CN111943916A - 一种2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2‑甲基四氢呋喃‑3‑硫醇的制备方法，以面包酮为原料采用硫化试剂进行硫化反应获得中间体1，对中间体1进行还原反应获得2‑甲基四氢呋喃‑3‑硫醇。本发明利用面包酮直接硫化，再通过还原，两步制得2‑甲基四氢呋喃‑3‑硫醇，反应路线短，反应条件温和，操作简单，三废较少，收率高，易纯化、产品质量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着生活水平的提高，人们对食品口味多样化的需求越来越大，食用香精在食品中的地位越来越重要。其中，含硫香料以其香气阈值低、特征强、用量小的特点，在食品中改善食品口味上起到至关重要的作用，其中2-甲基四氢呋喃-3-硫醇就是应用比较广泛的一种含硫香料。
2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的化学式为：
2-甲基四氢呋喃-3-硫醇(FEM A号3787)最初在肉汤中发现，是维生素B1降解产物，产品稀释后具有浓郁的肉香和烤肉香，附加值高，应用广泛，是各种肉类香精配方中最常用的香料之一。
据发明人研究了解，目前2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的主要合成原料为5-羟基-2-戊酮、面包酮。以5-羟基-2-戊酮为起始原料合成的过程为，首先在磷酸作用下高温合环，然后与硫代乙酸加成，最后在碱的作用下水解得到2-甲基四氢呋喃-3-硫醇。反应过程如下式：
然而发明人经过实验发现，该过程第一步合环反应需要200℃的高温，并且磷酸的使用具有一定的危险性，工业化的难度相对较大。
以面包酮为起始原料，经硼氢化钠或硼氢化钾还原，经OTs/OMs保护，与硫代乙酸在碱性条件下发生亲核反应，最后水解得到2-甲基四氢呋喃-3-硫醇。反应过程如下式：
发明人实验发现，该过程路线相对较长，处理相对较为繁琐，三废处理成本较大，所得到的产品含有较难精馏的杂质，致使不合格品较多，生产放大时问题凸显较为明显。
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2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，该方法操作更简单，三废少，收率和产品质量更有保障，更适合工业化放大生产。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，以面包酮为原料采用硫化试剂进行硫化反应获得中间体1，对中间体1进行还原反应获得2-甲基四氢呋喃-3-硫醇；反应式如下所示：
本发明提供的制备方法的合成过程仅需要两步，操作简单、三废较少、收率较高。
在实验过程中，发明人发现以面包酮为原料在硫化过程中，使得溶液粘度增加，甚至使得物料成球状，影响原料和中间体1的分散性，从而导致2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的纯化过程相对较为复杂，同时影响产品收率。对此，本发明从众多溶剂(例如四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、甲苯等)中进行选择实验，发现当面包酮硫化制备中间体1的反应体系溶剂为乙腈时，能够大大提高硫化过程中物料的分散性，简化纯化过程，同时产品收率显著提高。
本发明的有益效果为：
本发明利用面包酮直接硫化，再通过还原，两步制得2-甲基四氢呋喃-3-硫醇，反应路线短，反应条件温和，操作简单，三废较少，收率高，易纯化、产品质量高。
本发明在硫化过程中采用乙腈作为溶剂，能够大大提高硫化过程中物料的分散性，从而简化产品的纯化过程，同时进一步提高产品收率。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。
鉴于现有制备2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的方法存在反应路线较长、反应条件苛刻、难以纯化等缺陷，本发明提出了一种2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，以面包酮为原料采用硫化试剂进行硫化反应获得中间体1，对中间体1进行还原反应获得2-甲基四氢呋喃-3-硫醇；反应式如下所示：
本发明提供的制备方法的合成过程仅需要两步，操作简单、三废较少、收率较高。
面包酮经过硫化反应制备中间体1的溶剂可以为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、甲苯等，然而，在采用硫化试剂对面包酮进行硫化过程中，溶液粘度会增加，甚至产生物料成球状的现象，从而影响纯化过程的复杂程度，同时影响产品收率，该实施方式的一些实施例中，面包酮制备中间体1的溶剂为乙腈。经过实验发现，采用乙腈作为溶剂时，纯化过程简单，产品收率进一步提高。
该实施方式的一些实施例中，硫化试剂为P2S5或劳森试剂。当硫化试剂为P2S5时，硫化反应的效果更好。
该实施方式的一些实施例中，硫化反应的温度为40～70℃。当硫化温度为45～60℃时，硫化反应的效果更好。
该实施方式的一些实施例中，硫化反应后，采用碳酸钠水溶液调节pH为7～8，加水进行萃取，将萃取后的有机相去除溶剂，获得中间体1。能够获得较为纯净的中间体1。
本发明所述的还原反应是指硫代酮的加氢还原，该实施方式的一些实施例中，还原反应添加的还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾。当还原剂为硼氢化钾时，还原反应的效果更好。
该实施方式的一些实施例中，还原反应的溶剂为C1-6的醇类，例如甲醇、乙醇、异丙醇等。当还原反应的溶剂为甲醇时，还原反应的效果更好。
该实施方式的一些实施例中，还原反应的反应温度为10～20℃。还原反应效果较好的温度为10～15℃。
该实施方式的一些实施例中，还原反应的过程为：向溶剂中加入氢氧化钠，降温至5～20℃，然后依次加入还原剂和中间体1，保温反应。为了减少混合时间，中间体1的添加方式为添加中间体1的溶液。为了控制还原反应的速率，向体系中滴加中间体1溶液。
该实施方式的一些实施例中，还原反应后的物料降温至5～10℃，加入浓盐酸调节pH至5～6，进行一次抽滤去盐，一次滤液升温去除一部分溶剂，降至室温后再加入二氯甲烷，然后降温析盐，再进行二次抽滤，二次滤液去除溶剂后依次闪蒸、精馏获得2-甲基四氢呋喃-3-硫醇。
在一种或多种实施例中，闪蒸温度为85～95℃。
在一种或多种实施例中，精馏条件为：-0.1MPa，温度为65～75℃。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
装有搅拌、温度计1L干净的四口瓶中，加入原料面包酮200g(2mol)，加入四氢呋喃600g，开启搅拌，油浴加热慢慢升温至50℃，分批加入P2S5 310g(0.7eq)控温55℃，加毕保温50℃反应5h，开始固体呈分散状态，后期逐渐发粘，贴壁并团聚，TLC监控反应，展开剂为(乙酸乙酯：石油醚＝1：5)反应结束后，降至10℃，滴加饱和的碳酸钠水溶液调pH至7，继续搅拌10min，抽滤除去固体，滤液加水100g，并用二氯甲烷150*3萃取静置分层，合并有机相脱溶得中间体1粗品170g，GC含量90％，收率70％MS(ES+)：M/Z＝116(M+)。
装有搅拌、温度计、冷凝管的2L干净的四口瓶中加入甲醇600g，开启搅拌，加入氢氧化钠6g搅拌均匀，降温10℃，再分批加入硼氢化钾47g(0.5mol)，控温15℃滴加中间体粗品的甲醇溶液，滴毕保温反应4h，TLC监控反应，展开剂为(乙酸乙酯：石油醚＝1：5)，反应结束后降至5℃，滴加30％浓盐酸调至5，抽滤除去盐分，滤液脱溶至90℃，降温至室温，加二氯甲烷降温析盐2h，抽滤，脱溶得粗品，升温至90℃闪蒸，得160，精馏得160g(-0.1MPa，气温65-75℃)，GC纯度＞99％，收率75％，MS(ES+):M/Z＝118(M+)。
实施例2
装有搅拌、温度计1L干净的四口瓶中，加入原料面包酮200g(2mol)，加入二氯甲烷600g，开启搅拌，油浴加热慢慢升温至40℃，分批加入P2S5 310g(0.7eq)控温45℃，加毕保温50℃反应5h，开始固体呈分散状态，后期逐渐发粘，贴壁并团聚，TLC监控反应，展开剂为(乙酸乙酯：石油醚＝1：5)反应结束后，降至10℃，滴加饱和的碳酸钠水溶液调pH至7，继续搅拌10min，抽滤除去固体，滤液加水100g，并用二氯甲烷150*3萃取静置分层，合并有机相脱溶得中间体1粗品200g，GC含量90％，收率85％MS(ES+)：M/Z＝116(M+)。
装有搅拌、温度计、冷凝管的2L干净的四口瓶中加入甲醇600g，开启搅拌，加入氢氧化钠6g搅拌均匀，降温10℃，再分批加入硼氢化钾47g(0.5mol)，控温＜20℃滴加中间体粗品的甲醇溶液，滴毕保温反应4h，TLC监控反应，展开剂为(乙酸乙酯：石油醚＝1：5)，反应结束后降至5-10℃，滴加30％浓盐酸调至5-6，抽滤除去盐分，滤液脱溶至90℃，降温至室温，加二氯甲烷降温析盐2h，抽滤，脱溶得粗品，升温至90℃闪蒸，得170g，精馏得160g(-0.1MPa，气温65-75℃)，GC纯度＞99％，收率80％，MS(ES+):M/Z＝118(M+)。
实施例3
装有搅拌、温度计1L干净的四口瓶中，加入原料面包酮200g(2mol)，加入乙腈600g，开启搅拌，油浴加热慢慢升温至50℃，分批加入P2S5 310g(0.7eq)控温＜70℃，加毕保温50℃反应5h，固体在体系分散性较好，无变粘及贴壁现象，TLC监控反应，展开剂为(乙酸乙酯：石油醚＝1：5)反应结束后，降至10℃，滴加饱和的碳酸钠水溶液调pH至7，继续搅拌10min，抽滤除去固体，滤液加水100g，并用二氯甲烷150*3萃取静置分层，合并有机相脱溶得中间体1粗品205g，GC含量93％，收率90％MS(ES+)：M/Z＝116(M+)。
装有搅拌、温度计、冷凝管的2L干净的四口瓶中加入甲醇600g，开启搅拌，加入氢氧化钠6g搅拌均匀，降温10℃，再分批加入硼氢化钾47g(0.5mol)，控温＜20℃滴加中间体粗品的甲醇溶液，滴毕保温反应4h，TLC监控反应，展开剂为(乙酸乙酯：石油醚＝1：5)，反应结束后降至5-10℃，滴加30％浓盐酸调至5-6，抽滤除去盐分，滤液脱溶至90℃，降温至室温，加二氯甲烷降温析盐2h，抽滤，脱溶得粗品，升温至90℃闪蒸，得170g，精馏得165g(-0.1MPa，气温65-75℃)，GC纯度＞99％，收率85％，MS(ES+):M/Z＝118(M+)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，以面包酮为原料采用硫化试剂进行硫化反应获得中间体1，对中间体1进行还原反应获得2-甲基四氢呋喃-3-硫醇；反应式如下所示：
2.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，面包酮制备中间体1的溶剂为乙腈。
3.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，硫化试剂为P2S5或劳森试剂。
4.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，硫化反应的温度为40～70℃。
5.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，硫化反应后，采用碳酸钠水溶液调节pH为7～8，加水进行萃取，将萃取后的有机相去除溶剂，获得中间体1。
6.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，还原反应添加的还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾。
7.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，还原反应的溶剂为C1-6的醇类。
8.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，还原反应的反应温度为10～20℃。
9.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，还原反应的过程为：向溶剂中加入氢氧化钠，降温至5～20℃，然后依次加入还原剂和中间体1，保温反应。
10.如权利要求1所述的2-甲基四氢呋喃-3-硫醇的制备方法，其特征是，还原反应后的物料降温至5～10℃，加入浓盐酸调节pH至5～6，进行一次抽滤去盐，一次滤液升温去除一部分溶剂，降至室温后再加入二氯甲烷，然后降温析盐，再进行二次抽滤，二次滤液去除溶剂后依次闪蒸、精馏获得2-甲基四氢呋喃-3-硫醇；
优选的，闪蒸温度为85～95℃；
优选的，精馏条件为：-0.1MPa，温度为65～75℃。
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Denomination of invention: A preparation method of 2-methyltetrahydrofuran-3-mercaptan Effective date of registration: 20230612 Granted publication date: 20220329 Pledgee: Qilu Bank Co.,Ltd. Jinan garden sub branch Pledgor: JINAN ENLIGHTEN BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980043431 |
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