CN104961669B - N‑烃基‑2‑甲基‑5‑甲酰基‑3‑吡咯甲酸酯的制备方法及其在卷烟加香中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N‑烃基‑2‑甲基‑5‑甲酰基‑3‑吡咯甲酸酯的制备方法及其在卷烟加香中的应用。以D‑氨基葡萄糖盐酸盐为原料，在NaHCO3水溶液中和乙酰乙酸酯类进行反应，得到2‑甲基‑5‑1′,2′,3′,4′‑四羟基丁基‑3‑吡咯甲酸酯衍生物，在高碘酸钠作用下得到2‑甲基‑5‑甲酰基‑3‑吡咯甲酸酯，进一步在四丁基溴化铵和无水碳酸钾存在下和卤代烃反应制得N‑烃基‑2‑甲基‑5‑甲酰基‑3‑吡咯甲酸酯衍生物。本发明化合物制备工艺简单，所得化合物应用到卷烟中可提高香气质，增加香气量，丰满烟气，使香气变得柔和细腻，余味舒适。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种五元含氮杂环化合物及其应用，具体涉及一种N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法及其在卷烟加香中的应用。
二、背景技术：
吡咯作为一种重要的五元含氮杂环化合物，不断地从爆米花、烟草、蘑菇等食品中被检出；目前，在食品挥发性成分中已经发现的吡咯衍生物有50多种，主要包括吡咯和它的烷基、酰基取代物、加氢产物和吲哚类化合物，它们大都具有焦香、坚果香、壤善香韵等特性。吡咯类化合物与食品香味关系十分密切，并不断应用于食品香精中。目前，已被正式应用于食品香料的有11种。
在研究的过程中，人们发现各类吡咯含氮杂环化合物香料香气特征突出，阈值低(用量一般在百万分之一)，但是这些物质由于挥发性较强，往往在加工、运输和贮藏环节中极易造成香味物质挥发。另外，随着人们对健康的重视，吸烟与健康的矛盾越加突出，卷烟焦油降低引起的香气损失，使得卷烟产品易失去特色，质量降低。因此，需要一种在常温下不挥发或挥发性较弱，但在卷烟燃吸时能够发生热裂解，并能均匀地释放出香气的潜香类物质。大分子的N-取代吡咯衍生物在常温时没有气味，但是在热裂解时，分子键断裂和重新组合，生成小分子的物质。如果小分子物质是有香味的物质，那么该种衍生物则可以作为一种很好的释放型烟用潜香香料。鉴于吡咯类化合物对烟草香味的重要贡献，非常有必要开发新型吡咯类化合物并进行卷烟加香研究。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法及其在卷烟加香中的应用。利用本发明技术方案制备的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯热裂解时，通过分子键断裂和重新组合，生成小分子的物质；并且生成的小分子物质具有特殊的香味。因此，利用本发明技术方案制备的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯可以作为烟用香料。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提供一种N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先将D-氨基葡萄糖盐酸盐溶于水中，完全溶解后加入乙酰乙酸酯类和NaHCO3；加热至85～95℃进行回流反应8～10h，反应过程中进行TLC检测；反应结束后，在4～8℃条件下静置24～26h，静置后析出白色物质，减压抽滤，抽滤所得白色固体用丙酮进行重结晶，得到白色粉末状固体化合物Ⅰ即2-甲基-5-1′,2′,3′,4′-四羟基丁基-3-吡咯甲酸酯；
所述D-氨基葡萄糖盐酸盐和水的质量比为1：10～50；所述D-氨基葡萄糖盐酸盐、乙酰乙酸酯类和NaHCO3三者之间的摩尔比为1：1.0～1.3：1.3～1.6；
b、将步骤a得到的化合物Ⅰ和高碘酸钠溶解于甲醇中，加热至40～45℃条件下进行反应3～5h，经TLC检测；反应结束后加入浓度为0.25mol/L的乙醇溶液，除去未反应的高碘酸钠，减压浓缩得到米黄色固体化合物Ⅱ即2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；
所述化合物Ⅰ和高碘酸钠二者之间的摩尔比为1：1.1～1.3，所述化合物Ⅰ和甲醇的质量比为1：10～50；所述化合物Ⅰ和0.25mol/L的乙醇溶液质量比为1：10～50；
c、在步骤b得到的化合物Ⅱ中，加入卤代烃、四丁基溴化铵、乙腈和无水碳酸钾，在55～65℃条件下油浴加热反应8～12h，反应过程中进行TLC检测；反应结束后减压蒸除乙腈，在残余物中加入水溶解碳酸钾，分出有机层；所得水相用乙酸乙酯进行萃取，萃取后合并有机相，用无水Na2SO4进行干燥；干燥后静置24～26h、过滤，滤液减压浓缩，所得粗产物经柱层析分离纯化得到化合物III即N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；
所述化合物Ⅱ、卤代烃和四丁基溴化铵三者之间的摩尔比为1：1.1～1.3：0.02～0.05；所述化合物Ⅱ和乙腈的质量比为1：10～50；所述化合物Ⅱ与无水碳酸钾的摩尔比为1：3.0～3.1。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤a中所述D-氨基葡萄糖盐酸盐由合肥博美生物科技有限责任公司生产，型号为分析纯；所述乙酰乙酸酯类化合物为乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤a反应过程中TLC检测时采用的展开剂为氯仿和甲醇的混合物，氯仿和甲醇混合时的体积比为10：1。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤b中所述减压浓缩时真空度为0.09～0.1MPa，温度为40～50℃。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤b中TLC检测时采用的展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚和乙酸乙酯混合时的体积比为2：1。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤c中所述在残余物中加入水溶解碳酸钾，其加水量为碳酸钾的质量的10～50倍；所述所得水相用乙酸乙酯进行萃取，萃取时所述乙酸乙酯与水的体积比为2:1；所述减压浓缩时温度为40～50℃，真空度为0.09～0.1MPa。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤c中TLC检测时采用的展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯混合时二者之间的体积比为3：1。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，步骤c中所述卤代烃为溴代正戊烷、溴代异戊烷、溴代异丙烷、溴代异丁烷和溴代正丙烷中的任一种；
步骤c中粗产物进行柱层析分离纯化过程中，采用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，二者混合时，混合体积比为10：1。
一种利用上述制备的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷烟加香中的应用。
根据上述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷烟加香中的应用，N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷烟加香中应用时，添加质量占烟丝质量的0.01～0.06％。
为了确认本发明所述合成路线合成的目标化合物的结构，通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱、高分辨质谱对化合物结构进行分析鉴定。所用仪器为：Perkin-Elmer341型红外分光光度计(KBr压片)(美国赛默飞世尔科技公司)；DPX-400型核磁共振波谱仪(400MHz，TMS为内标)(瑞士BRUKER公司)；Q-Tof质谱仪(美国Waters-Micromass公司)。熔点采用WC-1型显微熔点仪(瑞士Büchi公司)测定，温度计未校正。
本发明的积极有益效果：
1、本发明技术方案是以氨基葡萄糖盐酸盐为原料，分别与乙酰乙酸乙酯/乙酰乙酸甲酯在水溶液中加热回流反应，并通过丙酮重结晶，得到2-甲基-5-1′,2′,3′,4′-四羟基丁基-3吡咯甲酸酯；然后在高碘酸钠作用下氧化得到2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；再通过烷基化反应，合成N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯。本发明方法操作简单，是一条简单有效的制备方法。
2、本发明技术方案采用烷基化反应的方法操作步骤简单，条件易于控制，易于操作、规模化生产。
3、本发明制备的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷烟中有较好的加香效果，可丰满烟气，使香气柔和细腻，余味舒适。
四、附图说明：
图1是本发明产品化合物N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯(III)的其中一个N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯(Ⅲc)的合成路线示意图。
图2是本发明产品化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯(Ⅲc)的HRMS图。
图3是本发明产品化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯(Ⅲc)的IR图。
图4是本发明产品化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯(Ⅲc)的1HNMR图。
图5是本发明产品化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯(Ⅲc)的13CNMR图。
图6是本发明产品化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯(Ⅲc)的结构。
五、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1：
本发明N-异丙基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯的制备方法，其详细步骤如下：
a、首先将D-氨基葡萄糖盐酸盐(645.2mg,3mmol)溶于15mL水中，完全溶解后加入乙酰乙酸乙酯(468.5mg,3.6mmol)和NaHCO3(377.9mg,4.5mmol)；加热至85℃进行回流反应10h，反应过程中进行TLC(展开剂为氯仿和甲醇的混合物，氯仿和甲醇混合时的体积比为10：1)检测；反应结束后，在4℃条件下静置24h，静置后析出白色物质，然后进行减压抽滤，抽滤后所得白色固体物质用丙酮进行重结晶，得到白色固体化合物Ⅰa(2-甲基-5-1′2′3′4′-四羟基丁基-3-吡咯甲酸乙酯)(663mg,81％)；
化合物Ⅰa的mp：153～154℃；1H NMR(D2O,400MHz),δ:1.21(t,3H,J＝7.1Hz,OCH2 CH3 ),2.34(S,3H,＝-CH3),3.47(dd,1H,J＝7.70Hz,J＝4.9Hz,H-4'a),3.58(m,1H,H-2'),3.64(m,2H,H-l',H-4'b),4.15(q,2H,J＝7.1HZ,OCH2 CH3),4.72(m,2H,H-3',OH),6.36(s,1H,H-4)；13C NMR(100MHz,D2O),δ:12.1(OCH2 CH3 ),13.6(＝-CH3),60.7(OCH2 CH3),62.4(C-4'),66.4(C-3'),71.3(C-2'),74.0(C-1'),107.1(C-4),110.0(C-3),130.3(C-5),137.5(C-2),168.3(C＝O)；IR(KBr):2932,1702,1224,1090cm-1；HRMS:Calcd For[M+Na]+296.1110,Found:[M+Na]+296.1l18；
b、将步骤a得到的化合物Ⅰa(0.5462g,2mmol)和高碘酸钠(0.5133g,2.4mmol)溶解于15mL甲醇中，加热至45℃条件下进行回流搅拌反应3h，经TCL(展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚和乙酸乙酯混合时的体积比为2：1)检测；反应结束后加入浓度为0.25mol/L的乙醇溶液15mL，除去未反应的高碘酸钠，将所得反应物进行减压浓缩(减压浓缩采取旋转蒸发的方式，其温度为40～50℃，真空度为0.09～0.1MPa)，浓缩后得到米黄色固体化合物Ⅱa(2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯)(0.3259g,90％)；
化合物Ⅱa的mp：133-134℃；1H NMR(CDCL3,400MHz),δ:1.35(t,J＝7.1Hz,3H,OCH2 CH3 ),2.62(s,3H,＝-CH3),4.30(q,J＝7.1Hz,2H,OCH2 CH3),7.36(s,＝CH),9.43(s,1H,O＝CH),10.16(s,1H,NH)；13C NMR(100MHz,CDCL3),δ:13.6(＝-CH3),14.5(OCH2 CH3 ),60.0(OCH2 CH3),115.4(C-4),123.7(C-3),130.5(C-2),143.2(C-5),164.3(OC＝O),179.0(HC＝O)；IR(KBr),v:3400,2970,1709,1670,1544,1128cm-1；HRMS calcd For[M+H]+182.0817,found[M+H]+182.0817；
c、将步骤b得到的化合物Ⅱa(0.2716g,1.5mmol)置于反应容器中，另外加入溴代异丙烷(0.2214g,1.8mmol)、相转移催化剂四丁基溴化铵(0.0193g,0.06mmol)、溶剂乙腈6mL和无水碳酸钾(0.621g,4.5mmol)，升温至60℃条件下油浴加热反应10h，反应过程中进行TLC(展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯混合时二者之间的体积比为3：1)检测；反应结束后，减压蒸除乙腈，在剩余反应物中加入10mL水，加入水后使碳酸钾溶解，分出有机层；所得水相用20mL乙酸乙酯进行萃取，萃取后合并有机相，采用无水Na2SO4进行干燥；干燥后在温度为40～50℃、真空度为0.09～0.1MPa的减压蒸除溶剂后得到粗产物；所得粗产物经柱层析(采用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，二者混合时，混合体积比为10：1)分离纯化，得到粘稠状液体化合物Ⅲa(N-异丙基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯)(0.2510g,75％)。
所得化合物Ⅲa的波谱数据如下：
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:1.35(t,J＝7.1Hz,3H,OCH2 CH3 ),1.54(d,J＝7.0Hz,6H,CH(CH3)2 ),2.68(s,3H,＝-CH3),4.29(q,2H,J＝7.1Hz,OCH2 CH3),5.14(s,1H,N-CH),7.38(s,1H,C＝CH),9.41(s,1H,HC＝O)；13C NMR(100MHz,CDCL3),δ:14.4(OCH2 CH3 ),14.4(＝-CH3 )21.0(CH(CH3)2 ),48.9(NCH),59.9(OCH2 CH3),114.4(C-4),128.8(C-3),130.8(C-2),144.5(C-5),164.2(O＝C-O),178.3(HC＝O)；IR(KBr),v:3408,2977,1709,1674,1546,1130cm-1；HRMS calcd For[M+H]+224.1287,found[M+H]+224.1287。
将上述制备的化合物Ⅲa加入乙醇溶解，按照占烟丝质量0.03％均匀喷洒到烟丝上，卷制成烟支进行评吸。评吸结果表明：和对照相比，化合物Ⅲa可以提高香气质，增加香气量，丰满烟气，使香气变得柔和细腻，余味舒适。
实施例2：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明N-异丁基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯的制备方法与实施例1不同之处为：
步骤c中：将步骤b得到的化合物Ⅱ(0.2716g,1.5mmol)置于反应容器中，另外加入溴代异丁烷(0.2466g,1.80mmol)、相转移催化剂四丁基溴化铵(0.0223g,0.07mmol)、溶剂乙腈7mL和无水碳酸钾(0.621g,4.5mmol)，升温至65℃条件下油浴加热反应8h，反应过程中进行TLC(展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯混合时二者之间的体积比为3：1)检测，反应结束后，减压蒸除乙腈，在剩余反应物中加入15mL水，加入水后使碳酸钾溶解，分出有机层；所得水相用30mL乙酸乙酯进行萃取，萃取后合并有机相，采用无水Na2SO4进行干燥；干燥后在温度40～50℃、真空度0.09～0.1MPa条件下减压蒸除溶剂后得到粗产物；将所得粗产物经柱层析(采用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，二者混合时，混合体积比为10：1)分离纯化，得到粘稠状液体Ⅲb(N-异丁基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯)(0.2917g,82％)；
所得化合物Ⅲb的波谱数据如下：
1H NMR(400MCDCL3),δ:0.89(d,J＝6.8Hz,6H,CH(CH3)2 ),1.36(t,J＝7.1Hz,3H,OCH2 CH3 ),2.05(m,1H,CH(CH3)2),2.58(s,3H,＝-CH3),4.14(d,J＝7.2Hz,2H,N-CH2),4.30(q,J＝7.1Hz 2H,O-CH2 CH3),7.35(s,1H,C＝CH),9.45(s,1H,HC＝O)；13C NMR(100MHz,CDCL3),δ:11.6(＝-CH3),14.4(OCH2 CH3 ),19.6(CH(CH3)2 ),29.9(CH(CH3)2),52.0(NCH2),59.9(O-CH2 CH3),114.3(C-4),126.9(C-3),130.8(C-2),144.6(C-5),164.3(O＝C-O),179.0(HC＝O)；IR(KBr),v:IR 3317,2963,1710,1667,1548,1065cm-1；HRMS[M+H]+238.1443,found[M+H]+238.1441。
将上述所得Ⅲb化合物加入乙醇溶解，按照占烟丝质量的0.02％均匀喷洒到烟丝上，卷制成烟支进行评吸。评吸结果表明：和对照相比，化合物Ⅲb可以提高香气质，增加香气量，丰满烟气，使香气变得柔和细腻，余味舒适。
实施例3：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯的制备方法与实施例1不同之处为：
步骤c中：将步骤b得到的化合物Ⅱ(0.2716g,1.5mmol)置于反应容器中，另外加入溴代异戊烷(0.2492g,1.65mmol)、相转移催化剂四丁基溴化铵(0.0161g,0.05mmol)、溶剂乙腈7.5mL和无水碳酸钾(0.621g,4.5mmol)，升温至65℃条件下油浴加热反应8h，反应过程中进行TLC(展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯混合时二者之间的体积比为3：1)检测，反应结束后，减压蒸除乙腈，在剩余反应物中加入20mL水，加入水后使碳酸钾溶解，分出有机层；所得水相用40mL乙酸乙酯进行萃取，萃取后合并有机相，采用无水Na2SO4进行干燥；干燥后在温度40～50℃、真空度0.09～0.1MPa的条件下减压蒸除溶剂后得到粗产物；将所得粗产物经柱层析分离纯化(采用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，二者混合时，混合体积比为10：1)，纯化后得到粘稠状液体Ⅲc化合物(N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯)(0.2938g,78％)。
所得Ⅲc化合物的波谱数据如下：
1H NMR(CDCL3,400MHz),δ:0.98(d,J＝6.6Hz,6H,CH(CH3)2 ),1.35(t,J＝7.1Hz,3H,OCH2 CH3 ),1.55(m,2H,NCH2 CH2 ),1.70(m,1H,CH(CH3)2),2.59(s,3H,＝-CH3),4.31(m,4H,O-CH2 CH3,N-CH2),7.32(s,1H,C＝CH),9.46(s,1H,O＝CH)；13C NMR(100MHz,CDCL3),δ:10.8(＝-CH3),14.4(OCH2 CH3 ),22.4(CH(CH3)2 ),26.2(NCH2 CH2 ),39.4(NCH2 CH2 ),44.0(NCH2),59.9(O-CH2 CH3),114.3(C-4),126.6(C-3),130.3(C-2),143.9(C-5),164.2(O＝C-O),179.0(HC＝O)；IR(KBr),v:2959,1709,1667,1547,1191cm-1；HRMS calcd For[M+H]+252.1600,found[M+H]+252.1597.
将上述所得Ⅲc化合物加入乙醇溶解，按照占烟丝质量的0.04％均匀喷洒到烟丝上，卷制成烟支进行评吸。评吸结果表明：和对照相比，化合物Ⅲc可以提高香气质，增加香气量，丰满烟气，使香气变得柔和细腻，余味舒适。
实施例4：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明N-丙基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯的制备方法与实施例1不同之处为：
步骤c中：将步骤b得到的化合物Ⅱ(0.2716g,1.5mmol)置于反应容器中，另外加入溴代正丙烷(0.1968g,1.6mmol)、相转移催化剂四丁基溴化铵(0.0223g,0.07mmol)、溶剂乙腈8mL和无水碳酸钾(0.621g,4.5mmol)，升温至60℃条件下油浴加热反应10h，反应过程中进行TLC(展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯混合时二者之间的体积比为3：1)检测，当原料点消失时终止反应；反应结束后，减压蒸除乙腈，在剩余反应物中加入10mL水，加入水后使碳酸钾溶解，分出有机层；所得水相用20mL乙酸乙酯进行萃取，萃取后合并有机相，采用无水Na2SO4进行干燥；干燥后在温度40～50℃、真空度0.09～0.1MPa的条件下减压蒸除溶剂后得到粗产物；将粗产物经柱层析(采用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，二者混合时，混合体积比为10：1)分离纯化，纯化后得到粘稠状液体Ⅲd化合物(N-丙基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯)(0.2677g,80％)。
所得Ⅲd化合物的波谱数据如下：
1H NMR(CDCL3,400MHz),δ:0.93(t,J＝7.4Hz,3H,CH2CH2 CH3 ),1.36(t,J＝7.1Hz,3H,OCH2 CH3 ),1.70(m,2H,CH2 CH2 CH3),2.59(s,3H,＝-CH3),4.29(m,4H,N-CH2；O-CH2 CH3),7.33(s,1H,C＝CH),9.46(s,1H,O＝CH)；13CNMR(100MHz,CDCL3),δ:10.9(＝-CH3),13.7(CH2CH2 CH3 ),14.4(OCH2 CH3 ),23.9(CH2 CH2 CH3),46.8(NCH2),59.9(O-CH2 CH3),114.3(C-4),126.7(C-3),130.5(C-2),144.2(C-5),164.3(O＝C-O),179.0(HC＝O)；IR(KBr),v:2971,1709,1667,1546,1480,1386,1247,1192cm-1；HRMS calcd For[M+H]+224.1287,found[M+H]+223.1281。
将Ⅲd化合物加入乙醇溶解，按照占烟丝质量的0.05％均匀喷洒到烟丝上，卷制成烟支进行评吸。评吸结果表明：和对照相比，化合物Ⅲd可以提高香气质，增加香气量，丰满烟气，使香气变得柔和细腻，余味舒适。
验证实验：
化合物Ⅲc的谱图数据分析
以下表1是本发明产品化合物Ⅰa(2-甲基-5-1′2′3′4′-四羟基丁基-3-吡咯甲酸乙酯)的波谱数据。
表1化合物Ⅰa的波谱数据
由化合物Ⅰa的HRMS中[M+Na]+在m/z 296.1118，说明化合物的分子式为C12H19NO6，在1H NMR中6.36ppm的1个氢信号，归属为1个＝CH，13C NMR在168.3ppm显示有羰基碳信号，在IR谱图中在1702cm-1出现强吸收，说明分子中有酯羰基，在1H NMR中1.21ppm出现甲基的三重峰信号，说明该CH3和CH2相连，结合4.15ppm出现4重峰的CH2信号，说明分子中含OCH2CH3基团，在2.34ppm出现的单峰信号归属为CH3，说明该CH3相邻碳上没有氢，13C NMR中60.7ppm,62.4ppm,66.4ppm,71.3ppm,74.0ppm的碳信号归属为OCH或者OCH2，107.1ppm、110.0ppm、130.3ppm、137.5ppm的碳信号皆归属为双键碳，因此Ⅰa的结构为2-甲基-5-1′2′3′4′-四羟基丁基-3-吡咯甲酸乙酯。
以下表2是化合物Ⅱa(2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯)的波谱数据。
表2化合物Ⅱa的波谱数据
由化合物Ⅱa的HRMS中[M+H]+在m/z 182.0817，说明化合物的分子式为C9H11NO3，在1H NMR 9.43ppm出现1个氢信号，说明分子中有1个O＝CH，10.16ppm归属为NH的信号，在7.36ppm的氢信号归属为双键氢(C＝CH)，13C NMR中在164.3ppm、179.0ppm有碳的信号，结合红外光谱数据中在1709、1670cm-1处有非常强的吸收，说明分子中有2个碳氧双键(C＝O)，并且两个羰基皆和双键相连。1H NMR中1.35ppm出现甲基的三重峰信号，说明该CH3和CH2相连，结合4.30ppm出现4重峰的CH2信号及耦合常数，说明分子中含OCH2CH3基团，在2.62ppm的单峰信号归属为CH3，说明该CH3相邻碳上没有氢，13C NMR中115.4ppm,123.7ppm,130.5ppm,143.2ppm的碳信号归属为双键碳，因此化合物Ⅱa的结构为2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯。
以下表3是本发明产品化合物(Ⅲc)N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的波谱数据。
表3化合物Ⅲc的波谱数据
由化合物Ⅲc的HRMS中[M+H]+在m/z 252.1597，说明化合物的分子式为C14H21NO3，在1H NMR中7.32ppm氢的信号归属为双键氢(C＝CH)，9.46ppm氢的信号归属为醛基氢(O＝CH)，13C NMR中164.2ppm、179.0ppm的碳信号，结合红外光谱数据中在1709、1667cm-1处有非常强的吸收，说明分子中有2个碳氧双键(C＝O)，并且两个羰基皆和双键相连。1H NMR中2.59ppm的3H的单峰信号说明分子中CH3相邻碳上没有氢，1H NMR中在0.98ppm处6H信号，说明分子中有2个CH3，在1.35ppm出现甲基的三重峰信号，说明该CH3和CH2相连，13C NMR中114.3ppm、126.6ppm、130.3ppm、143.9ppm的碳信号皆归属为双键碳，44.0ppm归属为NCH2，59.9ppm归属为O-CH2，因此化合物Ⅲc的结构为N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯。
化合物Ⅲc的热裂解：
为考察目标化合物在高温情况下的热裂解行为，采用热裂解气质联用(Py-GC/MS)分析仪模拟卷烟燃烧情况。
热裂解气质联用分析：
采用美国CDS公司的CDSPyrobe5000热裂解仪对化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯(Ⅲc)按照以下方法进行热裂解。
(1)称取15mg样品，放于进样器里，再置于已调好预定温度的裂解炉中，在系列温度下进行裂解，产物由载气直接导入GC-MS中进行分离和鉴定。
(2)热裂解条件：裂解温度为300℃、600℃和900℃分别保持15s，裂解炉压力：1.03×106Pa(高于气相色谱柱头压力)，接口温度280℃。
(3)色谱条件：HP-FFAP弹性石英毛细管柱(60m×320μm×0.5μm)。进样口温度：250℃。载气：He(纯度为99.999％)，流速为1.5mL/min(气相色谱柱头压为1.80×104Pa)，滞留时间3min。升温程序：50℃保持5min，以10℃/min升至240℃用于6min，保持30min。分流比10:1。
(4)质谱条件：EI离子源，电子能量70eV；扫描范围：29-550u.；传输线温度：280℃，离子源温度：200℃；溶剂延迟时间：5min。
(5)谱图检索：用NIST谱库进行检索定性，色谱峰面积归一化法定量。
以下表4是化合物N-异戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯(Ⅲc)的热裂解-气质数据。
表4本发明化合物Ⅲc的py-GC-MS数据表
结果显示(表4)：300、600、900℃裂解成分中，依次鉴定出匹配度≥80％的成分为34、37和38种，分别占总共挥发性成分的86.49％、86.74％和84.81％，主要有取代的吡咯、吡啶、吡嗪、醛类、酮类、醇类和酚类等。在这些热解成分中，很多成分如：3-甲基吡咯、吡嗪、4-乙基吡啶、δ-戊内酯等都是重要的烟草香气成分或者常用的烟用香原料。其中2-乙酰基吡嗪具有咖啡、坚果、爆玉米花的香气；苯甲醛具有类似苦杏仁的芳香气味，在烟用香精中可用作特殊的头香剂，其在烟气中可与烟香味相协调，增强烟草香味的自然风味；2-甲基吡啶属于清香型卷烟烟气的特征香味成分；己醛天然品存在于苹果、草莓、茶叶、苦橙、咖啡及十余种精油中，有油脂香和果香的特征气味，也是重要的烟草香气成分。因此，化合物Ⅲc从裂解产物上分析，主要热解成分大多具有香味，加入到卷烟中，应具有谐调和增加卷烟烟香，缓和刺激性，掩盖杂气，提调烟香风味的作用。
加香实验：
称取平衡水分[温度为(22±1)℃，相对湿度为(60％±5％)，48h]后的云南C3F单料烟丝50g若干份，分别按占烟丝质量的0.01％、0.02％、0.04％、0.06％、0.08％和0.10％称取化合物Ⅲc并用95％乙醇或者无水乙醇稀释(0.01％～1％)，然后用喷雾器均匀喷洒在烟丝上，用卷烟器分别卷制成烟支，加香烟丝样品放入恒温恒湿箱[温度为(22±1)℃，相对湿度为(60％±5％)]内平衡48h。对照样品为云南C3F单料烟丝，卷制好后也在同样条件下平衡48h，由专家评吸。评吸结果详见表5。
表5本发明化合物Ⅲc的单料烟加香评吸结果
由表5结果表明：本发明所得化合物Ⅲc添加量占烟丝质量的0.01～0.06％范围内可以提高香气质，增加香气量，丰满烟气，使香气变得柔和细腻，余味舒适。
Claims (7)
1.一种N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、首先将D-氨基葡萄糖盐酸盐溶于水中，完全溶解后加入乙酰乙酸酯类和NaHCO3；加热至85～95℃进行回流反应8～10h，反应过程中进行TLC检测；反应结束后，在4～8℃条件下静置24～26h，静置后析出白色物质，减压抽滤，抽滤所得白色固体用丙酮进行重结晶，得到白色粉末状固体化合物Ⅰ即2-甲基-5-1′,2′,3′,4′-四羟基丁基-3-吡咯甲酸酯；
所述乙酰乙酸酯类化合物为乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯；
所述D-氨基葡萄糖盐酸盐和水的质量比为1：10～50；所述D-氨基葡萄糖盐酸盐、乙酰乙酸酯类和NaHCO3三者之间的摩尔比为1：1.0～1.3：1.3～1.6；
b、将步骤a得到的化合物Ⅰ和高碘酸钠溶解于甲醇中，加热至40～45℃条件下进行反应3～5h，经TLC检测；反应结束后加入浓度为0.25mol/L的乙醇溶液，除去未反应的高碘酸钠，减压浓缩得到米黄色固体化合物Ⅱ即2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；
所述化合物Ⅰ和高碘酸钠二者之间的摩尔比为1：1.1～1.3，所述化合物Ⅰ和甲醇的质量比为1：10～50；所述化合物Ⅰ和0.25mol/L的乙醇溶液质量比为1：10～50；
c、在步骤b得到的化合物Ⅱ中，加入卤代烃、四丁基溴化铵、乙腈和无水碳酸钾，在55～65℃条件下油浴加热反应8～12h，反应过程中进行TLC检测；反应结束后减压蒸除乙腈，在残余物中加入水溶解碳酸钾，分出有机层；所得水相用乙酸乙酯进行萃取，萃取后合并有机相，用无水Na2SO4进行干燥；干燥后静置24～26h、过滤，滤液减压浓缩，所得粗产物经柱层析分离纯化得到化合物III即N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；
所述化合物Ⅱ、卤代烃和四丁基溴化铵三者之间的摩尔比为1：1.1～1.3：0.02～0.05；所述化合物Ⅱ和乙腈的质量比为1：10～50；所述化合物Ⅱ与无水碳酸钾的摩尔比为1：3.0～3.1；
所述卤代烃为溴代正戊烷、溴代异戊烷、溴代异丙烷、溴代异丁烷和溴代正丙烷中的任一种；所述粗产物进行柱层析分离纯化过程中，采用的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，二者混合时，混合体积比为10：1；
所述在残余物中加入水溶解碳酸钾，其加水量为碳酸钾的质量的10～50倍；所述所得水相用乙酸乙酯进行萃取，萃取时所述乙酸乙酯与水的体积比为2:1；所述减压浓缩时温度为40～50℃，真空度为0.09～0.1MPa。
2.根据权利要求1所述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，其特征在于：步骤a中所述D-氨基葡萄糖盐酸盐由合肥博美生物科技有限责任公司生产，型号为分析纯。
3.根据权利要求1所述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，其特征在于：步骤a反应过程中TLC检测时采用的展开剂为氯仿和甲醇的混合物，氯仿和甲醇混合时的体积比为10：1。
4.根据权利要求1所述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，其特征在于：步骤b中所述减压浓缩时真空度为0.09～0.1MPa，温度为40～50℃。
5.根据权利要求1所述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，其特征在于：步骤b中TLC检测时采用的展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚和乙酸乙酯混合时的体积比为2：1。
6.根据权利要求1所述的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制备方法，其特征在于：步骤c中TLC检测时采用的展开剂为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯混合时二者之间的体积比为3：1。
7.一种利用权利要求1制备的N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷烟加香中的应用，其特征在于：N-烃基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷烟加香中应用时，添加质量占烟丝质量的0.01～0.06％。
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