RU2176994C1

RU2176994C1 - Method of preparing myrtenol

Info

Publication number: RU2176994C1
Application number: RU2000119961/04A
Authority: RU
Inventors: А.В. Кучин; Л.Л. Фролова; И.В. Древаль; М.В. Пантелеева; И.Н. Алексеев
Original assignee: Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2001-12-20

Abstract

FIELD: preparation of aromatic agent and semi-finished product for organic synthesis. SUBSTANCE: method comprises oxidation of alpha- pinene with selenium dioxide to distill off highly volatile products with steam. Oxidation is carried out at temperature from 70 to 85 C and alpha-pinene to selenium dioxide molar ratio of 1:0.25-0.6 under constant stirring by introducing alcoholic solution of selenium dioxide in portions of 0.1-0.5 ml. The resulting mixture is then filtered and, after distilling off volatile products from filtrate, is reduced with alkali metal boron hydride of myrtenal to myrtenol in the resulting mixture at myrtenol to reducing agent of 1:0.25-0.4. Reduction is generally carried out by direct and inverted dropwise mixing of reaction mixture with alcoholic or aqueous alcoholic solution of sodium boron hydride or potassium boron hydride. The desired product is isolated by vacuum rectification from the resulting two-component mixture. EFFECT: more efficient preparation method. 3 cl, 1 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способам получения миртенола - душистого вещества и полупродукта для органического синтеза. Перилловые соединения, образующиеся при пиролизе миртенола и его производных, также являются ценными душистыми веществами и промежуточными соединениями для получения вкусовых средств, используемых в табачной и пищевой промышленности. The invention relates to the field of organic chemistry, and in particular to methods for producing myrtenol - an aromatic substance and an intermediate for organic synthesis. Perilla compounds formed during the pyrolysis of myrtenol and its derivatives are also valuable aromatic substances and intermediates for flavoring agents used in the tobacco and food industries.

Известен способ получения миртенола, выбранный нами за прототип [Zacharewicz, Roczn. Chem. 16, 290, 1936], заключающийся в том, что α-пинен окисляют диоксидом селена при мольном соотношении α-пинен : диоксид селена - 1 : 0,4 в течение 5 часов при температуре кипения, отгоняют с паром летучие продукты реакции, затем вакуумной ректификацией отбирают фракцию, кипящую при температуре 100-114^oС/21 мм рт.ст., являющуюся смесью миртенола и миртеналя, разделяют эти близкокипящие соединения путем взаимодействия альдегида с бисульфитом натрия и повторно перегоняют в вакууме целевой продукт. Выход спирта составляет 15,6% в расчете на исходное количество α-пинена.A known method of producing myrtenol, we have chosen for the prototype [Zacharewicz, Roczn. Chem. 16, 290, 1936], which consists in the fact that α-pinene is oxidized with selenium dioxide at a molar ratio of α-pinene: selenium dioxide - 1: 0.4 for 5 hours at boiling point, the volatile reaction products are distilled off with steam, then vacuum by distillation, a fraction boiling at a temperature of 100-114 ^° C / 21 mm Hg, which is a mixture of myrtenol and myrtenal, is selected, these short-boiling compounds are separated by reacting the aldehyde with sodium bisulfite and the target product is redistilled. The alcohol yield is 15.6% based on the initial amount of α-pinene.

Недостатком указанного способа является недостаточно высокий выход целевого продукта. The disadvantage of this method is not a high yield of the target product.

Задачей настоящего изобретения является повышение выхода миртенола. The objective of the present invention is to increase the yield of myrtenol.

Предлагаемое изобретение позволяет получить 20-32% миртенола от исходного количества α-пинена. The present invention allows to obtain 20-32% of myrtenol from the initial amount of α-pinene.

Общим с прототипом является то, что способ получения миртенола включает окисление α-пинена диоксидом селена с отгонкой легколетучих продуктов с паром. In common with the prototype is that the method of producing myrtenol involves the oxidation of α-pinene with selenium dioxide with the distillation of volatile products with steam.

Отличительным является то, что окисление ведут при температуре 70-85^oС и мольном соотношении α-пинен : диоксид селена - 1 : 0,25-0,6, фильтруют полученную смесь, отгоняют летучие продукты из фильтрата с паром, восстанавливают в полученной смеси миртеналь в миртенол борогидридом щелочного металла, в качестве восстановителя, при мольном соотношении миртеналь : восстановитель - 1 : 0,25-0,4 и выделяют вакуумной ректификацией из полученной двухкомпонентной смеси целевой продукт, причем окисление α-пинена диоксидом селена осуществляют при постоянном перемешивании, вводя спиртовой раствор диоксида селена порциями по 0,1-0,5 мл, а процесс восстановления миртеналя в миртенол проводят путем прямого или обратного покапельного смешивания реакционной смеси со спиртовым или водно-спиртовым раствором натрийборогидрида или калийборогидрида.Distinctive is that the oxidation is carried out at a temperature of 70-85 ^o C and a molar ratio of α-pinene: selenium dioxide - 1: 0.25-0.6, the resulting mixture is filtered, the volatile products are removed from the filtrate with steam, and reduced in the resulting mixture myrtenal to myrtenol with an alkali metal borohydride, as a reducing agent, with a molar ratio of myrtenal: reducing agent - 1: 0.25-0.4 and vacuum product distillation of the target product from the obtained two-component mixture, the oxidation of α-pinene with selenium dioxide is carried out at a constant mixing, introducing an alcoholic solution of selenium dioxide in portions of 0.1-0.5 ml, and the recovery process of myrtenal in myrtenol is carried out by direct or reverse dropwise mixing of the reaction mixture with an alcoholic or aqueous-alcoholic solution of sodium borohydride or potassium borohydride.

Технический результат достигается тем, что летучие продукты реакции без разделения подвергают воздействию восстановителя, в результате чего миртеналь восстанавливается в дополнительное количество миртенола, а затем вакуумной ректификацией разделяют непрореагировавший α-пинен и спирт. Вследствие большой разницы их температур кипения выделение целевого продукта не представляет затруднений. В качестве восстановителя могут быть использованы борогидриды щелочных металлов. The technical result is achieved by the fact that the volatile reaction products are subjected to a reducing agent without separation, as a result of which the myrtenal is reduced to an additional amount of myrtenol, and then unreacted α-pinene and alcohol are separated by vacuum distillation. Due to the large difference in their boiling points, the isolation of the target product is not difficult. As a reducing agent, alkali metal borohydrides can be used.

Миртенол (7,7-диметил-2-оксиметил-бицикло-[1,1,3]-гептен-2) содержится в эфирных маслах главным образом в виде ацетата, бесцветное масло с запахом мирта. Является продуктом для синтеза душистых и ароматических веществ. Т_кип. 221-222^oС, n²⁰ _D 1,4958, нерастворим в воде, растворяется в спирте, эфире.Mirtenol (7,7-dimethyl-2-hydroxymethyl-bicyclo- [1,1,3] -heptene-2) is found in essential oils mainly in the form of acetate, a colorless oil with the smell of myrtle. It is a product for the synthesis of aromatic and aromatic substances. T _bale. 221-222 ^o C, n ²⁰ _D 1.4958, insoluble in water, soluble in alcohol, ether.

Способ осуществляется по следующей схеме:

Получение миртенола и миртеналя осуществляют следующим образом.

The method is carried out according to the following scheme:

Obtaining myrtenol and myrtenal are as follows.

К 0,5 моль α-пинена (осн. вещество не менее 95%, t_кип. 155-156^oС; d²⁵ 0,8569; n²⁵ _D1,4644;

+20,4^o (чист. )) при постоянном перемешивании и температуре 70-85^oС в течение 1 часа по каплям (0,1-0,5 мл) прибавляют раствор (0,125-0,3 моль) диоксида селена в 50 мл этанола, смесь перемешивают при той же температуре еще 2-5 часа. После охлаждения реакционной массы выпавший селен отфильтровывают, из фильтрата перегонкой с паром отгоняют летучие продукты реакции. После отделения воды и сушки над безводным сульфатом магния получают смесь, которая по данным ГЖХ анализа (ЛХМ-80, набивная колонка 3 м•6 мм с 10% Carbowax 20 M на Chromaton N-AW DMCS, ДИП; 100^oС, 6^o/мин) состоит из непревращенного α-пинена, 21-32% миртенола и 8-49% миртеналя.To 0.5 mol of α-pinene (basic substance not less than 95%, t _boiling. 155-156 ^o С; d ²⁵ 0,8569; n ²⁵ _D 1,4644;

+20.4 ^o (pure)) with constant stirring and a temperature of 70-85 ^o C for 1 hour, a solution (0.125-0.3 mol) of selenium dioxide in 50 is added dropwise (0.125-0.3 mol) ml of ethanol, the mixture is stirred at the same temperature for another 2-5 hours. After cooling the reaction mixture, the precipitated selenium is filtered off, and volatile reaction products are distilled off from the filtrate by steam distillation. After water separation and drying over anhydrous magnesium sulfate, a mixture is obtained which, according to GLC analysis (LHM-80, 3 m • 6 mm packed column with 10% Carbowax 20 M on Chromaton N-AW DMCS, DIP; 100 ^o С, 6 ^o / min) consists of unconverted α-pinene, 21-32% myrtenol and 8-49% myrtenal.

Затем осуществляют восстановление миртеналя в миртенол. В качестве восстановителя используют натрийборогидрид или калийборогидрид. Полученную смесь по каплям (0,1-0,5 мл) прибавляют к перемешиваемому при комнатной температуре раствору 0,02-0,04 моль борогидрида в 50-100 мл этанола или изопропанола или их водного раствора. Контроль за ходом реакции осуществляют методом ТСХ на пластинках Silufol, элюент пентан : диэтиловый эфир 5 : 2. После исчезновения пятна альдегида избыток восстановителя разрушают осторожным добавлением разбавленной (5-10%) соляной кислоты до прекращения выделения водорода. Затем реакционную смесь переносят в делительную воронку, разбавляют водой и продукты реакции тщательно экстрагируют диэтиловым эфиром (3•100 мл). Эфирные вытяжки промывают водой до нейтральной реакции и сушат безводным MgSO₄. После упаривания растворителя продукт восстановления по данным ГЖХ содержит 63% спирта. Вакуумной ректификацией отгоняют α-пинен (t_кип. 46-48^oС/13 мм рт.ст.), а затем собирают фракцию, кипящую при температуре 103-105^oС/13 мм рт. ст. , содержащую не менее 95% миртенола. n²⁰ _D 1,4960;

+20,4^o (чист.). Выход 21,8 г (32%).Then carry out the restoration of myrtenal to myrtenol. Sodium borohydride or potassium borohydride is used as a reducing agent. The resulting mixture was added dropwise (0.1-0.5 ml) to a solution stirred at room temperature of 0.02-0.04 mol of borohydride in 50-100 ml of ethanol or isopropanol or an aqueous solution thereof. The reaction progress is monitored by TLC on Silufol plates, eluent pentane: diethyl ether 5: 2. After the aldehyde spot disappears, the excess reducing agent is destroyed by careful addition of dilute (5-10%) hydrochloric acid until the evolution of hydrogen ceases. Then the reaction mixture is transferred to a separatory funnel, diluted with water and the reaction products are carefully extracted with diethyl ether (3 • 100 ml). The ether extracts are washed with water until neutral and dried with anhydrous MgSO ₄ . After evaporation of the solvent, the recovery product according to GLC contains 63% alcohol. By vacuum distillation, α-pinene is distilled off (t _boiling. 46-48 ^o C / 13 mm Hg), and then the fraction boiling at a temperature of 103-105 ^o C / 13 mm RT. Art. containing at least 95% myrtenol. n ²⁰ _D 1.4960;

+20.4 ^o (pure). Yield 21.8 g (32%).

ИК-спектр, ν/см^-1: 800, 1060 (С-ОН), 1660, 3040, 3350 (ОН).IR spectrum, ν / cm ^-1 : 800, 1060 (С-ОН), 1660, 3040, 3350 (ОН).

ЯМР-¹³С (CDCl₃, δ, м. д.): 21,1, 26,2 (С(9), С(8)); 31,2, 31,6 (С(6), С(4)); 38,0 (С(7)); 41,0, 43,4 (С(5), С(1)); 65,9 (С(10)); 117,4 (С(3)); 147,9 (С(2)).NMR ¹³ C (CDCl ₃ , δ, ppm): 21.1, 26.2 (C (9), C (8)); 31.2, 31.6 (C (6), C (4)); 38.0 (C (7)); 41.0, 43.4 (C (5), C (1)); 65.9 (C (10)); 117.4 (C (3)); 147.9 (C (2)).

Экспериментальные данные приведены в таблицах. The experimental data are given in the tables.

Для восстановления миртеналя в миртенол можно использовать и литийборогидрид, но только в эфирах, а не в спиртах. To restore myrtenal to myrtenol, lithium borohydride can also be used, but only in ethers and not in alcohols.

Установлено, что при одном и том же расходе окислителя заметное влияние на выход летучих продуктов оказывает температура: снижение ее в среднем на 10^oС (с 80-85^oС до 70-75^oС) приводит к увеличению выхода продуктов после перегонки с паром с 47% (опыт 1) до 58% (опыт 2) и с 62% (опыт 5) до 72% (опыт 4), в результате этого получен более высокий общий выход миртенола на исходный α-пинен, 32% против 27%. Дальнейшее снижение температуры окисления, ниже 70^oС, приводит к увеличению содержания непревращенного α-пинена и, соответственно, к уменьшению выхода целевых продуктов.It has been established that at the same oxidizer consumption, temperature has a noticeable effect on the yield of volatile products: decreasing it by an average of 10 ^o С (from 80-85 ^o С to 70-75 ^o С) leads to an increase in the yield of products after steam distillation from 47% (experiment 1) to 58% (experiment 2) and from 62% (experiment 5) to 72% (experiment 4), as a result, a higher overall yield of myrtenol to the initial α-pinene was obtained, 32% against 27% . A further decrease in the oxidation temperature, below 70 ^o C, leads to an increase in the content of unconverted α-pinene and, accordingly, to a decrease in the yield of the target products.

Было установлено, что степень конверсии α-пинена зависит от количества используемого окислителя и уменьшается от 84% до 55% при изменении мольного соотношения α-пинен к диоксиду селена от 1 : 0,6 до 1 : 0,25, соответственно увеличивается выход летучих продуктов после перегонки с паром от 47% (опыт 1) до 70% (опыт 7), так как образуется значительно меньше смолистых веществ и селеноорганических соединений. При отношении субстрат : окислитель 1 : 0,5-0,6 преобладающим компонентом в смеси является миртеналь. It was found that the degree of α-pinene conversion depends on the amount of oxidizing agent used and decreases from 84% to 55% with a change in the molar ratio of α-pinene to selenium dioxide from 1: 0.6 to 1: 0.25, respectively, the yield of volatile products increases after steam distillation from 47% (experiment 1) to 70% (experiment 7), since much less resinous substances and organo-selenium compounds are formed. With the ratio of substrate: oxidizing agent 1: 0.5-0.6, the predominant component in the mixture is myrtenal.

Уменьшение количества окислителя изменяет соотношение миртенол: миртеналь в пользу спирта. В опыте 7 при мольном соотношении α-пинен : SeO₂, равном 1 : 0,25, образуется очень небольшое количество альдегида, около 8%.A decrease in the amount of oxidizing agent changes the ratio of myrtenol: myrtenal in favor of alcohol. In experiment 7, with a molar ratio of α-pinene: SeO ₂ equal to 1: 0.25, a very small amount of aldehyde is formed, about 8%.

Анализируя экспериментальные данные таблицы I, можно сказать, что наиболее оптимальными условиями окисления являются: температура 70-75^oС, общее время - 3 часа, отношение α-пинен : диоксид селена -1 : 0,3-0,4.Analyzing the experimental data of table I, we can say that the most optimal oxidation conditions are: temperature 70-75 ^o C, the total time is 3 hours, the ratio of α-pinene: selenium dioxide -1: 0.3-0.4.

Claims

1. The method of producing myrtenol, including the oxidation of α-pinene by selenium dioxide with distillation of volatile products with steam, characterized in that the oxidation is carried out at 70-85 ^o C and a molar ratio of α-pinene: selenium dioxide 1: 0.25 - 0.6 filtering the resulting mixture, dropping volatile products from the filtrate with steam, reducing the mixture of myrtenal to myrtenol with alkali metal borohydride as a reducing agent in the resulting mixture, with a molar ratio of myrtenal: reducing agent - 1: 0.25 - 0.4, and isolating by vacuum distillation from the obtained two-component mixture of the desired product.

2. The method of producing myrtenol according to claim 1, characterized in that the oxidation of α-pinene with selenium dioxide is carried out with constant stirring, introducing an alcoholic solution of selenium dioxide in portions of 0.1-0.5 ml.

3. The method of obtaining myrtenol according to claim 1, characterized in that the recovery process of myrtenal to myrtenol is carried out by direct or reverse dropwise mixing of the reaction mixture with an alcohol or aqueous-alcohol solution of sodium borohydride or potassium borohydride.