CN102140484B

CN102140484B - 3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成方法

Info

Publication number: CN102140484B
Application number: CN 201010591159
Authority: CN
Inventors: 毛多斌; 李兴波; 岳正阳; 周强
Original assignee: ZHENGZHOU AOLI INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU AOLI INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102140484A

Abstract

本发明涉及一种3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成制备方法。旨在解决紫罗兰醇酯制备收率低、操作步骤繁多、对环境有害的难题。本发明方法以α-紫罗兰酮为原料，使用过氧化叔丁醇为氧化剂进行烯丙位氧化得到3-氧代-α-紫罗兰酮，然后以硼氢化钠/氯化钙为还原剂选择性还原得到3-氧代-α-紫罗兰醇，最后用不同的酰化剂得到系列3-氧代-α-紫罗兰醇酯。本发明方法反应操作相对简便，不使用重金属催化剂，且反应总收率达到41%以上；本发明制备出的3-氧代-α-紫罗兰醇酯可改善主流烟气和侧流烟气的香味，协调香型，使整支烟抽吸时的香味感觉自始至终保持一致；可提高香气质量，具有不影响卷烟嗅香、提高卷烟燃吸品质等应用价值。

Description

3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成方法

技术领域

本发明涉及香料合成领域，具体涉及一种3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成制备方法。

背景技术

在烟草业中，烟草产品内所添加的香料相当可观。大多卷烟除了只有微量的香料外，其他几种烟草产品的香料含量都较高。其中斗烟、雪茄、手卷烟、嚼烟、鼻烟和水烟中的香料添加量通常都高于卷烟。在这类产品中，香料对整个产品的口味起着决定性作用。在卷烟中添加香精香料, 其作用在于改善卷烟的理化特性、圆润香气、修饰烟香味、改善吸味、确立产品的风格, 在某种程度上影响着消费者的嗅觉、味觉和触觉, 增进产品的可接受性。目前烟用香料来源主要分为三个种类, 来自烟草本身的香料、非烟草的天然香料和人工合成的香料。尽管卷烟中的香料含量较低，然而由于其全球范围内的庞大消费，使卷烟成为烟草产品中消耗烟草香料的第一大户。

巨豆三烯酮是烟草中一种重要的致香成分，对卷烟的香气起着重要的作用。但因其双键多，不饱和程度高，共扼体系大而容易聚合，难以储存。因而会影响卷烟产品质量的稳定和风格的一致。通过合成稳定的前体化合物，如氧代-a-紫罗兰醇脂等，将其加入卷烟后，在卷燃吸过程中释放出巨豆三烯酮是解决此问题的一种有效途径。

3-氧代-α-紫罗兰醇酯属于紫罗兰酮系列香料中的重要成员，可广泛应用于日化、烟草等产品加香。现有技术中3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成是以α-紫罗兰酮为原料，经羰基还原、酯化，然后烯丙位氧代得到产物。但此类法操作步骤繁多，还多用重金属三氧化铬为氧代试剂，对环境有害，并且总收率不到30%。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、原料易得、收率高且对环境友好的3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

以α-紫罗兰酮为原料，使用过氧化叔丁醇为氧化剂进行烯丙位氧化得到3-氧代-α-紫罗兰酮，然后以硼氢化钠/氯化钙为还原剂选择性还原得到3-氧代-α-紫罗兰醇，最后用不同的酰化剂（乙酸异丙烯酯、氯甲酸乙酯、草酰氯等）得到系列3-氧代-α-紫罗兰醇酯，其中包括C2-C10羧酸酯、碳酸乙酯、草酸酯。其反应通式如下：

Figure 2010105911597100002DEST_PATH_IMAGE001

一种3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成方法，包括以下步骤：

（1）在氯化亚铜、四丁基溴化铵为催化剂的条件下，以α-紫罗兰酮为原料，过氧化叔丁醇为氧化剂，在二氯甲烷溶剂中进行烯丙位氧化反应，40～60℃反应下反应4～5 h后，再经分离、纯化得3-氧代-α-紫罗兰酮，其中α-紫罗兰酮、过氧化叔丁醇、氯化亚铜、四丁基溴化铵以3～4.5：18～31.5: 1～1.5: 0.5～1的质量比投料；

（2）在甲醇溶剂中，以硼氢化钠、氯化钙为还原剂对上述3-氧代-α-紫罗兰酮进行选择性还原反应，反应温度为8～12℃、反应时间为1.5～2.5h，反应产物经分离纯化得3-氧代-α-紫罗兰醇，其中3-氧代-α-紫罗兰酮、氯化钙、硼氢化钠以1.5～2.5: 1.5～2.5: 0.3～0.9的质量比投料；

（3）在甲苯溶剂中以乙酸异丙烯酯为酰化剂、以Nov435酶为催化剂，对上步所得3-氧代-α-紫罗兰醇进行酰化反应，反应温度50～65℃，反应时间50～60h，反应产物经分离、纯化即目标产物，其中3-氧代-α-紫罗兰醇、乙酸异丙烯酯、Nov435酶以0.5～0.7:0.4～0.6:0.5～0.8的质量比投料。

所述步骤（3）中的分离、纯化步骤为：反应结束后，过滤，减压蒸去甲苯溶剂，柱层析（梯度洗脱，石油醚：乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1），得目标产物。

以下述步骤替代所述步骤（3）：在二氯甲烷溶剂中以氯甲酸乙酯为酰化剂、以吡啶为催化剂，对上步所得3-氧代-α-紫罗兰醇进行酰化反应，反应温度15～30℃，反应时间15～25h，反应产物经分离、纯化即目标产物，其中3-氧代-α-紫罗兰醇、氯甲酸乙酯、吡啶、二氯甲烷以2～2.5:1.6～2.1: 2～5：39～52的质量比投料。

上述替代步骤中的酰化反应后的分离、纯化步骤为：反应结束后，用二氯甲烷萃取生成物，合并有机相，依次用5%磷酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤，以无水硫酸钠干燥，过夜，过滤，减压蒸去二氯甲烷溶剂，依次以V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1的洗脱剂进行梯度洗脱，得目标产物。

还可以下述步骤替代所述步骤（3）：向反应容器中依次加入3-氧代-α-紫罗兰醇、吡啶、二甲氨基吡啶，置于冰浴下，搅拌条件缓慢滴加经过冷冻的乙酸乙酯加草酰氯混合物，-5～0℃下反应18～25h，反应产物经分离、纯化即目标产物，其中3-氧代-α-紫罗兰醇、吡啶、二甲氨基吡啶、乙酸乙酯、草酰氯以2～3: 2～5: 0.1～0.3：2.9～5.9：3.2～3.8的质量比投料。

上述替代步骤中的酰化反应后的分离、纯化步骤为：反应结束后，依次用5%稀硫酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，过夜，过滤，减压蒸去溶剂，依次以V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1的洗脱剂进行梯度洗脱，得目标产物。

在前述步骤（1）中的分离、纯化步骤为：反应混合物倒入冰水混合物中，并且用二氯甲烷萃取水相，所得有机相依次用5%的盐酸、10%的亚硫酸钠溶液和水洗涤至中性，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，减压下蒸出溶剂，以V_石油醚：V_乙酸乙酯=3：1的混合液为洗脱剂，经硅胶柱层析分离，即得3-氧代-α-紫罗兰酮。

在前述步骤（2）中的分离、纯化步骤为：向终止反应后的反应液中加入10ml 氯化钠溶液，旋转蒸去除甲醇，先用氯仿萃取，再用饱和的氯化钠溶液洗涤至中性，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，减压蒸去溶剂，以V_石油醚：V_乙酸乙酯=2：1为洗脱剂，经硅胶柱层析分离，即得3-氧代-α-紫罗兰醇。

本发明具有积极有益的效果：

本发明的新工艺合成路线与已有工艺技术路线比较反应操作相对简便，避免使用重金属作催化剂，而且反应总收率达到41%以上。

本发明制备出的3-氧代-α-紫罗兰醇酯可改善主流烟气和侧流烟气的香味，协调香型，使整支烟抽吸时的香味感觉自始至终保持一致；可作为新型卷烟添加剂，它可以替代其它香料，提高香气质量，具有不影响卷烟嗅香、提高卷烟燃吸品质等应用价值。

附图说明

图1为3-氧代-α-紫罗兰醇乙酸酯红外光谱；

图2为3-氧代-α-紫罗兰醇乙酸酯核磁共振碳谱；

图3为3-氧代-α-紫罗兰醇乙酸酯核磁共振氢谱；

图4为3-氧代-α-紫罗兰醇碳酸乙酯红外光谱；

图5为3-氧代-α-紫罗兰醇碳酸乙酯核磁共振碳谱；

图6为3-氧代-α-紫罗兰醇碳酸乙酯核磁共振氢谱；

图7为3-氧代-α-紫罗兰醇草酸酯红外光谱；

图8为3-氧代-α-紫罗兰醇草酸酯核磁共振碳谱；

图9为3-氧代-α-紫罗兰醇草酸酯核磁共振氢谱。

具体实施方式

实施例1：3-氧代-α-紫罗兰酮的合成

合成方法：在装有搅拌子和冷凝管的250ml圆底烧瓶中加入3.8g α-紫罗兰酮、100ml二氯甲烷、1.35g氯化亚铜和0.8g四丁基溴化铵，搅拌条件下升温至回流，先加入25ml 70%的过氧化叔丁醇，继续回流反应2h，TCL监控，将反应混合物倒入冰水混合物中，并且用20ml二氯甲烷萃取水相。有机相依次用5%的盐酸、10%的亚硫酸钠溶液和水洗涤至中性。合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，减压下蒸出溶剂，经硅胶柱层析分离（洗脱剂V_石油醚：V_乙酸乙酯=3：1），得到浅黄色颗粒状晶体，经核磁共振和红外光谱分析，即为目标产物。熔点为71.5～72.5℃。反应产率53.8%。

合成的3-氧代-α-紫罗兰酮的红外、质谱及核磁数据如下：IR(cm^-1)：1 670；MS(m/z)：206，191，173，150，135，121，115，108，91，77，65，53，43； ¹HNMR(CDCl₃)，δ：1.01(s，3H，CH₃)，1.08(s，3H，CH₃)，1.90(s，3H，CH₃)，2.13(d，H，CH)，2.28(S，3H，CH₃)，2.38(d，H，CH)，2.73(d，lH，CH)，5.98(s，1H，CH)，6.21(d，1H，CH)，6.68(dd，1H，CH)；CNMR(CDC1₃)，δ：198.25(C-3)，197.51(C-9)，159.12(C-5)，143.55(C-7)，133.69(C-8)，126.96(C-4)55.37(C-6)，47.28(C-2)，36.63(C-1)，27.85(C-l0)，27.52(C-11)，27.28(C-12)，23.45(C-13)。

实施例2：3-氧代-α-紫罗兰醇的合成

合成方法：在装有搅拌子的250ml圆底烧瓶中加入2.1g 3-氧代-α -紫罗兰酮、100ml无水甲醇、2.2g 无水氯化钙，置于室温下反应至氯化钙全部溶解。把反应混合物置于冰浴中，分4次将0.6g硼氢化钠缓慢加入到反应液中反应1h后终止反应，TCL监控，向反应液中加入10ml 氯化钠溶液，旋转蒸去绝大部分甲醇，用氯仿萃取，用饱和的氯化钠溶液洗涤至中性，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，减压蒸去溶剂，经硅胶柱层析分离（V_石油醚：V_乙酸乙酯=2：1），得到无色黏稠状液体。经核磁共振和红外光谱分析，即为目标产物，反应产率90.8%。

合成的3-氧代-α-紫罗兰醇的红外、质谱及核磁数据如下：IR(cm^-1)：3 421，3 029，2 967，1 657；MS(m/z)：208，193，175，152，135，123，115，108，95，79，67，55，43；¹HNMR(CDC1₃)，(δ)：0.98(d，3H，CH₃)，1.04(s，3H，CH₃)，1.30(dd，3H，CH₃)，1.92(dd，H，CH₃)，1.97(s，H，CH)，2.11(d，H，CH)，2.36(d，1H，OH)，2.55(s，1H，CH)，4.36(dd，1H，CH)，5.59(ms，1H，CH)，5.70(dd，1H，CH)，5.90(S，1H，CH)；¹³CNMR(CDC1₃)，(δ)：199.28(C-3)，162.12(C-5)，138.61(C-8)，126.42(C-7)，125.72(C-4)，68.19(C-9)，55.37(C-6)，47.39(C-2)，36.08(C-1)，27.8l(C-11)，27.O8(C-12)，23.62(C-10)，23.49(C-13)。

实施例3：3-氧代-α-紫罗兰醇乙酸酯的合成

合成方法：向三口烧瓶中依次加入经实施例1、2制得的3-氧代-α-紫罗兰醇(0.6g)、精制甲苯50ml、乙酸异丙烯酯（0.4～0.6 g）、Nov435酶（0.5～0.8g），搅拌条件下反应，反应温度：50～65℃；反应时间：50～60h，TCL监控。反应结束后，过滤，减压蒸去溶剂，柱层析（梯度洗脱，V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1），得浅黄色透明液体，经核磁共振和红外光谱分析（参见图1、图2、图3），即为目标产物。反应产率82.2%，纯度：98.5%。

实施例4：3-氧代-α-紫罗兰醇碳酸乙酯的合成

合成方法：向三口烧瓶中依次加入经实施例1、2制得的3-氧代-α-紫罗兰醇（2.1g）、吡啶（催化剂）2～5ml、二氯甲烷30～40ml、氯甲酸乙酯（1.6～2.1g），搅拌条件下反应，反应温度：15～30℃；反应时间：15～25h，TCL监控。反应结束后，用二氯甲烷萃取，合并有机相，依次用5%磷酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，过夜，过滤，减压蒸去溶剂。柱层析（梯度洗脱，V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1），得浅黄色透明液体，经核磁共振和红外光谱分析（参见图4、图5、图6），即为目标产物。反应产率92.3%。纯度：99.1%。

实施例5：双（3-氧代-α-紫罗兰醇）草酸酯的合成

合成方法：向三口烧瓶中依次加入经实施例1、2制得的3-氧代-α-紫罗兰醇（2.5g）、吡啶（催化剂）2～5g、二甲氨基吡啶0.2g，置于冰浴下，搅拌条件缓慢滴加经过冷冻的（乙酸乙酯5ml+草酰氯3.2～3.8g）混合物，反应温度：-5～0℃；反应时间：18～25h，TCL监控。反应结束后，依次用5%稀硫酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，过夜，过滤，减压蒸去溶剂。柱层析（梯度洗脱，V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1），得浅黄色透明液体，经核磁共振和红外光谱分析（参见图7、图8、图9），即为目标产物。反应产率93.6%。纯度：99.0%。

Claims

1.一种3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成方法，包括以下步骤：

（1）在氯化亚铜、四丁基溴化铵为催化剂的条件下，以α-紫罗兰酮为原料，过氧化叔丁醇为氧化剂，在二氯甲烷溶剂中进行烯丙位氧化反应，40～60℃反应下反应4～5 h后，将反应混合物倒入冰水混合物中，并且用二氯甲烷萃取水相，所得有机相依次用5%的盐酸、10%的亚硫酸钠溶液和水洗涤至中性，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，减压下蒸出溶剂，以V_石油醚：V_乙酸乙酯=3：1的石油醚-乙酸乙酯溶液为洗脱剂，经硅胶柱层析，即得3-氧代-α-紫罗兰酮，其中α-紫罗兰酮、过氧化叔丁醇、氯化亚铜、四丁基溴化铵以3～4.5：18～31.5: 1～1.5: 0.5～1的质量比投料；

（2）在甲醇溶剂中，以硼氢化钠、氯化钙为还原剂对上述3-氧代-α-紫罗兰酮进行选择性还原反应，反应温度为8～12℃、反应时间为1.5～2.5h，然后向终止反应后的反应液中加入10ml 氯化钠溶液，旋转蒸去除甲醇，先用氯仿萃取，再用饱和的氯化钠溶液洗涤至中性，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，减压蒸去溶剂，以V_石油醚：V_乙酸乙酯=2：1的石油醚-乙酸乙酯溶液为洗脱剂，经硅胶柱层析分离，即得3-氧代-α-紫罗兰醇，其中3-氧代-α-紫罗兰酮、氯化钙、硼氢化钠以1.5～2.5: 1.5～2.5: 0.3～0.9的质量比投料；

（3）在甲苯溶剂中以乙酸异丙烯酯为酰化剂、以Nov435酶为催化剂，对上步所得3-氧代-α-紫罗兰醇进行酰化反应，反应温度50～65℃，反应时间50～60h，反应结束后，过滤，减压蒸去甲苯溶剂，依次以V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1的石油醚-乙酸乙酯溶液进行梯度洗脱，得目标产物，其中3-氧代-α-紫罗兰醇、乙酸异丙烯酯、Nov435酶以0.5～0.7:0.4～0.6:0.5～0.8的质量比投料。

2.根据权利要求1所述3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成方法，其特征在于，以下述步骤替代所述步骤（3）：在二氯甲烷溶剂中以氯甲酸乙酯为酰化剂、以吡啶为催化剂，对上步所得3-氧代-α-紫罗兰醇进行酰化反应，反应温度15～30℃，反应时间15～25h，反应结束后，用二氯甲烷萃取生成物，合并有机相，依次用5%磷酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤，以无水硫酸钠干燥，过夜，过滤，减压蒸去二氯甲烷溶剂，依次以V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1的石油醚-乙酸乙酯溶液进行梯度洗脱，得目标产物，其中3-氧代-α-紫罗兰醇、氯甲酸乙酯、吡啶、二氯甲烷以2～2.5:1.6～2.1: 2～5：39～52的质量比投料。

3.根据权利要求1所述3-氧代-α-紫罗兰醇酯的合成方法，其特征在于，以下述步骤替代所述步骤（3）：向反应容器中依次加入3-氧代-α-紫罗兰醇、吡啶、二甲氨基吡啶，置于冰浴下，搅拌条件缓慢滴加经过冷冻的乙酸乙酯加草酰氯混合物，-5～0℃下反应18～25h，反应结束后，依次用5%稀硫酸水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液、水洗涤，无水硫酸钠干燥，过夜，过滤，减压蒸去溶剂，依次以V_石油醚：V_乙酸乙酯=12：1、8：1、6：1的石油醚-乙酸乙酯溶液进行梯度洗脱，得目标产物，其中3-氧代-α-紫罗兰醇、吡啶、二甲氨基吡啶、乙酸乙酯、草酰氯以2～3: 2～5: 0.1～0.3：2.9～5.9：3.2～3.8的质量比投料。