CN112125871A - 一种4h-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种4H‑5‑(1‑羟基‑1‑甲基乙基)‑2‑甲基‑2‑呋喃乙醛的制备方法，包括：将6,7‑环氧柠檬醛和硫酸水溶液同时投入二氯甲烷中，室温下搅拌反应；将反应液用碱液洗涤，得到中性反应液；将中性反应液通过萃取剂进行萃取，对萃取后的有机相进行干燥，将干燥后的有机相进行过滤，将所得滤液进行蒸发浓缩，得到粗产品；将粗产品采用柱层析方法纯化，得到4H‑5‑(1‑羟基‑1‑甲基乙基)‑2‑甲基‑2‑呋喃乙醛纯品。与现有技术相比，本发明实现了室温下的合成，避免了缓慢的加料过程，通过一步混合实现加料，原料易得、制备过程简单、操作方便，生产成本较低，有利于实现工业化的推广。
Description
技术领域
本发明涉及香料合成技术领域，尤其是涉及一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法。
背景技术
4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛为无色液体，是精油、水果皮挥发油及白葡萄酒等的重要组成成分，也是一种十分有用的香料，特别在香料、食品和化妆品行业，有着广泛的应用。
有关4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的合成,很少有文献报，道。1994年，Grein B等(2-formylmethyl-2-methyl-5-(1-hydroxy-1-methylethyl)-tetrahydrofuran:major volatile product of the water-mediated oxidativedecomposition of citral[J]，Flavour&Fragrance Journal,1994,9:93-98.)，以(R)(-)-芳樟醇为起始原料，通过间氯过氧苯甲酸氧化，经蒸馏萃取(SDE)、PH＝3的酸催化条件，环化得到呋喃型和吡喃型氧化芳樟醇，分离提纯出呋喃型产物，经硼烷还原得到2-[5-(2-羟基丙-2-基)-2-甲基四氢呋喃-2-基]乙醇，HPLC分离出异构体。再经PCC氧化得到产物4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的两种异构体产物。这种方法经过三步反应，反应复杂，副产物多，而且分离方法复杂。
从以上报道的文献可以看出，4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的合成是经过三步反应，反应复杂，副产物多，产率低。
因此，目前迫切需要提供一种原料易得、制备过程简单、操作方便、对环境友好、成本低、高产率、高纯度的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，不仅所用原料易得、制备过程简单、操作方便，而且生产成本较低，适于工业化生产。
本技术方案的技术目标为实现室温下的合成，避免10度以下的苛刻合成温度；通过一步法完成反应，避免分步完成；避免反应保护气氛的苛刻需求，以此实现工业化推广；通过一步混合实现加料，避免缓慢的加料过程，尤其避免逐滴加液，如此才有利于实现工业化的推广。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明中4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，包括以下步骤：
S1：共投料反应，将6,7-环氧柠檬醛和硫酸水溶液同时投入二氯甲烷中，室温下搅拌反应；
S2：碱洗，将S1所得反应液用碱液洗涤，得到中性反应液；
S3：初提纯，将经过S2处理得到的反应液通过萃取剂进行萃取，对萃取后的有机相进行干燥，将干燥后的有机相进行过滤，将所得滤液进行蒸发浓缩，得到粗产品；
S4：精提纯，将S3中得到的粗产品采用柱层析方法纯化，得到4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛纯品。
关于本发明中4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其反应过程的方程式为：
进一步地，S1中所述硫酸水溶液的质量分数为20％。
进一步地，S1中所述6,7-环氧柠檬醛、硫酸水溶液、二氯甲烷的投料比为1:(1～5.0)mol:(1.50～3.00)L。
硫酸水溶液成本较低，再加上酸性强，故选用硫酸水溶液作为开环用的酸；硫酸水溶液质量分数过高，产物中的羟基要脱水，四氢呋喃环要开环分解，硫酸水溶液质量分数过低，产物不能生成；由于反应是一个亲核加成反应，反应溶剂的极性很重要，上述比例范围内可使得反应环境达到最为适宜的极性，故三者的投料比选为上述比例范围较为适宜，使得该亲核加成反应达到最优的效果。
进一步地，S1中的反应时间为1～3h。
进一步地，S2中所述碱液为氢氧化钠水溶液。
进一步地，S2中所述氢氧化钠水溶液的浓度为5～20wt％。
进一步地，S3中所述萃取剂为乙醚。
进一步地，S3中采用无水Na2SO4或无水MgSO4对萃取后的有机相进行干燥。
进一步地，S3中采用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩。
进一步地，S4中柱层析过程采用的洗脱液为石油醚和乙酸乙酯；
进一步地，石油醚和乙酸乙酯体积比为7:1～12:1。
本发明具有以下技术优势：
1)由于制备过程中所用的原料和合成路线的不同，单一地合成了4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛，提供了一种原料易得、制备过程简单、操作方便的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其最终粗产物4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的得率可达71.50～80.49％。
2)本发明中所用的6,7-环氧柠檬醛原料易得，价格低廉，所以本发明所述的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法生产成本较低，适于工业化生产，值得推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例1
本发明所用的各种分析仪器的型号及生产厂家的信息如下：
Bruker AVANCE III 500MHz核磁共振仪，瑞士Bruker公司生产；
Nicolet Avatar 360FT-IR型红外光谱仪，美国Nicolet公司生产；
6890N-5973GC-MS，美国安捷伦公司生产；
本发明的各实施例中所用的设备及生产厂家的信息如下：
旋转蒸发仪，型号ZX－98，上海豫康科教仪器设备有限公司生产；
硅胶柱，2.5cm×50cm，上海正慧工贸有限公司生产。
实施例1
本实施例中4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，包括下列步骤：
(1)在室温下，将6,7-环氧柠檬醛2.00g(98.70％,11.75mmoL)和质量分数为20％的硫酸水溶液6.00mL(12.24mmoL)，在二氯甲烷20mL中，搅拌反应1.0h，反应结束后，用质量分数为5％的氢氧化钠水溶液调节反应后的溶液pH至中性，得到反应液；
(2)将步骤(1)中所得的中性反应液用乙醚提取，所得的有机层用无水MgSO4干燥，翌日用滤纸过滤，所得的滤液用旋转蒸发仪蒸发、浓缩后得到4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物1.67g，气相色谱含量93.58％，得率71.50％；
(3)将步骤(2)得到的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物用硅胶柱分离，用石油醚和乙酸乙酯按体积比，即石油醚：乙酸乙酯为10：1的比例组成的混合溶剂作淋洗剂淋洗，蒸去石油醚和乙酸乙酯混合溶剂，最终得到1.15g的无色的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛纯品，得率为72.39％，纯度大于98.00％。所得的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的波谱分析数据如下：
IR(ν/cm-1,液膜):3499(ν-OH),2716(νCHO),1730(νC＝O),1442(νCH2),1381(νCH3),
1112(νC-O-C)；
1HNMR(TMS,CDCl3),δ:9.82(t,J＝15.0,8.5,3.5Hz,1H),3.80-3.74(m,1H),2.56(d,J＝13.8Hz,2H),2.13(s,1H),1.92-1.82(m,4H),1.30(s,3H),1.16(s,3H),1.06(s,3H)。
通过上述所得的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的波谱数据分析，结果表明，本发明制备方法所得的产物即为4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛。
实施例2
本实施例中4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，包括下列步骤：
(1)在室温下，将6,7-环氧柠檬醛2.53g(98.70％,14.86mmoL)和质量分数为20％的硫酸水溶液15.00mL(30.61mmoL)，在二氯甲烷20mL中，搅拌反应1h，反应结束后，用质量分数为5％的氢氧化钠水溶液调节反应后的溶液pH至中性，得到反应液；
(2)将步骤(1)中所得的中性反应液用乙醚提取，所得的有机层用无水MgSO4干燥，翌日用滤纸过滤，所得的滤液用旋转蒸发仪蒸发、浓缩后得到4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物2.34g，气相色谱含量95.10％，得率80.49％；
(3)将步骤(2)得到的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物用硅胶柱分离，用石油醚和乙酸乙酯按体积比，即石油醚：乙酸乙酯为10：1的比例组成的混合溶剂作淋洗剂淋洗，蒸去石油醚和乙酸乙酯混合溶剂，最终得到1.65g的无色的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛纯品，得率为72.66％，纯度大于98.00％。
实施例3
本实施例中4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，包括下列步骤：
(1)在室温下，将6,7-环氧柠檬醛3.15g(98.70％,18.50mmoL)和质量分数为20％的硫酸水溶液28.00mL(57.14mmoL)，在二氯甲烷30mL中，搅拌反应2h，反应结束后，用质量分数为5％的氢氧化钠水溶液调节反应后的溶液pH至中性，得到反应液；
(2)将步骤(1)中所得的中性反应液用乙醚提取，所得的有机层用无水MgSO4干燥，翌日用滤纸过滤，所得的滤液用旋转蒸发仪蒸发、浓缩后得到4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物2.80g，气相色谱含量93.69％，得率76.21％；
(3)将步骤(2)得到的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物用硅胶柱分离，用石油醚和乙酸乙酯按体积比，即石油醚：乙酸乙酯为10：1的比例组成的混合溶剂作淋洗剂淋洗，蒸去石油醚和乙酸乙酯混合溶剂，最终得到1.99g的无色的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛纯品，得率为74.34％，纯度大于98.00％。
实施例4
本实施例中4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，包括下列步骤：
(1)在室温下，将6,7-环氧柠檬醛3.42g(98.70％,20.09mmoL)和质量分数为20％的硫酸水溶液40.00mL(81.63mmoL)，在二氯甲烷40mL中，搅拌反应3h，反应结束后，用质量分数为5％的氢氧化钠水溶液调节反应后的溶液pH至中性，得到反应液；
(2)将步骤(1)中所得的中性反应液用乙醚提取，所得的有机层用无水MgSO4干燥，翌日用滤纸过滤，所得的滤液用旋转蒸发仪蒸发、浓缩后得到4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物2.91g，气相色谱含量94.37％，得率73.49％；
(3)将步骤(2)得到的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛粗产物用硅胶柱分离，用石油醚和乙酸乙酯按体积比，即石油醚：乙酸乙酯为10：1的比例组成的混合溶剂作淋洗剂淋洗，蒸去石油醚和乙酸乙酯混合溶剂，最终得到2.02g的无色的4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛纯品，得率为72.09％，纯度大于98.00％。
所属领域的技术人员在实施过程中应当予以重视的是，本技术方案的技术目标完全实现，即实现了室温下的合成，避免了10度以下的苛刻合成温度；通过一步法完成反应，避免了分步完成；避免了反应保护气氛的苛刻需求，能够实现工业化推广；通过一步混合实现加料，避免了缓慢的加料过程，尤其避免了逐滴加液，有利于实现工业化的推广。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：共投料反应，将6,7-环氧柠檬醛和硫酸水溶液同时投入二氯甲烷中，室温下搅拌反应；
S2：碱洗，将S1所得反应液用碱液洗涤，得到中性反应液；
S3：初提纯，将经过S2处理得到的中性反应液通过萃取剂进行萃取，对萃取后的有机相进行干燥，将干燥后的有机相进行过滤，将所得滤液进行蒸发浓缩，得到粗产品；
S4：精提纯，将S3中得到的粗产品采用柱层析方法纯化，得到4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛纯品。
2.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S1中所述硫酸水溶液的质量分数为20％。
3.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S1中所述6,7-环氧柠檬醛、硫酸水溶液、二氯甲烷的投料比为1:(1～5.0)mol:(1.50～3.00)L。
4.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S1中的反应时间为1～3h。
5.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S2中所述碱液为氢氧化钠水溶液。
6.根据权利要求5所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S2中所述氢氧化钠水溶液的浓度为5～20wt％。
7.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S3中所述萃取剂为乙醚。
8.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S3中采用无水Na2SO4或无水MgSO4对萃取后的有机相进行干燥。
9.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S3中采用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩。
10.根据权利要求1所述的一种4H-5-(1-羟基-1-甲基乙基)-2-甲基-2-呋喃乙醛的制备方法，其特征在于，S4中柱层析过程采用的洗脱液为石油醚和乙酸乙酯；
所述石油醚和乙酸乙酯体积比为7:1～12:1。
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