CN114000168B

CN114000168B - 一种d-核苷类化合物的电化学合成方法及其应用

Info

Publication number: CN114000168B
Application number: CN202111339721.1A
Authority: CN
Inventors: 刘春波; 唐石云; 刘志华; 韩莹; 夏建军; 李振杰; 蒋薇; 徐艳群; 司晓喜; 朱瑞芝; 杨继; 申钦鹏; 郭成金; 何沛; 向能军; 桂清文
Original assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2041-11-12
Also published as: CN114000168A

Abstract

本发明公布了一种D‑核苷类化合物的电化学合成方法及其在卷烟中的应用，将D‑核糖与醇类在电化学催化下合成D‑核苷类化合物，具体的合成方法为：在空气环境下，以D‑核糖与醇类为底物，无机盐为电解质，在反应溶剂中发生的脱水缩合反应，其反应式为：

将本发明制备的所述D‑核苷类化合物作为烟用添加剂添加到卷烟及烟草制品中，增加香气量，丰富烟香，改善卷烟抽吸品质，提高抽吸舒适度。尤其是，本发明制备的D‑核糖薄荷醚类化合物((‑)‑L‑薄荷基‑D‑核苷)作为凉味剂添加到卷烟烟草中，改善卷烟抽吸品质，清咽利喉。

Description

一种D-核苷类化合物的电化学合成方法及其应用

技术领域

本发明属于烟用添加剂技术领域，具体是一种新型的能改善抽吸品质、清咽利喉的D-核苷类凉味剂的电化学合成方法。

背景技术

在日常生活当中，能对嗅觉及皮肤、口腔产生清凉感觉的化合物通常被称为凉味剂，最为人所知且最为常用的是薄荷脑，但由于其在高浓度使用时具有强烈的薄荷香味、苦味，还会造成一种灼烧的感觉，影响了其在某些领域的使用，因此香料化学工作者在过去的几十年中一直在寻找薄荷脑的替代产品或衍生产品，已经有不少的认为安全的化合物应用于食品、烟草、医药、日化等行业中，包括各种含薄荷基的衍生物和不含薄荷基的衍生物，比较成功且已商品化的主要有以下几种：德国Symrise公司的乳酸薄荷酯(FrescolatMLFEMA#3748)、薄荷脑乙二醇碳酸酯(Frescolat MGC FEMA#3805)、薄荷脑丙二醇碳酸酯(Frescolat MPC FEMA#3806)和薄荷酮甘油缩酮(FrescolatMGAFEMA#3807)，日本高砂香料公司的薄荷脑甘油醚(TK-10FEMA#3784)，法国VMF公司的丁二酸单薄荷酯(FEMA#3810)，美国千禧年化学品公司和瑞士奇华顿公司的WS-3(FEMA#3455)和美国千禧年化学品公司和法国罗地亚公司的WS-23(FEMA#3804)等。

目前新型凉味剂开发一直是热点的研究课题，例如最近批准的薄荷醚或酯类凉味剂，如薄荷基甲基醚(MMG FEMA#4054)，戊二酸单薄荷酯(MMG FEMA#4006)和戊二酸双薄荷酯(DMG FEMA#4604)。传统化学合成薄荷醚类凉味剂过程中需要大量金属催化剂和配体、高温以及会产生大量废弃物。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本项目目的是提供一种新型的薄荷醚类凉味剂的电化学合成方法。

本发明的目的针对目前传统化学合成薄荷醚类凉味剂方法的局限性，提供一种新型的薄荷醚类凉味剂的制备方法。该方法使用电化学催化代替传统的过渡金属催化反应，在空气环境下，由醇(含薄荷醇)和D-核糖的脱水缩合反应得到薄荷醚类凉味剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种D-核苷类化合物的电化学合成方法，将D-核糖与醇类在电化学催化下合成D-核苷类化合物，具体的合成方法为：在空气环境下，以D-核糖与醇类为底物，无机盐为电解质，在反应溶剂中发生的脱水缩合反应，其反应式为：

优选地，所述D-核苷类化合物包括(-)-L-薄荷基-D-核苷、环戊基-D-核苷或2-溴乙基-D-吡喃核糖苷。

优选地，所述醇类为薄荷醇、环戊醇和2-溴乙醇中的一种或几种混合。

优选地，所述无机盐为NH₄Br，NaBr，NH₄OH或LiClO₄，更优选地为NH₄Br。

优选地，所述反应溶剂为甲苯、乙醇、乙腈、水或者乙腈和水的混合溶液。更优选地为乙腈和水的混合溶液。

优选地，所述反应D-核糖、醇、电解质的摩尔比为(1-10):(0.5-20):(0.1-5)。

优选地，所述反应温度为室温到50℃，更优选地为室温。反应时间3-8小时，更优选地为5小时。

本发明第二方面提供一种所述的电化学合成方法制备的D-核苷类化合物的应用，将所述D-核苷类化合物作为烟用添加剂添加到卷烟烟草中，增加香气量，丰富烟香，改善卷烟抽吸品质，提高抽吸舒适度。

优选地，所述D-核苷类化合物包括(-)-L-薄荷基-D-核苷、环戊基-D-核苷或2-溴乙基-D-吡喃核糖苷；

将所述(-)-L-薄荷基-D-核苷作为凉味剂添加到卷烟烟草中，改善卷烟抽吸品质，清咽利喉；将所述环戊基-D-核苷作为烟用添加剂添加到卷烟烟草中，增加香气量；将所述2-溴乙基-D-吡喃核糖苷作为烟用添加剂添加到卷烟烟草中，丰富烟香，提高抽吸舒适度

本发明在空气环境下，电化学催化D-核糖与醇类脱水缩合反应。有机电化学合成反应是利用电化学氧化或者还原的方法合成有机物。

本发明涉及的新型的薄荷醚类凉味剂具有改善卷烟抽吸品质、清咽利喉的用途。

与传统有机合成相比，本发明具有独特的优势：

1、本发明通过反应物在电极上得失电子而实现，不需要加入氧化还原试剂。

2、本发明D-核糖与醇类在电化学催化下合成D-核苷类化合物，可以在常温常压下进行，反应条件温和，对反应设备要求低。

3、本发明通过调节电极电位和电流密度即可方便地控制电极反应及速率。

4、本发明合成方法中综合上述三点优势，简化了现有有机合成反应步骤，同时减少物质的消耗以及副反应的发生，十分符合原子经济性及绿色化学原理。通过本发明可以在温和反应条件下高产率地得到一系列缩合的醚类化合物，其在烟草化学，香料合成，药物及农药等的合成中都具有广阔的应用前景。

5、将本发明制备的所述D-核苷类化合物作为烟用添加剂添加到卷烟烟草中，增加香气量，丰富烟香，改善卷烟抽吸品质，提高抽吸舒适度。尤其是，本发明制备的D-核糖薄荷醚类化合物((-)-L-薄荷基-D-核苷)作为凉味剂添加到卷烟烟草中，改善卷烟抽吸品质，清咽利喉。

附图说明

图1为本发明的反应通式其中醇类化合物的通式为ROH，R为烷基等取代基。

图2为本发明合成化合物(-)-L-薄荷基-D-核苷的结构式。

图3为本发明合成化合物环戊基-D-核苷的结构式。

图4为本发明合成化合物2-溴乙基-D-吡喃核糖苷的结构式。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步的说明，但不以任何方式对本发明专利加以限制，基于本发明专利教导所作的任何变换或替换，均属于本发明专利的保护范围。

实施例1：(-)-L-薄荷基-D-核苷

将底物150mg(1mmol)D-核糖以及156mg(1mmol)(-)-L-薄荷醇为标准底物，在恒电流条件下(J＝15mA/cm²)，不分开电解槽中，以NH₄Br为支持电解质，CH₃CN/H₂O作为电解质，Pt电极既做阳极，又做阴极的情况下，在室温下反应5小时，萃取后柱层析分离，以85％的收率得到了目标产物。

产物结构如图2。

所得产物核磁谱图如下：

α-Pyranose

¹H NMR(CD₃COCD₃,500MHz)δ＝4.72(d,1H,J＝3.0Hz,CH),3.88-3.74(m,3H,2xCH,CH₂),3.66-3.60(m,2H,CH,CH₂),3.38(td,1H,J＝4.4,10.7,CH),2.34(ddd,1H,J＝14.0,7.4,2.7Hz,CH),2.25-2.19(m,2H,2xCH),1.72-1.02(m,6H,2xCH,2xCH₂),0.94-0.89(m,6H,2xCH₃),0.80(d,J＝3.0Hz,3H,CH₃)

¹³C NMR(CD₃COCD₃,126MHz)δ＝102.1,82.0,72.1,68.5,67.3,65.1,49.6,44.1,35.1,32.3,30.0,25.8,23.6,21.7,16.2

β-Pyranose

¹H-NMR(CD₃COCD₃,500MHz)δ＝4.94(d,1H,J＝3.2Hz,CH),3.84(dd,1H,J＝11.8,2.1Hz,CH),3.80-3.77(m,2H,2xCH),3.67(dd,1H,J＝11.8,3.6Hz,CH),3.56–3.51(m,1H,CH),3.47(td,1H,J＝10.6,4.2Hz,CH),2.27(qd,1H,J＝7.0,2.7Hz,CH).2.16(dtd,2H,J＝12.2,3.7,1.8Hz,CH₂),1.72-0.97(m,6H,2xCH,2xCH₂),0.93(d,3H,J＝6.6Hz,CH₃),0.91(d,3H,J＝6.6Hz,CH₃),0.80(d,3H,J＝6.6Hz,CH₃).

¹³C-NMR(CD₃COCD₃,126MHz)δ＝98.1,75.7,73.0,70.7,67.3,65.0,49.0,40.6,35.3,32.1,25.9,23.6,22.6,21.5,15.9.

将得到的(-)-L-薄荷基-D-核苷溶于食品级乙醇，按照烟丝比重的0.0005％-1％的比例添加到烟丝中，制成传统卷烟，经过评吸发现，与对照比较，该化合物可以丰富香气量，改善抽吸品质，带有清凉的味道。

实施例2：环戊基-D-核苷

将底物150mg(1mmol)D-核糖以及26mg(1mmol)环戊醇为标准底物，在恒电流条件下(J＝15mA/cm²)，不分开电解槽中，以NH₄Br为支持电解质，CH₃CN/H₂O作为电解质，Pt电极既做阳极，又做阴极的情况下，在室温下反应5小时，萃取后柱层析分离，以90％的收率得到了目标产物。

产物结构如下图3。

所得产物核磁谱图如下：

α-Pyranose

¹H-NMR(CD₃OD,500MHz)δ＝4.77(d,1H,J＝3.6Hz,CH),4.22-4.28(m,1H,CH),3.86-3.74(m,2H,CH,CH₂),3.65-3.59(m,2H,CH,CH₂),3.50(m,1H,CH),1.9-1.5(m,8H,4xCH2).

¹³C-NMR(CD₃OD,126MHz)δ＝100.2,80.4,73.1,69.9,68.9,64.4,33.9,32.5,24.1,23.9.

β-Pyranose

¹H-NMR(D₂O,500MHz)δ＝4.93(d,1H,J＝4.9Hz,CH),4.22-4.28(m,1H,CH),3.93(t,1H,J＝3.1Hz,CH),3.86-3.71(m,2H,CH,CH₂),3.65(m,1H,CH₂),3.46(m,1H,CH)1.9-1.5(m,8H,4xCH₂).

¹³C-NMR(D₂O,126MHz)δ＝95.8,80.4,72.6,70.5,67.9,64.7,33.9,32.5,24.1,23.9.

将得到的环戊基-D-核苷溶于食品级乙醇，按照烟丝比重的0.00002％-2％的比例添加到烟丝中，制成加热卷烟，与对照比较，该化合物可以改善抽吸品质，增加香气量。

实施例3：2-溴乙基-D-吡喃核糖苷

将底物150mg(1mmol)D-核糖以及125mg(1mmol)2-溴乙醇为标准底物，在恒电流条件下(J＝15mA/cm²)，不分开电解槽中，以NH₄Br为支持电解质，CH₃CN/H₂O作为电解质，Pt电极既做阳极，又做阴极的情况下，在室温下反应5小时，萃取后柱层析分离，以78％的收率得到了目标产物。

产物结构如下图4。

所得产物核磁谱图如下：

α-Pyranose

¹H-NMR(CD₃OD,500MHz)δ＝4.7(d,1H,J＝2.9Hz,CH),4.02-3.96(m,1H,CH),3.86(m,1H,CH₂),3.86-3.76(m,3H,CH,CH₂),3.71-3.66(m,1H,CH₂),3.64-3.59(m,1H,CH),3.45(t,2H,J＝6.1Hz,CH₂).

¹³C-NMR(CD₃OD,126MHz)δ＝100.6,72.4,70.1,69.8,68.5,64.7,31.4.β-Pyranose

¹H-NMR(CD₃OD,500MHz)δ＝4.81(d,1H,J＝3.4Hz,CH),4.02-3.96(m,1H,CH),3.87(dd,1H,J＝11.87,2.5Hz CH₂),3.86-3.76(m,3H,CH,CH₂),3.69(dd,1H,J＝11.8,4.3Hz,CH₂)3.64-3.59(m,1H,CH),3.56(t,2H,J＝5.9Hz,CH₂).

¹³C-NMR(CD₃OD,126MHz)δ＝102.4,72.4,70.7,69.5,67.7,65.2,31.5.

将得到的2-溴乙基-D-吡喃核糖苷溶于食品级乙醇，按照烟丝比重的0.00001％-0.1％的比例添加到烟丝中，制成加热卷烟，与对照比较，该化合物可以丰富烟香，提高抽吸舒适度。

Claims

1.一种D-核苷类化合物的电化学合成方法，其特征在于，将D-吡喃核糖与醇类在电化学催化下合成D-核苷类化合物，具体的合成方法为：在空气环境下，以D-吡喃核糖与醇类为底物，无机盐为电解质，在反应溶剂中发生的脱水缩合反应，其反应式为：

所述ROH为(-)-L-薄荷醇、环戊醇和2-溴乙醇中的一种或几种混合；

所述无机盐为NH₄Br；

所述D-核苷类化合物是(-)-L-薄荷基-D-核苷、环戊基-D-核苷或2-溴乙基-D-吡喃核糖苷；

所述反应溶剂为乙腈、水或者乙腈和水的混合溶液；

阳极和阴极电极均为Pt电极；

所述反应温度为室温到50℃，反应时间3-8小时；

所述反应D-吡喃核糖、醇、电解质的摩尔比为（1-10）:（0.5-20）:（0.1-5）。