針對(duì)合成松油醇的催化劑的研究進(jìn)展

唐春喜

【摘要】催化劑的分類十分多樣，本文從實(shí)際出發(fā)，就松油醇的催化劑合成方法進(jìn)行了介紹，并對(duì)其研究進(jìn)展進(jìn)行了闡述。如今，松油醇的催化劑的主要合唱方法有有機(jī)酸催化法、分子篩催化法、膜催化法等。本文對(duì)合成松油醇催化劑的方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)合成松油醇的催化劑的未來(lái)發(fā)展展開(kāi)了探討。

【關(guān)鍵詞】松油醇；催化劑；合成

我國(guó)地大物博，擁有十分豐富松脂資源，并且每年能夠產(chǎn)生大量的松節(jié)油，松節(jié)油能夠生產(chǎn)香料級(jí)松油醇，有著十分寶貴的作用。經(jīng)過(guò)松節(jié)油加工獲得的松油醇，能夠作為調(diào)香物、浮選劑等，擁有香氣持久的特點(diǎn)，目前松油醇已經(jīng)在多種行業(yè)當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用。從其生產(chǎn)工藝來(lái)講，松油醇的生產(chǎn)方法分為一步法以及兩步法兩種，一步法擁有生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)，但是一步法并沒(méi)有較強(qiáng)的松油醇得率，此外，利用一步法生產(chǎn)的松油醇純度與香氣也并不夠優(yōu)秀，因此，一步法生產(chǎn)的松油醇多用作二號(hào)選礦有來(lái)進(jìn)行應(yīng)用；而兩步法雖然生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，但是能夠有效的保障其生產(chǎn)加工得到的松油醇的純度，也能夠減少在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的復(fù)產(chǎn)物。松油醇生產(chǎn)的兩步法流程如下圖所示。

一、合成方法概述

世界上的首次松油醇制作始于1878年，彼時(shí)采用的是水合萜二醇脫水，自此之后，國(guó)際上很多研究學(xué)者都對(duì)松油醇的制作展開(kāi)了研究，并獲得了一定的進(jìn)展。1940年，國(guó)際上通過(guò)化學(xué)合成的方法，生產(chǎn)加工出了α-松油醇，并通過(guò)對(duì)α-松油醇的研究，確定了松油醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)。如今，隨著時(shí)代的進(jìn)步以及科技的不斷發(fā)展，松油醇的合成方法也在得到不斷的完善，一般來(lái)講，松油醇的合成方法分為有機(jī)酸催化法、分子篩催化法、膜催化法等。

1.液體酸催化法

1.1無(wú)機(jī)酸催化法

無(wú)機(jī)酸的特點(diǎn)在于其擁有較強(qiáng)的催化作用，此外，無(wú)機(jī)酸價(jià)格低廉，具有較高的性價(jià)比。因此，對(duì)于無(wú)機(jī)酸的催化法一直都是松油醇催化劑合成當(dāng)中的重要研究課題，目前，世界上以及有很多的專家學(xué)者對(duì)無(wú)機(jī)酸的酸度、反應(yīng)體系等進(jìn)行了大量的研究。

經(jīng)過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)酸催化法對(duì)酸度的多種因素有著較高的要求，此外，無(wú)機(jī)酸催化劑容易造成一定的污染，由于其具有較強(qiáng)的腐蝕性，因此常常會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，這就在一定程度上增加了無(wú)機(jī)酸催化劑的生產(chǎn)成本。

起初，無(wú)機(jī)酸催化劑多采用硫酸，隨著時(shí)代的發(fā)展，兩步生產(chǎn)法逐漸流行，兩步法是利用松節(jié)油在催化的作用下生成水合萜二醇，在經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)多道工序得到松油醇。

在實(shí)際的研究過(guò)程當(dāng)中，一些學(xué)者將硫酸作為松節(jié)油的催化劑，并在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中利用硫酸鹽與硫酸的混合催化劑對(duì)松油醇進(jìn)行生產(chǎn)，能夠使得松油醇的收率達(dá)到百分之八十二。

利用硫酸的翠花，松節(jié)油能夠通過(guò)水合反應(yīng)生成水合萜二醇，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，需要在兩相界面上進(jìn)行催化活動(dòng)，并通過(guò)對(duì)乳化劑的攪拌來(lái)加快反應(yīng)。

硫酸有著酸性強(qiáng)、難以控制等多種特點(diǎn)，此外，硫酸會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的影響。因此，也有人利用磷酸來(lái)進(jìn)行催化的實(shí)驗(yàn)。其主要步驟為利用磷酸催化產(chǎn)出萜二醇，之后對(duì)其進(jìn)行脫水處理，從而實(shí)現(xiàn)松油醇的生成。

在催化過(guò)程當(dāng)中，加快溫度能夠有效的增強(qiáng)這種催化方法的反應(yīng)速度，從實(shí)際的生產(chǎn)來(lái)看，由于其脫水處理的反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于利用水合反應(yīng)產(chǎn)出萜二醇的反因素的，因此也可以將其看成為一步反應(yīng)。

這種方法的運(yùn)用，能夠有效的解決硫酸對(duì)設(shè)備的破壞問(wèn)題，但是，弱酸的使用難以達(dá)到硫酸的生產(chǎn)效率。

1.2有機(jī)酸催化法

上文提到的無(wú)機(jī)酸催化方法，雖然擁有較高的松油醇生產(chǎn)率，但是強(qiáng)酸的使用，會(huì)對(duì)設(shè)備造成較大的影響，同時(shí)也會(huì)污染環(huán)境，這在很大程度上造成了生產(chǎn)成本的提升。為了解決這些問(wèn)題，在不斷的催化劑完善過(guò)程當(dāng)中，有人嘗試將有機(jī)酸作為催化劑來(lái)進(jìn)行松油醇的的生產(chǎn)。有研究人員利用氯乙酸作為松節(jié)油的水合催化劑，得到了最高位百分之九十九的轉(zhuǎn)化率，而我國(guó)學(xué)者則利用三氯乙酸作為松節(jié)油的水和催化劑，進(jìn)行了高選擇性的松油醇合成。

將三氯乙酸作為催化性，能夠發(fā)揮其催化活性好的特點(diǎn)，此外，三氯乙酸作為松節(jié)油的水合催化劑，還表現(xiàn)出優(yōu)秀的催化選擇性。

2.固定酸催化法

如今，為解決液體酸的諸多問(wèn)題，固體酸的正在逐步代替液體酸成為松節(jié)油水合作用的催化劑。

2.1固體超強(qiáng)酸催化

固體超強(qiáng)酸有耐高溫、活性高、分離簡(jiǎn)單等多種優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)實(shí)際的研究我們發(fā)現(xiàn)，固體超強(qiáng)酸作為松節(jié)油水合反應(yīng)的催化劑，還具有重復(fù)使用的重要功能。

2.2陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化法

在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中我們發(fā)現(xiàn)，在固定的反應(yīng)器當(dāng)中，將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作為催化劑能夠得到優(yōu)秀的轉(zhuǎn)化率。而如果在陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的基礎(chǔ)上加入相轉(zhuǎn)移催化劑，則可以得到百分之五十一點(diǎn)二的合成醇量。通過(guò)對(duì)松節(jié)油以及誰(shuí)的配比，還能夠?qū)崿F(xiàn)高純的松油醇的合成。樹(shù)脂催化法由于其本身的選擇型好、無(wú)污染等多種特地拿，已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可，具有十分良好的應(yīng)用前景以及發(fā)展空間。

3.混合體系催化法

雖然固體酸能夠解決液體酸作為催化劑出現(xiàn)的多種問(wèn)題，但是固體酸的生產(chǎn)需要較大的投資，此外，固體酸難以再生的問(wèn)題也會(huì)在很大程度上對(duì)松油醇的生產(chǎn)造成制約，在這種背景下混合體系催化法應(yīng)運(yùn)而生，混合體系催化法能夠在減少污染的同時(shí)，將液體酸與固體酸的有點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)的整合。有研究人員結(jié)合了上文中兩種酸的有點(diǎn)，采用混合催化水對(duì)松節(jié)油進(jìn)行松油醇的生產(chǎn)加工，得到了松油醇生產(chǎn)的較高選擇性，此外，其復(fù)產(chǎn)物較少，能夠保證松油醇的純度。從實(shí)際的研究結(jié)果來(lái)看，固體酸與磷酸的共用，能夠達(dá)到較佳的催化效果。

4.其他催化方法

4.1相轉(zhuǎn)移催化

在本文當(dāng)中提到的相轉(zhuǎn)移，就是指兩種物質(zhì)難以產(chǎn)生反應(yīng)，而在加入第三種物質(zhì)之后進(jìn)行快速反應(yīng)的一種催化方法。一般來(lái)講，松節(jié)油的相轉(zhuǎn)移催化劑分為聚醚以及鎓鹽兩種。而在鎓鹽的劃分當(dāng)中，又有硫鎓鹽等分別。有學(xué)者通過(guò)實(shí)際的研究發(fā)現(xiàn)，在松節(jié)油水合反應(yīng)當(dāng)中利用相轉(zhuǎn)移催化劑，能夠?qū)Νh(huán)境造成較少的污染，同時(shí)具有反應(yīng)溫和等多種優(yōu)點(diǎn)。此外，由于其結(jié)合了兩種酸的優(yōu)點(diǎn)，因此還縮短了反應(yīng)的時(shí)間，提高了松油醇的產(chǎn)率。

4.2離子液體催化

作為一種溶劑，離子液體當(dāng)中包含帶正電以及負(fù)電的例子，除了作為溶劑，離子液體還能作為聚合、水合等催化劑來(lái)進(jìn)行使用。離子液體具有酸性精細(xì)、利于催化激勵(lì)的研究等多種特點(diǎn)。此外，由于其本身的液體，因此例子液體具有液體材料同游的優(yōu)勢(shì)，而通過(guò)對(duì)離子液體結(jié)構(gòu)的改變，還能夠?qū)ζ潴w系進(jìn)行優(yōu)化。

4.3膜催化法

膜催化法的發(fā)展，是建立在提高松油醇選擇性的基礎(chǔ)上而出現(xiàn)的。與其他的催化劑相比，膜催化法的選擇性更加優(yōu)良。目前，膜催化法仍然處于研究的起步階段，想真正的在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中得到大量的應(yīng)用，還需要不斷的研究以及完善。

二、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)集中針對(duì)合成松油醇的催化劑研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在本文提到的多種催化方法當(dāng)中，無(wú)機(jī)酸的發(fā)展較為成熟，但對(duì)設(shè)備具有較高的腐蝕性；固體酸雖然能夠在一定程度上解決液體酸作為催化劑帶來(lái)的問(wèn)題，但由于難以再生，因此生產(chǎn)成本較高，還需要不斷的完善；陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑發(fā)展前景較好，解決了上述多種催化劑中的重要問(wèn)題。如今，隨著時(shí)代的進(jìn)步以及科技的不斷發(fā)展，世界各地對(duì)于環(huán)境問(wèn)題的重視力度都在不斷加大，這就需要在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，能夠研制出既環(huán)保，又能提升生產(chǎn)效率的催化方法，從而滿足時(shí)代的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]郝向英，魏景芳，白麗梅，郭海福.松節(jié)油水合制備松油醇的研究進(jìn)展[J].廣東化工，2011（03） .

[2]牟大慶.二步法生產(chǎn)藥用松油醇工藝技術(shù)改進(jìn)及效果分析[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2011（01）.

[3]楊海寬，吳志平，陳美琴.酯化劑和溶劑對(duì)固體超強(qiáng)酸催化水合松油醇的影響[J].應(yīng)用化工，2010（10）.

[4]李冬梅，趙振東，畢良武，趙子牛，米世伍，王婧，古研.松節(jié)油合成高純度α-松油醇的研究[J].現(xiàn)代化工，2010（S2）.

[5]李家其，嚴(yán)德鵬，徐瓊，尹篤林.固體磺酸催化蒎烯直接水合制松油醇的過(guò)程調(diào)控研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2010（04）.

[6]安鑫南，羅金岳.松油醇生產(chǎn)中副產(chǎn)物化學(xué)組成分析及利用[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（05）.