CN117466794A - 一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机合成技术领域,公开了一种乙酸3‑(乙酰巯基)己酯的合成方法,以反式‑2‑己烯醛、硫代乙酸和乙酸酐为原料,首先将反式‑2‑己烯醛和硫代乙酸在亚胺催化剂的作用下发生加成反应生成3‑乙酰硫基己醛,随后使用四氢硼钠作为还原剂将3‑乙酰硫基己醛还原生成3‑乙酰硫基己醇,最后加入乙酸酐与3‑乙酰硫基己醇发生酯化反应合成乙酸3‑(乙酰巯基)己酯。本发明解决了目前工业生产乙酸3‑(乙酰巯基)己酯反应路线复杂、生产周期长的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域,具体涉及一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯的合成方法。
背景技术
乙酸3-乙酰巯基己酯(分子式C10H18O3S)是一种香气很强的合成手性香料,广泛应用于焙烤制品、糖果、糖霜、水果冰品、明胶及布丁、乳制品等食用香精配方中。现有乙酸3-(乙酰巯基)己酯的合成路线主要有以下两种:
(1)乙酰氯与3-巯基己醇反应制得,但是该反应工艺原料昂贵,不易得到,故不适合作为工业化生产的路线;
(2)反式-2-己烯醛通过还原、Sharpless不对称环氧化、区域选择性还原、SN2亲核取代等先制得3-乙酰硫基己醛,再由3-乙酰硫基己醛制得乙酸3-乙酰巯基己酯。但是此反应工艺涉及的反应复杂,所用原料也较多,生产周期长,总的收率也偏低,对于现代化的工业化生产已不适用。
因此急需开发一种合成路线简单、反应周期短,合成所需原料少且易得的乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法。
发明内容
本发明意在提供一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯的合成方法,以解决目前合成反应路线复杂、生产周期长的技术问题。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,以反式-2-己烯醛、硫代乙酸和乙酸酐为原料,首先将反式-2-己烯醛和硫代乙酸在催化剂存在下发生加成反应生成3-乙酰硫基己醛,随后使用还原剂将3-乙酰硫基己醛还原生成3-乙酰硫基己醇,最后加入乙酸酐与3-乙酰硫基己醇发生酯化反应合成乙酸3-乙酰巯基己酯。
优选的,作为一种改进,一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法包括如下步骤:
S1、将硫代乙酸与催化剂混合,随后向混合物中滴加反式-2-己烯醛,反应生成3-乙酰硫基己醛,反应结束后蒸馏得到3-乙酰硫基己醛;
S2、将S1得到的3-乙酰硫基己醛中加入甲醇和缓冲溶液,混合均匀后再向其中滴加还原剂,反应生成3-乙酰硫基己醇,反应完成后酸化萃取,浓缩得到3-乙酰巯基己醇;
S3、将3-乙酰硫基己醇和乙酸酐发生酯化反应生成乙酸3-乙酰巯基己酯,反应完成后蒸馏、精馏得到乙酸3-(乙酰巯基)己酯。
本方案的原理及优点是:
本方案的反应方程式如下所示:
本申请在实际应用时,相比于使用乙酰氯与3-巯基己醇反应合成乙酸3-(乙酰巯基)己酯的反应路线,使用的原料价格便宜,解决了原料昂贵,合成成本高的问题。相比于由反式-2-己烯醛经还原、Sharpless不对称环氧化、区域选择性还原、SN2亲核取代、水解五步反应得到3-乙酰巯基己醇,减少反应步骤,缩短生产周期,解决目前反应周期长的问题。
优选的,作为一种改进,所述S1中催化剂为亚胺或烯胺类催化剂,反应温度为10~20℃。
本申请中,反应温度对S1中目标产物的3-乙酰硫基己醛收率有较大的影响。温度较低和较高均会影响3-乙酰硫基己醛的收率。
优选的,作为一种改进,所述S1中反式-2-己烯醛与硫代乙酸添加量摩尔比为1:1.2~1.5;反式-2-己烯醛与催化剂添加量摩尔比为1:0.05~0.08。
本申请中,原料的摩尔比直接影响目标产物的产率。其中催化剂的使用量较少,会影响反应的速率。提高催化剂的使用量对反应速率的提高幅度不大。
优选的,作为一种改进,所述S2中还原剂为金属复氢化合物;反应温度为0~10℃。
本申请中,使用金属复氢化合物作为还原剂还原效率较高。同时控制反应温度对还原反应的产率有较大的影响。如果反应温度较低会导致反应进行不完全,如果反应温度较高则会导致影响反应的转化率,导致反应产物的收率下降。
优选的,作为一种改进,所述S2中还原剂滴加速度为120~130ml/min。
本申请中,控制还原剂的滴加速度能控制反应速度和反应温度,保证还原反应充分进行。
优选的,作为一种改进,所述S2中3-乙酰硫基己醛与还原剂添加量摩尔比为1:0.8~1.2。
本申请中,还原剂的使用量较少会导致反应进行不完全,若还原剂使用量过多则会浪费原料。
优选的,作为一种改进,所述S2中酸化萃取pH为4~5,萃取剂为二氯甲烷或三氯甲烷。
本申请中,酸化萃取能够保证S2中目标产物的提纯和收集。二氯甲烷和三氯甲烷均为常用的工业有机溶剂,原料易得。
优选的,作为一种改进,所述S3中反应温度为120~140℃。
本申请中,S3的反应温度直接影响了最终产物的收率。本步骤中酯化反应温度过高会影响反应物的选择性,造成反应收率下降。
优选的,作为一种改进,所述S3中3-乙酰巯基己醇与乙酸酐添加量摩尔比1:1.5~1.8。
本申请中,乙酸酐的添加量直接影响反应产物的收率。乙酸酐添加量较少时,其反应物反应不完全,当乙酸酐添加量过高时,则会造成反应原料浪费。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
实施例1
一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,以反式-2-己烯醛、硫代乙酸和乙酸酐为原料首先将反式-2-己烯醛和硫代乙酸在亚胺催化剂的作用下发生加成反应生成3-乙酰硫基己醛,随后使用四氢硼钠作为还原剂将3-乙酰硫基己醛还原生成3-乙酰硫基己醇,最后加入乙酸酐与3-乙酰硫基己醇发生酯化反应合成乙酸3-乙酰巯基己酯。具体的包括以下反应步骤:
S1、反式-2-己烯醛与硫代乙酸在催化剂存在下反应生成3-乙酰硫基己醛,反应结束后蒸馏得到3-乙酰硫基己醛;
具体的,称取2.3kg的硫代乙酸和0.1kg的亚胺催化剂加入反应器中,保持反应器温度在10℃进行搅拌。将硫代乙酸和催化剂搅拌均匀后,向其中滴加反式-2-己烯醛,滴加总量为2.45kg。期间保持反应温度在5℃并用TLC跟踪,反应时间为2h。待反应完成后,减压蒸馏除去过量的硫代乙酸,得到3-乙酰硫基己醛。减压蒸馏温度需小于40℃,优选30℃。除去的硫代乙酸被回收继续使用。
S2、向S1得到的3-乙酰硫基己醛滴加还原剂,反应生成3-乙酰硫基己醇,反应完成后酸化萃取,浓缩得到3-乙酰巯基己醇;
具体的,将S1中所得3-乙酰硫基己醛(3.35kg)用甲醇溶解,加入到2.5L磷酸缓冲溶液中,冷却至0℃。称取2kg四氢硼钠溶解在5L冷水溶液,再边搅拌边滴加入3-乙酰硫基己醛中,控制温度在0℃,滴加速度120ml/min。滴加完毕后继续搅拌反应30min,随后加入稀硫酸至混合溶液pH=5,淬灭反应体系,继续搅拌10min。停止搅拌,向混合溶液中加入等体积的三氯甲烷萃取两次,合并萃取液水洗。水洗后减压浓缩萃取液,回收三氯甲烷,剩余得到3-乙酰巯基己醇。
S3、将3-乙酰硫基己醇和乙酸酐发生酯化反应生成乙酸3-乙酰巯基己酯,反应完成后蒸馏、精馏得到乙酸3-(乙酰巯基)己酯。
具体的,将S2得到的3-乙酰巯基己醇(3.05kg)和乙酸酐(2.6kg)在120℃下反应3h,TLC跟踪反应,反应结束后,冷却至50℃,减压蒸馏回收乙酸,再精馏得到产品乙酸3-(乙酰巯基)己酯。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于,S1中反式-2-己烯醛:硫代乙酸:催化剂的添加量摩尔比为1:1.5:0.08。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于,S1的反应温度为20℃。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于,还原剂的添加量为1.2mol。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于,S2的反应温度为10℃。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于,乙酸酐的添加量为1.2mol。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于,S3的反应温度为140℃。
以上实施例的实验数据和实验条件记录在下表1中。
表1:实施例实验条件和实验数据记录表
实验例1:S1目标产物3-乙酰硫基己醛收率的影响因素
(1)不同原料比例对3-乙酰硫基己醛收率的影响
实验数据表明,本反应随着硫代乙酸量的增加,目标产物3-乙酰巯基己醛的收率增加,硫代乙酸量增加至2-己烯醛与硫代乙酸摩尔比1:1.2后,目标产物3-乙酰巯基己醛的收率即平稳不会再显著增加。综合考虑3-乙酰巯基己醛得率和生产成本,选择反式-2-己烯醛:硫代乙酸摩尔比=1:1.2~1.5,可得较高收率3-乙酰巯基己醛。
(2)不同催化剂用量对3-乙酰硫基己醛收率的影响
实验数据表明,本反应随着催化剂量的增加,目标产物3-乙酰巯基己醛的收率增加,催化剂量增加至2-己烯醛与催化剂摩尔比1:0.05后,目标产物3-乙酰巯基己醛的收率平稳不会再显著增加,综合考虑3-乙酰巯基己醛得率和生产成本,选择反式-2-己烯醛:催化剂摩尔比=1:0.05~0.08,可得较高收率3-乙酰巯基己醛。
(3)不同温度对3-乙酰硫基己醛收率的影响
实验数据表明:本反应随着温度的上升,目标产物3-乙酰硫基己醛收率在10℃出现拐点,呈现先上升后下降的趋势。因此选择反应温度10℃~20℃,可得较高3-乙酰硫基己醛收率。
实验例2:S2目标产物3-乙酰巯基己醇收率的影响因素
(1)不同原料比例对3-乙酰巯基己醇收率的影响
实验数据表明,随着原料四氢硼钠的用量的增加,目标产物3-乙酰巯基己醇呈现先上升后下降的趋势,并在3-乙酰巯基己醛:四氢硼钠=1:1达到拐点。综合考虑3-乙酰巯基己醇得率和生产成本,选择摩尔比3-乙酰巯基己醛:四氢硼钠=1:0.8~1,可得较高3-乙酰巯基己醇收率。
(2)不同温度对3-乙酰巯基己醇收率的影响
实验数据表明,随着温度的上升,3-乙酰巯基己醇收率呈先上升后下降的趋势,并在0℃达到拐点。综合考虑选择0~10℃作为反应温度,可得较高3-乙酰巯基己醇收率。
实验例3:S3目标产物乙酸3-(乙酰巯基)己酯收率的影响因素
(1)不同原料比例对乙酸3-(乙酰巯基)己酯收率的影响
本反应随着乙酸酐量的增加,目标产物乙酸3-(乙酰巯基)己酯的收率增加,乙酸酐量增加3-乙酰巯基己醇与乙酸酐摩尔比1:1.5后,目标产物乙酸3-(乙酰巯基)己酯的收率平稳,综合乙酸3-(乙酰巯基)己酯得率和生产成本,选择3-乙酰巯基己醇:乙酸酐=1:1.5~1.8可得较高3-(乙酰巯基)己酯收率。
(2)不同温度对对乙酸3-(乙酰巯基)己酯收率的影响
实验数据表明:本反应随着温度的增加,目标产物乙酸3-(乙酰巯基)己酯收率呈现先升高后下降的趋势,并在120℃达到拐点。综合考虑其收率表现,选择反应温度120℃~140℃区间可得较高3-(乙酰巯基)己酯收率。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术方案的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:以反式-2-己烯醛、硫代乙酸和乙酸酐为原料,首先将反式-2-己烯醛和硫代乙酸在催化剂存在下发生加成反应生成3-乙酰硫基己醛,随后使用还原剂将3-乙酰硫基己醛还原生成3-乙酰硫基己醇,最后加入乙酸酐与3-乙酰硫基己醇发生酯化反应合成乙酸3-乙酰巯基己酯。
2.根据权利要求1所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:包括以下反应步骤:
S1、将硫代乙酸与催化剂混合,随后向混合物中滴加反式-2-己烯醛,反应生成3-乙酰硫基己醛,反应结束后蒸馏得到3-乙酰硫基己醛;
S2、将S1得到的3-乙酰硫基己醛中加入甲醇和缓冲溶液,混合均匀后再向其中滴加还原剂,反应生成3-乙酰硫基己醇,反应完成后酸化萃取,浓缩得到3-乙酰巯基己醇;
S3、将3-乙酰硫基己醇和乙酸酐发生酯化反应生成乙酸3-乙酰巯基己酯,反应完成后蒸馏、精馏得到乙酸3-(乙酰巯基)己酯。
3.根据权利要求2所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S1中催化剂为亚胺或烯胺类催化剂,反应温度为10~20℃。
4.根据权利要求3所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S1中反式-2-己烯醛与硫代乙酸添加量摩尔比为1:1.2~1.5;反式-2-己烯醛与催化剂添加量摩尔比为1:0.05~0.08。
5.根据权利要求4所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S2中还原剂为金属复氢化合物;反应温度为0~10℃。
6.根据权利要求5所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S2中还原剂滴加速度为。
7.根据权利要求6所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S2中3-乙酰硫基己醛与还原剂添加量摩尔比为1:0.8~1.2。
8.根据权利要求7所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S2中酸化萃取pH为4~5,萃取剂为二氯甲烷或三氯甲烷。
9.根据权利要求8所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S3中反应温度为120~140℃。
10.根据权利要求9所述的一种乙酸3-(乙酰巯基)己酯合成方法,其特征在于:所述S3中3-乙酰巯基己醇与乙酸酐添加量摩尔比1:1.5~1.8。
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