气相色谱法测定2，3－二羟基－1，8－桉树脑的溶解度及油水两相体系分配比

赵志勇，蒋少芳，黄道战，朱守记

（广西民族大学化学化工学院 广西林产化学与工程重点实验室，广西 南宁530008）

2，3－二羟基－1，8－桉树脑，又名（1S，4R）－1，3，3－三甲基－2－氧杂二环［2.2.2］辛烷－5，6－二醇，是一种双羟基功能化的1，8－桉树脑，与具有除草抑菌活性、芳香气味的1，8－桉树脑衍生物［1－6］合成中间体2－羟基－1，8－桉树脑和3－羟基－1，8－桉树脑的分子结构相似，仅多1个羟基官能团，因此，该化合物及其衍生物也极有可能具有相似或更好的生物活性、香气特征及发展前景。

Ratner等［7］从2－蒈烯与三醋酸铊的氧化反应副产物中首次分离得到2，3－二羟基－1，8－桉树脑，但由于2－蒈烯来源有限，氧化剂三醋酸铊毒性大，产率极低，实际应用价值不大。近年来，黄道战等［8－9］开展了羟基1，8－桉树脑的合成新方法研究，首次以价廉易得的α－蒎烯为原料，采用杂多化合物相转移催化合成工艺，制备了2，3－二羟基－1，8－桉树脑。由于2，3－二羟基－1，8－桉树脑含有2个羟基，分子极性大，易溶于水，在较高温度（＞110℃）下易脱水分解，难以采用蒸馏、减压精馏等方法分离提纯，适合采用萃取、重结晶等方法进行分离提纯。

为此，作者采用气相色谱法测定2，3－二羟基－1，8－桉树脑在不同有机溶剂中的溶解度以及在油水两相体系中的分配比，以期为其工业化生产提供理论依据。

1 实验

1.1 试剂与仪器

2，3－二羟基－1，8－桉树脑（GC纯度大于99%），按文献［6－7］方法制备；萘、三氯甲烷、1，2－二氯乙烷、乙酸乙酯、α－蒎烯、二氯甲烷，市售分析纯；实验用水为一次蒸馏水。

GC－14B型气相色谱仪，日本岛津制作所；SPH－2102型恒温摇床，上海世平实验设备有限公司；85－1型磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2 溶剂的预处理

将蒸馏水与有机溶剂组成的两相体系置于恒温振荡器中，在（25±0.1）℃下充分振荡4h，然后转入分液漏斗中静置2h，经相分离收集水相和有机相，分别作为实验用溶剂。

1.3 标准曲线的绘制

准确称取一定质量的2，3－二羟基－1，8－桉树脑和内标物萘，以三氯甲烷为溶剂，分别配制200mmol·L－12，3－二羟基－1，8－桉树脑的三氯甲烷标准使用液和150mmol·L－1萘的三氯甲烷标准使用液。将标准使用液分别按一定比例混合、稀释定容，配制成20～120mmol·L－1不同浓度的标准溶液。将标准溶液直接进行气相色谱定量分析，以2，3－二羟基－1，8－桉树脑浓度（c）与萘浓度（cS）之比（c／cs）为横坐标、2，3－二羟基－1，8－桉树脑峰面积（A）与萘峰面积（AS）之比（A／AS）为纵坐标，绘制标准曲线，求算线性回归方程及相关系数。

色谱条件：DB－5型弹性石英毛细管色谱柱（30m×0.25mm，0.25μm），N2为载气，FID检测器、进样口温度均为230℃。升温程序：初温60℃，保持0.5 min；以5℃·min－1的速率升温到80℃，保持0.5 min；以20℃·min－1的速率升温到140℃，保持0.5 min；以4℃·min－1的速率升温到180℃，保持0.5 min；以2℃·min－1的速率升温到230℃，保持5min。

1.4 溶解度的测定

采用平衡法测定：将5mL溶剂加入带有回流冷凝管、恒温夹套及磁力搅拌装置的50mL玻璃反应器中，通（25±0.1）℃恒温水，开动搅拌器，逐步加入2，3－二羟基－1，8－桉树脑固体粉末，直至溶液饱和后，继续将保持有适量固体的饱和溶液搅拌2h，促进溶解平衡，静置，取澄清溶液样品直接或经适当稀释后进行气相色谱分析，根据标准曲线计算溶解度。

1.5 分配比的测定

准确称取2，3－二羟基－1，8－桉树脑，用经预处理的有机溶剂溶解并配制成一定浓度的溶液。将该溶液与水按一定体积比加入带有恒温夹套和回流冷凝管的玻璃反应器中，在一定温度下充分搅拌混合4h后，恒温静置2h，小心快速地分出有机相和水相。移取一定体积的有机相，加入一定质量的内标物萘，以三氯甲烷为溶剂溶解定容，将所得溶液直接进行气相色谱定量分析，由标准曲线计算有机相中2，3－二羟基－1，8－桉树脑的浓度，按下式计算2，3－二羟基－1，8－桉树脑在有机溶剂／水体系中的分配比DO／W。

式中：c0为2，3－二羟基－1，8－桉树脑的初始浓度，mol·L－1；c为平衡后有机相中2，3－二羟基－1，8－桉树脑的浓度，mol·L－1；VO和VW分别为有机溶剂和水的体积。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

图1是A／AS与c／cS的关系曲线。拟合线性回归方程为y＝0.5272x－0.07815，相关系数R2为0.9965。表明，在20～120mmol·L－1浓度范围内，A／AS与c／cS呈良好的线性关系，即该标准曲线可用。

图1 A／AS～c／cS关系曲线Fig.1 Relationship curve of A／AS～c／cS

2.2 2，3－二羟基－1，8－桉树脑的溶解度

实验发现，2，3－二羟基－1，8－桉树脑易溶于水、二氯甲烷和三氯甲烷；可溶于乙酸乙酯、1，2－二氯乙烷和α－蒎烯（25℃时的溶解度分别为26.1g·L－1、24.9g·L－1、14.9g·L－1）；难溶于石油醚、环己烷等非极性有机溶剂。因此，可考虑以二氯甲烷或三氯甲烷为有机溶剂，从水溶液中萃取分离2，3－二羟基－1，8－桉树脑。

2.3 2，3－二羟基－1，8－桉树脑的分配比

2.3.1 有机溶剂种类对分配比的影响

在油水体积比（有机溶剂与水的体积比，下同）为1.0、温度为35℃的条件下，测定2，3－二羟基－1，8－桉树脑在不同有机溶剂与水组成的两相体系中的分配比，考察有机溶剂种类对分配比的影响，结果见表1。

表1 有机溶剂种类对2，3－二羟基－1，8－桉树脑分配比的影响Tab.1 Effect of organic solvent type on distribution ratio of 2，3－dihydroxy－1，8－cineole

由表1可知，2，3－二羟基－1，8－桉树脑的分配比在二氯甲烷／水体系和三氯甲烷／水体系中较大，分别达到16.3和10.3，而在1，2－二氯乙烷／水、α－蒎烯／水及乙酸乙酯／水体系中很小。这表明，二氯甲烷和三氯甲烷都可用作从水溶液中萃取分离2，3－二羟基－1，8－桉树脑的有机溶剂，其中二氯甲烷的萃取分离能力大于三氯甲烷，但由于二氯甲烷具有沸点较低、较易挥发以及在水中溶解度较大的特点［10］，若以二氯甲烷为有机溶剂，萃取结束后，水相中残存较多的二氯甲烷，既增加后续处理工序，也易造成环境污染。因此，选择三氯甲烷作为萃取分离2，3－二羟基－1，8－桉树脑的有机溶剂较为合适。

2.3.2 温度对分配比的影响

以三氯甲烷为有机溶剂，在油水体积比为1.0的条件下，考察不同温度对2，3－二羟基－1，8－桉树脑分配比的影响，结果见表2。

表2 温度对2，3－二羟基－1，8－桉树脑分配比的影响Tab.2 Effect of temperature on distribution ratio of 2，3－dihydroxy－1，8－cineole

由表2可知：温度对分配比有较大的影响，在5～35℃时，随着温度的升高，分配比逐渐增大，其中在5～20℃时，分配比的变化幅度不大，20～35℃时，分配比的变化幅度较大，且分配比均大于1.0，35℃时，分配比达到最大值10.3；温度高于35℃后，分配比急速下降，40℃时达到1.11。原因可能是2，3－二羟基－1，8－桉树脑含有2个亲水性羟基，分子极性大，在温度较低的三氯甲烷中的溶解度较小；随着温度的升高，2，3－二羟基－1，8－桉树脑在三氯甲烷中的溶解度增大，分配比也相应增大；当温度高于35℃时，2，3－二羟基－1，8－桉树脑在水中的溶解度也明显增大，分配比骤然减小。因此，温度选择35℃较为合适。

2.3.3 油水体积比对分配比的影响

在35℃下，考察三氯甲烷／水体系中油水体积比对2，3－二羟基－1，8－桉树脑分配比的影响，结果见表3。

表3 油水体积比对2，3－二羟基－1，8－桉树脑分配比的影响Tab.3 Effect of volume ratio of organic solvent to water on distribution ratio of 2，3－dihydroxy－1，8－cineole

由表3可知，油水体积比对分配比有明显的影响，随着油水体积比的增大，分配比逐渐增大；当油水体积比为1.0时，分配比高达10.3。考虑到增加有机溶剂（即三氯甲烷）用量，会加大溶剂回收处理工作量，增加能源消耗，因此，三氯甲烷／水体系中油水体积比选择0.5～1.0较为合适。

3 结论

（1）2，3－二羟基－1，8－桉树脑易溶于水、二氯甲烷和三氯甲烷，可溶于乙酸乙酯、1，2－二氯乙烷和α－蒎烯（25℃时的溶解度分别为26.1g·L－1、24.9g·L－1、14.9g·L－1）。

（2）有机溶剂种类、温度和油水体积比对2，3－二羟基－1，8－桉树脑在有机溶剂／水两相体系中的分配比有较大的影响。以1，2－二氯乙烷、乙酸乙酯和α－蒎烯为有机溶剂，分配比均较小；而以二氯甲烷和三氯甲烷为有机溶剂，分配比较大。在5～35℃的温度范围内，随着温度的升高，分配比逐渐增大；在35℃时，分配比达到最大；高于35℃后，分配比迅速降低。增大油水体积比，分配比相应增大。

（3）以二氯甲烷和三氯甲烷为有机溶剂，在温度为35℃、油水体积比为1.0的条件下，2，3－二羟基－1，8－桉树脑的分配比分别为16.3和10.3。

［1］BARTON A F，DELL B，KNIGHT A R.Herbicidal activity of cineole derivatives［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58（18）：10147－10155.

［2］SILVESTRE A J D，CAVALEIRO J A S，FEIO S S，et al.Synthesis of some new benzylic ethers from 1，8－cineole with antimicrobial activity［J］.Monatshefte für Chemie／Chemical Monthly，1999，130（4）：589－595.

［3］MIYZAZWA M，HASHIMOTO Y.Antimicrobial and bactericidal activities of esters of 2－endo－hydroxy－1，8－cineole as new aroma chemicals［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50（12）：3522－3526.

［4］SOMEYA Y，KOBAYASHI A，KUBOTA K.Isolation and identification of trans－2－and trans－3－hydroxy－1，8－cineole glucosides from Alpinia galanga［J］.Bioscience，Biotechnology，and Biochemistry，2001，65（4）：950－953.

［5］KUBOTA K，NAKAMURA K，KOBAYASHI A，et al.Acetoxy－1，8－cineoles as aroma constituents of Alpinia galangaWilld［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46（12）：5244－5247.

［6］KUBOTA K，SOMEYA Y，YOSHIDA R，et al.Enantiomeric purity and odor characteristics of 2－and 3－acetoxy－1，8－cineoles in the rhizomes of Alpinia galangaWilld［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1999，47（2）：685－689.

［7］RATNER V V，ISAEVA Z G，POVODYREVA I P，et al.Oxidation of 2－carene by thallium（Ⅲ）acetate［J］.Russ Chem Bull，1983，32（5）：1027－1030.

［8］黄道战，王小淑，蓝虹云，等.一种2，3－二羟基－1，8－桉树脑的制备方法：中国，102675334A［P］.2012－09－19.

［9］黄道战，朱守记，蓝虹云，等.一种从反应混合物中分离提纯2，3－二羟基－1，8－桉树脑的方法：中国，103524522A［P］.2014－01－22.

［10］程能林.溶剂手册［M］.第三版.北京：化学工业出版社，2002：195－201.