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CN101801900A - 以纯或富集的形式制备薄荷醇的连续方法 - Google Patents

以纯或富集的形式制备薄荷醇的连续方法 Download PDF

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CN101801900A CN200880106578A CN200880106578A CN101801900A CN 101801900 A CN101801900 A CN 101801900A CN 200880106578 A CN200880106578 A CN 200880106578A CN 200880106578 A CN200880106578 A CN 200880106578A CN 101801900 A CN101801900 A CN 101801900A
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Abstract

本发明涉及一种以纯或富集形式制备外消旋或旋光的薄荷醇的连续方法，其中从基本上含有薄荷醇和其非对映体的物质混合物蒸馏除去薄荷醇。所述蒸馏分离是在具有50-300个理论塔板和一个或多个侧出料点的隔壁塔中在5-500毫巴的绝对操作压力下进行的。

Description

以纯或富集的形式制备薄荷醇的连续方法
本发明涉及一种以纯或富集的形式制备外消旋或旋光的薄荷醇、尤其L-薄荷醇的连续方法，其中从基本含有薄荷醇的物质混合物蒸馏分离出薄荷醇。此蒸馏分离是在隔壁塔中进行的。
薄荷醇、尤其L-薄荷醇是世界上最重要的芳香化学品之一，由于其冷却性能和新鲜的薄荷香味，薄荷醇用于许多产品中。
文献描述了各种提纯薄荷醇的方法。例如，本领域技术人员知道除了例如DE 568 085或DE 1 189 073所述在使用和不使用水蒸气的情况下进行分馏之外，还有例如US 1,930,411、JP27003884或JP 32009869所述的萃取方法和结晶方法。
这些方法有时也组合使用，例如结晶和分馏方法组合使用，或者与化学反应或衍生化方法结合使用。
GB285,394涉及一种制备外消旋薄荷醇的方法，其中使百里酚进行氢化，对由此获得的混合物进行分馏，并随后从薄荷醇馏分冷冻出新薄荷醇。
GB 285,833涉及一种制备百里酚的方法，其中对从甲酚和丙酮的缩合反应获得的混合物进行分馏，所述混合物除了百里酚外还含有异构的甲基异丙基酚。
US 2,827,497公开了一种方法，其中通过分馏和分级结晶获得的薄荷醇的非对映体混合物进行氧化，然后进一步通过另一次分馏提纯。
EP 0 242 778描述了一种分离非对映体混合物的方法，混合物包含薄荷醇、异薄荷醇、新薄荷醇和新异薄荷醇，其中通过萃取蒸馏进行，即，通过添加多种特定助剂例如琥珀酰胺进行蒸馏。
所述这些方法通常具有的缺点是使用助剂(水蒸气或萃取蒸馏)，或获得了固体。间歇分馏通常在它们的有价值产物的产率方面是不利的，因为产物受到长期的热应力。
EP 1 514 955涉及一种对1，1，2，2-四甲氧基乙烷与甲醇的电化学氧化反应以得到在液体电解质中的邻甲酸三甲酯时所产生的电解产物进行蒸馏处理的方法，其中使用具有30-150个理论塔板的隔壁塔。
DE 103 30 934公开了一种通过精馏从含有香茅醛或香茅醇中的至少一种的粗混合物连续分离香茅醛或香茅醇的方法。优选使用通过柠檬醛或香茅醛的部分氢化获得的那些起始混合物。
DE 102 23974涉及一种通过精馏从粗混合物连续分离两种立体异构的类异戊二烯醇、尤其是橙花醇和香叶醇的方法，其中从侧面将粗混合物引入进料塔中，提供至少一个与进料塔偶联的出料塔，并且从出料塔取出第一和第二种类异戊二烯醇。进料塔和出料塔彼此偶联，使得在类异戊二烯醇的出料点的区域中没有蒸气和冷凝物的交叉混合。
薄荷醇、尤其L-薄荷醇进行蒸馏提纯以脱除新异薄荷醇和异薄荷醇非对映体的操作通常是非常复杂的，尤其是由于在环境压力下为约2℃的非常小的沸点差异。
从此现有技术开始，本发明的目的是提供一种从混合物制备非常纯或富集的薄荷醇的方法，所述混合物含有薄荷醇以及不需要的薄荷醇非对映体和可能还含有异胡薄荷醇或其异构体和可能还含有薄荷酮。此方法应当尤其适用于从混合物制备纯或富集的薄荷醇，所述混合物中作为主要组分已经存在薄荷醇，并含有非常少量或作为杂质的不需要的上述组分。通过现有技术的方法，实现此目的仅仅能非常困难地和以高产率损失进行。本发明方法应当能以低的设备复杂性水平、以经济可行的方式和在工业规模上实施，尤其获得仅仅很少的分解产物或副产物，即以高纯度和最大产率提供所需的产物。
此目的是根据本发明通过提供一种以纯或富集的形式制备式(I)的外消旋或旋光的薄荷醇的连续方法实现的，
Figure GPA00001049539300031
其中从含有外消旋或旋光的薄荷醇和薄荷醇非对映体的物质混合物蒸馏分离出外消旋或旋光的薄荷醇，其中蒸馏分离是在具有50-300个理论塔板和一个或多个侧出料点的隔壁塔中在5-500毫巴的绝对操作压力下进行的。
用于进行本发明方法的原料是含有外消旋或旋光的薄荷醇和薄荷醇非对映体的物质混合物，其中外消旋或旋光的薄荷醇优选是旋光的薄荷醇，更优选是L-薄荷醇。
薄荷醇的非对映体包括式(V)的新薄荷醇、式(VI)的新异薄荷醇和式(VII)的异薄荷醇：
Figure GPA00001049539300032
根据用做原料的混合物的类型，它们可以是外消旋的形式或非外消旋的形式，即旋光的形式。所述非对映体可以单独或以混合物的形式存在于用于本发明的物质混合物中。除了外消旋或旋光形式的式(I)薄荷醇外，在本发明方法中用做原料的物质混合物还含有式(V)、(VI)或(VII)的非对映体中的至少一种，但是通常含有所述非对映体中的两种或所有三种的混合物。
在本发明方法中，还优选使用除了上述薄荷醇的非对映体外还含有式(II)的异胡薄荷醇和/或其非对映体的那些物质混合物：
Figure GPA00001049539300041
其中含有或不含式(III)的薄荷酮和/或式(IV)的异薄荷酮：
Figure GPA00001049539300042
所述化合物根据在每种情况下使用的物质混合物的类型、来源或制备方法可以以外消旋或旋光的形式存在。
式(II)异胡薄荷醇、尤其L-异胡薄荷醇的非对映体包括式(VIII)的新异胡薄荷醇、式(IX)的新异异胡薄荷醇和式(X)的异-异胡薄荷醇：
Figure GPA00001049539300043
它们也可以根据用做原料的混合物类型而以外消旋或非外消旋的形式存在。
本发明的一个优选实施方案涉及一种制备纯或富集形式的L-薄荷醇的方法，其中从物质混合物蒸馏分离L-薄荷醇，所述物质混合物含有L-薄荷醇以及式(V)、(VI)和/或(VII)的薄荷醇非对映体，含有或不含式(II)的异胡薄荷醇和/或其式(VIII)、(IX)和/或(X)的非对映体，并且含有或不含式(III)的薄荷酮或式(IV)的异薄荷酮。
合适的用于进行本发明方法的进料是这样的物质混合物，其含有外消旋或旋光的薄荷醇、优选旋光形式的L-薄荷醇，优选主要由外消旋或旋光的薄荷醇、优选旋光形式的L-薄荷醇组成的那些。其中，优选的物质混合物含有从至少80重量％或更优选85重量％或更优选90重量％到99.9重量％的外消旋或旋光的薄荷醇、优选L-薄荷醇，更优选95-99.8重量％，最优选从至少96重量％、97重量％或最优选至少98重量％到99.7重量％、99.6重量％或最优选到99.5重量％的外消旋或旋光的薄荷醇、优选L-薄荷醇；和另外含有少量的其它组分，即，最多20重量％、优选0.1重量％至10重量％和更优选0.2-5重量％、尤其优选0.3重量％或优选0.4重量％至2.5重量％、甚至更优选至最多1.5重量％、更优选至最多1重量％和最优选至最多0.5重量％的其它组分，所述其它组分例如是薄荷醇的非对映体，副产物例如异胡薄荷醇或其非对映体，或薄荷酮或异薄荷酮或其它杂质，例如溶剂残余物或水。
在使用含有旋光形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇的物质混合物的情况下，通常存在90％ee或更高的对映体过量，优选95％ee、更优选97％ee或甚至更优选98％ee或更高，即最多100％ee或优选最多99.9％ee。相应的纯或富集形式的旋光薄荷醇、优选L-薄荷醇是从这些物质混合物在本发明方法中获得的，所得产物的对映体过量通常至少基本上对应于在所用物质混合物中的薄荷醇的对映体过量。在使用含有外消旋薄荷醇的物质混合物的情况下，根据本发明获得了纯或富集形式的式(I)的外消旋薄荷醇。
在本发明的一个优选实施方案中，所用的原料是具有大于94％ee的对映体过量的物质混合物。在本发明的另一个优选实施方案中，所用的原料是这样的物质混合物，其含有至少98重量％薄荷醇(L-薄荷醇或D-薄荷醇，优选L-薄荷醇)和总共最多2重量％(在每种情况下基于混合物计)的薄荷醇非对映体和/或异胡薄荷醇和其非对映体(各自是d或l形式)和/或异薄荷酮或薄荷酮和/或其它组分，其它组分是例如醇、酮、醛、烃或水，其中薄荷酮和/或异薄荷酮和其它组分的混合物各自小于1重量％(基于混合物计)
优选的进料是合成的薄荷醇，优选旋光形式的L-薄荷醇，尤其是通过异胡薄荷醇或L-异胡薄荷醇的氢化反应制备的那些。异胡薄荷醇、尤其L-异胡薄荷醇可以进而通过结晶提纯合成的异胡薄荷醇而获得，尤其是通过熔体结晶，例如参见DE 10 2005 040 655。
另外，还可以使用已经通过其它合成路径制备的薄荷醇和薄荷醇非对映体的混合物，例如通过百里酚的氢化反应获得的那些。
另外合适的是来自天然植物来源的工业L-薄荷醇，例如从Menthaarvensis获得的那些。
本发明的蒸馏去除操作通常如下进行：将含有所用薄荷醇、优选L-薄荷醇的物质混合物在每种情况下分离成一种或多种低沸点馏分、中沸点馏分和高沸点馏分，并连续地在所用隔壁塔的侧出料点作为中沸点馏分以液体或气体形式取出纯或富集形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇。
本发明方法因此也是一种分离薄荷醇、优选L-薄荷醇的连续方法，优选分离纯或富集形式的薄荷醇的连续方法，其中从含有上述薄荷醇和其非对映体的物质混合物蒸馏分离出薄荷醇，其中蒸馏分离是在具有80-200个理论塔板和一个或多个侧出料点的隔壁塔中在5-500毫巴的绝对操作压力下进行的。
用于本发明的隔壁塔具有总共50-300个理论塔板总数，优选100-200个、最优选120-180个理论塔板，并具有一个或多个侧出料点，优选1-3个、尤其1或2个、最优选1个侧出料点。
本发明方法是在隔壁塔中在5-500毫巴的绝对操作压力下进行的，优选10-200毫巴，更优选20-120毫巴，最优选20-100毫巴，尤其优选40-100毫巴的绝对操作压力。优选如此操作隔壁塔，使得绝对塔顶压力是10-100毫巴，特别优选10-80毫巴，非常特别优选10-60毫巴，甚至更优选20-60毫巴，尤其优选40-60毫巴。也优选的是，隔壁塔如下操作：绝对塔底压力是20-500毫巴，更优选30-200毫巴或更优选30-100毫巴，非常特别优选40-200毫巴，或甚至更优选40-100毫巴，最优选50-100毫巴。
当进行本发明方法时，回流比可以在宽范围内变化，通常是约5∶1至约2000∶1，优选约20∶1至1000∶1，更优选约50∶1至约500∶1。也有利的是分馏塔法，即仅仅返回的料流在塔的顶部冷凝器中冷凝并返回塔。在这种能量有利的部分冷凝的情况下，要排出的顶部产物是完全在后冷却器中获得的，后冷却器可以在更低的温度下操作。有利的是提供热载体循环体系，使得在后冷却器中的冷却介质的温度可以控制在5℃至约50℃的范围内，从而若合适的话能不时地使由于凝华而形成的固体再熔化。
因此，也有利的是提供向主冷凝器和/或塔的后冷凝器加入热载体介质(冷却介质)的装置，其温度可以控制为0-60℃，优选20-60℃。为此，例如水可以在离心泵的帮助下循环泵送通过换热器，并且可以在需要时使用温度控制系统以向此泵送循环体系加入冷水或热水。可以理解的是，用引入的料流加热器对循环体系进行电加热也是可能的，或用水蒸气进行常规加热。
通过本发明方法，获得了纯或富集形式的式(I)薄荷醇、优选L-薄荷醇。术语“富集形式的薄荷醇”表示含有薄荷醇、优选L-薄荷醇的物质混合物，这种物质混合物的薄荷醇或L-薄荷醇含量比在本发明中在每种情况下使用的含有薄荷醇、优选L-薄荷醇的混合物中的薄荷醇或L-薄荷醇含量更高。术语“富集形式的薄荷醇”优选表示这样的薄荷醇或优选L-薄荷醇，其具有从大于80重量％到99.5重量％的纯度、即含量，优选85-99.5重量％，更优选从90重量％或甚至更优选95重量％到99.5重量％。本发明方法也能制备纯形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇。术语“纯形式的薄荷醇”表示这样的薄荷醇、优选L-薄荷醇，其具有大于或等于99重量％的含量，优选大于或等于99.1重量％，优选至少99.2重量％，再优选至少99.3重量％，甚至更优选至少99.4重量％，和尤其优选至少99.5重量％，再优选至少99.6重量％，再优选至少99.7重量％，最优选至少99.8重量％，到99.99重量％、优选到99.98重量％、更优选到99.97重量％，甚至更优选到99.96重量％，最优选到99.95重量％。这些重量百分比数据，与在本文中的所有重量百分比数据一样，是基于混合物的总量计。
进料、即所用的物质混合物可以以液体或气体的形式加入隔壁塔中，并在这里分离成塔顶馏分和塔底馏分以及一个或多个侧出料，优选分离成一个侧出料。在一个侧出料中，有价值的薄荷醇产物、优选L-薄荷醇是以所需的纯度获得的，即以富集或纯的形式获得。在本发明方法的一个具体实施方案中，后冷凝器连接在塔顶冷凝器的下游，并且如上所述是用温度可控制在0-60℃、优选20-60℃范围内的冷却液体冷却的(例如用含二醇的水)，并在这里获得低薄荷醇含量的低沸点馏分。
为了连续分馏多物质混合物，根据现有技术，使用了各种方法。在最简单的情况下，将进料混合物分馏成两个馏分，即低沸点顶馏分和高沸点底馏分。在将进料混合物分离成多于两个馏分的情况下，根据此工艺方案必须使用多于一个蒸馏塔。为了限制设备复杂性，如果可能的话在分离多物质混合物的情况下使用带有液体或气态侧出料的塔。但是，使用带有侧出料的蒸馏塔的可能性在很大程度上受到这样事实的限制：根据现有技术，在侧出料点取出的产物不是完全纯的。在精馏段中的侧出料(它们通常是液体的形式)的情况下，副产物仍然含有一定比例的低沸点组分，它们应当经由塔顶除去。这也适用于在汽提段中的侧出料，它们通常是蒸气的形式，其中副产物还含有高沸点组分。所以常规侧出料塔的使用被限制成仅仅允许存在被污染的副产物的情况。
一种补救措施是由隔壁塔提供的。此塔类型例如参见US 2,471,134；US4,230,533；EP 0 122 367；EP 0 126 288；EP 0 133 510；Chem.Eng.Technol.10(1987)92-98；Chem.-Ing.-Tech.61(1989)No.1，16-25；气体分离和提纯(Gas Separation and Purification)4(1990)109-114；工艺工程(Process Engineering)2(1993)33-34；Trans IChemE 72(1994)部分A639-644和化学工程(Chemical Engineering)7(1997)72-76。
在此设计的情况下，也可以以纯的形式取出副产物。在中间区域中，在进料点和侧出料点的上面和下面安装了隔壁，分隔壁密封隔开了出料段和进料段，并防止液体和蒸气料流在此塔区段中交叉混合。结果，为了分离多物质混合物所需的蒸馏塔总数降低。因为此塔类型构成了热偶联蒸馏塔的设备简化，其另外还具有特别低的能耗。可以设计成各种设备结构的热偶联蒸馏塔的描述也可以参见上述技术文献中的参考文献。与常规蒸馏塔的布置相比，隔壁塔和热偶联塔提供了在能量需求和成本两方面的优点，所以日益多地应用于工业中。
图1显示了本发明分离含有薄荷醇的物质混合物的一个优选实施方案，其中将使用的物质混合物分离成低薄荷醇含量的顶部馏分(j)、富含薄荷醇的侧馏分(f)和底馏分(g)。加入隔壁塔中的含薄荷醇的进料可以是液体形式(b)、气体形式(c)或同时是气体和液体形式。
本发明方法是连续进行的。因此，要用做原料并含有薄荷醇、优选L-薄荷醇的物质混合物被连续地供应给隔壁塔，并且根据本发明获得的产物(馏分)和副产物连续地排出。
另一个冷凝器通常与塔的下游连接，并且其操作温度比隔壁塔的顶部冷凝器的操作温度低10-40K，优选低20-30K。在这种帮助下，仍然存在于顶料流(k)中的大多数低沸点物可以沉淀。
另外，在隔壁塔的情况下也可以有利的是使进料流进行初步蒸发，然后将其以两相形式或两种料流的形式加入塔中。尤其当进料流含有较大量的低沸点物时，这种初步蒸发是一种选择。初步蒸发可以显著减少塔的汽提段的负担。
用于本发明的隔壁塔可以设计成带有无规填料或结构化填料的填料塔，或设计成板式塔。在本发明的以纯或富集形式制备薄荷醇的方法中，建议使用填料塔。在这方面特别合适的是比表面积为约100-750m2/m3、优选约350-500m2/m3的结构化片状金属填料或织物填料。
如果如在本发明的情况中那样对产物纯度有特别高的要求，则有利的是给分隔壁配备绝热装置。关于分隔壁的各种绝热措施的描述可以参见EP-A 0 640 367。带有中间气体间隙的双壁结构是特别有利的。
为了控制隔壁塔和热偶联塔，已经描述了各种控制策略。可以参见US4,230,533、DE 35 22 234、EP 0 780 147；工艺工程(Processing Engineering)2(1993)33-34和Ind.Eng.Chem.Res.34(1995)，2094-2103。
在将多物质混合物分离成低沸点馏分、中沸点馏分和高沸点馏分的情况下，通常存在关于在中沸点馏分中的最大允许比例的低沸点馏分和高沸点馏分的规格要求。在本文中，规定了对于分离问题而言关键的各组分(称为关键组分)或多种关键组分的总和。在本发明中，这些关键组分是作为高沸点次级组分的异薄荷醇，以及作为低沸点次级组分的新薄荷醇或新薄荷醇和新异薄荷醇的混合物。
为了符合关于在中沸点馏分中的高沸点物的规格要求，可以例如通过经由在分隔壁上端处的液体的分隔比率来控制。优选调节在分隔壁上端处的液体的分隔比率，使得在分隔壁上端处的液体中对于高沸点馏分而言的关键组分的浓度达到在侧出料产物中所需值的10-80％，优选30-50％。优选调节液体的分隔，使得在高沸点馏分中有较高含量的关键组分的情况下使较多的液体通入进料段，并且在高沸点馏分中有较低含量的关键组分的情况下使较少的液体通入进料段。
关于在中沸点馏分中的低沸点物的规格要求可以相应地通过加热输出量来控制。在这方面，例如，对在蒸发器中加热输出量进行调节，使得在分隔壁下端处的液体中的低沸点馏分中的关键组分浓度达到在侧出料产物中所需值的10-80％，优选30-50％，并且优选调节加热输出量，使得在低沸点馏分中有较高含量的关键组分的情况下提高加热输出量，并且在低沸点馏分中有较低含量的关键组分的情况下降低加热输出量。
为了补偿进料速率或进料浓度方面的干扰，通过在本发明控制体系中的相应的控制机理，例如通过合适的控制规格要求，另外发现有利的是进入塔段(2)(即，进料段中的精馏段)和(5)(即，出料段中的汽提段)的液体的流速不能低于它们正常值的30％。
为了在分隔壁的上端和在侧出料点取出和分隔液体，内部的收集空间和那些布置在塔外部的空间都适用于液体，这些假定泵储库的功能或确保足够高的静态液体压头，这能实现通过控制单元例如阀门对液体的进一步受控输送。在使用填料塔的情况下，液体首先被收集器捕捉并从收集器通入内部或外部收集空间。
在特别优选的实施方案中，本发明方法是在图1所示的装置中进行的。优选实施方案的特征是使用隔壁塔(TK)，其具有沿着塔纵向的分隔壁(T)以形成上部组合塔区域(1)、下部组合塔区域(6)、带有精馏段(2)和汽提段(4)的进料段(2，4)以及带有汽提段(3)和精馏段(5)的出料段(3，5)。
根据本发明，用做进料的含有薄荷醇的物质混合物(a)优选被加入进料段(2，4)的中间区域，纯或富集形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇是作为液体或气态侧出料从出料段(3，5)的中间区域获得的，并且一个或多个低沸点馏分从上部组合塔区域(1)取出，一个或多个高沸点馏分从下部组合塔区域(6)取出。
进料流(a)可以经由预热器(VH)作为液体料流(b)、气体料流(c)或部分液体和部分气态的料流被引入塔(TK)。塔的顶部料流在冷凝器(K)中被完全或部分地冷凝。在部分冷凝的情况下(分凝器操作)，顶部冷凝器(K)的废气流(k)通常仍然含有显著量的可冷凝的低沸点物，它们可以随后在低温下操作的后冷凝器中沉淀。
顶部冷凝器(K)和/或后冷凝器可以例如设计成板式设备，并整合到塔夹套中，优选整合到塔顶中。为了防止形成固体，可以有利地控制塔的冷凝器的温度，例如控制到约30-50℃的温度。
在冷凝器(K)中沉淀的顶部产物在馏出物容器(DB)中缓冲，并作为塔循环料流(i)经由抽空泵(RP)返回到塔中。如果需要的话，馏出物馏分(j)也可以由此获得。在将冷凝器整合到塔顶中的情况下，可以省去馏出物容器(DB)和抽空泵(RP)。
底部料流有利地经由循环泵(UP)加入底部蒸发器(SV)中，底部蒸发器(SV)优选设计成降膜蒸发器。也可以从这种泵送的循环料流取出塔(TK)的底部排料(g)。有利的是，塔的底部料流(高沸点馏分)可以作为底部蒸发器下游的液体料流(h)取出，任选地在更小的泵(SP)的帮助下进行。
用于隔壁塔的底部蒸发器可以有利地是薄膜设备，例如降膜蒸发器。
有价值的产物可以作为液体侧出料、即料流(f)从隔壁塔(TK)的出料段取出。如果需要的话，也可以将有价值产物料流(f)作为气态出料取出，但是在这种情况下通常需要另一个冷凝器。由于纯或富集形式的L-薄荷醇的熔点在41-44℃之间，所以有利的是将所有输送产物的设备(以及塔，以及所有容器和泵)和管线绝热，优选将真空体系的所有设备和管线绝热，即用合适的材料隔绝热量并且向它们提供微量加热。例如，有利的是，在管道中包括的电加热管线，它们用合适的设备控制到最高70℃、优选45-70℃、甚至更优选最高60℃、尤其优选45-60℃的温度。或者，也可以使用常规微量加热体系，例如带夹套的管，其中温水流过夹套。
塔的上部组合子区域(1)一般占塔的理论塔板总数的5-50％，塔的进料段中的精馏段(2)占塔的理论塔板总数的5-50％，塔的进料段中的汽提段(4)占塔的理论塔板总数的2-50％，塔的出料段中的汽提段(2)占塔的理论塔板总数的5-50％，出料段中的精馏段(5)占塔的理论塔板总数的2-50％，并且塔的下部组合区段(6)占塔的理论塔板总数的5-50％，其中所选择的百分比的总和必须达到100％。
优选，塔的上部组合子区域(1)占塔的理论塔板总数的10-25％，塔的进料段中的精馏段(2)占塔的理论塔板总数的15-30％，塔的进料段中的汽提段(4)占塔的理论塔板总数的15-30％，塔的出料段中的汽提段(2)占塔的理论塔板总数的15-30％，出料段中的精馏段(5)占塔的理论塔板总数的15-30％，并且塔的下部组合区段(6)占塔的理论塔板总数的10-25％，其中所选择的百分比的总和必须达到100％。
在进料段中的子区域(2)和(4)的理论塔板总数优选是在出料段中子区域(3)和(5)的理论塔板总数的80-110％，更优选95-105％。
在本发明方法的一个优选实施方案中，相对于理论塔板的位置，进料点和侧出料点布置在塔中的不同高度，其中进料点位于比侧取点高出或低出1-40个、优选5-20个理论塔板处。
另外发现有利的是，塔中被分隔壁分开并构成子区域(2)、(3)、(4)和(5)或其区段的那些子区域配备有结构化填料或无规填料(例如织物填料，例如Montz A3-500，Sulzer BX或CY，或片状金属填料，例如Montz B1-500(来自Montz)或Mellapak(来自Sulzer)。
在隔壁塔下端的蒸气料流可以通过分离内件的选择和/或尺寸和/或引入能产物压降的设备(例如限流器)来调节，使得在进料段中的蒸气料流与在出料段中的蒸气料流之间的比率是0.8-1.2，优选0.9-1.1。
从塔的上部组合区段(1)流出的液体有利地收集在位于塔内或塔外的收集空间中，并以受控的方式被位于分隔壁上端的固定装置或控制系统分隔开，使得进入进料段的液体料流与进入出料段的液体料流之比是在主要液体进料的情况下为0.1-2.0，在气态进料的情况下为1.0-2。液体进料是根据本发明优选的。
从进料段的上部组合子区域(1)流出的液体可以通过泵输送或在定量控制下经由至少1m的静态进料压头引入，优选通过闭合回路系统与收集空间的液面水平控制系统一起进行。优选调节控制系统，使得引入进料段的液体量不会降低到低于所需正常值的30％。另外，从在塔出料段中的子区域(3)流向侧出料和流向在塔出料段中的子区域(5)的液体的分隔是有利地通过控制系统调节的，使得引入子区域(5)的液体量不会低于所需正常值的30％。正常值有利地假定为基于进料速率的量的2-4倍。
隔壁塔优选在其分隔壁的上端和下端具有取样装置；样品可以以液体或气体形式从塔连续地或按照时间间隔取出，并可以检测样品的组成，优选通过气相色谱检测。
优选调节在分隔壁上端处的液体的分隔比率，使得在分隔壁上端处的液体中，要在侧出料(尤其是异薄荷醇)中达到特定浓度限制的高沸点馏分的那些组分的浓度是要在侧出料产物中达到的值的10-80％。液体分隔应当优选调节使得在高沸点馏分的组分含量较高的情况下使较多的液体通入进料段，在高沸点馏分的组分含量较低的情况下使较少的液体通入进料段。
优选调节在蒸发器(SV)中的加热输出量，使得在隔壁下端处的液体中，要在侧出料(尤其是新异薄荷醇)中要达到特定浓度限制的低沸点馏分的那些组分的浓度是要在侧出料产物中达到的值的10-80％。有利地调节加热输出量，使得加热输出量在低沸点馏分的组分含量较高的情况下增加，并且加热输出量在低沸点馏分的组分含量较低的情况下减少。
馏出物的取出，即低沸点副产物的取出，优选在温度控制下进行或在定量控制下进行，这取决于在进料混合物中存在的和要除去的低沸点次级组分的量。所用的温度控制有利地是在塔的子区域(1)中的检测点，其位于比塔上端低3-10个、优选低4-6个理论塔板处。
底部产物优选在温度控制或在定量控制下取出，这取决于进料速率。
纯或富集形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇、作为副产物获得的工艺产物的取出优选在液面控制下进行，所用的控制参数优选是在塔底中的液面水平。
用于本发明的含薄荷醇的物质混合物的进料流优选被部分或完全地预蒸发，并以两相形式或以气态料流和液体料流的形式加入塔中。
在一个优选实施方案中，在本发明的方法中，使用隔壁塔，塔中的隔壁没有焊接到塔中，而是以松散插入的形式设计并充分地密封各个子区段。
在塔的各个子区域中的液体分隔可以优选以受控的方式不均匀地调节，液体以在壁区域中增加的程度引入尤其子区域(2)和(5)，并以在壁区域中减少的程度引入子区域(3)和(4)。
在分隔壁的出料侧和进料侧之间的回流液体的分隔比率优选是约1∶1至约3∶1，优选约1∶1至约2∶1。
在塔的各个子区域中的分隔壁的位置可以有利地调节使得进料段和出料段的横截面具有不同的面积。
根据本发明以纯或富集形式获得的L-薄荷醇可以连续地经由侧出料获得，或在提供其它侧出料的情况下经由中间侧出料(f)获得，并且在一个优选实施方案中具有大于99.5重量％、优选99.5-99.95重量％的薄荷醇含量，并且如上所述的薄荷醇的其它非对映体的含量是最多0.3重量％(在每种情况下基于所获得的产物计)，可能另外有非常少量的其它杂质。
在另一个优选实施方案中，在根据本发明获得纯形式或富集形式的、优选纯形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇中，如上所述的异胡薄荷醇及其非对映体的含量是总共最多0.5重量％，优选最多0.3重量％，更优选最多0.1重量％(基于所获得的产物计)。在另一个优选实施方案中，在根据本发明获得的纯形式或富集形式、优选纯形式的薄荷醇、优选L-薄荷醇中，薄荷酮和异薄荷酮的含量是最多0.5重量％，优选最多0.3重量％，更优选最多0.1重量％(基于所获得的产物计)。
在另一方面，本发明涉及一种进行上述用于制备纯或富集形式的外消旋或旋光薄荷醇的连续方法的系统。
本发明的系统如图1所示，包括：具有50-300个理论塔板和一个或多个侧出料点的隔壁塔(TK)，在隔壁塔(TK)的纵向上具有分隔壁(T)以形成上部组合塔区域(1)、下部组合塔区域(6)、带有精馏段(2)和汽提段(4)的进料段(2，4)以及带有汽提段(3)和精馏段(5)的出料段(3，5)，其中系统的所有输送产物的成员(以及塔，以及所有容器、泵和管线)以及优选真空系统的所有设备和管线被合适的材料绝热并配备有微量加热。
如上所述，例如包括在管中的电加热管线是有利的，它们被合适的仪器控制到最高70℃、优选45-70℃的温度，甚至更优选控制到最高60℃、尤其优选45-60℃的温度。或者，也可以使用常规的微量加热体系，例如带夹套的管，其中温水流过夹套。
下面通过实施例说明本发明，但不起限制作用。
实施例1
实验室隔壁塔由五个玻璃段构成，每个长度为1.2m，具有64mm的内径。由片状金属制成的分隔壁被插入三个中间段。在分隔壁区域之上和之下，安装了实验室填料(Sulzer CY)，并且在隔壁区域中安装了直径为5mm且由不锈钢制成的金属织物环。在用二甲苯异构体混合物在60毫巴的顶部温度下进行的分离性能检测中，检测在整个塔中100个理论塔板和在隔壁区域中约55个理论塔板的整体分离性能。因此，所存在的理论塔板总数是约155。塔配备有被油加热的薄膜蒸发器(0.1m2)和用冷却水冷却的冷凝器。
在塔中不同水平处的温度和顶部压力以及在整个塔中的压降是通过检测记录系统检测的。塔具有位于入口和出口中的流量计，以及回流计量计，其用于检测油恒温浴的入口温度的控制参数。此控制系统确保了恒定的回流速率，这也建立了恒定的压差。在隔壁塔的进料段和出料段之间的分隔壁之上的液体量的分隔是通过在时间周期上的旋转漏斗实现的。
在与分隔壁的进料段相距331cm的高度处的塔中部中，将1000g/h的来自植物来源的液体薄荷醇加入塔，此薄荷醇已经被预热到90℃并含有99.58GC面积％的薄荷醇、0.22GC面积％的异胡薄荷醇、0.11GC面积％的新薄荷醇和0.03GC面积％的异薄荷醇以及0.02GC面积％的新异薄荷醇。此塔在50毫巴的顶部压力和3.0kg/h的回流速率下操作。建立了约34毫巴(±1毫巴)的压降。在塔顶处，测得温度是121℃；在塔底中的温度是135℃(±0.5K)。通过平衡控制系统，底部出料固定为2g/h(±1g/h)，馏出物取出量固定为4g/h(±1g/h)。因此，回流比是约750∶1。塔的冷凝器处于25℃的温度，从而防止形成固体。
液体在分隔壁之上按照1∶1(进料段：出料段)的比率被分隔。在分隔壁的出料段中300cm的水平处，取出气态侧出料(f)并在玻璃冷凝器中冷凝，由此根据底部填充水平经由泵取出约992-995g/h的纯产物。
所获得的馏分通过气相色谱在标准GC的帮助下分析。样品制备：将(固化的)样品加热到约50℃，同时熔融和溶解在甲苯中。将甲苯溶液注入气相色谱中；在积分中，相应地排除甲苯峰。
气相色谱分析是通过以下方法进行的：
50m CP-蜡52CB，ID.：0.32mm，FD.：1.2μm；注射器：200℃；检测器：250℃；80℃-3℃/分钟至200℃，-10℃/分钟至230℃/15分钟；tR(异胡薄荷醇)：30.07分钟；tR(新薄荷醇)：31.08分钟；tR(新异薄荷醇)：32.5分钟；tR(薄荷醇)：32.8分钟；tR(异薄荷醇)：33.8分钟。
在侧出料处获得的纯产物含有99.94GC面积％的L-薄荷醇，以及0.02GC面积％的异薄荷醇和痕量的其它薄荷醇非对映体。在底部出料中，通过GC分析测得96.12GC面积％的L-薄荷醇；馏出物含有44.7GC面积％的L-薄荷醇、33.9GC面积％的异胡薄荷醇、12.9GC面积％的新薄荷醇和2.02GC面积％的新异薄荷醇。因此，在侧出料处的蒸馏产率大于99％。
实施例2：
在331cm高度处的塔中部中，将900g/h的来自合成来源的液体L-薄荷醇加入隔壁塔中的分隔壁的进料段中，此薄荷醇已经通过L-异胡薄荷醇在镍催化剂上进行催化氢化获得，并含有99.39GC面积％的L-薄荷醇、0.29GC面积％的异胡薄荷醇、0.25GC面积％的新薄荷醇和0.011GC面积％的异薄荷醇以及0.044GC面积％的新异薄荷醇。此塔在50毫巴的顶部压力和3.0kg/h的回流速率下操作。建立了约35毫巴(±1毫巴)的压降。在塔顶处，测得温度是120℃；在塔底中的温度是135℃(±0.5K)。此塔在没有底部出料的情况下操作，并且馏出物的出料是通过平衡控制系统调节到15g/h(±1g/h)。因此，回流比是约200∶1。塔的冷凝器处于40℃的温度，从而防止形成固体。
液体在分隔壁之上按照1∶1(进料段：出料段)的比率被分隔。在分隔壁的出料段中300cm的水平处，取出气态侧出料(f)并在玻璃冷凝器中冷凝，由此根据底部填充水平经由泵取出约885-890g/h的纯产物。
在侧出料处获得的纯产物含有99.93GC面积％的L-薄荷醇，以及0.027GC面积％的新薄荷醇和痕量的其它薄荷醇非对映体。在室温下也是液体的馏出物含有73.1GC面积％的L-薄荷醇、13.5GC面积％的异胡薄荷醇、10.9GC面积％的新薄荷醇和1.79GC面积％的新异薄荷醇。向连续操作的塔在24.5小时内供应22.05kg的进料，并在侧出料处取出21.6kg的纯产物。因此，在侧出料处的蒸馏产率大于98.5％。
实施例3
另一个实验室隔壁塔由具有43mm内直径的三个玻璃段构成。具有总长度105cm的中间塔区段配备有厚度为约1mm的玻璃分隔壁，这些分隔壁已经按已固定的方式熔合。在隔壁的区域中，塔的进料侧上配备有1m的Sulzer DX填料，塔的出料侧上配备有0.9m的DX填料。在分隔壁之上和之下，使用长度为50mm的玻璃区段，每个各自配备了33cm的Sulzer DX填料。
在用二甲苯异构体混合物在60毫巴顶部压力下进行的分离性能检测中，检测在整个塔中约32个理论塔板和在分隔壁区域中约18个理论塔板的总分离性能。因此，所存在的理论塔板总数是约50。此塔配备有被油加热的薄膜蒸发器(0.1m2)和用冷却水于25℃冷却的冷凝器。在分隔壁的中间各自存在入口和出口，并各自配备有加热。回流管线和底部排料管线也配备有电微量加热。
在塔中不同水平处的温度和顶部压力以及在整个塔中的压降是通过检测记录系统检测的。塔具有位于入口和出口中的流量计，以及带有回流速率控制的流量计。此控制系统确保了恒定的回流速率，这也建立了恒定的压差。在分隔壁的进料段和出料段之间的分隔壁之上的液体量的分隔是通过在时间周期上的旋转漏斗实现的。
在塔的中部，将120g/h的来自合成来源的基本外消旋的液体薄荷醇连续地加入隔壁塔中的分隔壁的进料段中，此薄荷醇已经被预热到80℃并且是通过异胡薄荷醇在镍催化剂上催化氢化获得的，其含有85.1重量％的薄荷醇、0.2重量％的异胡薄荷醇、3.4重量％的新薄荷醇和0.98重量％的异薄荷醇，以及1.25GC面积％的新异薄荷醇。另外，存在1.5GC面积％的属于烃的苯基环己烷。
所获得的馏分通过气相色谱在标准GC的帮助下分析。样品制备：将样品(在一些情况下是固化的)加热到约50℃，同时熔融和溶解在甲苯中。将甲苯溶液注入气相色谱中；在积分中，相应地排除甲苯峰。用于重量％检测的内标是二甘醇二乙醚(重量占样品总量的约10％)。
气相色谱分析是通过以下方法进行的：
50m CP蜡52CB，ID.：0.32mm，FD.：1.2μm；注射器：200℃；检测器：250℃；80℃-3℃/分钟至200℃，-10℃/分钟至230℃/15分钟；tR(二甘醇二乙醚)：23.0分钟；tR(异胡薄荷醇)：30.07分钟；tR(新薄荷醇)：31.08分钟；tR(新异薄荷醇)：32.5分钟；tR(薄荷醇)：32.8分钟；tR(异薄荷醇)：33.8分钟；tR(苯基环己烷)：35.2分钟。
此塔在18毫巴的顶部压力和850g/h的回流速率下操作。建立了约3毫巴的压降。在塔顶处，测得温度是101℃；在塔底中的温度是105℃(±0.5K)。塔在底部出料速率为15g/h(±2g/h)下操作，并且通过平衡控制系统将馏出物取出量调节为50g/h(±5g/h)。因此，回流比是约17∶1。塔的冷凝器处于25℃的温度，从而防止形成固体。
液体在分隔壁之上按照3∶4(进料段：出料段)的比率被分隔。在分隔壁的出料段的中部，在膜式泵的帮助下取出约55g/h(±5g/h)的液体侧出料(f)。
在侧出料处获得的纯产物含有98.2重量％的薄荷醇，0.14重量％的新薄荷醇，以及0.92GC重量％的异薄荷醇和0.25GC面积％的新异薄荷醇和约0.45重量％的苯基环己烷。纯产物具有的比旋光是-0.9grd/(ml*g)(根据USP30/NF25“薄荷醇”检测)。
在室温下也为液体的馏出物含有79.6重量％的薄荷醇、0.67GC重量％的异胡薄荷醇、6.9GC重量％的新薄荷醇和2.5GC面积％的新异薄荷醇，以及3.0重量％的苯基环己烷。在底部排料中，也检测到85.7重量％的薄荷醇、2.9重量％的异薄荷醇。
对比例1
在配备有1m且内径为50mm的Sulzer DX填料(约20个理论塔板)并在泵送循环系统中配备有锅炉和薄膜蒸发器(0.05m2)的玻璃实验室塔中，在50毫巴的顶部压力下间歇地蒸馏614g的合成的L-薄荷醇，其具有98.0GC面积％的L-薄荷醇、1.69GC面积％的异胡薄荷醇和0.33GC面积％的新薄荷醇。塔中的冷凝器是用水在40℃的温度下操作的。
塔顶的温度是122-123℃，塔底温度是在开始时为124℃，蒸馏结束时为125℃。馏出物容器被电加热到约60℃，以防止馏分固化。在15∶1的回流比下，获得3个馏分(31g，45g和138g)；在10∶1的回流比下获得另外116g的馏出物馏分。第一个馏分含有75.5GC面积％的L-薄荷醇、19.6GC面积％的异胡薄荷醇和3.01GC面积％的新薄荷醇，并且在室温下保持为液体。第二个馏分含有90.6GC面积％的薄荷醇、7.03GC面积％的异胡薄荷醇和1.49GC面积％的新薄荷醇，第三个馏分相应地含有98.09GC面积％的L-薄荷醇、0.98GC面积％的异胡薄荷醇和0.3GC面积％的新薄荷醇。在第四个馏分中，最终达到99.52GC面积％的薄荷醇纯度。从锅炉分离出197g残余物，具有98.5GC面积％的L-薄荷醇。

Claims (17)

1.一种以纯或富集的形式制备式(I)的外消旋或旋光的薄荷醇的连续方法，
Figure FPA00001049539200011
其中从含有外消旋或旋光的薄荷醇和薄荷醇非对映体的物质混合物蒸馏分离出外消旋或旋光的薄荷醇，其中蒸馏分离是在具有50-300个理论塔板和一个或多个侧出料点的隔壁塔中在5-500毫巴的绝对操作压力下进行的。
2.权利要求1的以纯或富集的形式制备外消旋或旋光的薄荷醇的方法，其中从物质混合物蒸馏分离出外消旋或旋光的薄荷醇，其中物质混合物含有外消旋或旋光的薄荷醇和薄荷醇的非对映体，以及含有式(II)的异胡薄荷醇和/或其非对映体，
Figure FPA00001049539200012
其中含有或不含式(III)和/或式(IV)的异薄荷酮：
Figure FPA00001049539200013
3.权利要求1或2的方法，用于以纯或富集的形式制备L-薄荷醇，其中从含有L-薄荷醇和薄荷醇非对映体的物质混合物蒸馏分离出L-薄荷醇。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中使用具有基于整个混合物计85-99.9重量％薄荷醇含量的物质混合物。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中薄荷醇是以99.5-99.95重量％的含量获得的。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中以纯或富集形式获得的薄荷醇具有总共最多0.5重量％的异胡薄荷醇和其非对映体含量。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所得的纯或富集形式的薄荷醇具有总共最多0.5重量％的薄荷酮和/或异薄荷酮含量。
8.权利要求1-7中任一项的方法，其中在隔壁塔中的蒸馏分离是在20-100毫巴的绝对操作压力下进行的。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其中蒸馏分离是在具有100-180个理论塔板的的隔壁塔中进行的。
10.权利要求1-9中任一项的方法，其中隔壁塔是在10-60毫巴的绝对塔顶压力和30-100毫巴的绝对塔底压力下进行的。
11.权利要求1-10中任一项的方法，其中所用的隔壁塔是填料塔，其具有结构化片状金属填料或织物填料，所述填料具有约100-750m2/m3的比表面积。
12.权利要求1-11中任一项的方法，其中使用隔壁塔(TK)，其具有沿着塔纵向的分隔壁(T)，以形成上部组合塔区域(1)、下部组合塔区域(6)、带有精馏段(2)和汽提段(4)的进料段(2，4)以及带有汽提段(3)和精馏段(5)的出料段(3，5)。
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中用做进料的含有薄荷醇的物质混合物(a)被加入进料段(2，4)的中间区域，纯或富集形式的薄荷醇是作为液体或气态侧出料从出料段(3，5)的中间区域获得的，并且一个或多个低沸点馏分从上部组合塔区域(1)取出，一个或多个高沸点馏分从下部组合塔区域(6)取出。
14.权利要求1-13中任一项的方法，其中隔壁塔配备有降膜蒸发器，并且在降膜蒸发器的下游排出液体形式的高沸点馏分。
15.权利要求1-14中任一项的方法，其中用于冷却隔壁塔的冷凝器和/或后冷凝器的热载体介质具有可控制在0-60℃温度范围内的温度。
16.权利要求1-15中任一项的方法，其中与隔壁塔连接的所有产物输送管线、容器和设备以及真空系统的所有设备和管线被绝热，并配备有可温度控制的微量加热系统。
17.一种用于根据权利要求1-16中任一项所述连续制备纯或富集形式的外消旋或旋光薄荷醇的系统，其包括：具有50-300个理论塔板和一个或多个侧出料点的隔壁塔(TK)，在隔壁塔(TK)的纵向上具有分隔壁(T)以形成上部组合塔区域(1)、下部组合塔区域(6)、带有精馏段(2)和汽提段(4)的进料段(2，4)以及带有汽提段(3)和精馏段(5)的出料段(3，5)，其中系统的所有输送产物的成员以及优选真空系统的所有设备和管线被合适的材料绝热并配备有微量加热。
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