CN102320929A - 2-甲基异莰醇的合成方法 - Google Patents

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袁家龙
陈晓
符新亮
祁功峰
马康
苏福海
何雅娟
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Abstract

一种2-甲基异莰醇的合成方法。该合成方法是由D-樟脑和碘甲烷作为起始反应原料，通过原位格氏反应以及烷基化反应，然后经过提纯而获得产物2-甲基异莰醇。本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法可省去预先单独制备甲基格氏试剂的步骤，操作简单、方便、安全，所用的反应原料价格低廉，溶剂用量少，能够在保证产品纯度和产率的前提下大幅度降低生产成本，因此非常适于大规模工业化生产。

Description

2-甲基异莰醇的合成方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别是涉及一种适于工业化生产的2-甲基异莰醇的合成方法。
背景技术
2-甲基异莰醇又名2-甲基异冰片，为异冰片的衍生物，也是某些藻类大量繁殖产生的两种代谢产物之一。其气味很易被人类识别，因此是其中一种影响水质的物质。当天气炎热时，水藻便会在水库增生，释放出2-甲基异莰醇，使饮用水产生异味。由于极其少量的2-甲基异莰醇就能在饮用水中产生异味，因此其在水中的浓度一直为人们所重视。另外，从自然界中提取2-甲基异莰醇比较困难，因此长期以来，人工方法合成2-甲基异莰醇受到了广泛的关注。1964年，Maelkoenen等人报道了用钯碳氢化的方法将(1R)-1，2，7，7-四甲基降冰片-5-烯-2-醇转化为2-甲基异莰醇。该方法需使用较为昂贵的钯碳催化剂和较为危险的氢化体系，因而不适合产业化生产(Maelkoenen et al.，Annales Academiae Scientiarum Fennicae，Series A2：Chemica，1964，128，30)。Medsker等人在1969年报道了使用碘甲烷制备甲基格式试剂后，再利用其与D-樟脑反应生成2-甲基异莰醇的方法。目前，由预先制备好的甲基格氏试剂与D-樟脑反应生成2-甲基异莰醇的方法为人们所普遍采用(Lloyd L.Medskeret al.，Environmental Science & Technology，1969，477)。此外，Dimitrov等人在1996年报道了使用CeCl3活化D-樟脑，然后与甲基格氏试剂反应生成2-甲基异莰醇的方法(Viadimir Dimitrov et al.，Tetrahedron Letters，1996，37，6787)。
然而，上述这些合成方法的共同缺点是都需要预先制备甲基格氏试剂，再用甲基格氏试剂与D-樟脑进行反应，因此操作过程繁琐，而且需要使用大量的溶剂，并且甲基格氏试剂稳定性较差，从而导致该方法危险性及成本高，因此仅适用于实验室的小规模制备，而无法进行大规模工业化生产，因此，目前2-甲基异莰醇的工业化生产已成为相关行业的瓶颈。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够在保证产品纯度和产率的前提下适于工业化生产的2-甲基异莰醇的合成方法。
为了达到上述目的，本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将作为原料的D-樟脑加入到容器中，然后在室温下依次加入作为溶剂的乙醚和作为格氏反应原料的镁屑以及作为催化剂的碘单质，得到混合体系A；
2)将碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌1～2小时，再加热回流下搅拌5～10小时，然后冷却过滤，将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用石油醚稀释，然后用2M盐酸溶液洗涤，静置后分离有机相和水相，水相丢弃，之后将有机相用饱和食盐水洗涤，静置后分离有机相和水相，水相丢弃，将有机相与盐酸羟胺和氢氧化钠水溶液混合搅拌24～48小时后，分液，水相丢弃，将有机相用无水硫酸钠干燥，溶剂旋干而得到粗品；
3)将上述粗品经水和乙醇混合溶剂重结晶后得到产物2-甲基异莰醇。
所述的步骤1)中D-樟脑、乙醚和镁屑的重量比为1∶2～4∶0.3～0.6。
所述的步骤2)中碘甲烷、盐酸羟胺、氢氧化钠与D-樟脑的重量比为1.1～2.0∶0.1～0.5∶0.1～0.5∶1。
所述的步骤2)中滴加过程中保持反应温度低于20℃。
所述的步骤3)中粗品与水和乙醇的重量比为1∶1～5∶1～10。
本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法的反应过程如下：
Figure BDA0000104038110000031
本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法是由D-樟脑和碘甲烷作为原料，经过原位格氏反应和烷基化反应而得到粗品，然后进一步提纯而获得产物2-甲基异莰醇。由于本发明采用了原位生成格氏试剂直接参与反应的方法，因此较以前的方法省去了单独制备甲基格氏试剂的过程，所以能够在保证产品纯度和产率的前提下大幅度简化操作过程并降低生产成本，从而适于工业化生产。另外，由于本方法反应中只需2～4倍的溶剂用量，远远低于现有技术中8～10倍的溶剂用量，因此能够在保持良好效果的基础上进一步降低生产成本。
附图说明
图1为利用本发明提供的合成方法所得到的2-甲基异莰醇的气相色谱图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法进行详细说明。
实施例1：
1)将152克D-樟脑加入到四口瓶中，然后在室温下依次加入570克乙醚、60克镁屑以及1毫克碘单质，得到混合体系A；
2)将168克碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，在滴加过程中保持反应温度低于20℃，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌1小时，再加热回流搅拌5小时，待气相色谱检测显示原料反应完全后，冷却过滤。将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用100毫升石油醚稀释后，用100毫升2M盐酸溶液洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相用100毫升饱和食盐水洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相与100毫升含有20克盐酸羟胺和20克氢氧化钠的水溶液混合，在室温下搅拌24小时，分液，水相丢弃，有机相用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发脱除溶剂后可得到粗品155克；
3)将上述粗品用200克水和550克乙醇的混合溶剂重结晶，得到132克产品2-甲基异莰醇，产率为79％，纯度＞98％。
实施例2：
1)将197克D-樟脑加入到四口瓶中，然后在室温下依次加入500克乙醚、63克镁屑以及1毫克碘单质，得到混合体系A；
2)将295克碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，在滴加过程中保持反应温度低于20℃，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌2小时，再加热回流搅拌7小时，气相色谱检测显示原料反应完全后，冷却过滤。将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用150毫升石油醚稀释后，用150毫升2M盐酸溶液洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相用150毫升饱和食盐水洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相与150毫升含有30克盐酸羟胺和30克氢氧化钠的溶液混合，在室温下搅拌30小时，分液，水相丢弃，有机相用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发脱除溶剂后可得到粗品216克；
3)将上述粗品用500克水和1200克乙醇的混合溶剂重结晶，得到178克产品2-甲基异莰醇，产率为82％，纯度＞98％。
实施例3：
1)将216克D-樟脑加入到四口瓶中，然后在室温下依次加入600克乙醚、100克镁屑以及1毫克碘单质，得到混合体系A；
2)将380克碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，在滴加过程中保持反应温度低于20℃，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌2小时，再加热回流搅拌8小时，气相色谱检测显示原料反应完全后，冷却过滤。将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用200毫升石油醚稀释后，用200毫升2M盐酸溶液洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相用200毫升饱和食盐水洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相与150毫升含有35克盐酸羟胺和35克氢氧化钠的溶液混合，在室温下搅拌40小时，分液，水相丢弃，有机相用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发脱除溶剂后可得到粗品233克；
3)将上述粗品用450克水和1100克乙醇的混合溶剂重结晶，得到198克产品2-甲基异莰醇，产率为83％，纯度＞98％。
为了验证本发明的效果，我们对上述实施例中合成的2-甲基异莰醇进行了如下测试：
1、气相色谱
色谱条件如下：
色谱柱：Kromat Corporation KB-1，100％polydimethylsiloxane，
进样量：1.0ul(CH3OH溶液)
气化室温度：200℃
初始温度：100℃
初始温度保持时间：4min
升温速度：10℃/min
最终温度：180℃
最终温度保持时间：5min
氢火焰检测器温度：280℃
气相色谱图请参见图1，实验结果见下表：
Figure BDA0000104038110000061
2、核磁
BRUKER AVANCE 300MHz核磁共振波谱仪
溶剂：CDCl3，内标物TMS
1H-NMR：δ＝2.0-2.15(m，1H)，1.6-1.8(m，2H)，1.25-1.45(m，4H)，1.22(s，3H)，1.1(s，3H)，0.81(s，3H)，0.82(s，3H).
3、质谱(MS)
理论值：168.15；测量值：168。
以上测试结果表明，利用本发明提供的合成方法所得到的产物为2-甲基异莰醇。

Claims (5)

1.一种2-甲基异莰醇的合成方法，其特征在于：所述的合成方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将作为原料的D-樟脑加入到容器中，然后在室温下依次加入作为溶剂的乙醚和作为格氏反应原料的镁屑以及作为催化剂的碘单质，得到混合体系A；
2)将碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌1～2小时，再加热回流下搅拌5～10小时，然后冷却过滤，将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用石油醚稀释，然后用2M盐酸溶液洗涤，静置后分离有机相和水相，水相丢弃，之后将有机相用饱和食盐水洗涤，静置后分离有机相和水相，水相丢弃，将有机相与盐酸羟胺和氢氧化钠水溶液混合搅拌24～48小时后，分液，水相丢弃，将有机相用无水硫酸钠干燥，溶剂旋干而得到粗品；
3)将上述粗品经水和乙醇混合溶剂重结晶后得到产物2-甲基异莰醇。
2.根据权利要求1所述的2-甲基异莰醇的合成方法，其特征在于：所述的步骤1)中D-樟脑、乙醚和镁屑的重量比为1∶2～4∶0.3～0.6。
3.根据权利要求1所述的2-甲基异莰醇的合成方法，其特征在于：所述的步骤2)中碘甲烷、盐酸羟胺、氢氧化钠与D-樟脑的重量比为1.1～2.0∶0.1～0.5∶0.1～0.5∶1。
4.根据权利要求1所述的2-甲基异莰醇的合成方法，其特征在于：所述的步骤2)中滴加过程中保持反应温度低于20℃。
5.根据权利要求1所述的2-甲基异莰醇的合成方法，其特征在于：所述的步骤3)中粗品与水和乙醇的重量比为1∶1～5∶1～10。
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