CN111892572A - 一种西瓜酮前体的合成工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种西瓜酮前体的合成工艺。本发明采用廉价的1，3‑二卤丙醇与4‑甲基儿茶酚在碱性条件下缩合反应，合成西瓜酮前体3,4‑二氢‑7‑甲基‑2H‑1,5‑苯并噁唑‑3‑醇。该法不仅避免了剧毒1，3‑二氯丙酮的使用，而且大大提高了西瓜酮前体的收率，降低了西瓜酮香料生产成本，提高了西瓜酮的品质；合成工艺不但操作简单还绿色环保。

Description

一种西瓜酮前体的合成工艺

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别是涉及一种西瓜酮前体的合成工艺。

背景技术

西瓜酮是香精香料中的一种名贵香料,能给人带来清新的瓜果香，给人于置身海洋中的梦幻感觉，所以作为海洋香系前香添加物的代表。然而，西瓜酮因其价格比较昂贵，在国内的香精香料市场上仍然没有得到广泛应用。西瓜酮合成方法在几十年的发展中，得到了长足的进步，为了合成方便的便携性和易储存等特点，也出现了许多重要的西瓜酮前体。

西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇，目前，采用的合成方法一般有两种方式：

方法一，用35％氢氧化钾为溶剂，在氮气保护下，与儿茶酚反应，先生成酚钾盐，然后反应化合物加热到100℃，滴加1，3-二氯丙酮，滴加时间为34h，然后继续反应3-4h。用氯仿萃取，最后得率在50-60％。此方法主要有两个缺点，一是收率低，浪费了几乎50％的有机原料，经济效益低，二是由于使用碱性钾水溶液为溶剂，由于收率低，造成大量含酚非水(酚与水的比例为1:3)，难以处理。

方法二，由氢溴酸与环氧氯丙烷反应，合成1，3-氯溴-2-丙醇，然后用二氢吡喃在五氧化二磷脱水下，将醇基团保护起来，得到1，3-氯溴-2-吡喃基丙醚，收率97％，以此为中间体与4-甲基儿茶酚的钾盐在二甲基甲酰胺溶剂中进行Williams醚化反应，得到醇基保护的产物，收率92％。该反应产物再用30％的双氧水，五氧化二钒催化剂，在70℃乙氰中进行脱保护基，得到3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇，收率76％。该方法与以前合成3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇相比较有了相当大的进步，每一步产品的收率都接近80％。其缺点是：1)反应步骤太长，三步反应才能够得到目的产品；2)所使用的试剂和溶剂太多，如五氧化二钒，吡喃，双氧水，二甲基甲酰胺等；3)虽然每步的收率都在80％以上，但三步总和起来仅为60％；4)由于操作步骤多，使用试剂多，从而生产成本也随之增加。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种西瓜酮前体的合成工艺。本发明采用廉价的1，3-二卤丙醇与4-甲基儿茶酚在碱性条件下缩合反应，合成西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇，不仅避免了剧毒1，3-二氯丙酮的使用，而且大大提高了西瓜酮前体的收率，降低了西瓜酮香料生产成本，提高了西瓜酮的品质。本发明合成工艺不但操作简单还绿色环保。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种西瓜酮前体的合成工艺，利用4-甲基儿茶酚在碱金属盐存在下，与1，3-二卤丙醇缩合反应，得到西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇。

本发明中，3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇化学结构式为：

优选地，1，3-二卤丙醇为1，3-二氯丙醇、1，3-氯溴丙醇或1，3-二溴丙醇中的任意一种。

优选地，3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇的合成工艺，具体步骤包括：

(1)在氮气保护条件下，将4-甲基儿茶酚与无机碱加入极性溶剂中，反应生成酚金属盐；

(2)将酚金属盐加热至90～130℃，缓慢滴加1，3-二卤丙醇，继续反应2h～8h，冷却，得混合物；

(3)将步骤2冷却后的混合物，过滤、中和、减压蒸馏，得到西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇。

更优选地，4-甲基儿茶酚与无机碱的摩尔比为1：(1.5～3.5)。

更优选地，4-甲基儿茶酚与溶剂的重量比为1：5或1：20。

更优选地，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯中的一种。

更优选地，极性溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氧六环、四缩乙二醇二甲醚中的一种或多种。

更优选地，4-甲基儿茶酚与1，3-二卤丙醇的摩尔比为1：(1～1.5)。

更优选地，1，3-二氯丙醇滴加时间控制在4h～12h。

有益效果：

(1)本发明采用廉价的1，3-二卤丙醇用于合成西瓜酮香料前体，代替了现有技术中使用剧毒的1，3-二氯丙酮，不仅避免了剧毒1，3-二氯丙酮的使用，而且大大提高了西瓜酮前体的收率，降低了西瓜酮香料生产成本。

(2)本发明采用1，3-二卤丙醇与4-甲基儿茶酚反应所生成的西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇，其热稳定性比西瓜酮高，所以经过蒸馏后可以达到99％的纯度，对于下一步氧化合成西瓜酮的提纯非常有利，从而提高西瓜酮的品质。

(3)本发明合成反应中使用的溶剂为较高沸点的溶剂，在合成反应完成后经过过滤，蒸馏后可以重复使用5次以上，不用特殊处理，而且溶剂回收率在95％以上，从而大大节约了成本，减少了对环境的影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇的合成工艺：

反应容器为2000ml的四口烧瓶，带有温度计，机械搅拌器，回流冷凝管和恒压滴液漏斗。将反应瓶抽空，氮气置换三次，然后在氮气保护下将500ml的二甲基亚砜加入反应瓶中，开动机械搅拌，向反应瓶中加入124.13g(1.0mol)4-甲基儿茶酚，和212g碳酸钠(2.0mol)，加入固体要慢，使反应液不能形成粘稠固体。碳酸钠加完后，慢慢升高反应液温度，使反应液温度达到100℃。然后将154.77g(1.2mol)与200ml二甲基亚砜的混合液，从恒压滴液漏斗滴加到反应瓶中，滴加速度控制在5-8秒一滴，8h后1，3-二氯丙醇滴加完毕，在同样温度下继续搅拌反应4h。撤走加热油浴，用水将反应液冷却到室温，大约需要3h。冷却后的反应混合物在布氏漏斗上过滤出反应生成的盐和过量的碳酸钠。滤饼分别用100ml二甲基亚砜洗涤二次，与滤液合并一起，用少量醋酸中和到中性，用水泵减压，油浴温度100℃下，蒸出全部溶剂二甲基亚砜。将剩下的蒸馏液冷却到室温，换成250ml蒸馏瓶，真空泵加盐蒸馏，蒸出产品172g，收率95.6％。

实施例2

西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇的合成工艺：

反应容器为2000ml的四口烧瓶，带有温度计，机械搅拌器，回流冷凝管和恒压滴液漏斗。将反应瓶抽空，氮气置换三次，然后将500ml的二甲基亚砜加入反应瓶中，开动机械搅拌，向反应瓶中加入156.4(1.26mol)4-甲基儿茶酚，和212.1碳酸钠(2.0mol)，加入固体要慢，使反应液不能形成粘稠固体。碳酸钠加完后，慢慢升高反应液温度，使反应液温度达到90℃。然后将172.6g(1.34mol)1，3-二氯丙醇与200ml二甲基亚砜的混合液，从恒压滴液漏斗低价到反应瓶中，滴加速度控制在5-8秒一滴，4h后1，3-二氯丙醇滴加完毕，在同样温度下继续搅拌反应2h。撤走加热油浴，用水将反应液冷却到室温，大约需要3h。冷却后的反应混合物在布氏漏斗上过滤出反应生成的盐和过量的碳酸钠。滤饼分别用100ml二甲基亚砜洗涤二次，与滤液合并一起并用醋酸中和至中性，用水泵减压，油浴温度100℃下，蒸出全部溶剂二甲基亚砜。将剩下的蒸馏液冷却到室温，换成250ml蒸馏瓶，真空泵加盐蒸馏，蒸出产品215.0，收率94.8％。

实施例3

西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇的合成工艺：

反应容器为2000ml的四口烧瓶，带有温度计，机械搅拌器，回流冷凝管和恒压滴液漏斗。将反应瓶抽空，氮气置换三次，然后将500ml的二甲基亚砜加入反应瓶中，开动机械搅拌，向反应瓶中加入146.2g(1.18mol)4-甲基儿茶酚，和248g碳酸钠(2.34mol)，加入固体要慢，使反应液不能形成粘稠固体。碳酸钠加完后，慢慢升高反应液温度，使反应液温度达到95℃。然后将167.8(1.3mol)1，3-二氯丙醇与200ml二甲基亚砜的混合液，从恒压滴液漏斗低价到反应瓶中，滴加速度控制在5-8秒一滴，12h后1，3-二氯丙醇滴加完毕，在同样温度下继续搅拌反应8h。撤走加热油浴，用水将反应液冷却到室温，大约需要3h。冷却后的反应混合物在布氏漏斗上过滤出反应生成的盐和过量的碳酸钠。滤饼分别用100ml二甲基亚砜洗涤二次，与滤液合并一起并用醋酸中和到中性，用水泵减压，油浴温度100℃下，蒸出全部溶剂二甲基亚砜。将剩下的蒸馏液冷却到室温，换成250ml蒸馏瓶，真空泵加盐蒸馏，蒸出产品203.2g，收率96.0％。

实施例4

考察不同1，3-二卤代丙醇对产品收率的影响。

方法：采用如下表1所示的不同1，3-二卤代丙醇替代1，3-二卤丙醇，另外1，3-二卤代丙醇、4-甲基儿茶酚的投料量相应调整，余同实施例1。

结果：除1，3-二碘丙醇的反应活性太高外，导致收率较低。而使用1，3-二氯丙醇、1，3-氯溴丙醇，1，3-二溴丙醇的收率均达到了90％以上，尤其是1，3-氯溴丙醇收率达到98％，而1，3-二卤丙醇回收率较高的情况下成本较低。

表1用不同1，3-二卤代丙醇合成反应的收率

实施例5

考察不同溶剂对产品收率的影响。

方法：采用如下表2所示的不同试剂代替二甲基亚砜，余同实例1。

结果：使用溶剂二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氧六环、四缩乙二醇二甲醚，合成西瓜酮前体能得到更高的收率。

表2不同溶剂对反应产品收率的影响

溶剂名称	西瓜酮前体收率％
		二甲基亚砜(实施例1)	95.6％
二甲基甲酰胺	95.0％
		二甲基乙酰胺	95.1％
二氧六环	94.0％
		四缩乙二醇二甲醚	95.0％
丁酮	87.0％
		戊酮-2	90.0％
环己酮	89.2％

实施例6

考察使用回收溶剂对产品收率的影响。

方法：采用不同使用次数的二甲基亚砜，如下表3所示，余同实例1。

结果：二甲基亚砜循环使用五次后，西瓜酮前体收率仍达到94％，然而，随着循环使用次数的增加，二甲基亚砜溶剂颜色发生变化，由透明渐渐变成黄色。

表3二甲基亚砜溶剂回收对产品收率的影响

Claims (9)

1.一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，利用4-甲基儿茶酚在碱金属盐存在下，与1，3-二卤丙醇缩合反应，得到西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇；

所述3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇化学结构式为：

2.根据权利要求1所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述1，3-二卤丙醇为1，3-二氯丙醇、1，3-氯溴丙醇或1，3-二溴丙醇中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇的合成工艺，具体步骤包括：

(1)在氮气保护条件下，将4-甲基儿茶酚与无机碱加入极性溶剂中，反应生成4-甲基儿茶酚金属盐；

(2)将4-甲基儿茶酚金属盐加热至90～130℃，缓慢滴加1，3-二卤丙醇，继续反应2h～8h，冷却，得混合物；

(3)将步骤2冷却后的混合物，过滤、中和、减压蒸馏，得到西瓜酮前体3,4-二氢-7-甲基-2H-1,5-苯并噁唑-3-醇。

4.根据权利要求3所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述4-甲基儿茶酚与无机碱的摩尔比为1：(1.5～3.5)。

5.根据权利要求3所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述4-甲基儿茶酚与溶剂的重量比为1：5或1：20。

6.根据权利要求3所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸钠、碳酸钾或碳酸铯中的一种。

7.根据权利要求3所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述极性溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氧六环、四缩乙二醇二甲醚中的一种或多种。

8.根据权利要求3所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述步骤2中，所述4-甲基儿茶酚与1，3-二卤丙醇的摩尔比为1：(1～1.5)。

9.根据权利要求3所述的一种西瓜酮前体的合成工艺，其特征在于，所述步骤2中，所述1，3-二氯丙醇滴加时间控制在4h～12h。