CN107382931A

CN107382931A - 一种薄荷醇香料前体化合物及其制备方法与应用

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Publication number: CN107382931A
Application number: CN201710567606.7A
Authority: CN
Inventors: 孙柏旺; 钱东尔; 余佳; 张雅雯; 朱岭军; 周其荣; 季明星; 孙鹏; 缪明明; 王昆淼; 刘志华
Original assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN107382931B

Abstract

本发明涉及一种薄荷醇香料前体化合物及其制备方法与应用，属于香料化学技术领域。本发明所述的化合物为式（I）所示的化合物或式（I）所示的化合物的盐；，式（I）。其制备方法是以薄荷醇与丁二酸酐为原料，在对甲苯磺酸催化下反应得到丁二酸薄荷醇单酯；单酯再与氯化亚砜反应制得酰氯，酰氯再与麦芽酚反应，得到最终产物丁二酸薄荷醇麦芽酚酯。采用本发明技术方案得到的化合物具有良好的稳定性，相比传统香料薄荷醇挥发性更低，具有薄荷甜香风味，操作过程简单，具有良好的应用前景。

Description

一种薄荷醇香料前体化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于香料化学技术领域，具体涉及一种薄荷醇香料前体化合物及其制备方法与应用。

背景技术

在卷烟生产过程中，许多烟草增香剂都存在着挥发性强和易升华等问题，而且在储存期会因增香剂的挥发逸出而导致卷烟寿命的缩短。另一方面，过多的烟用增香剂有可能破坏卷烟的烟草自然香韵。最近的研究都涉及到将低挥发性的有机添加剂加入燃吸制品中。当燃吸时，该添加剂热解为一种或多种可改善主流和测流烟气吃味与香气的碎片。这种有机添加剂称为烟用潜香物质。

烟草自身就存在着一些潜香物质，如西柏烯类、赖百当类、类胡萝卜素类等，它们经醇化、发酵阶段后或在卷烟燃吸过程中，可产生各种芳香化合物，如类胡萝卜素类氧化降解后生产一系列具有芳香的挥发物，这些降解产物对卷烟的吸食品质具有重要的影响。

卷烟中使用潜香物质最初是为了解决薄荷卷烟中薄荷味流失的问题。Abrah am等以氯甲酸薄荷酯、羟乙醛和甘油醛为原料，合成了二碳酸薄荷酯[2,5-二(薄荷烷氧基羰氧基)-1,4-二恶烷]和四碳酸薄荷酯[2,5-二(薄荷烷氧基羰氧基亚甲基)-3,6-二(薄荷烷氧基羰氧基)-1,4-二恶烷]等。

在卷烟加香香料方面，寻找能够稳定释放香气的香料化合物仍是研究的热点。尽管已有一部分薄荷酯类化合物投入使用，但其挥发性、稳定性仍需进一步改善。因此，制备得到性质稳定、具有良好香味的化合物是目前香料化学技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种薄荷醇香料前体。

本发明的另一目的是提供一种上述薄荷醇香料前体的制备方法。

本发明的第三目的是提供一种上述化合物的用途。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种薄荷醇香料前体化合物，所述的化合物为式(I)所示的化合物或式(I)所示的化合物的盐；

本发明同时提供上述薄荷醇香料前体化合物的制备方法，反应反应路线如下：

包括如下步骤：

步骤(1)，以薄荷醇和丁二酸酐为起始原料，以对甲苯磺酸为催化剂，采用熔融法进行反应得到丁二酸薄荷单酯；

步骤(2)，丁二酸薄荷单酯与氯化亚砜进行酰化反应得到丁二酸薄荷单酰氯；

步骤(3)，丁二酸薄荷单酰氯在碱性条件下与麦芽酚进行酯化反应，制备得到式(I)的丁二酸薄荷醇麦芽酚酯。

本发明步骤(1)为酸酐法合成酯的反应；步骤(2)为酰化反应；步骤(3)酯化反应。

进一步，优选的是，步骤(1)中，反应温度为100～160℃；薄荷醇与丁二酸酐的摩尔比为1:1～10:1；对甲苯磺酸摩尔用量为薄荷醇摩尔用量的1％～10％，反应时间为1～10h。

进一步，优选的是，步骤(2)中，反应温度为0～80℃；丁二酸薄荷单酯与氯化亚砜的摩尔比为1:10～1:1，反应时间为3～8h。

进一步，优选的是，步骤(3)中，以二氯甲烷为溶剂，在无水碳酸钠和三乙胺存在下，丁二酸薄荷单酰氯与麦芽酚反应制备得到丁二酸薄荷醇麦芽酚酯。其中反应体系中加入的无水碳酸钠过量，以三乙胺为缚酸剂。

进一步，优选的是，步骤(3)中，反应可在常温下进行，优选反应温度为20～30℃。

进一步，优选的是，步骤(3)中，丁二酸薄荷单酰氯与麦芽酚的摩尔比为1:1～10:1；无水碳酸钠与麦芽酚的摩尔比为1:1～10:1；二氯甲烷的用量为使麦芽酚的浓度范围为0.1mol/L～0.5mol/L；三乙胺的摩尔用量为麦芽酚摩尔用量的0.1％～1％，反应时间为3～24h。

本发明还提供上述薄荷醇香料前体化合物作为香料的应用。作为香料时，可以将所述的薄荷醇香料前体化合物加入到卷烟制品中，本发明对于加入量没有限制，按照本领域香料的常规用料即可。

本发明式(I)所示的化合物的盐包括各种现有技术中的能够够用于香料领域的酸式盐或碱式盐。

本发明的化合物是对薄荷醇进行结构修饰得到的，本身具有微弱薄荷甜香，能够热裂解产生薄荷醇，故该化合物或其盐能够应用于香料领域，特别是应用于卷烟制品中作为薄荷醇香料前体方面。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明提供了薄荷醇香料前体化合物，所述的化合物为式(I)所示的化合物或式(I)所示的化合物的盐，该化合物具有微弱薄荷甜香，相比传统香料薄荷醇挥发性更低，且能够热解产生薄荷醇，可用于卷烟制品的加香，对香料化学、卷烟加香研究具有促进作用，是薄荷醇香料前体的最新研究成果。本发明以薄荷醇、丁二酸酐、麦芽酚为原料，制备得到薄荷醇香料前体，即化合物(I)，该反应操作简单易行，产物稳定性较好，有很大的生产研究价值。

附图说明

图1是本发明实施例中所得的丁二酸薄荷醇麦芽酚酯的核磁氢谱分析图。

图2是本发明实施例中所得的丁二酸薄荷醇麦芽酚酯的红外光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本发明中丁二酸薄荷单酯纯品所得到的方法不限于柱色谱分离，对柱色谱分离所用的洗脱溶剂同样没有限制，从产物中得到丁二酸薄荷单酯纯品的各种方式均在本发明的保护范围内。

本发明中丁二酸薄荷单酰氯纯品、丁二酸薄荷醇麦芽酚酯纯品所得到的方法同样不限于本发明实施例中所列举的内容，本领域中通过各种方式从本发明产品中获取丁二酸薄荷单酰氯纯品、丁二酸薄荷醇麦芽酚酯纯品均在本发明的保护范围内。

实施例1

熔融法制备丁二酸薄荷醇单酯：100ml圆底烧瓶中加入10mmol薄荷醇，加热至融化，再加入10mmol丁二酸酐，0.1mmol对甲苯磺酸为催化剂，100℃下搅拌1h。所得产物经硅胶柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯的体积比＝10:1)，得到丁二酸薄荷单酯纯品。

酰氯的制备：依次向50ml圆底烧瓶中加入10mmol实施例1中制得的丁二酸薄荷单酯、10mmol氯化亚砜，0℃搅拌3h。旋蒸除去多余的氯化亚砜得酰氯底物(丁二酸薄荷单酰氯)。

丁二酸薄荷醇麦芽酚酯的制备：

依次向250ml圆底烧瓶中加入20mmol无水碳酸钠、100ml二氯甲烷、20m mol麦芽酚、20mmol实施例2中制得的酰氯，室温搅拌，并加入0.02mmol三乙胺，3h后停止反应。反应液依次用饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤(饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液的用量没有具体限制，通常为反应液体积的两倍量，但不限于此)，分液后二氯甲烷相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋蒸除去溶剂，经硅胶柱色谱(V_石油醚：V_乙酸乙酯＝20:1)分离得到最终产物——丁二酸薄荷醇麦芽酚酯，产物为白色固体，熔点64-65℃。

上述所得最终产物的核磁氢谱数据如下(见图1)：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ＝7.68(d,1H),6.40(d,1H),4.67-4.74(m,1H),2.92-2.96(m,2H),2.71-2.76(m,2H),2.28(s,3H),2.05(s,1H),1.96-1.99(m,1H),1.84-1.89(m,1H),1.65-1.69(dd,2H),1.40-1.51(m,3H),1.24-1.28(t,1H),0.86-0.91(m,6H),0.74-0.75(d,3H)。

上述所得最终产物的红外光谱数据如下(见图2):

IR(KBr研磨法)ν/cm^-1：3123(w),2960(m),2924(m),2865(m),1733(m),1717(m),1658(m),1650(vs),1640(vs),1630(s),1620(s),1612(s),1521(m),1384(vs),1317(s),1112(s),835(m),784(m).

实施例2

熔融法制备丁二酸薄荷醇单酯：100ml圆底烧瓶中加入100mmol薄荷醇，加热至融化，再加入10mmol丁二酸酐，10mmol对甲苯磺酸为催化剂，160℃下搅拌10h。所得产物经硅胶柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯的体积比＝10:1)，得到丁二酸薄荷单酯纯品。

酰氯的制备：依次向50ml圆底烧瓶中加入10mmol实施例1中制得的丁二酸薄荷单酯、100mmol氯化亚砜，80℃搅拌8h。旋蒸除去多余的氯化亚砜得酰氯底物(丁二酸薄荷单酰氯)。

丁二酸薄荷醇麦芽酚酯的制备：

依次向100ml圆底烧瓶中加入10mmol无水碳酸钠、100ml二氯甲烷、1mm ol麦芽酚、10mmol实施例2中上述制得的酰氯，室温搅拌，并加入0.01mmol三乙胺，24h后停止反应。反应液依次用饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤(饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液的用量没有具体限制，通常为反应液体积的两倍量，但不限于此)，分液后二氯甲烷相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋蒸除去溶剂，经硅胶柱色谱(V_石油醚：V_乙酸乙酯＝20:1)分离得到最终产物——丁二酸薄荷醇麦芽酚酯，产物为白色固体，熔点64-65℃。

实施例3

熔融法制备丁二酸薄荷醇单酯：100ml圆底烧瓶中加入50mmol薄荷醇，加热至融化，再加入10mmol丁二酸酐，1.5mmol对甲苯磺酸为催化剂，120℃下搅拌6h。所得产物经硅胶柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯的体积比＝10:1)，得到丁二酸薄荷单酯纯品。

酰氯的制备：依次向50ml圆底烧瓶中加入10mmol实施例1中制得的丁二酸薄荷单酯、50mmol氯化亚砜，60℃搅拌5h。旋蒸除去多余的氯化亚砜得酰氯底物(丁二酸薄荷单酰氯)。

丁二酸薄荷醇麦芽酚酯的制备：

依次向250ml圆底烧瓶中加入40mmol无水碳酸钠、100ml二氯甲烷、10m mol麦芽酚、50mmol实施例3中上述制得的酰氯，室温搅拌，并加入0.05mmol三乙胺，12h后停止反应。反应液依次用饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤(饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液的用量没有具体限制，通常为反应液体积的两倍量，但不限于此)，分液后二氯甲烷相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋蒸除去溶剂，经硅胶柱色谱(V_石油醚：V_乙酸乙酯＝20:1)分离得到最终产物——丁二酸薄荷醇麦芽酚酯，产物为白色固体，熔点64-65℃。

实施例4化合物(1)与薄荷醇及薄荷醇丁二酸单酯的挥发性对比

分别取1g薄荷醇、1g薄荷醇丁二酸单酯、1g本发明化合物(I)样品溶于乙醇中，配置成质量分数1％的乙醇溶液，并均匀喷洒至烤烟叶组中，三组样品(A、B、C组)分别放置于湿度60±3％、温度22±1℃的恒温恒湿箱中。分别在1天、3天、7天、15天、30天、60天、120天后取少量烟丝样品，乙醇浸泡24h，过滤，滤液经液相色谱测定其香料化合物含量。具体结果如表1所示。

表1三种香料化合物的挥发性对比

从表1中可以看出相比于薄荷醇与薄荷醇丁二酸单酯，化合物(1)的挥发性大大降低，在120天后残留量仍能保持在95％左右。

实施例5化合物(I)的香味评定

将化合物(I)用1,3-丙二醇配置成质量分数1％的溶液，进行香气评价，结果表明该化合物具有微弱的甜香、果香、焦糖香，同时伴有一定的薄荷样凉感。

实施例6本发明化合物(I)的热裂解研究

称取0.1g制得的化合物(I)(精确至0.1g)，用无水乙醇配制成浓度为10mg/mL的溶液，得到试样溶液。取裂解管一根，在中央位置装填1mg～2mg石英棉，取2μL试样溶液置于石英棉上，而后将裂解管放入裂解仪中待裂解。

热裂解仪接口用氧氮混合气预吹扫0.5min后，启动裂解程序，并持续吹扫0.5min至裂解反应完成，切换为氦气吹扫6.5min。裂解产物应用冷阱或冷进样系统捕集，而后升温进样气质联用仪分析。每个样品平行测试两次。

在裂解管内的石英棉上不加样品，按照试样裂解测试的步骤进行空白试验。

本发明化合物(I)的热裂解主要成分及其相对含量见表2。

表2本发明化合物(I)的热裂解主要成分及相对含量

从表1中可以看出，本发明化合物(I)的热解成分中具有α-异松油烯、麦芽酚、薄荷醇等致香物质。α-异松油烯天然存在于榄香树油、胡荽子油、柏木油等植物中，具有微弱的柑橘甜味，呈香茅油似香气。4-甲基-1-(1-甲基乙基)-环己烯等为薄荷醇的脱水产物，与α-异松油烯结构类似，均具有类似的香茅油样香气。同时，麦芽酚是一种广泛应用的烟用香料，FEMA号2656，天然存在于羊齿叶、落叶松树皮与连香树叶中，具有甜的、烤烟样的香气。

由于热裂解条件为模拟卷烟燃吸时的情况，故本发明化合物(I)在卷烟燃吸时仍能够产生薄荷醇、麦芽酚等香味物质，给烟气带来甜味、薄荷风味，增加丰满度，是一种优良的香料前体。

实施例7

按烟丝干重的1％取制得的丁二酸薄荷醇麦芽酚酯，并将其溶于乙醇中，喷洒至烤烟叶组中，对照组仅喷洒相同质量的无水乙醇。将每个烟丝样品放置于湿度60±3％、温度22±1℃的恒温恒湿箱中平衡48h，手工卷制后组织专业人员根据GB5606.4-2005进行评吸。结果表明卷烟具有一定薄荷凉感，同时呈现焦香、甜香，相比对照组卷烟烟气更谐调，刺激性更小。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种薄荷醇香料前体化合物，其特征在于，所述的化合物为式（I）所示的化合物或式（I）所示的化合物的盐；

，式（I）。

2.权利要求1所述的薄荷醇香料前体化合物的制备方法，其特征在于，反应反应路线如下：

包括如下步骤：

步骤（1），以薄荷醇和丁二酸酐为起始原料，以对甲苯磺酸为催化剂，采用熔融法进行反应得到丁二酸薄荷单酯；

步骤（2），丁二酸薄荷单酯与氯化亚砜进行酰化反应得到丁二酸薄荷单酰氯；

步骤（3），丁二酸薄荷单酰氯在碱性条件下与麦芽酚进行酯化反应，制备得到式（I）的丁二酸薄荷醇麦芽酚酯。

3.根据权利要求2所述的薄荷醇香料前体化合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，反应温度为100～160℃；薄荷醇与丁二酸酐的摩尔比为1:1～10:1；对甲苯磺酸摩尔用量为薄荷醇摩尔用量的1%~10%，反应时间为1~10h。

4.根据权利要求2所述的薄荷醇香料前体化合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，反应温度为0～80℃；丁二酸薄荷单酯与氯化亚砜的摩尔比为1:10～1:1，反应时间为3~8h。

5.根据权利要求2所述的薄荷醇香料前体化合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，以二氯甲烷为溶剂，在无水碳酸钠和三乙胺存在下，丁二酸薄荷单酰氯与麦芽酚反应制备得到丁二酸薄荷醇麦芽酚酯。

6.根据权利要求3或5所述的薄荷醇香料前体化合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，反应温度为20～30℃。

7.根据权利要求6所述的薄荷醇香料前体化合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，丁二酸薄荷单酰氯与麦芽酚的摩尔比为1:1～10:1；无水碳酸钠与麦芽酚的摩尔比为1:1～10:1；二氯甲烷的用量为使麦芽酚的浓度范围为0.1mol/L~0.5mol/L；三乙胺的摩尔用量为麦芽酚摩尔用量的0.1%~1%，反应时间为3~24h。

8.权利要求1所述的薄荷醇香料前体化合物作为香料的应用。

9.根据权利要求8所述的薄荷醇香料前体化合物作为香料的应用，其特征在于，将所述的薄荷醇香料前体化合物加入到卷烟制品中。