乳酸薄荷酯的合成研究

衡朝暉

（周口市質量技術監督檢驗測試中心，河南周口466000）

乳酸薄荷酯的合成研究

衡朝暉

（周口市質量技術監督檢驗測試中心，河南周口466000）

以乳酸和薄荷醇直接反應制備乳酸薄荷酯,通過對乳酸薄荷酯制備的物料用量比、反應時間進行研究，獲得了最佳的工藝條件：酸與醇的物質的量比為1.3:1，反應溫度為110℃，反應時間為4 h，以對甲苯磺酸為催化劑，以環己烷為溶劑進行冷凝回流，產率為78.5%。反應液經過減壓蒸餾之后，再進行重結晶，其質量分數能達到98.6%。乳酸薄荷酯具有獨特的清涼效果，溫和而持久，產品氣味淡而清香，將其代替薄荷腦作為清涼劑應用于日用品的添加劑。

荷醇；乳酸薄荷酯；合成

0 引言

天然薄荷腦具有亞洲薄荷腦的香氣特征，味先灼熱而后清涼，享有“亞洲之香、香飄全球”盛譽。特殊的性質使其具有清涼爽膚、殺菌消炎、醒腦提神、消除疲勞、祛風健胃、增進食欲、止癢鎮痛、止咳脫敏、芳香潤喉等功效[1]。作為世界第三大天然香料，在口腔保健品、醫藥產品、食品、飲料、護膚化妝品、香波香皂、家用洗滌劑、空氣清新劑、煙草等領域扮演著重要的角色、有著極為廣泛的應用。由于天然薄荷腦稀缺導致了它在日化用品中的應用受到了限制。作為一種人工合成的薄荷醇酯類衍生物乳酸薄荷酯除具有薄荷腦的優良性質外，還具有清涼效果溫和而持久，產品氣味淡而清香，故將其代替薄荷腦作為清涼劑應用于個人護理化妝品的配方中[3]。

常見乳酸薄荷酯的制備方法主要有兩種：一種是以乳酸乙酯和薄荷醇為原料通過酯交換法制得[4-6]；另一種是以薄荷醇和乳酸為原料通過直接酯化法制得。由于乳酸比乳酸乙酯更容易得到且價格便宜，實驗過程中直接酯化法中的環己烷可以回收循環利用，具有節約資源，綠色環保的優點，所以本試驗以薄荷醇和乳酸為原料，通過酯化反應制得酸薄荷酯。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

實驗儀器：旋轉蒸發儀RE-52AA型（上海亞榮生化儀器廠），傅立葉變換紅外光譜儀WQF-510型（日本分光公司），元素分析儀EA2400III型（德國Elementar公司）。

實驗藥品：乳酸，對甲苯磺酸，環己烷，無水硫酸鈉，氯化鈉，薄荷醇，碳酸鈉。

1.2 合成路線

1.3 實驗過程

稱取一定量的乳酸、薄荷醇、對甲苯磺酸，量取環已烷（10 mL），加入三頸瓶中。緩慢升溫至至110℃，在攪拌條件下加熱回流2 h。反應結束取出反應液，待自然冷卻之后先用飽和食鹽水洗滌、然后用10 mL 10%碳酸鈉溶液洗滌，至無氣泡放出后鹽水洗滌。將洗滌后的溶液轉移入分液漏斗，靜置一段時間后用進行分液。取分液后的溶液，在溶液中加入無水硫酸鈉3～5 g，靜置一段時間，過濾，將過濾后溶液用旋轉蒸發儀減壓回流，回收環已烷，除去產物中沸點低的雜質。最后將減壓回流后的溶液進行重結晶后得白色針狀晶體，產率為78.5%，純度為98.4%。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

圖1酯化反應產物樣1的紅外光譜圖

圖1 中，在1100～1125 nm有一個峰值，根據常見有機化合物基團的特征頻率可知該產物中存在仲醇或者伯烷基醚；在3300～3600 nm之間有一個峰值，該產物中有醇或者酚；在2950~3000 nm有亞甲基峰，綜上可得該產物中有醇羥基存在且為仲醇，由以上的結論可知該產物滿足乳酸薄荷酯的官能團特征。

2.2 元素分析

通過元素分析可知，產物中各原子的理論值含量為：C:68.69，H:11.281。乳酸薄荷酯的分子式為：C12H24O3，相對分子質量為：228，通過計算乳酸薄荷酯中的C、H的含量分別為：C含量=156/ 228=68.421%；H含量=24/228=10.526%，由計算可以看出理論值和計算值基本一致。

2.3 酯化反應條件

2.3.1 不同醇酸比的影響

酯化反應是一個可逆反應，適當的增加反應物的量有助于反應向正方向進行，即醇酸比對乳酸薄荷酯收率具有一定的影響。對于一個可逆反應而言,增加反應物配比必然會導致反應正向進行,這對提高反應物的利用率有著重要意義,特別是在工業生產中，提高反應物配比以便充分利用價格昂貴的原料，無疑可以降低生產成本。試驗中薄荷醇0.2 mol，對甲苯磺酸1.0 g，環己烷10 mL，反應溫度110℃，反應時間2 h，不同反應物配比對收率的影響見圖2：

圖2 反應物配比對乳酸薄荷酯收率的影響

從圖2可以看出，對于可逆反應A+B→C+D，當反應物B的量一定的時候，增加A的量使反應向著正方向進行，所以開始隨著酸的物質的量的增加，反應向正方向進行，產物C、D的量隨之增加。由夏特列原理可知，當反應達到平衡時反應隨著A的量的增加反應向正反應方向移動的很少。此時再增加A的物質的量的意義不大。即酸醇比的增加的確有利于反應收率的提高,當醇酸比超過1.3:1時,收率為78.5%，再增大醇酸比，產率變化已不大,再增加酸的量已無實際意義。

2.3.2 不同反應時間的影響

酯化反應是一個較慢的可逆反應，必須有充足的時間才能使反應達到平衡。當乳酸0.26 mol，薄荷醇0.2 mol，環己烷10 mL，對甲苯磺酸1.0 g，反應溫度110℃，在不同條件下反應時間對收率的影響，結果見圖3：

圖3 反應時間對乳酸薄荷酯收率的影響

由圖3可以看出，產物的收率隨著反應時間的增加向正方向進行，乳酸薄荷酯的產量不斷增加，收率也不斷的提高。當反應達到一定程度時，繼續增加時間，此時的收率變化已不大，反應時間以4 h為宜。

2.4 產品檢測分析結果

將精制產品進行分析檢測，得到結果如下：乳酸薄荷酯為白色針狀晶體；無味，略有清涼氣息；產品中乳酸薄荷酯質量分數為98.6﹪；相對密度為0.890（15/15℃）；熔點為42℃，沸點為216.3℃，折光率為1.416。與國內外乳酸薄荷酯樣品相比較，顯著特點是：產品中乳酸薄荷酯質量分數明顯較高(一般為97.0%～98.0%)；產品結晶均勻、晶型好；完全無異味(其他樣品大多有藥草、花香等雜味)。

3 結論

通過研究合成乳酸薄荷酯的生產工藝條件，對反應工藝進行優化，在醇酸比為1.3∶1，反應時間為4 h，反應溫度110℃，環己烷10 mL，對甲苯磺酸1 g的條件下反應最佳，乳酸薄荷酯的產率可達78.5﹪。

[1]謝維躍，余光前，馮章明，等．L-乳酸薄荷酯的合成及其在個人護理用品中的應用研究[J]．日用化學工業，2009，39(4)：253-256．

[2]濟南市輕工業研究所編譯．合成食用香料手冊[M]．北京：輕工業出版社，1985：598．

[3]周旋．乳酸薄荷酯的制備工藝研究[J]．廣東輕工職業技術學院學報，2006，5(1)：24-25．

[4]王化云，汪元生．應用拓撲指數預測化學性質[J]．化學通報，1992，26(11)：6-11．

[5]林敏，秦敬云，林靜．乳酸酯的合成研究[J]．廈門大學學報，1997，36(4)：581-584．

[6]林敏．羧酸乙酯合成研究[M]．廈門：廈門大學出版社，1995：39-40．

Study on Synthesis of the Menthyl Lactate

HENG Zhao-hui
（Zhoukou Quality Supervision,Inspection and Testing Center,Zhoukou，Henan 466000，China）

The menthyl lactate is synthesized by actic acid and menthol as raw materials,The optimum technological conditions is got from the study of menthyl lactate preparation material ratio,reaction time:the best acid alcohol molar ratio is 1.3:1,the reaction temperature is 110℃,reaction time is 4 h,p-toluene sulfonic acid is catalyst,cyclohexane as solvent to reflux condinsation.oxidation．The overall yield ofthe reaction is 78.5%.After vacuum distillation and recrystallization,its recrystallization quality score is 98.4%.It has a unique cooling effect which is gentle and durable and it has light and fragrant smell.So it could be instead of menthol as additive of refrigerant used in daily necessities.

menthol；menthyl lactate；synthesis

1006-4184（2015）8-0037-03

2015-07-01

衡朝暉（1969-），男，工程師，主要研究方向為食品分析。E-mail:383621230@qq.com。