CN101508639A - 4-烷基脂肪酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种4－烷基脂肪酸的制备方法，以4－烷基环己酮和脂肪醛为原料，经缩合、脱水、加氢得到2－烷基－4－烷基环己酮，再通过氧化、脱羰基反应得到4－烷基脂肪酸。本发明使用的原材料4－烷基环己酮可以从4－烷基苯酚催化加氢中简单地得到，低碳链脂肪醛也是商业化产品，所以反应原料易得，缩合、脱水、加氢以及氧化、脱羰基所用的化学反应均为经典反应，操作简单，易于工业化。

Description

4-烷基脂肪酸的制备方法

技术领域

本发明涉及一种以4-烷基环己酮和脂肪醛为原料制备4-烷基脂肪酸的工业方法。

背景技术

4-甲基脂肪酸是一类重要的香原料和精细化学品，如4-甲基辛酸天然存在于茶、菠萝蜜、朗姆酒、苹果、草莓中，在加工后的熟羊肉中也发现了它的存在。作为一种香原料，它的香气特征为：具有腊样牛肉、羊肉的脂肪气息，并且有奶油、牛奶和内酯样香韵。4-甲基脂肪酸通常使用于乳制品香精或羊肉香精配方中，也可微量地用于牛肉香精配方。

Cason J等人以4-氧代戊酸与合适的Grignard试剂反应制备4-甲基辛酸。Valentine Ragoussis等人以正己醛为原料，通过Mannich反应、Claisen重排、氢化和皂化反应，制备4-甲基辛酸。Levene和Marker等人以右旋-3-甲基辛酸为原料经多步反应制取左旋-4-甲基壬酸，之后Levene等人又以丙二酸酯和1-碘-2-甲基庚烷为原料合成4-甲基壬酸。何锡敏等人以2-甲酸已酯-4-甲基壬酸已酯为原料，经皂化、酸化、脱羧反应制得4-甲基壬酸。然而，上述文献方法制备4-烷基脂肪酸大多步骤较长、原料不易得或价格高，不适合工业化生产的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以4-烷基环己酮和脂肪醛为原料制备4-烷基脂肪酸的方法，该方法原料易得，操作简单，易于实现工业化生产。

本发明技术方案：一种4-烷基脂肪酸的制备方法，以4-烷基环己酮和脂肪醛为原料，经缩合、脱水、加氢得到2-烷基-4-烷基环己酮，再通过氧化、脱羰基反应得到4-烷基脂肪酸，其制备反应式如下：

其中：R₁选自甲基、乙基、丙基或异丙基其中之一，R₂选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基其中之一。

本发明的有益效果：本发明使用的原材料4-烷基环己酮可以从4-烷基苯酚催化加氢中简单地得到，低碳链脂肪醛也是商业化产品，所以反应原料易得，缩合、脱水、加氢以及氧化、脱羰基所用的化学反应均为经典反应，操作简单，易于工业化。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细描述，一种4-烷基脂肪酸的制备方法，以4-烷基环己酮和脂肪醛为原料，经缩合、脱水、加氢得到2-烷基-4-烷基环己酮，再通过氧化、脱羰基反应得到4-烷基脂肪酸，其制备反应式如下：

其中：R₁选自甲基、乙基、丙基或异丙基其中之一，R₂选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基其中之一。

实施例1，制备4-甲基辛酸

4-甲基-2-乙基环己酮的合成

将300g1％氢氧化钠水溶液加入到带有机械搅拌、温度计和加料漏斗的1L烧瓶中，搅拌下冷却至10℃。滴加219g 4-甲基环己酮，维持反应温度为5℃^-10℃，约10min加完，加完后再滴加80g乙醛和150g冰水的混合物，维持反应温度为10℃左右，约4h加完。加完后自动升至室温继续反应6h，加乙酸中和至pH＝7。分出水层，有机层水洗至中性。水泵减压蒸馏回收4-甲基环己酮47g，剩余物加入1g磷酸，100℃减压(0.08mPa)脱水至不再有水蒸出，冷却，剩余物水洗至中性，减压蒸馏，收集70℃^-80℃/6.7kPa馏分，得粗品100g。在500mL高压釜中加入上述粗品、0.4g5％钯碳催化剂和0.5g无水碳酸钠，用氢气置换三次，然后在80℃、2MPa条件下加氢至不再吸氢。冷却后滤除催化剂，减压蒸馏，收集90℃^-92℃/10.6kPa馏分，得无色透明液体4-甲基-2-乙基环己酮80g，纯度为98％，产率37.2％。

4-甲基-6-氧代辛酸的合成

将4-甲基-2-乙基环己酮80g加入带有温度计、搅拌器和加料漏斗的2L烧瓶中，冰水冷却至18℃，滴加825g水、441g硫酸和125g三氧化铬的混合物，控制反应温度在25℃左右，约2h加完。加完后维持反应温度在25℃左右继续搅拌反应2h，加入20g异丙醇去除多余三氧化铬。反应液冷至10℃左右，用4×150mL乙醚萃取，有机层用3×80mL水洗至pH＝5，回收溶剂。减压蒸馏，收集110℃^-115℃/1.3kPa馏分，得无色透明液体4-甲基-6-氧代辛酸87g，产率87.9％。

表征结果：IR(cm^-1)：2937.75(RCOOH)，1707.24(RCOOH)；¹HNMR(CDCl₃，TMS为内标)，δ：1.07(s，6H)，1.47-1.70(m，2H)，2.03-2.10(s，1H)，2.24-2.44(m，6H)，11.21(s，1H)；¹³CNMR(CDCl₃)，δ：7.97，19.65，28.84，31.62，31.96，36.74，49.60，180.10，211.38；MS，m/z(％)：172(M+，3.2)，154(23.6)，139(23.6)，125(100)，113(24.5)，97(60)，83(16.4)，69(85)，57(98)，41(27.3)，29(37.3)。

4-甲基辛酸的合成

将415g一缩二乙二醇，66g氢氧化钾加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1L烧瓶中，搅拌加热至100℃使氢氧化钾完全溶解，稍冷后加入79g85％水合肼和87g 4-甲基-6-氧代辛酸，搅拌回流反应1h。改回流装置为蒸馏装置，逐渐把内温升至200℃，同时蒸出水，该过程约需3h。反应液冷至100℃以下，倒入600mL冰水中，加盐酸中和至pH＝7，分出水层，有机层减压精馏，收集83℃^-85℃/1.3kPa馏分，得无色液体4-甲基辛酸46.7g，纯度为99.3％，产率58.4％。

表征结果：IR(cm^-1)：2927.78(RCOOH)，1708.61(RCOOH)；¹HNMR(CDCl₃，TMS为内标)，δ：1.25^-1.30(s，6H)，1.41^-1.47(m，8H)，1.64^-1.68(m，1H)，2.31^-2.37(m，2H)，11.92(s，1H)；¹³CNMR(CDCl₃)，δ：14.24，19.55，22.95，29.05，31.69，32.11，32.48，36.69，181.244；MS，m/z(％)：159(M+1，0.2)，129(0.5)，99(49)，85(27.3)，73(77.3)，57(100)，43(58.2)，29(19.1)。

实施例2，制备4-甲基壬酸

2-丙基-4-甲基环己酮的合成

将600g 1％氢氧化钠加入到带有机械搅拌、温度计和加料漏斗的2L烧瓶中，机械搅拌冷却至10℃，滴加413g4-甲基环己酮，冰水浴控温5℃-10℃滴加10分钟；然后滴加158g丙醛，温度控制在5℃滴加4小时；反应于室温下搅拌4小时结束。加乙酸中和至ph＝7，有机层回收4-甲基环己酮得294克，得产物粗品259g。将上述259g粗品和1g磷酸加入到烧瓶中，油浴中搅拌加热。压力控制在0.08MPa减压蒸馏，收集80℃-90℃/5mmHg馏分，得纯度98％的2-丙烯基-4-甲基环己酮159g，收率67％。将159g2-丙烯基-4-甲基环己酮、6g5％的Pd/C和0.5g无水碳酸钠加入到500mL高压釜中，温度控制在80℃、压力在2MPa加氢1.5h。滤除催化剂，精馏收集产物2-丙基-4-甲基环己酮125g。

4-甲基-6-氧代壬酸的合成

将125g 2-丙基-4-甲基环己酮加入到带有温度计、搅拌器和加料漏斗的2L烧瓶中，冰水冷却水至18℃，滴加1290g水、695g硫酸和180g三氧化铬的混合物，控制反应温度在25℃左右滴加两小时，室温下继续搅拌2小时结束。加入40g异丙醇除去多余三氧化铬，冷却10℃以下，再用乙醚萃取4次，然后水洗4次，合并有机相，回收乙醚并蒸馏得淡黄色液体4-甲基-6-氧代壬酸119g，纯度98％，收率78％。(b.p.133℃/1mmHg)。¹HNMR(CDCl₃，400MHz，TMS为内标)，δ：2.24^-2.42(m，7H)；2.06^-2.08(d，1H)；1.50^-1.68(m，4H)。¹³CNMR(CDCl₃，100MHz，TMS为内标)δ：13.96，17.42，19.65，28.75，31.63，31.91，45.54，50.01，179.77，210.86。MS，m/z(％)：186.1，168.1，143.1，125.1(100)，97.1，71.1，55.1。IR(cm^-1)：2962(COO-H)；1707(C＝0)。

4-甲基壬酸的合成

将446g一缩二乙二醇，66g氢氧化钾加入到带有搅拌、温度计和回流冷凝管的1L烧瓶中，加热至100℃待氢氧化钾溶解后稍冷却，加入75g 85％水合肼、87g 4-甲基-6-氧代壬酸，逐渐升温至145℃回流1h。改蒸馏装置，然后温度逐渐升至200℃保持3小时，冷却100℃以下，倒入到盛有700mL水的2L烧杯中，冷却至室温。加盐酸中和至ph＝7，分出下水层得粗品76.5g，精馏得4-甲基壬酸59g，收率73％。(b.p.105℃/1mmHg)。¹HNMR(CDCl₃，400MHz，TMS为内标)，δ：2.32-2.39(m，2H)；1.65-1.71(m，1H)；1.42-1.48(m，2H，)；1.24-1.32(m，7H)；1.32(s，1H)。¹³CNMR(CDCl₃，100MHz，TMS为内标)δ：14.27，17.41，22.69，26.77，28.77，30.36，32.33，36.79，45.50，181.11。MS，m/z(％)：173.2，143.1，113.2，73.1，57.2(100)。IR(cm^-1)：2926(RCOO-H)；1708(C＝0)；1216(C-OH)。

所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种4-烷基脂肪酸的制备方法，以4-烷基环己酮和脂肪醛为原料，经缩合、脱水、加氢得到2-烷基-4-烷基环己酮，再通过氧化、脱羰基反应得到4-烷基脂肪酸，其制备反应式如下：

其中：R₁选自甲基、乙基、丙基或异丙基其中之一，R₂选自氢、甲基、乙基、丙基或异丙基其中之一。