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薄荷醇, 又名六氫化百里酚,俗名薄荷腦,學名5-甲基-2-異丙基-環己醇。它是非常重要的環萜醇。左旋-薄荷醇具有特征的薄荷香氣,并具有清涼的作用。消旋 -薄荷醇也具有清涼作用,其它異構體無清涼作用。左旋-薄荷醇在醫藥衛生方面的應用占較大的比例, 可用作泥敷劑、軟膏、鎮痛劑、局部麻醉劑、清涼劑、止癢劑、漱口劑、殺菌劑, 以及治療牙痛、胃痛、神經痛的錠劑等;其次的大宗用途是香料,左旋薄荷醇是環狀單萜烯醇中需求量最大的香料,可用作煙草香料、與薄荷油并用配制牙膏香精、與其它香料配制花露水;薄荷醇還能充作多種食品的調味劑, 如用于配制糖果、口香糖、糕點、果酒、清涼飲料等。薄荷醇以往主要是從天然薄荷油中分離而得。天然薄荷醇受天氣、日照的影響,其產量和質量都會波動,價格也隨之波動 ,用戶的生產成本也不易確定。而合成薄荷醇的產品質量穩定,其價格也相對穩定, 更易為廠家接受。合成的薄荷醇和天然品在品質上沒有多大的差異;而在價格上前者低于后者。由于薄荷醇的工業用途愈來愈廣:在日用化工、化妝品、醫藥、食品、飲料及煙草工業方面的應用,其需求量正大幅度增加。歷史上薄荷醇都是從植物中提取, 產量受季節、種植面積等影響較大, 導致的價格波動幅度非常大. 自從德國德之馨公司和日本高砂公司推出化學合成薄荷醇后, 價格趨于穩定. 合成薄荷醇口感穩定, 價格相對便宜, 易于被廠家接受. 由于自然環境的破壞以及勞動力成本上升等因素的影響, 天然薄荷醇的產量越來越少,導致薄荷醇價格緩慢上漲. 因此大力發展合成薄荷醇工業有較好的經濟前景.
合成薄荷醇一般分為三種:
(1)制備消旋薄荷醇, 然后進行拆分, 德國德之馨公司就是用這種方式進行生產, 現為世界上產量最大的薄荷醇合成方式;
(2)用不對稱合成技術獲得手性源, 日本高砂公司采用這種方式生產, 其產量也較為可觀;
(3)利用天然的手性前體, 通過簡單轉化獲得左旋薄荷醇, 比如用天然的左旋薄荷酮直接氫化獲得左旋薄荷醇, 但受原料供應的限制, 廠家的規模和產量都較小.
2007年全球左旋薄荷醇的生產狀況見表 1. 其中其他地區的合成薄荷醇原料來自天然產物, 比如天然左旋薄荷酮等. 巴西、中國臺灣地區、日本的天然薄荷油主要來自印度和中國大陸 .
左旋薄荷醇又名薄荷腦，學名5一甲基一2一異丙基環己醇。一種萜醇。無色針狀結晶。有強的薄荷香味。相對密度0．890(15／15℃)，熔點42～45℃，沸點210℃。易溶于醇、醚、氯仿、純石油系溶劑、冰乙酸、液態凡士林、不揮發和揮發性油，微溶于水。45013時在彈式管中加熱生成烯和蓋酮；與三氧化鉻作用生成蓋酮和2一甲基．4一異丁酰正戊酸；與氫碘酸作用生成對蓋烷；與高錳酸鉀作用生成2一甲基一4一異丁酰正戊酸和甲、丙、丁草酸及2一甲基己二酸。為薄荷油的構分。由天然油經冰凍、結晶、分離而得。也可以香茅醛或百里香為原料合成。主要用于糕點、飲料、化妝品的加香和醫藥等。
德國德之馨公司的路線見 Scheme 4, 現為全球產量最大的薄荷醇合成方式. 此路線的優勢是合成步驟相對簡潔, 缺點是拆分回收工藝煩瑣. 先是用間甲酚和丙稀在路易斯酸催化下以 63%產率得到百里酚 9 [16] , 然后在一種鎳/鐵/鉻/鋁合金的催化下氫化苯環得到薄荷醇的各種立體異構體混合物6, 這步產率為99.5%, 其中含左旋薄荷醇(1R,3R,4S)-6 與右旋薄荷醇(1S,3S,4R)-6 的混合物60.3%, 其他立體異構體 39.2% . (1R,3R,4S)-6 與(1S,3S,4R)-6 的混合物和其它立體異構體可以通過精餾得到分離. (1R,3R,4S)-6 和(1S,3S,4R)-6 與苯甲酸酯化后分別得到(1R,3R,4S)-10 和(1S,3S,4R)-10, 然后用光學純的 苯 甲 酸薄荷 酯 接 種結晶 后 拆 分得到 高 純 度 的(1R,3R,4S)-10 和(1S,3S,4R)-10, 最后對拆分得到的酯進行簡單水解即可得到高純度的左旋薄荷醇和右旋薄荷醇. 除了產品左旋薄荷醇外, 其它所有構型的薄荷醇回收后可以再次進行催化脫氫得到百里酚 9, 然后再進行氫化拆分. 此路線總的產率可以超過 90%. 對于拆分的步驟, 德之馨公司于 2002 年發明了脂肪酶拆分技術,例如用從假絲酵母中提取的脂肪酶進行拆分, 得到的左旋薄荷醇 ee 值可近 100% , 但成本過高并未工業化。
[1]陳旭敏,黃山,陸濤,趙小龍,姜標.左旋薄荷醇的合成現狀及進展[J].有機化學,2009,29(06):884-890.
[2]范存良,楊忠保.左旋薄荷醇合成技術的進展[J].香料香精化妝品,2002(04):28-30.
[3]馬世昌主編,化學物質辭典,陜西科學技術出版社,1999年04月第1版,第219頁