CN1109043A - 硬尾醇衍生物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及式I所示的化合物，其R选自最多 含10个碳原子的支链和非支链低级烷基和低级环 烷基。本发明还提供掺入本发明的新硬尾二醇碳酸 烷基酯的吸烟组合物和使吸烟组合物增香的方法。

Description

本发明涉及新的十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇碳酸酯衍生物（硬尾二醇碳酸烷基酯），该衍生物可有效地向香烟的主流烟和侧流烟中释放理想的木头样琥珀气味。另外，这些新碳酸酯是无气味或几乎无气味的结晶固体，在环境条件下能稳定贮存于香烟中。本发明还提供掺入本发明的新硬尾二醇碳酸烷基酯的吸烟组合物及使吸烟组合物增香的方法。

风味添加剂曾长期用于使多种消费产品特别是烟草制品、食品和胶质软糖增香。风味添加剂在这些产品中可用于掩蔽或减弱不良的风味或气味，并增强已有的风味或气味，或者提供消费产品中原来没有的额外风味或气味。

在烟草和烟草制品中，曾加入风味剂来改进或增强产品在使用时（主要是吸烟过程中）的整体风味。但是，许多风味剂在烟草中的使用都受到特定风味剂的挥发性或稳定性的限制。因此，需要以某种方式将风味剂掺入烟草产品中，从而使风味剂稳定且不挥发，但仍会在使用过程中释放出来。Sylvamber（Givaudan-Roure用于十氢-3a，6，6，9a-四甲基萘并[2，1-B]呋喃的商品名，CAS＃6790-58-5）曾长期用于香料中以提供很强的木头样琥珀味。据报道，Sylvamber是French  Tobacco  Absolute中的一个组分（B.Corbier，C.Ehret，E.Giraudi和G.Pelerin，Flavors  and  Fragrances：A  World  Perspective，Proceedings  of  the  10th  International  Congress  of  Essential  Oils，Fragrances  and  Flavors，B.M.Lawrence，B.D.Mookerjee和B.J.Willis（编者），第483-494页，Elsevier  SciencePublishers，Amsterdam，1988）。Sylvamber偶尔也作为烟草风味剂使用。但是，Sylvamber的用途受到其恶臭极限值低和其挥发性的限制。如果用量足够高而对吸烟过程有强烈影响，Sylvamber就往往会从香烟中挥发到外包装中。此外，Sylvamber还使未吸过的香烟产生许多吸烟都难以接受的气味。

目前用于使消费产品产生风味和气味的主要对策是，将风味剂混入一种基质，从而在所述产品受到热解、加热、咀嚼或润湿之前减慢或防止风味剂的释放。例如，欧洲专利186，502描述了一种塑料胶囊的应用，该塑料胶囊在被机械破碎时释放出风味剂。

美国专利4，001，438描述了用于口腔组合物中的风味剂组合物，这种口腔组合物可以是口香糖组合物、咀嚼药片、咀嚼烟或牙膏。在水解条件下，风味剂从由固体颗粒和助悬剂组成的基质中可控地长时间释放。

美国专利4，253，473描述了吸用烟草或吸用烟草代用品组合物，该组合物在吸用时从由固体颗粒和助悬剂组成的基质中长时间释放出风味剂。

美国专利3，818，107描述了含有风味释放组合物的口香糖，该组合物含有连在聚合物骨架上的风味基团。在咀嚼口香糖的过程中，这些风味基团会由于水解而从聚合物骨架中释放出来。

作为使消费产品产生风味和气味的另一种方法，曾使风味剂与一种辅助组分共价结合，形成分子量较高的低挥发性分子。烟草制品或食品在受到热解、加热、或溶剂分解时释放出风味剂。例如，美国专利4，701，282和4，538，627描述了β-羟基-γ-酮酯类作为风味添加剂的应用，这些添加剂在香烟吸用条件下发生热解而释放出风味剂，从而增强了主流烟的风味和侧流烟的香气。

美国专利4，690，157和4，607，118描述了含有风味释放添加剂的烟草组合物，这些添加剂在“逆醛醇”裂解反应中的热解产物能增强香烟烟雾的风味和香气。

美国专利4，578，486和4，538，628描述了含有二噁烷二酯风味释放添加剂的烟草组合物。在吸用条件下，二酯添加剂发生热解而释放出挥发性的醇或酚组分，该组分使主流烟具有风味增强性质，并增强侧流烟的香气。

美国专利4，872，918描述了一种杂环酯，该杂环酯在热解时释放出四甲基吡嗪和一种烯烃，从而改进了主流烟和侧流烟的风味和香气。

美国专利2，905，575描述了α-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇（硬尾二醇，结构如下）在烟草中使主流烟产生雪松样香气的应用。

纯的硬尾二醇是无味的，但在吸用过程中可能失去一分子水而生成有气味的分子。

但是，硬尾二醇在烟草中的应用有一些缺点。含有硬尾二醇的香烟在吸用时有一些并非Sylvamber所特有的异味。此外，硬尾二醇在香烟上保留一两个月后效果显著下降。

为简化起见，本文用与新碳酸酯组合的术语“硬尾二醇”来表示“得自硬尾醇的二醇”，例如由降解反应得到的硬尾醇的二醇。

硬尾二醇的酯（非碳酸酯）是已知化合物。乙酸酯不是结晶固体（W.Herz等，J.Org.Chem.，42∶806-813;K.Mori等，Liebigs Ann.Chem.，361-368，1990），然而差向异构（C₅，C₈）乙酸酯（见G.Ohloff等，Helv.Chim.Acta，72∶1935-1947，1990中的结构14b）虽然是固体但却完全不适用于本发明的目的。不是固体的前体分子一般都不能作为风味剂使用，因为很难得到其纯品。另外，酯衍生物在热解时会释放出相应的羧酸，这些羧酸在许多情况下都会对风味有严重影响。

因此，本发明提供新的结晶状硬尾二醇碳酸烷基酯，该碳酸酯无气味且能在环境条件下稳定贮存，但可以在正常吸用条件下作为烟草风味剂使用。本发明还提供掺入本发明的新硬尾二醇碳酸烷基酯的吸烟组合物及使吸烟组合物增香的方法。

这些新化合物用下式表示：

其中R选自最多含10个碳原子的支链和非支链低级烷基和低级环烷基。

本发明还提供掺入新的硬尾二醇碳酸烷基酯Ⅰ的吸烟组合物及使吸烟组合物增香的方法。

新的十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇碳酸酯衍生物（硬尾二醇碳酸烷基酯），向香烟的主流烟和侧流烟中释放理想的木头样琥珀气味。新的二醇碳酸酯Ⅰ是无气味或几乎无气味的结晶固体，在常温常压条件下，例如约10-50℃和约20-100%相对湿度下，这种结晶固体是稳定的。在暴露于高温，例如吸烟过程中所达到的温度时，该二醇碳酸酯就发生转化，释放出增味剂和风味剂。本发明的二醇碳酸酯可用于使许多不同的消费产品例如烟草制品、非烟草吸烟代用品、医药产品和某些食品增香。

如前面所指出的，本发明的硬尾二醇碳酸烷基酯可以用下式表示：

其中R选自最多含10个碳原子的支链和非支链低级烷基和低级环烷基。在优选的实施方案中，R选自含1-10个碳原子的支链和非支链低级烷基。

在更优选的实施方案中，R选自含1-6个碳原子的支链或非支链的低级烷基。而在最优选的实施方案中，R为甲基或乙基。

整篇说明书中使用下列术语，除非另外指出，这些术语定义如下。

本文所用的术语“碳酸酯”是指在二醇中加入碳酸（HO-CO-OH，H₂CO₃）或适当的碳酸衍生物（如酰卤、酯、酰卤/酯混合物、或酸酐（CO₂））而形成的有机化合物。

本文所用的术语“风味剂”是指用来刺激味觉的感官化合物。

本文所用的术语“卤素”是指由氟、氯、溴和碘组成的化学上相关的元素。

本文所用的术语“低级烷基”是指含有1-10个碳原子，优选1-6个碳原子的支链或非支链烃基。含有1-10个碳原子的支链和非支链低级烷基的非限制性实例有：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基、叔戊基等。

本文所用的术语“低级环烷基”是指在环系中含有3-6个碳原子，优选3-5个碳原子，并总共含最多10个碳原子的环烃基。低级环烷基的非限制性实例有：环丙基、甲基环丙基、环丁基、甲基环丁基、环戊基、甲基环戊基、环已基等。

本文所用的术语“气味”用来指某种化合物是用于刺激嗅觉的感官化合物。

本文所用的术语“感官化合物”是指刺激嗅觉或味觉，因而被视为具有特征性气味和/或风味的本发明化合物。

本文所用的术语“感官有效量”是指某材料中掺入的新硬尾二醇碳酸烷基酯产生的感觉效应的量。

本文所用的术语“烟草”和“烟草代用品”在常规意义上使用，包括惯常使用烟草的可吸用及不可吸用的形式，例如香烟、鼻烟、咀嚼组合物等。

本文所用的术语“烟纸”是指用于盛装烟草的可吸用纸，例如卷烟纸。

如上所述，本发明的化合物是无气味的结晶固体，该化合物在暴露于高温时转化为增味剂或风味剂，或二者。新的硬尾二醇碳酸烷基酯转化为风味剂的过程可以表示如下：

本发明化合物的热解还会生成除Sylvamber以外的其他产物。一些可能的产物包括硬尾二醇及具有下列结构的烯属醇和碳酸酯：

其中R¹为氢或COOR，R如上所限定，虚线表示双键的位置。

以下给出本发明的硬尾二醇碳酸烷基酯的具体实例，并叙述在吸烟过程中观察到的气味/风味剖析。

硬尾二醇碳酸甲酯

该碳酸甲酯使主流烟和侧流烟具有木头般的雪松样琥珀味，并增强了主流烟的天然烟草特性。

硬尾二醇碳酸乙酯

该碳酸乙酯在特性上与上述碳酸甲酯相似，但气味和风味略强。

硬尾二醇碳酸

酯

该碳酸

酯几乎没有使主流烟或侧流烟具有典型的Sylvamber味。

在长期贮存条件下，本发明的硬尾二醇碳酸烷基酯在香烟中稳定。例如，在环境条件下贮存11个月后，硬尾二醇碳酸乙酯仍能使香烟的主流烟和侧流烟具有木头般的雪松样琥珀味。

本发明的硬尾二醇碳酸烷基酯具有感官性质，因此可以用于在食品和烟草制品中增强气味、掩蔽不良气味或增强风味的方法。这些硬尾二醇碳酸烷基酯的一个重要性质是，风味剂或增味剂共价结合而成为非挥发性化合物，并且只在烟草制品燃点和燃烧时才释放出来。这些二醇碳酸酯可以以感官有效量单独使用以增强某种材料的特征性风味或气味。然而更常见的是，二醇碳酸酯与其他风味或气味组分以感官有效量混合，以提供所需的风味或气味特性。

式（Ⅰ）所示的硬尾二醇碳酸烷基酯产生所需的总体效应所需的量就是感官有效量。某种材料中所含的硬尾二醇碳酸烷基酯的感官有效量是所掺入的二醇碳酸酯产生感觉效应的量。二醇碳酸酯的确切量是一个喜好问题，可以随着所选择的特定二醇碳酸酯、将要使用该碳酸酯的产品、以及所需的特定效果而变。一般来说，二醇碳酸酯在某产品中的含量应为约0.0001-5.0%（重量），优选约0.001-1.5%，更优选的是约0.05-0.5%，最优选的是约0.25%。

将本发明的硬尾二醇碳酸烷基酯分别地或以混合物形式加到包封烟草的介质中，便能随着烟草制品燃烧而将增味剂/风味剂掺入侧流烟中。这种新形成的增味剂或风味剂能增强或掩蔽吸烟气味，这取决于所选择的二醇碳酸酯及其用量。本发明的化合物可以很一般地掺入到供人消费的产品中，因此这些化合物可含有任何消费物，如食品，也可以与其他常规成分一起掺入烟草制品中。其他常规成分的例子有乳化剂、载体、粘合剂、甜味剂、稳定剂、缓冲剂和溶剂等。

这些新化合物可以由硬尾二醇来制备，制备方法是使该二醇与适当的形成单酯的试剂X-CO-OR缩合，其中R如上所述。

一种方式是：使硬尾二醇与卤代甲酸酯特别是通式CI-CO-OR的氯甲酸酯缩合，其中R如上所限定。该反应宜于在质子清除剂存在下在惰性溶剂中进行。一般来说，氯甲酸酯是已知化合物，可以用常规方法由其他已知化合物来制备。

通常优选含氮的质子清除剂，如吡啶、二甲氨基吡啶、N，N-二甲基苯胺和叔胺，但也可以使用无机碱，如碳酸钠、碳酸钾和碳酸钙。吡啶或吡啶与二甲氨基吡啶的混合物是最优选的质子清除剂。

可以使用多种不同的惰性溶剂（或溶剂混合物），例如甲苯、二甲苯、庚烷、已烷、二氯甲烷、二氯乙烷、二噁烷、叔丁基甲基醚、乙醚、二甲氧基乙烷或氯仿。四氢呋喃和庚烷是优选的溶剂。该反应可以在约0-100℃，优选约0-50℃的温度范围内进行。

另一种方式是：可以通过使硬尾二醇与通式为RO-CO-OR的碳酸二烷基酯缩合来制备本发明的化合物，其中R如上所限定。该反应宜在有或没有惰性溶剂存在下，在催化量的醇盐存在下进行。一般来说，碳酸二烷基酯是已知化合物，可以用常规方法由其他已知化合物来制备。醇盐可以具有通式MOR，其中R如上所限定，M是锂、钠或钾。甲醇钠和乙醇钠是最优选的醇盐，与所用的特定碳酸酯无关。

可以使用惰性溶剂或溶剂混合物，例如甲苯、二甲苯、二噁烷、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、二甲基甲酰胺、二甘醇二甲醚或庚烷。二甲苯、甲苯和庚烷是优选的溶剂。该反应可以在约25-150℃的温度范围内进行，优选的温度范围是约50-125℃，最优选的是约75-100℃。

本申请中已提到了许多不同的出版物。这些出版物的公开内容作为参考引入本文以更充分地叙述先有技术。

本发明用下列实施例来进一步说明。提出这些实施例是为了说明而不是限制本发明的化合物和组合物的制备方法。

所有试剂和溶剂都是市售的，并以买到的形式使用。红外光谱用Perkin-Elmer 681B型光栅光谱仪获得。300MHz的¹H-NMR谱数据在Varian Gemini 300上测得。质谱用Finnigann INCOS XL GC/MS系统获得。柱色谱用Merck    60牌的硅胶进行。熔点用Thomas  Hoover毛细管装置测定，且未经校正。

实施例1

本实施例说明碳酸乙基[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯的制备。

在[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇（2.54g，0.01mol）、四氢呋喃（15ml）、吡啶（1.6ml）和二甲氨基吡啶（0.122g，0.001mol）的冷（0-5℃）混合物中，滴加氯甲酸乙酯（1.19g，0.01mol）。于0-5℃下搅拌1小时后，使混合物升温至25℃。继续搅拌16小时。加入乙醇（5ml）。将混合物搅拌30分钟，然后加到冰和2N HCl（20ml）中。将混合物用已烷：乙酸乙酯（1∶1，3×20ml）萃取。有机萃取液用2N HCl（2×15ml）、水（2×10ml）、5% NaHCO₃（4×15ml）和盐水（15ml）洗涤。干燥（Na₂SO₄）后，将混合物减压浓缩，得到3.21g几乎无色的油状物。经层析（硅胶）后得到无色油状物（3.01g，92%收率），该油状物立即结晶。重结晶（已烷）后得到2.01g无色固体状的标题化合物;m.p.73-74℃。

¹H-NMR（CDCl₃）δ4.15-4.22（4H，2q，重叠），1.9-0.9（15H，m），1.30（3H，t，J＝7.1Hz），1.16（3H，s），0.87（3H，s），0.79（6H，s）.IR（CDCl₃）3450，2950，1740，1465cm^-1.MS m/e（%丰度）326（1），236（2），221（20），195（3），151（45），137（10），123（10），109（30），95（40），81（35），69（55），55（50），43（100），41（70）.

实施例2

本实施例说明碳酸乙基[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯的另一种制备方法。

将[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇（2.54g，0.01mol）、碳酸二乙酯（15ml）和甲醇钠（0.054g，0.001mol）的混合物于90-95℃下加热20小时。将该混合物冷却至25℃，用已烷：乙酸乙酯（1∶3，30ml）稀释。将该混合物用1N HCl（10ml）、水（10ml）、5% NaHCO₃（2×15ml）和盐水洗涤。将该混合物干燥（Na₂SO₄）并减压浓缩，得到2.95g粗产物。经层析（硅胶）后得到2.45g（75%收率）无色固体。重结晶后得到1.37g与实施例1所得产物相同的无色固体。

实施例3

本实施例说明碳酸甲基[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯的制备。

按照实施例1所述的方法，在吡啶（1.6ml）和二甲氨基吡啶（0.122g，0.001mol）存在下，使氯甲酸甲酯（1.14g，0.011mol）与[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇（2.54g，0.01mol）在四氢呋喃（15ml）中反应。经后处理、层析和结晶后，得到2.146g（69%收率）标题化合物，m.p.46-49℃。

¹H-NMR（CDCl₃）δ4.20（2H，t，J＝7.5Hz），3.77（3H，s），1.9-0.9（15H，m），1.16（3H，s），0.87（3H，s），0.79（6H，s）.IR（CDCl₃）3460，2960，2930，1745，1460，1440cm^-1.MS m/e（%丰度）313（2），312（15），295（22），237（15），220（65），195（25），152（40），137（25），123（55），110（45），95（100），82（90），69（70），55（45），43（40）.

实施例4

本实施例说明碳酸[（1R，2S，5R）-2-（1-甲基乙基）-5-甲基环已基][1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯的制备。

按照实施例1所述的方法，在吡啶（2.4ml）和二甲氨基吡啶（0.183g，0.0015mol）存在下，使L-氯甲酸

酯（3.77g，0.0173mol）与[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙醇（3.81g，0.015mol）在四氢呋喃（25ml）中反应。经后处理和结晶后，得到3.682g（56%收率）无色晶体状的标题化合物，m.p.118-120℃。用已烷重结晶，得到了另一形态的结晶（2.146g），m.p.107-108℃。熔融，冷却，再熔融，得到了无色结晶，m.p.118-120℃。

¹H-NMR（CDCl₃）4.55-4.46（1H，d，t，J＝10.9和4.4Hz），4.21（2H，t，J＝7.3Hz），2.1-0.8（24H，m），1.17（3H，s），0.93-0.89（6H，2d），0.87（3H，s），0.80-0.78（3H，d），0.79（6H，s）.IR（CDCl₃）3480，2970，1835，1455cm^-1.MS m/e（%丰度）436（3），419（20），298（25），281（25），237（12），220（60），195（40），151（50），123（40），109（40），96（55），82（100），69（55），57（50），43（50）.

实施例5

本实施例说明一种吸烟组合物的制备，该组合物包含烟草和感官有效量的实施例1所述的碳酸乙酯化合物。

将实施例1得到的碳酸乙基[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯以25ppm的水平掺入到普通牌子的100%烟熏带滤嘴香烟中。吸用该香烟，并将其风味特性与未经处理的普通牌子香烟的风味作比较。发现含有实施例1所述的碳酸乙酯化合物的香烟，使主流烟和侧流烟都具有木头般的雪松样琥珀味，并增强天然烟草特性。

实施例6

本实施例说明另一种吸烟组合物的制备，该组合物包含烟草和感官有效量的实施例3所述的碳酸甲酯化合物。

将实施例3得到的碳酸甲基[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯以25ppm的水平掺入到普通牌子的100%烟熏带滤嘴香烟中。如实施例5所述进行评定，结果表明，含有实施例3化合物的香烟使主流烟和侧流烟具有某种风味，这种风味在特性上与实施例5所观察到的风味很相似，但强度略低。

实施例7

本实施例说明一种吸烟组合物的贮存稳定性，该组合物含有烟草和感官有效量的实施例1所述的碳酸乙酯化合物。

将实施例1得到的碳酸甲基[1R-（1α，2β，4aβ，8aα）]十氢-2-羟基-2，5，5，8a-四甲基-1-萘乙基酯以20ppm的水平掺入到普通牌子的100%烟熏带滤嘴香烟中。在环境条件下将香烟贮存于密封罐中。在11个月时间内以固定间隔吸用该香烟。在此期间，该香烟的主流烟和侧流烟中一直显示出很强的木头般的雪松样琥珀味。

虽然已提出了本发明的一些具体实施方案，但很明显，在不偏离本发明实质和范围的前体下，可以改变其基本构成而得到利用本发明的其他具体实施方案。所有这些修改和变化都打算包括在本发明的范围内，而本发明的范围是由所附的权利要求书而不是已举例提出的具体实施方案限定的。

Claims (12)

1、通式Ⅰ所示的化合物

其中R是最多含10个碳原子的支链或非支链低级烷基或低级环烷基。

2、权利要求1的化合物，其中R是含1-10个碳原子，优选含1-6个碳原子的支链或非支链低级烷基。

3、权利要求2的化合物，其中R是甲基或乙基。

4、一种吸烟组合物，该组合物包含天然烟草或烟草代用品及感官有效量的通式Ⅰ所示的化合物：

其中R是最多含10个碳原子的支链或非支链低级烷基或低级环烷基。

5、权利要求4的吸烟组合物，其中R是含1-10个碳原子，优选1-6个碳原子的支链或非支链低级烷基。

6、权利要求4或5的吸烟组合物，其中式Ⅰ所示化合物的浓度为约0.0001-5.0%，优选约0.001-1.5%（重量）。

7、权利要求4、5或6的吸烟组合物，该组合物还包含至少一种其他风味组分。

8、一种适于供人消费的组合物，该组合物包含一种消费材料和感官有效量的通式Ⅰ所示的化合物：

其中R是最多含10个碳原子的支链或非支链低级烷基或低级环烷基。

9、权利要求8的组合物，其中R是含1-10个碳原子，优选1-6个碳原子的支链或非支链低级烷基。

10、权利要求8或9的组合物，其中式Ⅰ所示化合物的浓度为约0.0001-5.0%，优选约0.001-1.5%（重量）。

11、制备通式Ⅰ化合物的方法：

其中R是最多含10个碳原子的支链或非支链低级烷基或低级环烷基，

该方法包括：使硬尾二醇与式X-CO-OR化合物缩合，其中X为卤素，特别是氯，或基团OR，其中R如上所限定。

12、一种使天然烟草或烟草代用品增香的方法，该方法包括：在烟草或烟草代用品中加入感官有效量的通式Ⅰ所示化合物：

其中R是最多含10个碳原子的支链或非支链低级烷基或低级环烷基。