CN105541589A - 提高龙涎香气质量的龙涎酮制备方法 - Google Patents

提高龙涎香气质量的龙涎酮制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述提高龙涎香气质量的龙涎酮制备方法，包括以下步骤：（一）、合成3-甲基-3-戊烯-2酮；（二）、双烯加成得到异普利沙门克拉门酮；（三）、环化反应，所述环化反应是往反应釜中加入一定量的强酸及低碳醇类溶剂，然后在一定温度下滴加原料异普利沙门克拉，搅拌反应5-10小时，得到产物龙涎酮。该工艺与现有工艺对比，优势在于将香气阈值较低的龙涎香味化合物1-(1,2,3,4,5,6,7,8a-八氢-1,2,8,8-四甲基-2-萘基)乙酮的含量由2%提高至5%以上，最终龙涎酮产品龙涎香味得到改进，在生产过程中基本不产生污染，且得率高，适合工业化生产。

Description

提高龙涎香气质量的龙涎酮制备方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，特别是一种提高龙涎香气质量的龙涎酮制备方法。
背景技术
目前龙涎酮兼有龙涎香、琥珀、木香香气，且香气持久，性质稳定，可作为香料或定香剂，香气品质以龙涎香强且持久为佳。龙涎酮主要由6个异构化合物组成,有研究（Chim.Acta.1999,82,1016-1024;EP464357）指出异构体1-(1,2,3,5,6,7,8,8a-八氢-1,2,8,8-四甲基-2-萘基)乙酮（5）其香气香气阈值为5pg/L,是其主要异构体β异构体1-(1,2,3,4,5,6,7,8-八氢-2,3,8,8-四甲基-2-萘基)乙酮（2）香气阈值的十万倍。异构体（5）与γ异构体1-(1,2,3,4,6,7,8,8a-八氢-2,3,8,8-四甲基-2-萘基)乙酮（6）同为龙涎香气的主要化学成分。
目前常见的龙涎酮的合成路线分为以下三个步骤：以丁酮及乙醛在酸催化条件下合成3-甲基-3-戊烯-2-酮，将3-甲基-3-戊烯-2-酮再与月桂烯进行D-A加成得到异普利沙门克拉门酮产物（中间产品环化酮），最后以D-A加成的产物-异普利沙门克拉门酮为原料进行环化，经减压蒸馏即得龙涎酮。
在D-A加成产物环化反应过程中，通常用甲苯作溶剂(US3911018)或者不用溶剂(CN103058842A)，以磷酸或硫酸催化得到龙涎酮混合物。以该法得到的龙涎酮，其异构体（2）含量高于60%，异构体（5）含量低于3%，异构体（6）含量低于10%，龙涎香气淡，木香较明显，天然龙涎香气感官存在不足。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能有效提高龙涎香气质量，收率高，且催化环合溶液体系能循环使用，从而实现无废酸排放、环保的龙涎酮的生产方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述提高龙涎香气质量的龙涎酮的制备方法，包括以下步骤：（一）、合成3-甲基-3-戊烯-2酮；（二）、双烯加成得到异普利沙门克拉门酮；（三）、环化反应，其特点是所述环化反应的具体操作方法是：在反应釜中加入催化剂强酸溶液及低碳醇类溶剂，然后在温度为50-70℃的条件下滴加原料异普利沙门克拉门酮，升温至70-120℃回流搅拌反应5-10小时，然后静置分层，分去下层酸溶液留以后用，上层油层以10%氢氧化钠溶液洗至中性，最后减压蒸馏得到龙涎香气质量良好的龙涎酮；
其中所述催化剂强酸溶液为50-80%硫酸、50-85%磷酸、10-30%盐酸或其混合酸，所述酸溶液与醇类溶剂的质量比为1:1-4。所述异普利沙门克拉门酮与强酸溶液、醇类的质量比为1:0.25-0.5:0.25-1.0。
所述低碳醇类溶剂为甲醇、乙醇或正丁醇。
所述D-A加成产物异普利沙门克拉门酮的纯度最好为95%以上。
本发明反应基理如下：
本发明由于在环化反应中采用环保的低碳醇类溶剂取代现有的有毒甲苯溶剂，解决了有毒溶剂的残留问题。再加上醇类的加入量及酸与醇的较佳加入比例，使所制得的产品经气相色谱验证，产品异构体（5）含量大于5%，产品异构体（6）含量大于11%，β异构体含量为50-60%，6个主要异构体含量之和大于90%，龙涎香气优良。
本发明所述技术方案与现有技术比较，具有如下有益效果：
1、将有毒溶剂甲苯换成毒性较低的低碳醇类溶剂，解决了溶剂的残留问题，在生产过程中基本不产生污染。同时,使用低碳醇类溶剂有利于龙涎香气强的异构体1-(1,2,3,5,6,7,8,8a-八氢-1,2,8,8-四甲基-2-萘基)乙酮的生成。
2、可根据醇加入量及醇酸比调节反应强度，反应的可控性大大增加，有利于工业化生产。
3、酸液可重复使用，降低生产成本，大幅度减少污水排放。
4、产品收率95%以上，得率高。异构体（5）含量大于5%，与现有技术的2%相比提高一倍多；异构体（6）含量大于11%，6个主要异构体含量之和大于90%。产品符合QB/T4424-2012轻工行业标准的要求。龙涎香气优异。适合工业化生产。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为用本发明所述方法得到的龙涎酮GC谱图。
图2为用现有常规方法得到的龙涎酮GC谱图。
具体实施方式
本发明所述提高龙涎香气质量的龙涎酮的制备方法，包括以下步骤：（一）、合成3-甲基-3-戊烯-2酮；（二）、双烯加成得到异普利沙门克拉门酮；（三）、环化反应，所述环化反应的具体操作方法是：在反应釜中加入催化剂强酸溶液及低碳醇类溶剂，然后在温度为50-70℃的条件下滴加原料异普利沙门克拉门酮，升温至70-120℃回流搅拌反应5-10小时，然后静置分层，分去下层酸溶液留以后用，上层油层以10%氢氧化钠溶液洗至中性，最后减压蒸馏得到龙涎香气质量良好的龙涎酮；
其中所述催化剂强酸溶液为50-80%硫酸、50-85%磷酸、10-30%盐酸或其混合酸，所述酸溶液与醇类溶剂的质量比为1:1-4。所述异普利沙门克拉门酮与强酸溶液、醇类的质量比为1:0.25-0.5:0.25-1.0。优选方案是1:0.25-0.5:0.25-1.0。较佳质量比为1:0.4：0.6。
所述低碳醇类溶剂优选为甲醇、乙醇或正丁醇。
为更好的控制环化反应，在滴加原料异普利沙门克拉门酮时，需缓慢滴加，控制在一小时内滴完和控制反应温度为70-120℃。
利用本发明所制得的龙涎酮中β异构体含量为50-60%，γ异构体含量高于11%，异构体1-(1,2,3,4,5,6,7,8a-八氢-1,2,8,8-四甲基-2-萘基)乙酮含量高于5%,6个主要异构体含量之和大于90%。
以下面将对比例结合实施例对本发明及其它方法作进一步的详细说明，且本发明的内容并不局限于此。
本发明所述提高龙涎香气质量的龙涎酮的制备方法，包括以下步骤：（一）、合成3-甲基-3-戊烯-2酮；（二）、双烯加成得到异普利沙门克拉门酮；（三）、环化反应。
以下步骤（一）、（二）只列举一实施例。
（一）、MPO（3-甲基-3-戊烯-2-酮）的合成
在2升三口烧瓶中，加入800g丁酮，120g90%硫酸，搅拌升温至40℃，缓慢滴加320g乙醛，2小时内滴完。升温至50℃搅拌反应2小时。分去下层酸液，油层用200g10%碳酸钠溶液洗涤，减压蒸馏，回收未反应丁酮326g，得到产品MPO408g。
（二）、双烯加成得到D-A加成产物异普利沙门克拉门酮
在2升三口瓶中，加入300g甲苯，分批加入无水三氯化铝27g，室温缓慢滴加450gMPO，一小时内滴完。搅拌升温至50℃，滴加700g月桂烯。滴加完成后保持温度继续搅拌反应2小时，停止反应。用400g饱和食盐水洗涤一次，300g10%碳酸钠溶液洗涤一次，最后用水洗至pH值至7。减压蒸馏，回收293g甲苯及18gMPO，得到D-A加成产物-异普利沙门克拉门酮822g。
（三）、环化反应：
实施例1
在1升的三口烧瓶中，加入75g正丁醇，100g60%硫酸，搅拌升温至60摄氏度。缓慢滴加300gD-A加成产物，30分钟内滴完，升温至120℃回流搅拌反应4小时。静置冷却，回收下层酸液，油层用200g10%氢氧化钠溶液洗涤，减压蒸馏，得到龙涎香气优良的龙涎酮290g，收率96.7%，其中异构体含量如表1所示。
表1
序号 含量（%）
异构体1 4.013
异构体2 54.422
异构体3 15.7303 -->
异构体4 1.962
原料 1.748
异构体5 6.873
异构体6 11.472
实施例2
在2升的三口烧瓶中，加入450g乙醇，225g80%磷酸，搅拌升温至60摄氏度。缓慢滴加450gD-A加成产物，45分钟内滴完，升温至100℃回流搅拌反应7小时。静置冷却，回收下层酸液，油层用400g10%氢氧化钠溶液洗涤，减压蒸馏，得到龙涎香气优良的龙涎酮433g，收率96.2%，其中异构体含量如表2所示。
表2
序号 含量（%）
异构体1 4.122
异构体2 55.030
异构体3 15.230
异构体4 1.698
原料 1.832
异构体5 6.296
异构体6 11.319
实施例3
在2升的三口烧瓶中，加入350g甲醇，125g20%盐酸，搅拌升温至60摄氏度。缓慢滴加500gD-A加成产物，45分钟内滴完，升温至80℃回流搅拌反应10小时。静置冷却，回收下层酸液，油层用400g10%氢氧化钠溶液洗涤，减压蒸馏，得到龙涎香气优良的龙涎酮484g，收率96.8%，其中异构体含量如表3所示。
表3
序号 含量（%）
异构体1 4.174
异构体2 54.833
异构体3 15.324
异构体4 1.877
原料 1.809
异构体5 6.322
异构体6 11.833
实施例4
在2升的三口烧瓶中，加入270g甲醇，180g混合酸（50g20%盐酸,100g70%磷酸，30g55%硫酸），搅拌升温至60摄氏度。缓慢滴加450gD-A加成产物，40分钟内滴完，升温至80℃回流搅拌反应8小时。静置冷却，回收下层酸液，油层用400g10%氢氧化钠溶液洗涤，减压蒸馏，得到龙涎香气优良的龙涎酮437g，收率97.1%，其中异构体含量如表4所示。
表4
序号 保留时间（min） 含量（%）4 -->
异构体1 16.942 4.713
异构体2 17.392 52.422
异构体3 17.732 16.630
异构体4 18.154 1.762
原料 18.416 1.948
异构体5 18.580 6.373
异构体6 18.770 11.972
实施例5
在2升的三口烧瓶中，加入实施例1的回收酸液，搅拌升温至60摄氏度。缓慢滴加300gD-A加成产物，30分钟内滴完，升温至120℃回流搅拌反应5小时。静置冷却，回收下层酸液，油层用200g10%氢氧化钠溶液洗涤，减压蒸馏，得到龙涎香气优良的龙涎酮277g，收率92.3%，其中异构体含量如表5所示。
表5
序号 含量（%）
异构体1 4.312
异构体2 54.661
异构体3 15.619
异构体4 1.843
原料 1.817
异构体5 6.613
异构体6 11.613
该实施例5证明回收酸液对环化反应也有较高效的催化作用。
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
作为对比说明的环化反应实施例如下：
对比实施例1：在1升的三口烧瓶中，加入200g甲苯，200g85%磷酸，搅拌升温至70摄氏度。缓慢滴加400gD-A加成产物，30分钟内滴完，保持温度搅拌反应8小时，静置分层，分去下层水层，油层用300g水洗涤一次，300g10%氢氧化钠溶液洗涤一次，水洗至pH值至7。减压蒸馏，得到龙涎龙涎酮375g，收率93.7%。
对比实施例2
在1升的三口烧瓶中，加入150g85%磷酸，搅拌升温至70摄氏度。缓慢滴加300gD-A加成产物，30分钟内滴完，保持温度搅拌反应8小时，静置分层，分去下层水层，油层用200g水洗涤一次，200g10%氢氧化钠溶液洗涤一次，水洗至pH值至7。减压蒸馏，得到龙涎龙涎酮284g，收率94.7%。
下表6为利用现有常规技术所得龙涎酮的6种主要异构体及原料含量：
表6
序号 保留时间（min） 含量（%）
异构体1 16.839 4.1215 -->
异构体2 17.283 62.400
异构体3 17.596 13.113
异构体4 18.034 1.074
原料 18.300 2.023
异构体5 18.449 2.832
异构体6 18.649 11.545
从上述本发明实施例4中选取最佳条件所得龙涎酮色谱图（图1）及色谱数据（表4）与市售传统工艺所得龙涎酮色谱图（图2）及色谱数据（表6）对照可以看出，本专利所得龙涎酮的龙涎香主要发香成分异构体5含量为6.3%，是常规方法所得龙涎酮含量2.8%的2倍多，另一主要发香成分异构体6含量也要比常规方法所得龙涎酮稍多一点，所以本专利所制得的龙涎酮比常规方法所得的龙涎酮龙涎香气更加浓郁，木香较淡，且得率也明显高于常规工艺。

Claims (5)

1.一种提高龙涎香气质量的龙涎酮的制备方法，包括以下步骤：（一）、合成3-甲基-3-戊烯-2酮；（二）、双烯加成得到异普利沙门克拉门酮；（三）、环化反应，其特征在于所述环化反应的具体操作方法是：在反应釜中加入催化剂强酸溶液及低碳醇类溶剂后，在温度为50-70℃的条件下滴加原料异普利沙门克拉门酮，升温至70-120℃回流搅拌反应5-10小时，然后静置分层，分去下层酸溶液留以后用，上层油层以10%氢氧化钠溶液洗至中性，最后减压蒸馏得到龙涎香气质量良好的龙涎酮；
其中所述催化剂强酸溶液为50-80%硫酸、50-85%磷酸、10-30%盐酸或其混合酸，所述酸溶液与醇类溶剂的质量比为1:1-4。
2.根据权利要求1所述龙涎酮的制备方法，其特征在于在：上述异普利沙门克拉门酮与强酸溶液、低碳醇类溶剂的质量比为1:0.25-0.5:0.25-1.0。
3.根据权利要求2所述龙涎酮的制备方法，其特征在于在上述普利沙门克拉门酮与强酸溶液、低碳醇类溶剂的质量比为1:0.4：0.6。
4.根据权利要求1所述龙涎酮的制备方法，其特征在于在：所述低碳醇类溶剂为甲醇、乙醇或正丁醇。
5.根据权利要求1所述龙涎酮的制备方法，其特征在于在：滴加原料异普利沙门克拉门酮时需缓慢滴加，控制在一小时内滴完和控制反应温度为70-120℃。
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