CN101778810A - (e,e)-法尼基丙酮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备E-法尼基丙酮的方法，其特征在于：使橙花叔醇与异丙烯基甲基醚在酸性催化剂的存在下在高温下进行反应；并且通过分级蒸馏进行分离。

Description

(E，E)-法尼基丙酮的制备方法
本发明涉及一种用于制备E/E-法尼基丙酮(2，6，10-三甲基-2，6，10-十五碳三烯-14-酮)的方法，该化合物是香精香料工业关注的化合物，并且是在医药上、营养学上受关注化合物(例如β-玉米胡萝卜素)的中间体。
CH260081描述了如下制备法尼基丙酮的方法：在0-5℃下利用双烯酮使橙花叔醇在NaOEt的存在下转化成其乙酰基乙酸酯，在5mm的压力和190-200℃的温度下脱羧化，然后在2.5mm下精馏(产率45.7w％)。或者，将Me-乙酰乙酸酯和橙花叔醇在无水K2CO3的存在下在150-160℃下加热10小时。添加额外的K2CO3后，将混合物在该温度下再加热10小时，除水、除醇、除酮。通过分级蒸馏残余物，得到产率60w％的法尼基丙酮。
A.Caliezi等人(Helv.Chim.Acta 35，1649-55[1952])描述了如下方法：在-18℃下在醚中用PBr3对橙花叔醇进行处理从而得到法尼基溴化物，然后与乙酰乙酸钠缩合，从而得到Et-法尼基乙酰乙酸酯，然后用Ba(OH)2水溶液进行酮裂解得到法尼基丙酮和法尼基乙酸。
根据I.N.Nazarov等人(Izvestiya Akademii nauk SSSR，SeriyaKhimicheskaya 1957，1267-70；Chem.Abstr.52：34658[1958])，乙烯基叔醇(例如橙花叔醇)转化成不饱和酮可以通过3步实现：(1)用卤化氢HX处理从而形成烯丙基卤化物，该化合物用乙酰乙酸钠处理；(2)在140-190℃下用乙酰乙酸酯对该醇进行处理；或者(3)用双烯酮对该醇进行处理。由方法(3)得到最佳结果，其得到60-65w％产率的不饱和酮。
这些方法的缺点是：形成废物(特别是盐)、产率低和立体特异性低。DE 1 193 490中以及Saucy和Marbet的Helv.Chim.Acta 50，2091-2095(1967)中公开了更便利的由乙烯基叔醇(例如橙花叔醇)和异丙烯基甲基醚(IPM)合成γ，δ-不饱和羰基化合物(例如法尼基丙酮)的方法，在该方法中，在压力(6个N2大气压)、125℃下在酸性条件下(磷酸或对甲苯磺酸)处理16小时。
J.Zhang等人(Huaxue Shijie 45，86-88(2004)；Chem.Abstr.146：296095(2006))由里哪醇通过Carroll重排、Grignard反应和催化氢化合成了产率高达50.9w％的法尼基丙酮。考虑到存在废物和产率低，这个方法相对浪费、不太经济
尽管法尼基丙酮存在四种立体异构体(E/E，E/Z，Z/E，Z/Z)，但上述参考文献中没有任何一篇给出任何关于最终产物的立体性质的信息。也未公开E/E-法尼基丙酮的立体定向制法。法尼基丙酮的立体性质的差异对于各异构体在香精香料工业中的使用很重要。本发明的任务在于找到一种立体定向合成E/E-法尼基丙酮的经济、高产率以及能实现至少若干t/a工业规模的方法。
这已经通过如下实现：使橙花叔醇与异丙烯基甲基醚(IPM)在酸性催化剂的存在下进行反应，然后通过分级蒸馏从反应混合物中分离纯E/E-法尼基丙酮。本发明因此涉及一种用于制备E/E-法尼基丙酮的方法，该方法中，使橙花叔醇与IPM在酸性催化剂的存在下进行反应，然后通过分级蒸馏将其分离出来。由此，可以得到立体纯度为至少90％的E/E-法尼基丙酮。
本发明还涉及由此得到的/可由此得到的E/E-法尼基丙酮并且涉及根据本发明的方法得到/可根据本发明的方法得到的E/E-法尼基丙酮作为广义的香味或香精成分(尤其在香水中)和在类胡萝卜素的制备中作为中间体的用途。
原料E/Z-橙花叔醇或E-橙花叔醇以及异丙烯基甲基醚是可商购产品。E-橙花叔醇还可由商购E/Z-橙花叔醇通过分级蒸馏得到。
酸性催化剂优选为磷酸，其用量相对于反应混合物中的橙花叔醇适于为0.01至0.5mol％，优选为0.2mol％。有利的是使用在适当有机溶剂诸如丙酮中的磷酸(优选地其浓度为10-30wt％)，而非磷酸本身。然而也可以使用诸如硫酸的其它矿物酸和诸如对甲苯磺酸、甲磺酸、三氯乙酸或草酸的强有机酸，但不太优选。
该反应适于在100-200℃范围内的温度下实施8-20小时，优选在120-180℃下，更优选在140-160℃下实施约16小时总反应时间。
该反应可以在密闭反应器中在大气压和回流下或者在加压下实施，如果需要可以在惰性气氛(诸如氮气)下实施。此外，该反应采用过量的IPM实施，其摩尔量相对于橙花叔醇的摩尔量为2.5-5.0∶1，优选大于3.8∶1。可以照常取样并通过气相色谱对其进行分析来确定反应终点。
通过在减压下、优选在小于0.1mbar下、更优选在0.03-0.02mbar下进行分级蒸馏从反应混合物中分离出所需E/E-法尼基丙酮作为主要级分。有利地，通过添加碱性有机或无机化合物(例如乙酸钠)中和酸性催化剂，如果需要在分馏前将它以及低沸点组分除去。
发现磷酸催化的E/E-橙花叔醇的C3-延长导致以下四种法尼基丙酮(FA)异构体的混合物，在蒸馏(分离低沸点物和高沸点物)后全部异构体的产率为89-91％：E/E-FA：34％；(5Z，9E)-FA+(5E，9Z)-FA：49％(这两种异构体不能通过气相色谱分离)；Z/Z-FA：17％。相应地，E-橙花叔醇的C3-延长导致两种异构体E/E-FA和(5Z，9E)-FA(约60∶40％)的混合物在蒸馏(分离低沸点物和高沸点物)后全部异构体的产率为86-88％。
通过以下实施例对本发明进行更详细地阐述。
实施例1
由E-橙花叔醇磷酸催化制备E/E-法尼基丙酮
在1.0升不锈钢间歇反应器(中压-高压)中装入1.2885g的18w％H3PO4在丙酮中的溶液(2.37mMol，0.3Mol)和179.5g的E-橙花叔醇(0.790Mol)，其中该反应器具有在夹套中的电加热和水冷系统、压力传感器和不锈钢搅拌器。添加225g的异丙烯基甲基醚(IPM，3.01Mol，3.81当量)。搅拌(500rpm)下，将混合物在2小时内加热至160℃。16小时总反应时间后，将反应混合物冷却至25℃，在减压下从反应器中取出，并与2g的乙酸钠一起搅拌30分钟。在5μm的Teflon膜上过滤后，在旋转蒸发器中40℃下分两步(泵压为10mbar和0.05mbar)除去低沸点物。粗产物(产率93.1％，选择性0.94)在500ml的双口圆底烧瓶中油浴中进行蒸馏，该烧瓶具有PT 100、磁力搅拌器、Liebig冷凝器、Anschütz Thiele分离器、冷阱(cold trap)和高真空泵。在140℃的浴温、125-127℃的内部温度、118-122℃的头部温度以及0.03-0.02mbar的绝对压力(泵压)下，得到产率为86％的E/E-法尼基丙酮和(5Z，9E)-法尼基丙酮的混合物。在67-140℃、44.5-123℃或27.3-111℃和0.03mbar(泵压)的条件下得到产率3.7％的E/E-法尼基丙酮和(5Z，9E)-法尼基丙酮的混合物的前馏分。主要馏分和前馏分的总产率为89.7％，选择性为0.9。E/E-法尼醇丙酮通过蒸馏从(5Z/9E)-法尼基丙酮中分离出来。通过1H和13C-NMR谱表征产物。纯度通过色谱确定。
E/E-FA 300MHz 13C-NMR(CDCl3)：δ(ppm，TMS)＝208.8，136.4，135.0，131.3，124.4，124.0，122.5，43.8，39.7，39.6，29.9，26.8，26.5，25.5，22.5，17.7，16.0(2C)。
实施例2
以与实例1所述相同的方式，由199g E-橙花叔醇、1.38g催化剂溶液和3.15当量的IPM出发，得到E/E-法尼基丙酮和(5Z，9E)-法尼基丙酮的混合物，产率为89.8％，选择性为0.90(粗产物)；或产率为87.4％(分离低沸点物和高沸点物后的主馏分和前馏分的总量)，选择性为0.87。
实施例3
以与实例1所述相同的方式，由224.4g E-橙花叔醇、1.56g催化剂溶液和2.5当量的IPM出发，得到E/E-法尼基丙酮和(5Z，9E)-法尼基丙酮的混合物，产率为88.2％，选择性为0.88(粗产物)；或产率为86.1％(分离低沸点物和高沸点物后的主馏分和前馏分的总量)，选择性为0.86。

Claims (10)

1.一种用于制备E/E-法尼基丙酮的方法，其特征在于：使橙花叔醇与异丙烯基甲基醚在酸性催化剂的存在下在高温下进行反应；并且通过分级蒸馏进行分离。
2.如权利要求1所述的方法，其中，E-橙花叔醇与异丙烯基甲基醚反应。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，橙花叔醇和异丙烯基甲基醚的摩尔量。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述酸性催化剂是在丙酮溶液中的磷酸。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中，纯E/E-法尼基丙酮通过在小于0.1mbar的绝对压力下分级蒸馏反应混合物而得到。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中，得到立体纯度为至少90％的E/E-法尼基丙酮。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述方法制备的E/E-法尼基丙酮。
8.通过权利要求1至6中任意一项所述的方法得到的或可通过权利要求1至6中任意一项所述的方法得到的E/E-法尼基丙酮。
9.通过权利要求1至6中任意一项所述的方法得到的或可通过权利要求1至6中任意一项所述的方法得到的E/E-法尼基丙酮作为香料或香精成分的用途。
10.通过权利要求1至6中任意一项所述的方法得到的或可通过权利要求1至6中任意一项所述的方法得到的E/E-法尼基丙酮在类胡萝卜素的制备中作为中间体的用途。
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