紫苏醇的性质用途及制备

紫苏醇的性质用途及制备简介：本文介绍了紫苏醇的合成方法,分析了各合成路线的关键步骤,讨论了各种方法的特点,介绍了2 ,102环氧蒎烷液相重排合成紫苏醇的各种Bronsted 酸催化剂。

关键词：紫苏醇；合成；液相重排；一性质紫苏醇(1) ,俗称二氢枯草醇,学名[ 42异丙烯基212环己烯]甲醇,具有温暖的草香、稍有木香和花香,类似芳樟醇和松油醇特殊气味的单环单萜烯醇。

紫苏醇性质稳定,耐热耐酸,不易挥发,其用途十分广泛。

中文名：紫苏醇，二氢枯草醇，。

英文名：perillyl alcohol。

分子式：C10H16O 。

分子量：152.22 。

外观：为无色较稠的液体。

香气：温暖的草香，稍有木香和花香。

折光率（20℃）：1.4960-1.4975 。

比重（25℃/25℃）：0.9510-0.9540 。

沸点：228～229℃溶解性：不溶于水，溶于乙醇等有机溶剂。

用途：作为单体香料,紫苏醇是赋予枯茗香气、龙涎香气的化合物,可用于仿制柑橘、香草、水果型的食用香精[1 ] 。

作为有机合成重要中间体,紫苏醇是合成紫苏醛、紫苏葶等的关键中间体[2 , 3 ] ,还可以用来合成农用杀虫剂[ 4 ] 和昆虫拒食剂[5 ] ;光学活性紫苏醇具有独特的药用效果,用于器官移植,可以降低同种异体移植物的排斥作用[6 ] ;作为一种治疗及预防癌症的单萜类药物,紫苏醇具有广谱、高效、低毒的抗癌作用特点[7 ] ,国外己经进入临床阶段[8 ] 。

存在形式：紫苏醇以游离态或酯的形式天然存在于柑桔、樱桃、薄荷、香柠檬、姜草、杂薰衣草等多种植物中[ 1 ,9 ] ,是植物甲醛、戊酸代谢途径产生的单萜化合物。

原则上,紫苏醇可从天然植物精油中单离获得,如Row 等采用有机溶剂[ 10 ] 或超临界CO2 萃取[ 11 ] 提取紫苏醇。

虽然紫苏醇存在于多种天然植物精油中,但因含量太低、分离不易而成本过高,因此化学合成紫苏醇就显得尤为重要。

有关紫苏醇的合成,大多采用天然存在的单萜化合物为起始原料,经合适的化学转化来进行的。

二紫苏醇的制备1. 柠檬烯氧化法柠檬烯（2）是柠檬油、甜橙油、香柠檬油、莳萝油等天然精油的主要成分，因而其来源丰富。

从分子结构看，柠檬烯与紫苏醇具完全相同的分子骨架结构（见右图），在适当的反应条件下，柠檬烯可经氧化转化生成紫苏醇。

空气或氧气对柠檬烯的氧化作用或催化氧化曾有广泛的研究，但由于柠檬烯氧化合成紫苏醇是对烯丙位的甲基氢进行氧化，而柠檬烯分子中有5 种不同的烯丙位氢（如上图所示的3、4、6、7 和10 位上的氢），因而通常氧化反应的产物十分复杂，紫苏醇的选择很低。

如用空气或氧气对柠檬烯进行氧化，发现有反式香芹醇（3）和香芹酮（4）、反式-8-对孟烯-1，2-二醇（5）、顺，反-2，-8对孟二烯1-1醇（6）、顺式香芹醇（7）、1，8-对孟二烯-4-醇（8）和紫苏醇等多种含氧单环单萜化合物生成（见图1）。

图(1) 柠檬烯氧化产物的结构柠檬烯催化氧化所用催化剂主要有钯和钴的络合物。

Comes 等研究了Co （OAc）2/NaBr催化的柠檬烯氧化反应，在乙酸溶剂中，柠檬烯烯丙位氢氧化产物的选择性很低Sliva 等用CoCl2作催化剂，研究了乙酸和乙腈溶剂中柠檬烯的氧化反应。

结果表明，乙腈溶剂中60摄氏度反应4h，柠檬烯转化率约为40%，3种主要氧化产物4、7、9 的选择性分别约为"20%、20% 和40%乙酸作溶剂时则主要生成二醇及相应的酯类化合物。

二氧化硒也可对其进行选择性氧化，氧化产物中只含有极少量的紫苏醇和紫苏醛；光引发的自动氧化也有报道。

近年来，对柠檬烯的生物转化合成光学活性紫苏醇也有报道。

例如，Duetz等用微生物细胞中的单氧酶氧化d-柠檬烯可制备（+）或（-）-紫苏醇。

2.β一蒎烯直接氧化法Willing等在含有氯化亚铜、苯甲酸铜的乙腈中用过氧化二苯甲酰氧化β-蒎，获得主要产物反式香芹醇(产率29．4％ )和少量的紫苏醇。

夏克坚等采用同样的方法进行β-蒎烯的氧化反应，紫苏醇产率为73％。

南京林业大学程芝等用四乙酸铅作氧化剂β-蒎烯经氧化或氧化酯化、皂化制得紫苏醇，优化条件下紫苏醇收率可达45％。

直接氧化法所得紫苏醇产率太低，且产物十分复杂，难以分离提纯，因此应用价值不大。

3、以α-蒎烯为原料合成以α-蒎烯为原料合成紫苏醇有2种方法，其一是以二氧化硒SeO2为氧化剂在醋酸-醋酐混合溶剂中发生烯丙位选择氧化或氧化-酯化反应，生成桃金娘烯醇(5a)及其乙酸酯(5b)，再经异构化、皂化即得1；图中X-H或OAc。

该法所用氧化剂剧毒。

即使痕量的氧化剂存在，也会影响产品的香气，有异味产生。

而且存在重金属对环境的污染问题；此外，烯丙基的氧化反应的选择性不高，异构化反应条件苛刻(高温、真空)也影响产品的收率和纯度。

4、β-蒎烯环氧化物重排法Bluthc等利用β-蒎烯环氧化物在汞离子存在下与水作用，首先生成二醇，再在稀硫酸催化下脱水后可定量地转化成紫苏醇；这一方法在Synarome 等的一份专利中也有报导，据称紫苏醇的得率可达98％，但反应中硫酸汞的用量几乎是环氧蒎烷的一倍，实为不足之处。

β-蒎烯环氧化物在酯酸钠存在下与羧酸RCOOH (R= H、Me、Et、tPr)反应可转化成醇和(R= H、Me、Et、tPr)反应可转化成醇和相应酯的混合物，经水解可制得紫苏醇。

三2，10环氧蒎烷液相重排合成2，10-环氧蒎烷的酸催化异构化是综合利用我国资源丰富的松节油中的β蒎烯来合成紫苏醇的最有效的途径，由于2，10-环氧蒎烷可以很方便地由β-蒎烯经环氧化反应制备，这也为β-蒎烯资源的综合利用提供了一条新途征(图3)。

许多固体酸对该反应都有一定的催化活性，Al-an Francis等采用硅藻土催化β-环氧蒎烷重排得紫苏醇，产率78％。

野村正人和藤原义人对酸催化的单萜烯环氧化物的重排反应进行过较深入的研究，结果表明，当用沸石分子筛和三氯乙酸混合物作催化剂、1，2-二氯乙烷作溶剂时，2，1O-环氧蒎烷重排得紫苏醇，转化率72％，选择性84％。

在3A、4A分子筛催化剂存在下，2，10-环氧蒎烷重排，转化率73％，主要产物是水芹醛等，而没有检测到紫苏醇的生成。

在甲酸存在下，3A、4A、13X和镁碱沸石(TSZ一645一PSHI)作催化剂，2，10一环氧蒎烷重排得紫苏醇，转化率87％，选择性84％。

Delay Francols在一份专利中报导采用具有弱的Bronsted酸性的NH4NO3作催化剂，于硝基甲烷溶剂中催化2，10-环氧蒎烷液相重排可得到88％的紫苏醛。

程芝等口报导了2，1 O一环氧蒎烷在非质子极性溶剂DMS0作用下直接开环重排，得到5O％以上的紫苏醇；在硝酸铵催化下，以1，2-二氯乙烷作溶剂，得到85％总量的桃金娘烯醇和紫苏醇，其中紫苏醇含量为33．4％。

从重排反应的选择性来看，硝酸胺盐催化的2，10．环氧蒎烷定液相重排反应产物中，紫苏醇的选择性差别并不显著，在60％～70％之问．对硝基苯胺硝酸盐(N07)不仅活性低，其紫苏醇选择性也是9种伯胺盐中最低的，仅为58．4％．当转化率达100％时，甲胺、乙胺、丙胺、乙二胺和苯胺等的硝酸盐催化剂的选择性均为～65％；而环己胺、吗啉、哌啶、吡啶和DMF的硝酸作催化剂时，紫苏醇选择性高达70％以上，这可能与催化剂阳离子与产物紫苏醇具有类似的六元环结构相关，相似的结构适应性，促进了2，10一环氧蒎烷开环重排生成紫苏醇的反应，从而提高了紫苏醇的选择性从已有催化剂出发来开发合成新型催化剂的设计思路和研究方法是切实可行的．影响催化剂活性和选择性的主要因素是催化剂活性位的酸强度及其空间结构，酸中心强度适宜且与目标产物紫苏醇具有类似立体结构的催化剂，可望成为2，10．环氧蒎烷液相重排合成紫苏醇的优异催化剂．四结语综上所述,以天然存在的单萜烯为起始原料来合成紫苏醇,具有原料来源广、反应步骤短等共同特点。

柠檬烯氧化法因产物复杂且产率低而难以在实际生产中应用,但其生物氧化法可能在单萜类抗癌药物的生产上有一定的应用前景:以α─蒎烯为原料的氧化法需使用剧毒的氧化剂,且桃金娘烯醇异构成紫苏醇的反应温度较高,操作不易,不便于工业化应用; β─蒎烯的直接氧化法亦需使用大量有毒的氧化剂且反应较难控制、收率不高,因而也限制了其工业应用;以β─蒎烯为起始原料的环氧化2催化重排2 步法,具有反应步骤少、反应条件温和、操作简便、收率较好等突出特点,且环氧化工艺较为成熟、重排反应设备简单,因而是有工业应用价值的生产紫苏醇的简便方法。

通过其性质、用途可以看出紫苏醇的发展和研究前景较好，将会是治疗癌症的必不可少的药物。

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