CN101696198A

CN101696198A - 2,5-二甲基-4-羟基-3(2h)呋喃酮的制备方法

Info

Publication number: CN101696198A
Application number: CN200910188283A
Authority: CN
Inventors: 刘举; 王通璐; 王好智; 陈亭刚
Original assignee: DALIAN JINJU PERFUME Co Ltd
Current assignee: Laike Fine Chemical Co., Ltd., Dalian
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: CN101696198B

Abstract

2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法。以3，4-己二酮为原料，10～25℃无需溶剂滴加溴素5-6h，发生取代反应，保温反应3-6h，经过中和、真空蒸馏得到的2，5-二溴-3，4-己二酮，收率70-90％。继而用2，5-二溴-3，4-己二酮在碱金属盐作用下60-90℃水解反应6-12h，经过中和、洗涤、萃取、浓缩、结晶、重结晶得产品2，5-二甲基-4-羟基-3-(2H)呋喃酮，收率50-60％，熔点75-78℃，含量为＞98％。本发明与现有技术相比，操作简单，收率高，降低生产成本。

Description

2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法

技术领域

本发明属于一个碳原子的五节环化合物的制备方法领域，特别是涉及环中有一双键，并有取代碳氢基、取代羟基、和氧原子直接连接在环上化合物的制备方法。

背景技术

2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮天然存在于菠萝、橙桔、黑莓、草莓、葡萄等果汁或果酱中。另外，在牛肉清汤、白兰地以及葡萄酒中也鉴定出有2，5-二甲基4-羟基-3(2H)呋喃酮存在。2，5-二甲基4-羟基-3(2H)呋喃酮具有强烈的草莓香韵及焦糖果香，能使用于食品及饮料业上，被誉为“香料之王”。在2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的合成路线中，有实用价值主要有下列三类：

1.以乳酸乙酯为原料的合成路线^[1]：

用乳酸乙酯与溴乙酸乙酯在碱性条件下反应生成α-甲基二甘酸二乙酯，再与草酸二乙酯缩合，然后用卤甲烷进行甲基化，最后水解脱羧制得总收率为30％-40％的2，5-二甲基4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式：

该合成反应路线长，操作复杂，成本高。

2.以丙酮醛为原料的合成路线^[2]：

由锌粉提供还原电子，丙酮醛在乙醇水溶液体系中经过Pinacol偶联反应，得到3，4-二羟基-2，5-己二酮，后者经Na₂HPO₄调节水溶液PH值，可环化制得2，5-二甲基4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式：

此合成路线短，产率较低，原料不易得，不适宜工业化生产。

3.以3，4-己二酮为原料的合成路线^[3]：

在乙醚-二氧六环溶剂中溴化生成中间体2，5-二溴-3，4-己二酮，再经回流水解闭环可得到总收率为46％的2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式为：

该方法虽然合成路线短，但是现有技术中中间体2，5-二溴-3，4-己二酮收率低、成本高，在产品呋喃酮的萃取和结晶溶剂使用卤代烷烃，卤代烷烃毒性强，不适宜做合成香料。

参考文献

[1]US4189439

[2]US5009753

[3]US3629292

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种工艺更为简便，产率高，成本低的2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的合成方法，改进并解决现有技术存在的工艺技术问题和不足。

本发明总反应式为：

本发明具体反应分两步骤进行：其反应式为

(1)己二酮溴化：首先将己二酮和溴素作为起始原料，进行取代反应，将己二酮全部加到反应器中，在无溶剂下，将适宜温度控制在10～30℃，优选温度在15～25℃，最佳温度20～25℃。搅拌下滴加溴素，适宜时间为2～5h，优选时间2～4h，最佳时间2～3h；保温反应适宜时间3～7h，优选时间在4～6h，最佳时间4～5h；室温下用碳酸盐水溶液洗涤至中性，静置分层，分出有机层，真空蒸馏，收集95℃/5mm馏份的2，5-二溴-3，4-己二酮，收率70～90％。

所用原料的适宜摩尔配比为：己二酮∶溴素＝1∶1.5～3.0，优选摩尔配比为：己二酮∶溴素＝1∶1.6～2.8，最佳摩尔配比为：己二酮∶溴素＝1∶1.8～2.5；所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠，碳酸钾，碳酸氢钾。

(2)2，5-二卤-3，4-己二酮水解反应：然后用2，5-二溴-3，4-己二酮、水、碱金属盐进行水解反应，适宜反应温度是60～90℃，优选反应温度70～90℃，最佳反应温度80～90℃；适宜回流时间6～12h，较好回流时间8～10h，最佳回流时间8～9h。反应毕降温到室温，用固体碳酸盐中和至中性，然后用3～5倍原料2，5-二溴-3，4-己二酮质量的醚类溶剂萃取2～4次、萃取液合并后浓缩，用醇类溶剂结晶、重结晶得产品2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮，熔点75-78℃，收率40～60％。产品经色谱-质谱联用检测，确认为2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮，含量99％。

所用原料的适宜质量配比为：2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶碱金属盐＝1∶1～3.0∶0.05～0.5，优选质量配比：2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶碱金属盐＝1∶1～1.8∶0.1～0.4，最佳质量配比：2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶碱金属盐＝1∶1～1.5∶0.25～0.3。

所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇；所述碱金属盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾；所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾；所述醚类溶剂为乙醚、丙醚、甲基叔丁基醚。

与现有技术所述的相比较，本发明的突出特点是取代反应不使用溶剂，不使用盐酸催化剂，不仅提高了收率，提高了产品含量，简化了工艺，减少了盐酸带来的环境污染，并且降低了生产成本。同时，2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的重结晶采用低毒溶剂醇类。

以下用具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

(1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，将瓶内温度调节到20℃，此时在搅拌下滴加824g(5.15M)溴素，2h滴加完毕，之后仍在该温度搅拌反应5h，反应完毕后，将反应液冷却至室温，然后用5％碳酸钠水溶液调节PH值至中性，静置分层，分出有机层，之后进行真空蒸馏，收集95℃/5mmHg柱馏份，得产品664克，含量95％，收率88.2％(以己二酮计)。

(2)2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，100g(5.56M)水以及27g(0.23M)磷酸二氢钠催化剂，搅拌下加热至80℃回流温度发生水解反应。维持该温度反应9h。降温到室温，用固体碳酸钠中和至中性，用甲基叔丁基醚400ml萃取3次，合并有机层，浓缩，用乙醇结晶、重结晶得2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮27g，熔点75～78℃，收率60％。产品经色谱-质谱联用检测，确认为呋喃酮，含量99％。

实施例2

(1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，将瓶内温度调节到25℃上，此时在搅拌下滴加850g(5.30M)溴素，3h左右滴加完毕，之后仍在该温度搅拌反应4h，反应完毕后，将反应液冷却至室温，然后用5％碳酸氢钠水溶液调节PH值至中性，静置分层，分出有机层，之后进行真空蒸馏，收集95℃/5mmHg柱馏份，得产品2，5-二溴-3，4-己二酮640克，含量95％，产率85.0％(以己二酮计)。

(2)2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，123g(6.83M)水、以及19g磷酸氢二钠催化剂，搅拌下加热至90℃回流温度发生水解反应。维持该温度反应8h。降温到室温，用固体碳酸钾中和至中性，用乙醚400ml萃取3次，合并有机层，浓缩，用甲醇结晶、重结晶得2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮25g，熔点75～78℃，产率55％。产品经色谱-质谱联用检测，确认为呋喃酮，含量99％。

实施例3

(1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，将瓶内温度调节到30℃，此时在搅拌下滴加1263g(7.89M)溴素，约5h滴加完毕，之后仍在该温度搅拌反应7h，反应完毕后，将反应液冷却至室温，然后用5％碳酸钾水溶液调节PH值至中性，静置分层，分出有机层，之后进行真空蒸馏，收集95℃/5mmHg柱馏份，得产品2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮542克，含量95％，收率72％(以己二酮计)。

(2)2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，190g(10.6M)水以及38g(0.28M)磷酸二氢钾催化剂，搅拌下加热至70℃回流温度发生水解反应。维持该温度反应12h。降温到室温，用固体碳酸氢钠中和至中性，用丙醚400ml萃取3次，合并有机层，浓缩，用丙醇结晶、重结晶得2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮22g，熔点75～78℃，收率48.6％。产品经色谱-质谱联用检测，确认为呋喃酮，含量99％。

实施例4

(1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，将瓶内温度调节到10℃，此时在搅拌下滴加673g(4.21M)溴素，4h左右滴加完毕，之后仍在该温度搅拌反应6h，反应完毕后，将反应液冷却至室温，然后用5％碳酸氢钾水溶液调节PH值至中性，静置分层，分出有机层，之后进行真空蒸馏，收集95℃/5mmHg柱馏份，得产品2，5-二溴-3，4-己二酮594.5克，含量95％，产率79％(以己二酮计)。

(2)2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的合成。

在一装有搅拌机、温度计、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，285g(15.8M)水、以及7.6g(0.04M)磷酸氢二钾催化剂，搅拌下加热至60℃回流温度发生水解反应。维持该温度反应6h。降温到室温，用固体碳酸氢钾中和至中性，用甲基叔丁基醚400ml萃取3次，合并有机层，浓缩，用无水丁醇结晶、重结晶得2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮18g，熔点75～78℃，产率40％。产品经色谱-质谱联用检测，确认为呋喃酮，含量99％。

Claims

1.2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于工艺为：

(1)己二酮溴化：所用原料的摩尔配比为：己二酮∶溴素＝1∶1.5～3.0；

操作步骤为：将己二酮加到反应器中，在搅拌下，于10～30℃滴加溴素，2～5h滴加完毕，保温反应3～7h；反应完成后，室温下用碳酸盐水溶液洗涤至中性，静置分层，有机层进行真空蒸馏，收集95℃/5mm馏份的2，5-二溴-3，4-己二酮；

(2)2，5-二溴-3，4-己二酮水解反应：所用原料质量配比为：2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶碱金属磷酸盐＝1∶1～3.0∶0.05～0.5；

操作步骤为：将2，5-二溴-3，4-己二酮、水和碱金属磷酸盐搅拌下在60～90℃进行回流反应6～12h，反应毕降至室温，用固体碳酸盐中和至中性，然后用3～5倍原料2，5-二溴-3，4-己二酮质量的醚类溶剂萃取2～4次、萃取液合并后浓缩，用醇类溶剂结晶得产品；

其中：所述碱金属磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾或磷酸氢二钾；所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾；所述醚类溶剂为乙醚、丙醚或甲基叔丁基醚；所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。

2.根据权利要求1所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(1)中原料的摩尔配比为：己二酮∶溴素＝1∶1.6～2.8。

3.根据权利要求1或2所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(1)中原料的摩尔配比为：己二酮∶溴素＝1∶1.8～2.5。

4.根据权利要求1所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(1)中的操作步骤为：温度控制在10～30℃，滴加溴素时间2～4h，保温反应时间4～6h。

5.根据权利要求1或4所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(1)中的操作步骤为：温度控制20～25℃，滴加溴素2～3h，最佳时间反应4～5h。

6.根据权利要求1所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(2)中所用原料的质量配比为：2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶碱金属磷酸盐＝1∶1～1.8∶0.1～0.4。

7.根据权利要求1或6所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(2)中所用原料的质量配比为：2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶碱金属磷酸盐＝1∶1～1.5∶0.25～0.3。

8.根据权利要求1所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(2)中回流温度70～90℃，回流时间8～10h。

9.根据权利要求1或8所述2，5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于所述工艺(2)中回流温度80～90℃，回流时间8～9h。