领域中,全球每年的需求量超过16000t。
鉴于人们对纯天然绿色食品的追求日益增长,天然香兰素高效的生产方法也成为研究的热点。
本文综述了香兰素的多种不同的合成途径以及合成关键因素等方面的研究进展, 分析探讨了不同合成途径的优劣之处。
并展望了利用微生物高产天然香兰素存在的瓶颈以及有潜力的发展方向。
关键词:香兰素;天然香料;合成途径The synthesis methods of vanillinand technical outlookWu Zhishang Class 1 3014207025(School of chemical engineering institute,Tianjin University,Tianjin 300072)Abstract:Vanillin is one of the most important flavoring compounds, and it is widely used in the food industry, spice fragrance, and medicine industry, etc。
The annual worldwide consumption is estimated over 16 000 tons。
Due to people’s increasing concern for natural food,the product of natural vanillin has become the major point of scientific research. By comparing different production methods of vanillin, we concluded that the microbial transformation to vanillin is the most promising method。
香兰素的合成方法评述

物用 硝基 苯氧化 , 合物 中的 4 一O 混 H基 异构物 不 发 生反应 。可将 之分 离 前者用稀 酸分 解 得原儿 茶 醛 , 者 甲基 化 后 用 稀 酸处 理 回收异 丁 香酚 。改 后 进 之处是将 4 一O H基异 构物单 独用 硝基 苯氧 化 ,
入 A 和 AC 在 0— 2 ℃氧化得原儿茶醛 , 峙 ]l , 0 收
的速度增 长 , 美 国每 年 进 口量 就 超过 40t是 仅 00,
解成松柏醇和葡萄糖 , 再经氧化得香兰素。该法 较古老 , 已淘汰 。 现
+
H2 ——◆ O
2 2 以丁香 酚 为原料 】 .
S4K n, 氧化 , 0 ,m O 等) 酸化得香兰素 。日本学者 选用高铁酸钾为氧化剂, 香兰素的收率达 9 %。 0
2 香 兰素 的合 成 方 法
香 兰 素 的生产方 法有 许 多 , 以通 过 松柏苷 , 可
或丁香酚 , 或黄樟素 , 或木质素, 或愈创苯酚 , 或对 羟基苯 甲醛 , 或对甲苯酚 , 或邻苯二酚等为原料合 成而得 , 目前最新发展 的技术是采用生物合成法 。 21 以松柏 苷 为原 料… .
率 8 % , 后 甲基 化得香 兰素 。 3 然 24 以术质 素为 原料 .
木质素广泛存在 于废木材 、 禾桔 、 泥炭 、 纸浆 它 在, 反应 过程 如下 :
原儿茶醛的分离用硫 酸氢钠 , 或在异构化开环混 合物的甲醇溶液 中加入稀硫酸 , 得丙烯基 焦几茶 酚, 再用碱和硝基苯氧化得香兰素。
甲醛反 应 , 生成 4 一羟 甲基 愈创 木 酚 混合 物 再 加 入5 %的 P/ t c和 ( 0 ) s 4,为催 化 剂 , 人 纯 氧 , 通 5 ℃反 应 羟 甲基 氧化生 成 醛。 0 近年 来 , 德 开发 了在 铂催 化 剂下 碱 性 水 溶 西 液 中 , 空气氧 化 4 一羟 甲基愈 创 木酚得 香 兰素 。 用
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香 兰素 目前 在 世界 上 的年 消 费量 约 为 2 0 , 0 0 0t
本 文 对 以化 学 合 成 法 制 取 香 兰 素 的各 种 方 法 进 行
了评 述 。
Ⅱ
化学合成法制取香兰素
文献 报道化 学合 成法 制 取香 兰素 的方法较 多 , 主
要有 松柏 苷法 , 质 素 法 , 木 黄樟 素 法 , 丁香 酚 法 , 羟 对
此法 由松柏 苷 在 无 机 酸 和酶 的作 用下 水 解 成 松
柏 醇 , 经氧 化得香 兰素 。该 方 法在 目前 的工业化 生 再 产 中已基 本被 淘 汰 。
O ( Hl C6 l ) O5
.
OH
.
O H
l
IH= cHcH, OH c
∞
Hale Waihona Puke cH I ∞ H = CHCH2 OH
( hn ogPo i i e a os r f p l dMir i oy ntu f il , S ad n rv ca K yL b r oyo pi co o g ,Is tt o o g n l t A e bl ie B o y S ad n c dmyo cec sS a dn ia 5 0 4 hn o gA a e f i e ,h n o gJ n2 0 ) S n n 1
∞, H ]
H0
收 稿 日期 :02— 5一1 21 0 0 基金项 目: 国家“ 十二五” 科技支撑计划资助项 目(0 l AE6 0 2 1B 0 B 4一l ) 山东 省科技发展计划项 目(0 1 C l0 ) 1; 2 1GN 1 11 作者简介 : 郑立稳 (9 1~) 男 , 18 , 助理研究员 , 从事生物化工 及有机合成方面研究 ; 通讯作者 : 迟建 国(9 3~), , 16 男 实验师 , 从事生物化 工及有机合 成 方 面 研 究
第2 6卷 第 6期 21 0 2年 6月
化 工时 刊
Ch m ia Id sr i s e c l n u t T me y
V 12 No. o . 6, 6 J n 6. 0 2 u . 2 1
d i1 .9 9 ji n 10 o:0 3 6 / .s .0 2—14 2 1 . 6 0 3 s 5 X.0 2 0 . 1
状或优缺点进行 了分析 , 提出 了自己的观点 , 并 为香兰素 的进一步研究提供参考 。 关键词
Re e r h o e i a y t e i e ho fVa i i s a c f Ch m c l S n h ss M t d o n l n l
Z egLw n G oY nca Z agQag hn ie a ogho hn i n QuWe hn WagJ nn C i i go i i og z n i ig h J nu a a
香 兰 素 的 化 学 合 成 方 法 研 究
郑 立稳 高 永超 张 强 邱 维 忠 王 加 宁 迟 建 国
( 山东省 科学 院生 物研究 所 , 山东 省应 用微生 物重 点实 验室 , 山东 济 南 2 0 1) 5 04
摘 要 分别对香兰素 的各种化学合成方法进 行 了阐述 , 出了每种方法 的原料及 反应 过程 , 给 对每种方 法的应用 现 香兰素 化学合成 愈创木酚
Ab t a t s v r l h mi a s n h ss t o f a i i e e i t d c d sr c e ea e c y te i me d o n l n w r n r u e .No n y t e mae a n e c in p o c l h v l o t l tr l d r a t r — o h i a o
Ke wo d v n l n c e c ls n h ss g aa o y rs a i i h mi a y t e i u ic l l
香 兰 素为香 料工 业 中最大 的 品种 , 人们 普遍 喜 是 爱 的奶 油香 草 香精 的主要 成分 。其 用途 十分 广泛 , 如 在食 品 、 日化 、 烟草工 业 中作 为香原 料 、 味剂 或 定香 矫 剂 。它还 是 医 药 合 成 中重 要 原 料 和 中间 体 ¨ , J 电镀 液 的添加 剂 、 甘蔗 的增 产 剂 和 催 熟 剂 、 虫 药 剂 的 引 杀 诱 剂 、 草剂 、 除 橡胶 制 品 的 除臭 剂 以及 塑 料 制 品 的抗 硬 化剂 等 , 应用 范 围 日益 扩大 J 其 。
基 苯 甲醛 法 , 甲酚法 , 对 愈创 木 酚法 , 电解氧化 法 等 。
1 1 松柏 苷法 .
其需 求量 每 a仍 以 1% 的速 度 在增 长 , 国是 香 兰 5 我 素 生产 大 国 , 产 能 力 达 1 0 , 产 量 6 % 出 a生 25 0t现 0 口, 并逐 年 以 1% 增 长 , 内需 求 量 以 2 % 速 率增 0 国 5 长 - 。因此进 行 香 兰 素 的 合 成 研 究 具 有 重 要 意 义 。 3 J 香 兰素 的主 要制 取 方法 可分 为 两 种 : 生 物 法 和 化 微 学 合 成 法 。化 学 合 成 法 因 其 劳 动 强 度 小 , 率 高 , 产 成 本 低 等 特点 占据 了香 兰 素 市 场 的绝 大 多数 份 额 。