CN101417931B - 一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法 - Google Patents

一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法 Download PDF

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一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，采用乙醇和碱土金属氧化物代替乙醇钠作为乙氧基化反应试剂，克服了“乙醛酸”法合成乙基香兰素原材料成本较高、产品有酚的气息以及采用“乙醇钠为乙氧基化反应试剂，铜盐为反应主催化剂，极性非质子溶剂为助催化剂”进行乙氧基化难以实现的弊端，反应条件温和，选择性好，收率高，三废排放量小，成本低，工业化前景广阔。

Description

一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法 
技术领域
本发明涉及一种苯乙醚衍生物的合成方法，特别是一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法。 
背景技术
乙基香兰素，又称乙基香草醛，化学名称：3-乙氧基-4羟基苯甲醛，为白色至淡黄色针状结晶或结晶性粉末，熔点76～78℃，微溶于水，易溶于乙醇，香味为同量甲基香兰素的3～4倍。乙基香兰素具有香味纯正、幽雅、使用量少、香气足、不变色等特点，广泛应用于配制各类香精，用作定香剂、调味剂；应用于化妆品、烟草、酒类、糕点等行业；还可用于可可粉、巧克力、奶油等生产行业；此外，乙基香兰素作为重要的精细化学品中间体，在医药、农药、电镀、催化剂等方面也有广泛的应用。作为香兰素的替代品，其用量正以年10％的速度递增。 
迄今为止，还未发现天然物中含有乙基香兰素，市场上销售的产品均由化学方法合成。目前主要的生产方法是“乙基愈创木酚-乙醛酸法”【张德善等，化工科技，2005，13(5)：59～62】。但该法原材料成本较高、产品有酚的气息。据此，中国专利CN1143066A、CN1323777A、CN1401622A等提出了以对甲酚、对羟基苯甲醛为原料的工艺路线。该法获得的香兰素，最大的优点是：产品香味纯正，接近天然。实现这一方法的中间体“酚的邻位溴代衍生物”，很容易通过溴化得到。关键步骤是溴代芳香化合物的烷氧基化，而“酚的邻位溴代衍生物”，则属于非活性溴代芳香化合物。 
对非活性溴代芳香化合物的烷氧基化，目前文献的报道一般只限于甲氧基化，如“The Copper-Carbon Dioxide System，a New Mild and SelectiveCatalyst for the Methoxylation of Non-activated Aromatic Brom”【D.Nobel，J.CHEM.SOC.，CHEM.COMMUN.，1993，419～420】、“非活性芳香芳香溴化物烷氧基化研究”【李树安等，淮海工学院学报，第8卷第1期：26～27】、 
“非活性溴代芳香化合物的甲氧基化反应”【冀亚飞等，化工进展，2001年第 1期：29～30】等。典型的方法是：甲醇钠为甲氧基化反应试剂，铜盐为反应主催化剂，极性非质子溶剂为助催化剂。 
采用类似的方法进行乙氧基化，则难以实现。文献“Copper(I)HalideCatalysed Synthesis of Alkyl Aryl Heteroaryl Ethers”【Tefrahedronvol.48，NO.17.pp.3633-3652】报道，使用商品的乙醇钠为乙氧基化反应试剂，反应根本就不能进行，必须使用新鲜制备的乙醇钠。我们经多次实验证实，即或是采用新鲜制备的乙醇钠，反应的选择性也差，收率也很低(仅为15％)。 
发明内容
鉴于此，本发明采用乙醇和碱土金属氧化物代替乙醇钠作为乙氧基化反应试剂，高选择性、高收率地实现乙氧基化，合成乙基香兰素及其衍生物。 
本发明是这样实现的： 
以 
Figure DEST_PATH_GSB00000358124300011
为原料，其中R是-H或-OC2H5，以乙醇和碱土金属氧化物或碱土金属的醇盐为乙氧基化反应试剂，在铜盐和极性非质子溶剂的催化作用下进行反应；反应式如下： 
若R为-H，则产物为乙基香兰素；若R为-OC2H5，则产物为乙基香兰素的衍生物3，5-二乙氧基-4-羟基苯甲醛。 
①本发明所用的碱土金属氧化物，是氧化钙(CaO)，氧化锶(SrO)氧化钡(BaO)；也可以是它们的混合物；还可以是碱土金属的醇盐，如乙醇钡，乙醇钙等。首选BaO、CaO，最佳选择BaO。其用量为原料质量的1-10倍，最佳用 量为1.5-2.5倍。 
②本发明反应过程中，乙醇既作反应物也作溶剂。 
③本发明所用催化剂铜盐可以是一价铜，包括氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜等；也可以是二价铜，包括氯化铜、溴化铜、碱式碳酸铜、醋酸铜等。其用量为反应物质量的0.01～5％，最佳用量0.03～0.06％。 
④本发明所用助催化剂极性非质子溶剂，包括1，3-二甲基2-咪唑烷酮(DMI)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等，首选DMI。用量为反应物的重量的1～10倍，最佳用量为4倍。 
采用本发明的方法合成乙基香兰素及其衍生物，反应选择性好，收率高，条件温和，成本低，污染小，易于工业化，工业化前景广阔。 
具体实施方式
本发明是这样实现的： 
以 
Figure DEST_PATH_GSB00000358124300021
为原料，其中R是-H或-OC2H5，以乙醇和碱土金属氧化物或碱土金属的醇盐为乙氧基化反应试剂，在铜盐和极性非质子溶剂的催化作用下进行反应；反应式如下： 
Figure DEST_PATH_GSB00000358124300022
若R为-H，则产物为乙基香兰素；若R为-OC2H5，则产物为乙基香兰素的衍生物3，5-二乙氧基-4-羟基苯甲醛。 
①本发明所用的碱土金属氧化物，是氧化钙(CaO)，氧化锶(SrO)氧化钡 (BaO)；也可以是它们的混合物；还可以是碱土金属的醇盐，如乙醇钡，乙醇钙等。首选BaO、CaO，最佳选择BaO。其用量为原料质量的1-10倍，最佳用量为1.5-2.5倍。 
②本发明反应过程中，乙醇既作反应物也作溶剂。 
③本发明所用催化剂铜盐可以是一价铜，包括氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜等；也可以是二价铜，包括氯化铜、溴化铜、碱式碳酸铜、醋酸铜等。其用量为反应物质量的0.01～5％，最佳用量0.03～0.06％。 
④本发明所用助催化剂极性非质子溶剂，包括DMI、DMF、DMAC、NMP等，首选DMI。用量为反应物的重量的1～10倍，最佳用量为4倍。 
通过下述实施例将有助于理解本发明，但并不限于本发明。 
实施例1 
在装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的5000ml三口烧瓶中，将500克氧化钡(BaO)在1500ml乙醇(C2H5OH)中搅拌成悬浊液。搅拌下依次加入2000mlDMI、250克反应物3-溴-4-羟基苯甲醛、10克CuCl2。在110℃条件下，回流反应5小时。反应完毕用1mol/L的盐酸酸化至PH≈2。液相色谱外标定量，得乙基香兰素202克，反应选择性100％，收率98％。 
实施例2 
采用与实施例1相同操作，将BaO改变为NaOC2H5，反应不进行。 
实施例3 
采用与实施例1相同的操作，将反应物改变为3-溴-4-羟基甲苯，反应时间变为8小时。得3-乙氧基-4羟基甲苯199克，反应选择性100％，收率98％。将3-溴-4-羟基甲苯在碱性条件下氧化，即得乙基香兰素。 
实施例4 
采用与实施例1相同操作，将反应物改变为3-溴-4-羟基-5-乙氧基苯甲醛。得3.5-二乙氧基-4-羟基苯甲醛210克，选择性100％，收率98％。 
实施例5 
采用与实施例1相同的操作，将BaO改变为200gCaO+200gBaO。取得与实施 例1相同的反应结果。 
实施例6 
采用与实施例1相同操作，将BaO改变为50克NaOC2H5+450克BaO，5小时后取样分析，结果显示，反应选择性明显降低，生成物中有对羟基苯甲醛，乙基香兰素的收率降低为80％。 

Claims (11)

1.一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是它是这样实现的：
以为原料，其中R是-H或-OC2H5，以乙醇和碱土金属氧化物或碱土金属的醇盐为乙氧基化反应试剂，在铜盐和极性非质子溶剂的催化作用下进行反应；反应式如下：
Figure FSB00000417378300012
若R为-H，则产物为乙基香兰素；若R为-OC2H5，则产物为乙基香兰素的衍生物3，5-二乙氧基-4-羟基苯甲醛。
2.根据权利要求1所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用的碱土金属氧化物是氧化钙或氧化锶或氧化钡；或是它们的混合物；其用量为原料质量的1-10倍。
3.根据权利要求1所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是乙氧基化反应试剂是碱土金属的醇盐，其用量为原料质量的1-10倍。
4.根据权利要求1或2所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用的碱土金属氧化物是氧化钡，其用量为原料质量的1.5-2.5倍。
5.根据权利要求1或2所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用的碱土金属的醇盐是乙醇钡或乙醇钙，其用量为原料质量的1.5-2.5倍。
6.根据权利要求1所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是反应过程中，乙醇既作反应物又作溶剂。
7.根据权利要求1所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用催化剂铜盐是一价铜，或是二价铜；其用量为反应物质量的0.01-5％。
8.根据权利要求1或6所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用的一价铜催化剂铜盐是氯化亚铜或溴化亚铜或碘化亚铜；二价铜催化剂铜盐是氯化铜或碳式碳酸铜或醋酸铜。
9.根据权利要求1或6所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用催化剂铜盐的用量为反应物质量的0.03-0.06％。
10.根据权利要求1所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用的助催化剂极性非质子溶剂是1，3-二甲基2-咪唑烷酮或N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮；其用量为反应物的重量的1-10倍。
11.根据权利要求1或9所述的一种乙基香兰素及其衍生物的合成方法，其特征是所用的助催化剂极性非质子溶剂是1，3-二甲基2-咪唑烷酮，其用量为反应物的重量的4倍。
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