CN108822047B - 一种天然2-乙酰基吡嗪的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2‑乙酰基吡嗪的合成方法，以2‑乙基吡嗪和氯气作为反应原料进行取代反应获得中间体，将上述中间体进行水解反应即可获得2‑乙酰基吡嗪，其中，取代反应中采用的催化剂为过氧化苯甲酰，反应温度为50～95℃，水解反应中的溶剂为饱和碳酸氢钠水溶液与有机溶剂，所述有机溶剂为能够与水互溶的液态有机化合物，中间体的结构式为：
Description
技术领域
本发明涉及一种天然2-乙酰基吡嗪的合成方法。
背景技术
2-乙酰基吡嗪最早是在1964年从可可中发现的。它存在于炸土豆、芝麻油、花生、榛子、杏仁、咖啡中，具有爆米花味、烘烤味道。最早适用于烘烤食品、花生、芝麻、肉类、烟草。同时2-乙酰基吡嗪还作为合成格列吡嗪、阿西莫司和5-甲基吡嗪-2-羧酸甲酯等新型药物的中间体的重要合成原料。
2-乙酰基吡嗪为固体无色至微黄色结晶，易吸湿，需密封、存放阴凉处，几乎不溶于水，溶于乙醇等有机熔剂，熔点76～78℃。具有爆玉米的香气，主要用于调配坚果、面包、土豆、咖啡、谷制品、爆玉米花香型的食用香精，烟草以及医药中间体。
现有工业合成2-乙酰基吡嗪的方法有氧化法、金属试剂法、格式试剂法和多步法生产2-乙酰基吡嗪，然而氧化法、金属试剂法、格式试剂法需要采用低温(3～5℃)采用进行反应，对反应要求比较高。多步法通常需要4步以上的反应，才能合成获得，步骤繁琐、可操作性较差。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种天然2-乙酰基吡嗪的合成方法，该方法对于反应条件要求较低、步骤简单、可操作性好。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的第一方面，提供了一种合成2-乙酰基吡嗪的中间体，其化学结构式为
本发明的第二方面，提供了一种上述中间体的合成方法，以2-乙基吡嗪和氯气作为反应原料进行取代反应获得中间体，其中，取代反应中采用的催化剂为过氧化苯甲酰，反应温度为50～95℃。
由于原料中2-乙基吡嗪能够与氯气进行取代的氢包括杂环中的氢、亚甲基中的氢及甲基中的氢，由于吡嗪环临近亚甲基，导致亚甲基中的氢难以被氯取代，从而难以获得其他氢不被取代的前提下，亚甲基中的氢全部被取代。本发明经过若干催化剂和反应条件的选择，发现当采用过氧化苯甲酰时，在50～95℃下，能够获得上述中间体。
本发明的第三方面，提供了一种2-乙酰基吡嗪的合成方法，包括：
将上述中间体进行水解反应即可获得2-乙酰基吡嗪，水解反应中的溶剂为饱和碳酸氢钠水溶液与有机溶剂，所述有机溶剂为能够与水互溶的液态有机化合物。
本发明中采用有机溶剂增加中间体在水中的溶解度，从而使水解反应能够进行。
本发明的第四方面，提供了一种上述中间体的合成方法和上述2-乙酰基吡嗪的合成方法在合成天然2-乙酰基吡嗪中的应用。该方法能够保证合成2-乙酰基吡嗪的天然度。
本发明的第五方面，提供了一种天然2-乙酰基吡嗪的合成方法，依次包括上述中间体的合成方法和上述2-乙酰基吡嗪的合成方法，其中，将上述中间体的合成方法中，采用天然2-乙基吡嗪代替2-乙基吡嗪。该方法能够获得天然度可达98％以上的天然2-乙酰基吡嗪。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供了一种新的合成2-乙酰基吡嗪的方法，该方法对于反应条件要求较低、步骤简单、可操作性好。
2.本发明的方法产品收率较高，可达60％。
3.本发明的方法可以用于合成天然2-乙酰基吡嗪，其天然度可达98％以上。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请所述的取代反应是指有机化合物中的氢原子被氯原子取代的反应。
本申请所述的水解反应是指有机化合物中氯原子被羟基取代的反应。本申请有水解反应后由于在同一个碳原子上同时具有两个羟基，不稳定，会去掉一分子水，从而形成酮基。
正如背景技术所介绍的，现有合成方法难以同时具有反应条件要求较低、步骤简单、可操作性好的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种2-乙酰基吡嗪的合成方法。
本申请的一种实施方式，提供了一种合成2-乙酰基吡嗪的中间体，其化学结构式为
本申请的另一种实施方式，提供了一种上述中间体的合成方法，以2-乙基吡嗪和氯气作为反应原料进行取代反应获得中间体，其中，取代反应中采用的催化剂为过氧化苯甲酰，反应温度为50～95℃。
由于原料中2-乙基吡嗪能够与氯气进行取代的氢包括杂环中的氢、亚甲基中的氢及甲基中的氢，由于吡嗪环临近亚甲基，导致亚甲基中的氢难以被氯取代，从而难以获得其他氢不被取代的前提下，亚甲基中的氢全部被取代。本申请经过若干催化剂和反应条件的选择，发现当采用过氧化苯甲酰时，在50～95℃下，能够获得上述中间体。
其反应简式为：
为了提高中间体的收率，优选的，取代反应的温度为70～75℃。在温度下制备的中间体的收率最高，可达80％以上。
优选的，2-乙基吡嗪能够与氯气的摩尔比为1：2.2～2.4。
优选的，2-乙基吡嗪能够与氯气在冰醋酸和盐酸混合物中进行取代反应。进一步优选的，所述盐酸的浓度为37％(质量)。进一步优选的，冰醋酸与盐酸的体积比为7～13:1。
本申请的第三种实施方式，提供了一种2-乙酰基吡嗪的合成方法，包括：
将上述中间体进行水解反应即可获得2-乙酰基吡嗪，水解反应中的溶剂为饱和碳酸氢钠水溶液与有机溶剂，所述有机溶剂为能够与水互溶的液态有机化合物，例如二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺。
本申请中采用有机溶剂增加中间体在水中的溶解度，从而使水解反应能够进行。
反应简式为：
优选的，中间体与有机溶剂的摩尔比为1:1.2～1.3。该比例下摩尔比能提高反应效率。
优选的，所述有机溶剂为二甲基亚砜。
优选的，水解反应的温度为80±5℃，反应时间为6±1h。
本申请提供了一种上述中间体的合成方法和上述2-乙酰基吡嗪的合成方法在合成天然2-乙酰基吡嗪中的应用。该方法能够保证合成2-乙酰基吡嗪的天然度。
本申请提供了一种天然2-乙酰基吡嗪的合成方法，依次包括上述中间体的合成方法和上述2-乙酰基吡嗪的合成方法，其中，将上述中间体的合成方法中，采用天然2-乙基吡嗪代替2-乙基吡嗪。该方法能够获得天然度可达98％以上的天然2-乙酰基吡嗪。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例1
将装有搅拌器，导气管或滴液漏斗的三颈反应器置水浴中，加入冰醋酸800mL(820g)及37％盐酸80mL(96g)。搅拌混合后滴加天然2-乙基吡嗪86.4g滴加完毕于70℃搅拌反应0.5h，然后加入过氧化苯甲酰在75℃通入氯气，通毕降温中和然后使用二氯甲烷萃取浓缩得到中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g含量80％。将中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g和二甲基亚砜22g加入饱和碳酸氢钠溶液中水解，然后升温至80℃保温反应6h，然后降温萃取浓缩冻析得到固体天然2-乙酰基吡嗪57克含量(93％)产率60％。
通过对制备固体天然2-乙酰基吡嗪的进行检测如表1所示，
表1
通过表1，可以获知实施例1制备的天然2-乙酰基吡嗪符合国家表征GB1886.138-2015。
天然化合物的检测是通过14C同位素检测检测其天然度，从而确定。通过检测实施例1制备的天然2-乙酰基吡嗪的14C同位素检测，该天然2-乙酰基吡嗪的天然度为99.5％。
实施例2
将装有搅拌器，导气管或滴液漏斗的三颈反应器置水浴中，加入冰醋酸800mL(820g)及37％盐酸80mL(96g)。搅拌混合后滴加天然2-乙基吡嗪86.4g滴加完毕于75℃搅拌反应0.5h，然后加入过氧化苯甲酰在75℃通入氯气，通毕降温中和然后使用二氯甲烷萃取浓缩得到中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g含量80％。将中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g和二甲基亚砜22g加入饱和碳酸氢钠溶液中水解，然后升温至80℃保温反应6h，然后降温萃取浓缩冻析得到固体天然2-乙酰基吡嗪。
实施例3
将装有搅拌器，导气管或滴液漏斗的三颈反应器置水浴中，加入冰醋酸800mL(820g)及37％盐酸80mL(96g)。搅拌混合后滴加天然2-乙基吡嗪86.4g滴加完毕于70℃搅拌反应0.5h，然后加入过氧化苯甲酰在70℃通入氯气，通毕降温中和然后使用二氯甲烷萃取浓缩得到中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g含量80％。将中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g和二甲基亚砜22g加入饱和碳酸氢钠溶液中水解，然后升温至80℃保温反应6h，然后降温萃取浓缩冻析得到固体天然2-乙酰基吡嗪。
实施例4
将装有搅拌器，导气管或滴液漏斗的三颈反应器置水浴中，加入冰醋酸800mL(820g)及37％盐酸80mL(96g)。搅拌混合后滴加天然2-乙基吡嗪86.4g滴加完毕于72℃搅拌反应0.5h，然后加入过氧化苯甲酰在74℃通入氯气，通毕降温中和然后使用二氯甲烷萃取浓缩得到中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g含量80％。将中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g和二甲基亚砜22g加入饱和碳酸氢钠溶液中水解，然后升温至80℃保温反应6h，然后降温萃取浓缩冻析得到固体天然2-乙酰基吡嗪。
实施例5
将装有搅拌器，导气管或滴液漏斗的三颈反应器置水浴中，加入冰醋酸800mL(820g)及37％盐酸80mL(96g)。搅拌混合后滴加天然2-乙基吡嗪86.4g滴加完毕于45℃搅拌反应0.5h，然后加入过氧化苯甲酰在50℃通入氯气，通毕降温中和然后使用二氯甲烷萃取浓缩得到中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪62g含量52％。将中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g和二甲基亚砜15g加入饱和碳酸氢钠溶液中水解，然后升温至80℃保温反应6h，然后降温萃取浓缩冻析得到固体天然2-乙酰基吡嗪19克(含量78％)产率18％。
实施例6
将装有搅拌器，导气管或滴液漏斗的三颈反应器置水浴中，加入冰醋酸800mL(820g)及37％盐酸80mL(96g)。搅拌混合后滴加天然2-乙基吡嗪86.4g滴加完毕于90℃搅拌反应0.5h，然后加入过氧化苯甲酰在95℃通入氯气，通毕降温中和然后使用二氯甲烷萃取浓缩得到中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪75g含量58％。将中间产物1,1-二氯代乙基-2-吡嗪115g和二甲基亚砜30g加入饱和碳酸氢钠溶液中水解，然后升温至80℃保温反应6h，然后降温萃取浓缩冻析得到固体天然2-乙酰基吡嗪21克(含量85％)，产率21％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种合成2-乙酰基吡嗪的中间体的合成方法，其特征是，以2-乙基吡嗪和氯气作为反应原料进行取代反应获得中间体，其中，取代反应中采用的催化剂为过氧化苯甲酰，反应温度为50～95℃；2-乙基吡嗪能够与氯气的摩尔比为1：2.2～2.4；2-乙基吡嗪能够与氯气在冰醋酸和盐酸混合物中进行取代反应；所述2-乙酰基吡嗪的中间体的化学结构式为
2.如权利要求1所述的合成2-乙酰基吡嗪的中间体的合成方法，其特征是，取代反应的温度为70～75℃。
3.如权利要求1所述的合成2-乙酰基吡嗪的中间体的合成方法，其特征是，冰醋酸与盐酸的体积比为7～13:1。
4.一种2-乙酰基吡嗪的合成方法，其特征是，包括：
利用权利要求1所述的合成方法制备合成2-乙酰基吡嗪的中间体，然后将所述的中间体进行水解反应即可获得2-乙酰基吡嗪，水解反应中的溶剂为饱和碳酸氢钠水溶液与有机溶剂，所述有机溶剂为能够与水互溶的液态有机化合物。
5.如权利要求4所述的2-乙酰基吡嗪的合成方法，其特征是，中间体与有机溶剂的摩尔比为1:1.2～1.3。
6.如权利要求4所述的2-乙酰基吡嗪的合成方法，其特征是，所述有机溶剂为二甲基亚砜。
7.一种权利要求4所述的2-乙酰基吡嗪的合成方法在合成天然2-乙酰基吡嗪中的应用。
8.一种天然2-乙酰基吡嗪的合成方法，其特征是，依次包括权利要求1～3任一所述的中间体的合成方法和权利要求4～6任一所述的2-乙酰基吡嗪的合成方法，其中，将权利要求1～3任一所述的中间体的合成方法中，采用天然2-乙基吡嗪代替2-乙基吡嗪。
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Denomination of invention: A synthetic method of natural 2-acetylpyrazine Effective date of registration: 20210825 Granted publication date: 20200911 Pledgee: Shandong Tengzhou rural commercial bank Limited by Share Ltd. SME branch Pledgor: TENGZHOU WUTONG AROMA CHEMICALS Co.,Ltd. Registration number: Y2021980008388 |
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Date of cancellation: 20220907 Granted publication date: 20200911 Pledgee: Shandong Tengzhou rural commercial bank Limited by Share Ltd. SME branch Pledgor: TENGZHOU WUTONG AROMA CHEMICALS CO.,LTD. Registration number: Y2021980008388 |