生物质是一种可再生资源，来源多样，其分子中含有大量氧元素。从可再生生物质中合成含氧化学品是实现高价值利用的重要方法，近年来受到了广泛关注[[1], [2], [3], [4]]。松节油是从松树中提取的宝贵生物质资源，可经过深度加工用于合成多种香料和药物中间体[5,6]。
α-蒎烯是松节油的主要成分，通过深入利用可以提升其经济价值[[7], [8], [9]]。冰片是传统中药中的重要成分，常用于复苏药物[[10], [11], [12]]。由于制药和香料行业的需求不断增长，开发高效冰片合成工艺至关重要。根据中国药典（ChPC）的规定，合成冰片的冰片含量必须超过55%，樟脑含量需低于0.5%。
如图1a所示，冰片可通过α-蒎烯在酸催化剂存在下与水直接反应合成[[13], [14], [15]]。另一种方法是通过酯化-皂化途径制备冰片，如图1b所示：α-蒎烯首先与有机酸发生重排加成反应生成酯类，随后经皂化和水解生成冰片[[16], [17], [18]]。然而，该反应在没有催化剂的情况下效果较差。使用硼酸或固体酸等酸催化剂可以显著提高反应效率并增加冰片产率[19]。
无论采用一步法还是多步法，从α-蒎烯合成冰片的过程中都会不可避免地生成异冰片，这会影响冰片的纯度。虽然可以通过分离和纯化提高冰片含量，但这一过程复杂且能耗较高[20,21]。因此，开发一种直接从异冰片合成冰片的方法具有重要意义，以满足ChPC标准。
异冰片是冰片合成的副产物，也可由樟烯转化而来[22]。异冰片向冰片的转化仅需经过异构化反应。如图1c所示，这种方法为冰片的合成提供了新的途径[23,24]。在5 MPa的氢压下，镍基催化剂可促进异冰片的异构化，当反应在140°C至165°C之间进行4小时后，冰片含量可达51%[24,25]。
在本研究中，使用钴基催化剂催化异冰片的异构化反应。为降低最终产品中的樟脑含量，多余的樟脑会在较低温度下被氢化。研究表明，催化剂的酸度和钴颗粒尺寸是影响异构化反应效率的关键因素。通过一步两步法成功合成了冰片，最终冰片含量超过62%，樟脑含量低于0.5%。
