RU2781198C2 - Methods for selective production of substituted pyrazines - Google Patents

Methods for selective production of substituted pyrazines Download PDF

Info

Publication number
RU2781198C2
RU2781198C2 RU2019129738A RU2019129738A RU2781198C2 RU 2781198 C2 RU2781198 C2 RU 2781198C2 RU 2019129738 A RU2019129738 A RU 2019129738A RU 2019129738 A RU2019129738 A RU 2019129738A RU 2781198 C2 RU2781198 C2 RU 2781198C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pyrazine
reaction
dimethyl
dimethylpyrazine
substituted
Prior art date
Application number
RU2019129738A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019129738A (en
RU2019129738A3 (en
Inventor
Майкл Фрэнсис ДЬЮБ
Уильям Монро КОЛМАН III
Original Assignee
Р. Дж. Рейнолдс Тобакко Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/468,665 external-priority patent/US11091446B2/en
Application filed by Р. Дж. Рейнолдс Тобакко Компани filed Critical Р. Дж. Рейнолдс Тобакко Компани
Publication of RU2019129738A publication Critical patent/RU2019129738A/en
Publication of RU2019129738A3 publication Critical patent/RU2019129738A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2781198C2 publication Critical patent/RU2781198C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for the production of pyrazines substituted with two, three, or four C1-C6 alkyl groups, including: obtaining a reaction solution containing one alpha-hydroxyketone including 1-hydroxy-2-butanone, and one nitrogen source containing NH4OH, addition of free amino acids to the reaction solution; heating of the specified reaction solution to a reaction temperature of 100-140°C, and exposure of the reaction solution at the specified reaction temperature for 4-24 hours to obtain a reaction product containing substituted pyrazine; and isolation of the specified pyrazine substituted with two, three, or four C1-C6 alkyl groups from the reaction product, including liquid-liquid extraction of the reaction product, solid-liquid extraction of the reaction product, or simple distillation of the reaction product. The invention also relates to a method for the production of pyrazines substituted with two, three, or four C1-C6 alkyl groups, including: obtaining a solution of a carbon source, containing one C6 sugar containing glucose or fructose and one buffer containing sodium hydroxide or phosphate buffer; mixing of the specified solution of the carbon source with one nitrogen source containing NH4OH to obtain a reaction solution; heating of the reaction solution to a reaction temperature of 120-140°C, and exposure of the reaction solution at the specified reaction temperature for 17-18 hours to obtain a reaction product containing pyrazine substituted with two, three, or four C1-C6 alkyl groups; and isolation of the specified pyrazine substituted with two, three, or four C1-C6 alkyl groups from the reaction product, including liquid-liquid extraction of the reaction product, solid-liquid extraction of the reaction product, or simple distillation of the reaction product.
EFFECT: obtaining substituted pyrazines.
27 cl, 8 dwg, 11 tbl, 7 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к способам получения замещенных пиразинов. Особый интерес представляют способы селективного получения определенных замещенных пиразинов.The present invention relates to methods for preparing substituted pyrazines. Of particular interest are methods for the selective preparation of certain substituted pyrazines.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Пиразины получают путем реакций (например, Майяра) источника углерода с азотсодержащими соединениями, такими как аминокислоты и основания (например, фосфат диаммония (ДАФ), NaOH). Во многих известных схемах синтеза, предназначенных для получения пиразинов, в качестве источника углерода используют сахара (например, фруктозу, глюкозу, смеси фруктоза/глюкоза, рамнозу). В настоящее время в абсолютном большинстве модельных реакций и обогащенных продуктов природного происхождения, из которых при нагревании можно получить богатые пиразинами составы, компонентами-источниками углерода являются сахара, такие как фруктоза, глюкоза, смеси фруктоза/глюкоза и рамноза. Было показано, что данные сахара служат источником углерода для образования структур ароматического кольца пиразина. См., например, заявку на патент США №№2004/0173228, автор Coleman, 2010/0037903 авторы Coleman и др., 2012/0152265 авторы Dube и др., 2012/0260929 авторы Coleman и др., 2013/0125907 авторы Dube и др., 2013/0337418 автор Anuradha, 2015/0040922 авторы Dube и др., и 2015/0122271 авторы Chen и др., патенты США №№. 5258194 авторы Anderson и др., 6298858 автор Coleman, 6325860 автор Coleman, 6440223 авторы Dube и др., 6499489 авторы Coleman, 6591841 авторы White и др., 6695924 авторы Dube и др., 8434496 авторы Chen и др., 8944072 авторы Brinkley и др., 8955523 авторы Coleman и др., 8991403 авторы Chen и др., 9010339 авторы Dube и др., 9254001 авторы Byrd и др., 9265284 авторы Junker и др. и 9402415 авторы Coleman и др. и Coleman III, On the synthesis and characteristics of aqueous formulations rich in pyrazines, in Flavor Fragrance and Odor Analysis, Second Edition, Ray Marsili, ed., Chapter 7, pp 135-182, CRC Press, Boca Raton, 2012, полное содержание каждой из указанных публикаций включено в настоящую заявку посредством ссылки.Pyrazines are prepared by reactions (eg Maillard) of a carbon source with nitrogen containing compounds such as amino acids and bases (eg diammonium phosphate (DAP), NaOH). Many known synthesis schemes for preparing pyrazines use sugars (eg fructose, glucose, fructose/glucose mixtures, rhamnose) as the carbon source. Currently, in the absolute majority of model reactions and enriched products of natural origin, from which pyrazine-rich compositions can be obtained by heating, the carbon source components are sugars, such as fructose, glucose, fructose/glucose mixtures, and rhamnose. These sugars have been shown to serve as a carbon source for the formation of pyrazine aromatic ring structures. See, for example, U.S. Patent Application No. 2004/0173228 Coleman 2010/0037903 Coleman et al. 2012/0152265 Dube et al. 2012/0260929 Coleman et al. et al., 2013/0337418 by Anuradha, 2015/0040922 by Dube et al., and 2015/0122271 by Chen et al., US Pat. Nos. 5258194 by Anderson et al., 6298858 by Coleman, 6325860 by Coleman, 6440223 by Dube et al., 6499489 by Coleman, 6591841 by White et al., 6695924 by Dube et al., 8434496 by Chen et al., 8944072 by Brinkley et al., 8955523 Coleman et al., 8991403 Chen et al., 9010339 Dube et al., 9254001 Byrd et al., 9265284 Junker et al. the synthesis and characteristics of aqueous formulations rich in pyrazines, in Flavor Fragrance and Odor Analysis, Second Edition, Ray Marsili, ed., Chapter 7, pp 135-182, CRC Press, Boca Raton, 2012, full contents of each of these publications are included to this application by reference.

Наиболее часто в данных реакциях с сахаром(ами) и источником азота в качестве источника азота применяют гидроксид аммония и/или свободные аминокислоты, которые обеспечивают азотистую связь в структуре пиразина. См., например, Effect of Time, Temperature, and reactant ratio on pyrazine formation in model system, T. Shibamoto, R.A. Bernhard, J. Agric. Food Chem., 24, (1976) p. 847. В данной реакции происходит образование сложной смеси множества замещенных пиразинов. В случае если в реакции получения пиразинов в качестве единственного источника углерода выступает сахар, молекулы пиразина и метилпиразина превалируют среди получаемых пиразинов, составляя зачастую намного больше, чем 60% от общего выхода пиразинов. Данная тенденция очевидна даже в случае, если с целью снижения количества получаемых молекул пиразина и метилпиразина в качестве сореагентов применяют свободные аминокислоты.Most often in these reactions with sugar(s) and a nitrogen source, ammonium hydroxide and/or free amino acids are used as nitrogen source, which provide a nitrogen bond in the pyrazine structure. See, for example, Effect of Time, Temperature, and reactant ratio on pyrazine formation in model system, T. Shibamoto, R.A. Bernhard, J. Agric. Food Chem., 24, (1976) p. 847. In this reaction, a complex mixture of many substituted pyrazines is formed. If sugar acts as the only carbon source in the reaction of obtaining pyrazines, the molecules of pyrazine and methylpyrazine prevail among the obtained pyrazines, often making up much more than 60% of the total yield of pyrazines. This trend is evident even if free amino acids are used as co-reagents to reduce the amount of pyrazine and methylpyrazine molecules obtained.

С точки зрения сенсорного восприятия молекулы пиразина и метилпиразина не обладают ни желаемыми сенсорными нотами, ни приемлемыми характеристиками летучести с целью их применения в табачных продуктах. Таким образом, в определенных видах применения их наличие в смеси пиразинов представляет собой нежелательную характеристику.From a sensory standpoint, the pyrazine and methylpyrazine molecules do not have the desired sensory notes or acceptable volatility characteristics for use in tobacco products. Thus, in certain applications, their presence in a mixture of pyrazines is an undesirable characteristic.

В связи с этим, существует потребность в разработке способов селективного получения определенных востребованных замещенных пиразинов в больших масштабах.In this regard, there is a need to develop methods for the selective production of certain desirable substituted pyrazines on a large scale.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

В настоящем изобретении предложены способы селективного получения определенных замещенных пиразинов. Способ селективного получения пиразинов может включать получение реакционного раствора, содержащего по меньшей мере один источник углерода, получаемый из табака (например, гидроксикетон и/или по меньшей мере один сахар, обработанный буфером) и по меньшей мере один источник азота, получаемый из табака (например, белок и/или аминокислоту), и нагревание реакционного раствора до температуры реакции и выдерживание реакционного раствора при температуре реакции в течение времени, достаточного для получения продукта реакции, содержащего по меньшей мере один замещенный пиразин. Источник азота может быть выбран из группы, состоящей из аминокислот, ионов аммония и их комбинации.The present invention provides methods for the selective preparation of certain substituted pyrazines. The process for selectively producing pyrazines may include providing a reaction solution containing at least one tobacco-derived carbon source (e.g., hydroxyketone and/or at least one buffered sugar) and at least one tobacco-derived nitrogen source (e.g. , protein and/or amino acid), and heating the reaction solution to the reaction temperature and maintaining the reaction solution at the reaction temperature for a time sufficient to obtain a reaction product containing at least one substituted pyrazine. The nitrogen source may be selected from the group consisting of amino acids, ammonium ions, and combinations thereof.

В различных вариантах реализации указанный по меньшей мере один замещенный пиразин может быть выбран из группы, состоящей из 2,6-диметилпиразина, 2,5-диметилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2,3,5-триметилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2-этил-2,5-диметилпиразина, 2,3,5,6-триметилпиразина, 2,3,5-триметил-6-этилпиразина, 2,6-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразина, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-изобутилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразина, 2,3-диметилпиразина, триметилпиразина, фуранеола, 2,5-диметил-3-этилпиразина, тетраметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина, 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразина, 2,5,7-триметил-6,7-дигидро-5Н-циклопентапиразина, и 2,5-диметил-3-этилпиразина, и их комбинации.In various embodiments, said at least one substituted pyrazine may be selected from the group consisting of 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, 2,3 ,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6 -dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2 ,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3,6-dimethylpyrazine, 2-(2 -methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, trimethylpyrazine, furaneol, 2,5- dimethyl-3-ethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2-acetyl-4,5-dimethylpyrazine, 3,5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine , 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5,7-trimethyl-6,7-dihydro-5H-cyclopentapyrazine , and 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, and combinations thereof.

В некоторых вариантах реализации указанный по меньшей мере один замещенный пиразин является дизамещенным, тризамещенным или тетразамещенным. В некоторых вариантах реализации указанный по меньшей мере один замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 2 или более атомов углерода. В различных вариантах реализации указанный по меньшей мере один замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 3 или более атомов углерода.In some embodiments, said at least one substituted pyrazine is disubstituted, trisubstituted, or tetrasubstituted. In some embodiments, the implementation of the specified at least one substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 2 or more carbon atoms. In various embodiments, said at least one substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 3 or more carbon atoms.

В различных вариантах реализации способ селективного получения определенных замещенных пиразинов может дополнительно включать выделение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции. Стадия выделения из продукта реакции указанного по меньшей мере одного получаемого из табака пиразина может, например, включать по меньшей мере одно из жидкостно-жидкостной экстракции продукта реакции, твердо-жидкостной экстракции продукта реакции и простой перегонки продукта реакции.In various embodiments, the method for selectively producing certain substituted pyrazines may further comprise isolating said at least one substituted pyrazine from the reaction product. The step of isolating said at least one tobacco-derived pyrazine from the reaction product may, for example, include at least one of reaction product liquid-liquid extraction, reaction product solid-liquid extraction, and reaction product simple distillation.

Способы согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать введение в табачный продукт по меньшей мере одного замещенного пиразина. В некоторых вариантах реализации указанный табачный продукт может представлять собой курительное изделие. В некоторых вариантах реализации указанный табачный продукт может представлять собой бездымный табачный продукт.The methods of the present invention may further include incorporating at least one substituted pyrazine into the tobacco product. In some embodiments, said tobacco product may be a smoking article. In some embodiments, said tobacco product may be a smokeless tobacco product.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения предложен способ получения пиразинов, включающий получение реакционного раствора, содержащего по меньшей мере один альфа-гидроксикетон и по меньшей мере один источник азота, и нагревание реакционного раствора до температуры реакции и выдерживание реакционного раствора при температуре реакции в течение времени, достаточного для получения продукта реакции, содержащего по меньшей мере один замещенный пиразин. Различные варианты реализации способа могут дополнительно включать выделение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции. В некоторых вариантах реализации указанный по меньшей мере один гидроксикетон может содержать ацетол, и указанный по меньшей мере один замещенный пиразин может быть выбран из группы, состоящей из 2,3-диметилпиразина, 2,6-диметилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, триметилпиразина, фуранеола, 2,5-диметил-3-этилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, тетраметилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина и их комбинации. В некоторых вариантах реализации указанный по меньшей мере один гидроксикетон может содержать ацетоин, и указанный по меньшей мере один замещенный пиразин может представлять собой тетраметилпиразин. В различных вариантах реализации указанный по меньшей мере один гидроксикетон может содержать 1-гидрокси-2-бутанон, и указанный по меньшей мере один замещенный пиразин может быть выбран из группы, состоящей из: 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5-метил пиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина и их комбинации.In various embodiments, the present invention provides a method for producing pyrazines, comprising obtaining a reaction solution containing at least one alpha-hydroxy ketone and at least one source of nitrogen, and heating the reaction solution to a reaction temperature and keeping the reaction solution at the reaction temperature for a time, sufficient to obtain a reaction product containing at least one substituted pyrazine. Various embodiments of the method may further include isolating said at least one substituted pyrazine from the reaction product. In some embodiments, said at least one hydroxy ketone may contain acetol, and said at least one substituted pyrazine may be selected from the group consisting of 2,3-dimethylpyrazine, 2,6-dimethylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, trimethylpyrazine, furaneol, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5- trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2-acetyl-4,5-dimethylpyrazine, 3,5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, and combinations thereof. In some embodiments, said at least one hydroxy ketone may contain acetoin, and said at least one substituted pyrazine may be tetramethylpyrazine. In various embodiments, said at least one hydroxy ketone may contain 1-hydroxy-2-butanone, and said at least one substituted pyrazine may be selected from the group consisting of: 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2 -ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methyl pyrazine, 2 ,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, and combinations thereof.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения способ может дополнительно включать добавление свободной аминокислоты в реакционный раствор, содержащий по меньшей мере один альфа-гидроксикетон и по меньшей мере один источник азота. В некоторых вариантах реализации способ может дополнительно включать добавление по меньшей мере одного альдегида в реакционный раствор, содержащий по меньшей мере один альфа-гидроксикетон и по меньшей мере один источник азота.In various embodiments of the present invention, the method may further include adding the free amino acid to the reaction solution containing at least one alpha-hydroxy ketone and at least one nitrogen source. In some embodiments, the method may further include adding at least one aldehyde to the reaction solution containing at least one alpha-hydroxy ketone and at least one nitrogen source.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения предложен способ получения пиразинов, включающий получение раствора источника углерода, содержащего по меньшей мере один сахар и по меньшей мере один буфер, при том что из указанного по меньшей мере одного сахара может быть получено оптимизированное количество по меньшей мере одного гидроксикетона; смешивание раствора источника углерода с по меньшей мере источником азота с получением реакционного раствора; и нагревание реакционного раствора до температуры реакции и выдерживание реакционного раствора при температуре реакции в течение времени, достаточного для получения продукта реакции, содержащего по меньшей мере один замещенный пиразин. Различные варианты реализации способов в настоящем документе могут дополнительно включать выделение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции. Указанный по меньшей мере один сахар может быть выбран из группы, состоящей из глюкозы, фруктозы, рамнозы и их комбинации. В некоторых вариантах реализации буфер может быть выбран из группы, состоящей из: гидроксида натрия, фосфатного буфера и их комбинации. В некоторых вариантах реализации буфер может создавать рН в диапазоне от примерно 6,5 до примерно 7,5. Способы согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать добавление ионов аммония к реакционному раствору, включающему источник углерода, который содержит по меньшей мере один сахар и по меньшей мере один буфер.In various embodiments of the present invention, a process is provided for the preparation of pyrazines, comprising obtaining a carbon source solution containing at least one sugar and at least one buffer, while an optimized amount of at least one hydroxyketone can be obtained from said at least one sugar. ; mixing the carbon source solution with at least a nitrogen source to form a reaction solution; and heating the reaction solution to the reaction temperature and keeping the reaction solution at the reaction temperature for a time sufficient to obtain a reaction product containing at least one substituted pyrazine. Various embodiments of the methods herein may further include isolating said at least one substituted pyrazine from the reaction product. Said at least one sugar may be selected from the group consisting of glucose, fructose, rhamnose, and combinations thereof. In some embodiments, the buffer may be selected from the group consisting of: sodium hydroxide, phosphate buffer, and combinations thereof. In some embodiments, the buffer may create a pH in the range of about 6.5 to about 7.5. The methods of the present invention may further include adding ammonium ions to a reaction solution comprising a carbon source that contains at least one sugar and at least one buffer.

Настоящее изобретение включает, не ограничиваясь ими, следующие варианты реализации:The present invention includes, but is not limited to, the following embodiments:

Вариант реализации 1: Способ получения пиразинов, включающий: получение реакционного раствора, содержащего по меньшей мере один альфа-гидроксикетон и по меньшей мере один источник азота, и нагревание реакционного раствора до температуры реакции и выдерживание реакционного раствора при температуре реакции в течение времени, достаточного для получения продукта реакции, содержащего по меньшей мере один замещенный пиразин.Embodiment 1: A method for producing pyrazines, comprising: obtaining a reaction solution containing at least one alpha-hydroxy ketone and at least one source of nitrogen, and heating the reaction solution to a reaction temperature, and keeping the reaction solution at the reaction temperature for a time sufficient to obtaining a reaction product containing at least one substituted pyrazine.

Вариант реализации 2: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный гидроксикетон включает ацетол.Embodiment 2: The method of any of the previous embodiments wherein at least one said hydroxy ketone comprises acetol.

Вариант реализации 3: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из: 2,3-диметилпиразина, 2,6-диметилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, триметилпиразина, фуранеола, 2,5-диметил-3-этилпиразина, 2-этил-3,5-диметилупиразина, тетраметилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина и их комбинации.Embodiment 3: The method of any of the previous embodiments wherein at least one said substituted pyrazine is selected from the group consisting of: 2,3-dimethylpyrazine, 2,6-dimethylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, 2- ethyl-5-methylpyrazine, trimethylpyrazine, furaneol, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylupyrazine, tetramethylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl- 6-isopropylpyrazine, 2-acetyl-4,5-dimethylpyrazine, 3,5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, and combinations thereof.

Вариант реализации 4: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный гидроксикетон включает ацетоин.Embodiment 4: The method of any of the previous embodiments wherein at least one said hydroxy ketone comprises acetoin.

Вариант реализации 5: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин представляет собой тетраметилпиразин.Embodiment 5: The method of any of the previous embodiments wherein at least one of said substituted pyrazine is tetramethylpyrazine.

Вариант реализации 6: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный гидроксикетон включает 1-гидрокси-2-бутанон.Embodiment 6: The method of any of the previous embodiments wherein at least one said hydroxy ketone comprises 1-hydroxy-2-butanone.

Вариант реализации 7: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из: 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина, и их комбинации.Embodiment 7: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one substituted pyrazine is selected from the group consisting of: 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-ethyl-3,5,6- trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine , trans-3-methyl-2,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, and combinations thereof.

Вариант реализации 8: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанный источник азота выбран из группы, состоящей из аминокислоты, ионов аммония и их комбинации.Embodiment 8: The method of any of the previous embodiments wherein said nitrogen source is selected from the group consisting of amino acid, ammonium ions, and combinations thereof.

Вариант реализации 9: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий добавление свободной аминокислоты в реакционный раствор.Embodiment 9: The method of any of the previous embodiments, further comprising adding the free amino acid to the reaction solution.

Вариант реализации 10: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий добавление по меньшей мере одного альдегида в реакционный раствор.Embodiment 10: The method of any of the previous embodiments, further comprising adding at least one aldehyde to the reaction solution.

Вариант реализации 11: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий выделение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции.Embodiment 11: The method of any of the previous embodiments, further comprising isolating said at least one substituted pyrazine from the reaction product.

Вариант реализации 12: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанная стадия выделения указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции включает по меньшей мере одно из жидкостно-жидкостной экстракции продукта реакции, твердо-жидкостной экстракции продукта реакции и простой перегонки продукта реакции.Embodiment 12: The method of any of the previous embodiments, wherein said step of isolating said at least one substituted pyrazine from the reaction product comprises at least one of reaction product liquid-liquid extraction, reaction product solid-liquid extraction, and simple distillation of the product reactions.

Вариант реализации 13: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанная температура реакции составляет примерно от 90°С до примерно 150°С.Embodiment 13: The method of any of the previous embodiments wherein said reaction temperature is from about 90°C to about 150°C.

Вариант реализации 14: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из: 2,6-диметилпиразина, 2,5-диметилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2,3,5-триметилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2-этил-2,5-диметилпиразина, 2,3,5,6-триметилпиразина, 2,3,5-триметил-6-этилпиразина, 2,6-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразина, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-изобутилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразин, 2,3-диметилпиразина, триметилпиразина, фуранеола, 2,5-диметил-3-этилпиразина, тетраметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина, 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразина, 2,5,7-триметил-6,7-дигидро-5Н-циклопентапиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина и их комбинации.Embodiment 14: The method of any of the previous embodiments wherein at least one said substituted pyrazine is selected from the group consisting of: 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2- ethyl-6-methylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3,5- trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3 -(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3 ,6-dimethylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine , trimethylpyrazine, furaneol, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2 -acetyl-4,5-dimethylpi razine, 3,5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N -propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5,7 -trimethyl-6,7-dihydro-5H-cyclopentapyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine and combinations thereof.

Вариант реализации 15: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин является дизамещенным.Embodiment 15: The method of any of the previous embodiments wherein at least one of said substituted pyrazine is disubstituted.

Вариант реализации 16: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин является тризамещенным.Embodiment 16: The method of any of the previous embodiments wherein at least one of said substituted pyrazine is trisubstituted.

Вариант реализации 17: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один замещенный пиразин является тетразамещенным.Embodiment 17: The method of any of the previous embodiments wherein at least one substituted pyrazine is tetrasubstituted.

Вариант реализации 18: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 2 или более атомов углерода.Embodiment 18: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 2 or more carbon atoms.

Вариант реализации 19: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 3 или более атомов углерода.Embodiment 19: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 3 or more carbon atoms.

Вариант реализации 20: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанный продукт реакции по существу свободен от молекул пиразина и молекул метилпиразина.Embodiment 20: The method of any of the previous embodiments wherein said reaction product is substantially free of pyrazine molecules and methyl pyrazine molecules.

Вариант реализации 21: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий введение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина в табачный продукт.Embodiment 21: The method of any of the previous embodiments, further comprising incorporating said at least one substituted pyrazine into the tobacco product.

Вариант реализации 22: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий введение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина в табачный продукт, причем указанный табачный продукт представляет собой курительное изделие или бездымный табачный продукт.Embodiment 22: The method of any of the previous embodiments, further comprising incorporating said at least one substituted pyrazine into a tobacco product, said tobacco product being a smokeable product or a smokeless tobacco product.

Вариант реализации 23: Способ получения пиразинов, включающий получение раствора источника углерода, содержащего по меньшей мере один сахар и по меньшей мере один буфер; смешивание раствора источника углерода с по меньшей мере источником азота с получением реакционного раствора; и нагревание реакционного раствора до температуры реакции и выдерживание реакционного раствора при температуре реакции в течение времени, достаточного для получения продукта реакции, содержащего по меньшей мере один замещенный пиразин.Embodiment 23: A process for producing pyrazines, comprising: providing a carbon source solution containing at least one sugar and at least one buffer; mixing the carbon source solution with at least a nitrogen source to form a reaction solution; and heating the reaction solution to the reaction temperature and keeping the reaction solution at the reaction temperature for a time sufficient to obtain a reaction product containing at least one substituted pyrazine.

Вариант реализации 24: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный сахар выбран из группы, состоящей из глюкозы, фруктозы, рамнозы и их комбинаций.Embodiment 24: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one sugar is selected from the group consisting of glucose, fructose, rhamnose, and combinations thereof.

Вариант реализации 25: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанный источник азота выбран из группы, состоящей из аминокислоты, ионов аммония и их комбинаций.Embodiment 25: The method of any of the previous embodiments, wherein said nitrogen source is selected from the group consisting of amino acid, ammonium ions, and combinations thereof.

Вариант реализации 26: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанный буфер выбран из группы, состоящей из: гидроксида натрия, фосфатного буфера и их комбинаций.Embodiment 26: The method of any of the previous embodiments, wherein said buffer is selected from the group consisting of: sodium hydroxide, phosphate buffer, and combinations thereof.

Вариант реализации 27: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанный буфер создает рН в диапазоне примерно 6,5 до примерно 7,5.Embodiment 27: The method of any of the previous embodiments wherein said buffer produces a pH in the range of about 6.5 to about 7.5.

Вариант реализации 28: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий добавление ионов аммония в реакционный раствор.Embodiment 28: The method of any of the previous embodiments, further comprising adding ammonium ions to the reaction solution.

Вариант реализации 29: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий выделение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции.Embodiment 29: The method of any of the previous embodiments, further comprising isolating said at least one substituted pyrazine from the reaction product.

Вариант реализации 30: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанная стадия выделения указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина из продукта реакции включает по меньшей мере одно из жидкостно-жидкостной экстракции продукта реакции, твердо-жидкостной экстракции продукта реакции и простой перегонки продукта реакции.Embodiment 30: The method of any of the previous embodiments, wherein said step of separating said at least one substituted pyrazine from the reaction product comprises at least one of reaction product liquid-liquid extraction, reaction product solid-liquid extraction, and simple distillation of the product reactions.

Вариант реализации 31: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанная температура реакции составляет примерно от 90°С до примерно 150°С.Embodiment 31: The method of any of the previous embodiments wherein said reaction temperature is from about 90°C to about 150°C.

Вариант реализации 32: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из: 2,6-диметилпиразина, 2,5-диметилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2,3,5-триметилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2-этил-2,5-диметилпиразина, 2,3,5,6-триметилпиразина, 2,3,5-триметил-6-этилпиразина, 2,6-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразина, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-изобутилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразин, 2,3-диметилпиразина, триметилпиразина, фуранеола, 2,5-диметил-3-этилпиразина, тетраметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина, 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразина, 2,5,7-триметил-6,7-дигидро-5Н-циклопентапиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина и их комбинаций.Embodiment 32: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one substituted pyrazine is selected from the group consisting of: 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2- ethyl-6-methylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3,5- trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3 -(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3 ,6-dimethylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine , trimethylpyrazine, furaneol, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2 -acetyl-4,5-dimethylpi razine, 3,5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N -propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5,7 -trimethyl-6,7-dihydro-5H-cyclopentapyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine and combinations thereof.

Вариант реализации 33: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин является дизамещенным.Embodiment 33: The method of any of the previous embodiments wherein at least one of said substituted pyrazine is disubstituted.

Вариант реализации 34: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин является тризамещенным.Embodiment 34: The method of any of the previous embodiments wherein at least one of said substituted pyrazine is trisubstituted.

Вариант реализации 35: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один замещенный пиразин является тетразамещенным.Embodiment 35: The method of any of the previous embodiments wherein at least one substituted pyrazine is tetrasubstituted.

Вариант реализации 36: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 2 или более атомов углерода.Embodiment 36: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 2 or more carbon atoms.

Вариант реализации 37: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором по меньшей мере один указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 3 или более атомов углерода.Embodiment 37: The method of any of the previous embodiments, wherein said at least one substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 3 or more carbon atoms.

Вариант реализации 38: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, в котором указанный продукт реакции по существу не содержит молекул пиразина и метилпиразина.Embodiment 38: The method of any of the previous embodiments, wherein said reaction product is substantially free of pyrazine and methylpyrazine molecules.

Вариант реализации 39: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий введение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина в табачный продукт.Embodiment 39: The method of any of the previous embodiments, further comprising incorporating said at least one substituted pyrazine into the tobacco product.

Вариант реализации 40: Способ по любому из предыдущих вариантов реализации, дополнительно включающий введение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина в табачный продукт, причем указанный табачный продукт представляет собой курительное изделие или бездымный табачный продукт.Embodiment 40: The method of any of the previous embodiments, further comprising incorporating said at least one substituted pyrazine into a tobacco product, said tobacco product being a smokeable product or a smokeless tobacco product.

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут очевидны при прочтении следующего подробного описания совместно с сопутствующими чертежами, которые кратко описаны ниже. Настоящее изобретение включает любую комбинацию двух, трех, четырех или более указанных выше вариантов реализации, а также комбинации любых двух, трех, четырех или более признаков или элементов, изложенных в настоящем описании независимо от того, объединены ли в явном виде такие признаки или элементы в описании конкретного варианта реализации в настоящем описании. Настоящее описание предназначено для прочтения как единое целое, поэтому любые отделяемые признаки или элементы раскрытого изобретения в любом из его различных аспектов и вариантов реализации следует рассматривать, как предназначенные для комбинирования, если из контекста не следует явным образом иное.These and other features, aspects and advantages of the present invention will be apparent upon reading the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, which are briefly described below. The present invention includes any combination of two, three, four or more of the above embodiments, as well as combinations of any two, three, four or more features or elements set forth in the present description, regardless of whether such features or elements are explicitly combined in description of a specific implementation option in the present description. This description is intended to be read as a whole, so any separable features or elements of the disclosed invention in any of its various aspects and embodiments should be considered as intended to be combined unless the context clearly indicates otherwise.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

С целью обеспечения понимания вариантов реализации настоящего изобретения приведены ссылки на прилагаемые чертежи, которые необязательно представлены в масштабе, и на которых номера элементов относятся к компонентам иллюстративных вариантов реализации настоящего изобретения. Чертежи несут исключительно иллюстративную функцию, и их не следует толковать как ограничивающие настоящее изобретение.In order to provide an understanding of the embodiments of the present invention, reference is made to the accompanying drawings, which are not necessarily to scale, and in which the item numbers refer to the components of the exemplary embodiments of the present invention. The drawings are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention.

На ФИГ. 1 представлена схема, описывающая способы селективного получения замещенных пиразинов;FIG. 1 is a diagram describing methods for the selective preparation of substituted pyrazines;

на ФИГ. 2 представлена схема, описывающая способы селективного получения замещенных пиразинов;in FIG. 2 is a diagram describing methods for the selective preparation of substituted pyrazines;

на ФИГ. 3 представлен анализ методом ГХ/МС глюкозы в реакции с фосфатным буфером при 140°С в течение 60 мин и экстракцией дихлорметаном (ДХМ);in FIG. 3 shows GC/MS analysis of glucose in reaction with phosphate buffer at 140° C. for 60 min and extraction with dichloromethane (DCM);

на ФИГ. 4 представлен анализ методом ГХ/МС пиразинов, экстрагированных ДХМ из реакционной смеси (1 грамм глюкозы, прореагировавшей с 25 мл 40% фосфатного буфера при 140°С в течение 60 минут) с 1 мл NH4OH при 140°С в течение 17 часов;in FIG. 4 shows GC/MS analysis of pyrazines extracted with DCM from the reaction mixture (1 gram of glucose reacted with 25 ml of 40% phosphate buffer at 140°C for 60 minutes) with 1 ml of NH 4 OH at 140°C for 17 hours ;

на ФИГ. 5 представлен анализ методом ГХ/МС пиразинов, экстрагированных ДХМ из 25 мл реакционной смеси (0,1 н. NaOH, прореагировавший с 0,5 г глюкозы при 140°С в течение 60 мин) после реакции с 1 мл NH4OH при 140°С;in FIG. 5 shows the GC/MS analysis of pyrazines extracted with DCM from 25 ml of the reaction mixture (0.1 N NaOH reacted with 0.5 g of glucose at 140°C for 60 min) after reaction with 1 ml of NH 4 OH at 140 °C;

на ФИГ. 6 представлен развернутый вид в перспективе курительного изделия, имеющего форму сигареты, с изображением курительного материала, компонентов оберточного материала и элементов фильтра сигареты;in FIG. 6 is an expanded perspective view of a cigarette-shaped smoking article showing the smoking material, wrapping material components, and filter elements of the cigarette;

на ФИГ. 7 представлен вид сверху варианта реализации бездымного табачного продукта, выполненный по ширине продукта, с изображением внешнего мешочка, заполненного табачным материалом; иin FIG. 7 is a plan view of an embodiment of a smokeless tobacco product taken across the width of the product showing an outer pouch filled with tobacco material; and

на ФИГ. 8 представлен вид в разрезе электронного курительного изделия, содержащего картридж и орган управления, включающий в себя резервуар, согласно иллюстративному варианту реализации настоящего изобретения.in FIG. 8 is a sectional view of an electronic smoking article comprising a cartridge and a control including a reservoir, according to an exemplary embodiment of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Здесь и далее будет приведено более подробное описание настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано во многих различных формах, и его не следует толковать как ограниченное вариантами реализации, изложенными в настоящем документе; напротив, данные варианты реализации представлены для того, чтобы настоящее раскрытие изобретения было подробным и целостным и полностью передавало объем настоящего изобретения специалистам в данной области техники. Используемые в настоящем описании и формуле изобретения неопределенные и определенные формы единственного числа включают в себя отсылку на множественное число, если из контекста явным образом не следует иное. Упоминание «процент сухого вещества» или «в пересчете на сухой вес» относится к массе в пересчете на сухие ингредиенты (т.е. все ингредиенты за исключением воды).Hereinafter, a more detailed description of the present invention will be given. However, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein; rather, these embodiments are provided so that the present disclosure is detailed and complete and fully conveys the scope of the present invention to those skilled in the art. Used in the present description and the claims, indefinite and definite forms of the singular include reference to the plural, unless the context clearly indicates otherwise. The reference to "percent dry matter" or "on a dry weight basis" refers to the weight in terms of dry ingredients (ie, all ingredients except water).

В настоящем изобретении представлены способы получения определенных пиразинов. Пиразины обладают множеством вкусовых характеристик, включая, но не ограничиваясь ими, ноты жаренного, поджаренного и ореховые ноты. Например, пиразины с производными циклопентила известны своими положительными органолептическими свойствами, присутствующими при очень низких уровнях, ppb (частей на миллиард). Пиразины получают путем нагревания смеси источников углерода и источников азота. Способы согласно настоящему изобретению не только минимизируют получение молекул пиразина и метилпиразина, но и направляют реакцию так, что в ходе нее контролируемым образом могут быть получены другие необходимые замещенные пиразины.The present invention provides methods for obtaining certain pyrazines. Pyrazines have a variety of flavor profiles including, but not limited to, fried, toasted, and nutty notes. For example, pyrazines with cyclopentyl derivatives are known for their positive organoleptic properties, present at very low levels, ppb (parts per billion). Pyrazines are produced by heating a mixture of carbon sources and nitrogen sources. The methods of the present invention not only minimize the production of pyrazine and methylpyrazine molecules, but direct the reaction so that other desired substituted pyrazines can be produced in a controlled manner.

Селективное получение пиразинов с использованием источника углерода, отличного от сахара(ов)Selective production of pyrazines using a carbon source other than sugar(s)

Стандартно в реакциях получения пиразинов в качестве источника углерода применяют сахар(а). В данной области техники известно несколько путей реакции с использованием сахара(ов) с целью получения богатых пиразинами составов, включая: 1) гидролиз белков до свободных аминокислот с последующей реакцией данных свободных аминокислот с сахаром(ами), такими как глюкоза и/или высокофруктозный сироп; и 2) биотехнологический синтез свободных аминокислот с применением глюкозы и азота (например, ионов аммония) аминокислот с последующей реакцией данных свободных аминокислот с сахаром(ами), такими как глюкоза и/или высокофруктозный сироп. В случае если сахара используют в виде цельной молекулы, и они реагируют с источником азота (например, гидроксидом аммония, аминокислотами), то получают ряд пиразинов, включая молекулы пиразина и метилпиразина в качестве превалирующих пиразинов, с намного меньшим количеством диметилпиразинов и со значительно меньшим количеством высокомолекулярных пиразинов.Sugar(a) is used as a standard carbon source in pyrazine reactions. Several reaction routes are known in the art using sugar(s) to produce pyrazine-rich formulations, including: 1) hydrolysis of proteins to free amino acids followed by reaction of these free amino acids with sugar(s) such as glucose and/or high fructose syrup ; and 2) biotechnological synthesis of free amino acids using glucose and nitrogen (eg, ammonium ions) amino acids, followed by reaction of these free amino acids with sugar(s) such as glucose and/or high fructose syrup. When sugars are used as a whole molecule and react with a nitrogen source (e.g. ammonium hydroxide, amino acids), a range of pyrazines are obtained, including pyrazine and methylpyrazine molecules as the predominant pyrazines, with much less dimethylpyrazines and much less high molecular weight pyrazines.

В контексте настоящего описания термин «молекулярный пиразин» относится к гетероциклическому органическому соединению с химической формулой C4H4N2. В контексте настоящего описания он отличается от общего термина «пиразин(ы)», который относится к группе соединений, получаемых в реакции источника углерода с источником азота.In the context of the present description, the term "molecular pyrazine" refers to a heterocyclic organic compound with the chemical formula C 4 H 4 N 2 . In the context of the present description, it differs from the general term "pyrazine(s)", which refers to a group of compounds obtained in the reaction of a carbon source with a nitrogen source.

В контексте настоящего описания термин «источник азота» относится к азотсодержащему соединению, которое способно реагировать с источником углерода с получением по меньшей мере одного пиразина. В различных вариантах реализации источник азота может содержать ионы аммония (NH4 +), аминокислоты, белки или их комбинацию. В некоторых вариантах реализации ионы аммония (NH4 +) могут присутствовать за счет соединений, таких как гидроксид аммония, фосфат диаммония (ДАФ) и т.д. Аминокислоты могут быть получены путем гидролиза белка, например, в некоторых вариантах реализации аминокислоты могут быть выделены путем гидролиза белков, полученных из табака, как это описано в заявке на патент США №15/009199, автор Dube и др., поданной 28 января 2016 года, полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. Другие содержащие азот соединения, которые известны в данной области техники и способны реагировать с источником углерода с получением по меньшей мере одного пиразина, могут также быть использованы в качестве источника азота в вариантах реализации настоящего изобретения, которые раскрыты в настоящем описании.In the context of the present description, the term "nitrogen source" refers to a nitrogen-containing compound that is capable of reacting with a carbon source to obtain at least one pyrazine. In various embodiments, the nitrogen source may comprise ammonium ions (NH 4 + ), amino acids, proteins, or a combination thereof. In some embodiments, ammonium ions (NH 4 + ) may be present through compounds such as ammonium hydroxide, diammonium phosphate (DAP), etc. Amino acids can be obtained by hydrolysis of a protein, for example, in some embodiments, amino acids can be isolated by hydrolysis of proteins derived from tobacco, as described in U.S. Patent Application No. 15/009199 to Dube et al., filed January 28, 2016 , the full content of which is incorporated into the present description by reference. Other nitrogen-containing compounds that are known in the art and are capable of reacting with a carbon source to produce at least one pyrazine can also be used as a nitrogen source in the embodiments of the present invention, which are disclosed in the present description.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения источник углерода может включать гидроксикетон. Гидроксикетон представляет собой функциональную группу кетона с примыкающей к ней (flanked by) гидроксильной группой. В двух основных классах гидроксикетонов гидроксильная группа может располагаться в альфа-положении (т.е. альфа-гидроксикетон, имеющий формулу RCR'(OH)(CO)R), или в бета-положении (т.е. бета-гидроксикетон, имеющий формулу RCR'(OH)CR2(CO)R). Строение альфа- и бета-гидроксикетонов изображено ниже.In various embodiments of the present invention, the carbon source may include hydroxyketone. Hydroxyketone is a ketone functional group with a hydroxyl group adjacent to it (flanked by). In the two main classes of hydroxy ketones, the hydroxyl group can be located in the alpha position (i.e., the alpha hydroxy ketone, having the formula RCR'(OH)(CO)R), or in the beta position (i.e., the beta hydroxy ketone, having the formula formula RCR'(OH)CR 2 (CO)R). The structure of alpha and beta hydroxy ketones is shown below.

Figure 00000001
Figure 00000001

В различных вариантах реализации настоящего изобретения источник углерода может включать по меньшей мере один альфа-гидроксикетон. В различных вариантах реализации настоящего изобретения функциональные группы R и R' указанного по меньшей мере одного гидроксикетона могут представлять собой Н или заместитель, независимо выбранный из группы, состоящей из галогена (например, Cl, F или Br), ОН, необязательно замещенного С1-10 алкила, необязательно замещенного С1-10 алкокси, необязательно замещенного С2-4 алкенила, необязательно замещенного С2-4 алкинила, NR6R7, NR6COR7, NR6CO2R7, CR6R7OR8, CONR6R7, CO2R6, CN, CF3, NO2, N3, С1-3 алкилтио, R9SO, R9SO2, CF3S и CF3SO2. В определенных вариантах реализации настоящего изобретения функциональные группы R и/или R' представляют собой С1-6 алкил.In various embodiments of the present invention, the carbon source may include at least one alpha-hydroxy ketone. In various embodiments of the present invention, the functional groups R and R' of the specified at least one hydroxyketone may be H or a substituent independently selected from the group consisting of halogen (for example, Cl, F or Br), OH, optionally substituted with C1-10 alkyl, optionally substituted C1-10 alkoxy, optionally substituted C2-4 alkenyl, optionally substituted C2-4 alkynyl, NR 6 R 7 , NR 6 COR 7 , NR 6 CO 2 R 7 , CR 6 R 7 OR 8 , CONR 6 R 7 , CO 2 R 6 , CN, CF 3 , NO 2 , N 3 , C1-3 alkylthio, R 9 SO, R 9 SO 2 , CF 3 S and CF 3 SO 2 . In certain embodiments of the present invention, the functional groups R and/or R' are C1-6 alkyl.

Термин «алкил» в контексте настоящего описания означает насыщенную неразветвленную, разветвленную или циклическую углеводородную группу (т.е. циклоалкильные группы), а также ненасыщенные варианты примеров насыщенных соединений (например, пропенил). В конкретных вариантах реализации алкил относится к группам, содержащим от 1 до 10 атомов углерода («С1-10 алкил»). В дополнительных вариантах реализации алкил относится к группам, содержащим от 1 до 8 атомов углерода («С 1-8 алкил»), от 1 до 6 атомов углерода («С1-6 алкил») или от 1 до 4 атомов углерода («С1-4 алкил»). В других вариантах реализации алкил относится к группам, содержащим 3-10 атомов углерода («С3-10 алкил»), 3-8 атомов углерода («С3-8 алкил») или 3-6 атомов углерода («С3-6 алкил»). В отдельных вариантах реализации алкил относится к метилу, трифторметилу, этилу, пропилу, изопропилу, циклопропилу, бутилу, изобутилу, т-бутилу, пентилу, циклопентилу, изопентилу, неопентилу, гексилу, изогексилу, циклогексилу, циклогексилметилу, 3-метилпентилу, 2,2-диметилбутилу и 2,3-диметилбутилу.The term "alkyl" in the context of the present description means a saturated straight, branched or cyclic hydrocarbon group (ie cycloalkyl groups), as well as unsaturated variants of examples of saturated compounds (eg propenyl). In specific embodiments, alkyl refers to groups containing from 1 to 10 carbon atoms ("C1-10 alkyl"). In further embodiments, alkyl refers to groups containing 1 to 8 carbon atoms (“C 1-8 alkyl”), 1 to 6 carbon atoms (“C 1-6 alkyl”), or 1 to 4 carbon atoms (“C 1 -4 alkyl"). In other embodiments, alkyl refers to groups containing 3-10 carbon atoms ("C3-10 alkyl"), 3-8 carbon atoms ("C3-8 alkyl"), or 3-6 carbon atoms ("C3-6 alkyl" ). In certain embodiments, alkyl refers to methyl, trifluoromethyl, ethyl, propyl, isopropyl, cyclopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, cyclopentyl, isopentyl, neopentyl, hexyl, isohexyl, cyclohexyl, cyclohexylmethyl, 3-methylpentyl, 2,2 -dimethylbutyl and 2,3-dimethylbutyl.

«Необязательно замещенный» в отношении замещающей группы относится к замещающим группам, необязательно замещенным одним или более фрагментами, выбранными из группы, состоящей из, например, галогена {например, Cl, F, Br и I); алкила {например, С1-10 алкила), галогенированного алкила {например, CF3, 2-Br-этил, CH2F, CH2Cl, CH2CF3 или CF2CF3); C2-4 алкенила, C2-4 алкинила, гидроксила, амино, амидо, карбоксилата, карбоксамидо, карбамата, карбоната, мочевины, ацетата, алкиламино, ариламино, С1-10 алкокси, арила, аралкила, арилокси, нитро, азидо, циано, тио, алкилтио, сульфоната, сульфида, сульфинила, сульфо, сульфата, сульфоксида, сульфамида, сульфонамида, фосфоновой кислоты, фосфата, и/или фосфоната."Optionally substituted" with respect to a substituent group refers to substituent groups optionally substituted with one or more moieties selected from the group consisting of, for example, halogen {eg, Cl, F, Br, and I); alkyl {eg C1-10 alkyl), halogenated alkyl {eg CF 3 , 2-Br-ethyl, CH 2 F, CH 2 Cl, CH 2 CF 3 or CF 2 CF 3) ; C2-4 alkenyl, C2-4 alkynyl, hydroxyl, amino, amido, carboxylate, carboxamido, carbamate, carbonate, urea, acetate, alkylamino, arylamino, C1-10 alkoxy, aryl, aralkyl, aryloxy, nitro, azido, cyano, thio , alkylthio, sulfonate, sulfide, sulfinyl, sulfo, sulfate, sulfoxide, sulfamide, sulfonamide, phosphonic acid, phosphate, and/or phosphonate.

Термин «алкенил» в контексте настоящего описания означает алкильные фрагменты, причем по меньшей мере одна насыщенная связь С-С заменена на двойную связь. В конкретных вариантах реализации алкенил относится к группам, содержащим от 2 до 10 атомов углерода («С2-10 алкенил»). В дополнительных вариантах реализации алкенил относится к группам, содержащим от 2 до 8 атомов углерода («С2-8 алкенил»), от 2 до 6 атомов углерода («С2-6 алкенил») или от 2 до 4 атомов углерода («С2-4 алкенил»). В отдельных вариантах реализации алкенил может представлять собой винил, аллил, 1-пропенил, 2-пропенил, 1-бутенил, 2-бутенил, 3-бутенил, 1-пентенил, 2-пентенил, 3-пентенил, 4-пентенил, 1-гексенил, 2-гексенил, 3-гексенил, 4-гексенил или 5-гексенил.The term "alkenyl" in the context of the present description means alkyl fragments, and at least one saturated C-C bond is replaced by a double bond. In specific embodiments, alkenyl refers to groups containing from 2 to 10 carbon atoms (“C2-10 alkenyl”). In further embodiments, alkenyl refers to groups containing 2 to 8 carbon atoms ("C2-8 alkenyl"), 2 to 6 carbon atoms ("C2-6 alkenyl"), or 2 to 4 carbon atoms ("C2- 4 alkenyl"). In certain embodiments, the alkenyl may be vinyl, allyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1- hexenyl, 2-hexenyl, 3-hexenyl, 4-hexenyl or 5-hexenyl.

Термин «алкинил» в контексте настоящего описания означает алкильные фрагменты, причем по меньшей мере одна насыщенная связь С-С заменена на тройную связь. В конкретных вариантах реализации алкинил относится к группам, содержащим от 2 до 10 атомов углерода («С2-10 алкинил»). В дополнительных вариантах реализации алкинил относится к группам, содержащим от 2 до 8 атомов углерода («С2-8 алкинил»), от 2 до 6 атомов углерода («С2-6 алкинил») или от 2 до 4 атомов углерода («С2-4 алкинил»). В отдельных вариантах реализации алкинил может представлять собой этинил, 1-пропинил, 2-пропинил, 1-бутинил, 2-бутинил, 3-бутинил, 1-пентинил, 2-пентинил, 3-пентинил, 4-пентинил, 1-гексинил, 2-гексинил, 3-гексинил, 4-гексинил или 5-гексинил.The term "alkynyl" in the context of the present description means alkyl fragments, and at least one saturated C-C bond is replaced by a triple bond. In specific embodiments, alkynyl refers to groups containing from 2 to 10 carbon atoms (“C2-10 alkynyl”). In additional embodiments, alkynyl refers to groups containing 2 to 8 carbon atoms (“C2-8 alkynyl”), 2 to 6 carbon atoms (“C2-6 alkynyl”), or 2 to 4 carbon atoms (“C2-8 alkynyl”). 4 alkynyl"). In certain embodiments, the alkynyl may be ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 1-butynyl, 2-butynyl, 3-butynyl, 1-pentynyl, 2-pentynyl, 3-pentynyl, 4-pentynyl, 1-hexynyl, 2-hexynyl, 3-hexynyl, 4-hexynyl or 5-hexynyl.

Термин «алкокси» в контексте настоящего описания обозначает алкильные группы с прямой или разветвленной цепью, которые связаны через атом кислорода (т.е. -О-алкил), причем алкил соответствует описанию выше. В конкретных вариантах реализации алкокси относится к связанным через кислород группам, содержащим от 1 до 10 атомов углерода («С1-10 алкокси»). В дополнительных вариантах реализации алкокси относится к связанным через кислород группам, содержащим от 1 до 8 атомов углерода («С1-8 алкокси»), от 1 до 6 атомов углерода («С1-6 алкокси»), от 1 до 4 атомов углерода («С1-4 алкокси») или от 1 до 3 атомов углерода («С1-3 алкокси»).The term "alkoxy" in the context of the present description means straight or branched alkyl groups that are linked through an oxygen atom (ie -O-alkyl), with alkyl as described above. In particular embodiments, alkoxy refers to oxygen-bonded groups containing from 1 to 10 carbon atoms ("C1-10 alkoxy"). In additional embodiments, alkoxy refers to oxygen-bonded groups containing 1 to 8 carbon atoms ("C1-8 alkoxy"), 1 to 6 carbon atoms ("C1-6 alkoxy"), 1 to 4 carbon atoms ( "C1-4 alkoxy") or from 1 to 3 carbon atoms ("C1-3 alkoxy").

Термин «гало» или «галоген» в контексте настоящего описания обозначает фтор, хлор, бром или йод.The term "halo" or "halogen" in the context of the present description means fluorine, chlorine, bromine or iodine.

Термин «амино» в контексте настоящего описания означает фрагмент, представленный структурой NR2, и включает первичные амины, и вторичные и третичные амины, замещенные алкилом или арилом (т.е. алкиламино или ариламино, соответственно). Таким образом, R2 может обозначать два атома водорода, два алкильных фрагмента, два арильных фрагмента, один арильный фрагмент и один алкильный фрагмент, один атом водорода и один алкильный фрагмент или один атом водорода и один арильный фрагмент.The term "amino" in the context of the present description means a fragment represented by the structure NR 2 and includes primary amines, and secondary and tertiary amines substituted with alkyl or aryl (ie, alkylamino or arylamino, respectively). Thus, R 2 may represent two hydrogen atoms, two alkyl moieties, two aryl moieties, one aryl moiety and one alkyl moiety, one hydrogen atom and one alkyl moiety, or one hydrogen atom and one aryl moiety.

Алкил (амино) представляет собой фрагмент, представленный структурой -RNR2, и включает алкильную группу, как определено выше, присоединенную к аминогруппе, как определено выше, причем указанный фрагмент присоединен к другой части молекулы через алкильную группу.Alkyl (amino) is a moiety represented by the structure -RNR 2 and includes an alkyl group as defined above attached to an amino group as defined above, said moiety being attached to another moiety via an alkyl group.

Термин «циклоалкил» означает неароматическое, моноциклическое или полициклическое кольцо, содержащее атомы углерода и водорода.The term "cycloalkyl" means a non-aromatic, monocyclic or polycyclic ring containing carbon and hydrogen atoms.

Термин «производное» в контексте настоящего описания означает соединение, которое получено из подобного исходного соединения путем присоединения иной молекулы или атома к исходному соединению. Дополнительно, производные в соответствии с настоящим изобретением включают в себя одно или более соединений, полученных из соединения-предшественника, путем добавления одного или более атомов или молекул или путем соединения двух или более соединений-предшественников.The term "derivative" in the context of the present description means a compound that is obtained from a similar parent compound by adding a different molecule or atom to the parent compound. Additionally, derivatives according to the present invention include one or more compounds derived from a precursor compound by adding one or more atoms or molecules, or by combining two or more precursor compounds.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения ацетоин был успешно применен в качестве предшественника для получения тетраметилпиразина (ТМП). В частности, ацетоин легко (successfully) вступал в реакцию с гидроксидом аммония и фосфорной кислотой (или фосфатом диаммония) с получением тетраметилпиразина (ТМП) при существенном количественном выходе (выход > 80%) и наличии значительной степени чистоты. Реакция между ацетоином и гидроксидом аммония обеспечивает получение практически исключительно ТМП с небольшим обнаруживаемым количеством молекул пиразина и метилпиразина или их отсутствием. В контексте настоящего описания термины «от небольшого до не обнаруживаемого количества», «по существу отсутствует», и «по существу равно нулю» применяют с целью указания на то, что идентифицированное соединение присутствует в количестве менее, чем 1,0% по массе, менее, чем 0,5% по объему или менее чем 0,1% по массе в пересчете на общую массу продукта реакции.In one embodiment of the present invention, acetoin has been successfully used as a precursor for the preparation of tetramethylpyrazine (TMP). In particular, acetoin was easily (successfully) reacted with ammonium hydroxide and phosphoric acid (or diammonium phosphate) to give tetramethylpyrazine (TMP) in substantial quantitative yield (>80% yield) and a significant degree of purity. The reaction between acetoin and ammonium hydroxide produces almost exclusively TMP with few or no detectable pyrazine and methylpyrazine molecules. As used herein, the terms "little to undetectable", "substantially absent", and "substantially zero" are used to indicate that an identified compound is present in an amount of less than 1.0% by weight, less than 0.5% by volume or less than 0.1% by weight, based on the total weight of the reaction product.

Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что различные получаемые пиразины, синтезируемые в реакциях с сахаром(ами) в сравнении с ацетоином в качестве источника углерода, неожиданно указывают на то, что источник углерода определяет в значительной степени распределение пиразинов в реакциях между источниками углерода и источниками азота, такими как ионы аммония и/или аминокислоты. В частности, было неожиданно обнаружено, что применение различных гидроксикетонов в качестве источника углерода в реакциях для получения пиразинов позволяет получить заданным образом ряд конкретных замещенных пиразинов.Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the various resulting pyrazines synthesized from reactions with sugar(s) versus acetoin as the carbon source unexpectedly indicate that the carbon source determines to a large extent the distribution of pyrazines in the reactions. between carbon sources and nitrogen sources such as ammonium ions and/or amino acids. In particular, it has been unexpectedly found that the use of various hydroxyketones as a carbon source in reactions to prepare pyrazines allows a number of specific substituted pyrazines to be prepared in a given manner.

В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один замещенный пиразин, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, является дизамещенным. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один замещенный пиразин, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, является тризамещенным. В различных вариантах реализации по меньшей мере один замещенный пиразин, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, является тетразамещенным. В различных вариантах реализации по меньшей мере один замещенный пиразин, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 2 или более атомов углерода. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один замещенный пиразин, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 3 или более атомов углерода.In some embodiments, at least one substituted pyrazine obtained according to the methods described herein is disubstituted. In some embodiments, at least one substituted pyrazine obtained according to the methods described herein is trisubstituted. In various embodiments, the implementation of at least one substituted pyrazine, obtained in accordance with the methods described in the present description, is tetrasubstituted. In various embodiments, the implementation of at least one substituted pyrazine, obtained in accordance with the methods described in the present description, contains at least one substituent group containing 2 or more carbon atoms. In some embodiments, the implementation of at least one substituted pyrazine, obtained in accordance with the methods described in the present description, contains at least one substituent group containing 3 or more carbon atoms.

В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один замещенный пиразин, получаемый в соответствии со способами, описанными в настоящем описании, представляет собой разветвленный пиразин. В контексте настоящего описания термин «разветвленный пиразин» относится к включению алкильной группы к пиразиновому кольцу, которая по природе является нелинейной, например, изобутильная, втор-бутильная и трет-бутильная группы вместо н-бутильной группы (это также подобным образом применимо к пропильной и пентильной группам). Как описано более подробно ниже, было неожиданно обнаружено, что путем изменения альфа-гидроксикетона, может быть задано распределение получаемых пиразинов. Например, использование в реакции ацетоина приводит к получению только тетраметилпиразина (примерно 99,5% или более высокой чистоты). Использование в реакции ацетола приводит к получению преимущественно диметилзамещенного пиразина (примерно 95% или с более высоким выходом пиразинов).In some embodiments, the implementation of at least one substituted pyrazine, obtained in accordance with the methods described in the present description, is a branched pyrazine. In the context of the present description, the term "branched pyrazine" refers to the inclusion of an alkyl group to the pyrazine ring, which is non-linear in nature, for example, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl groups instead of n-butyl group (this also applies in a similar way to propyl and pentyl groups). As described in more detail below, it was unexpectedly found that by changing the alpha-hydroxy ketone, the distribution of the resulting pyrazines can be set. For example, using acetoin in the reaction results in only tetramethylpyrazine (about 99.5% or higher purity). The use of acetol in the reaction results in a predominantly dimethyl-substituted pyrazine (about 95% or higher yield of pyrazines).

Как показано на ФИГ. 1, например, подвергнутые нагреванию составы, содержащие источники азота и по меньшей мере один гидроксикетон, позволяют получать пиразины. Богатые пиразинами растворы могут быть приготовлены различными путями. Например, один из способов может включать нагревание микроволновым излучением раствора, содержащего по меньшей мере одну аминокислоту и по меньшей мере один гидроксикетон. Как показано в операции 100 на ФИГ. 1 может быть, например, получен водный реакционный раствор, содержащий по меньшей мере одну аминокислоту и по меньшей мере один гидроксикетон. Как показано в операции 104 на ФИГ. 1 реакционный раствор, например, может быть нагрет до температуры реакции и выдержан при температуре реакции в течение времени реакции, которое достаточно для того, чтобы реагенты вступили в реакцию с получением пиразинов. Как показано в операции 106 на ФИГ. 1, например, пиразины могут затем необязательно быть выделены из продукта реакции с использованием простой перегонки или другой технологии разделения, известной в данной области техники.As shown in FIG. 1, for example, heated formulations containing nitrogen sources and at least one hydroxyketone allow pyrazines to be prepared. Pyrazine-rich solutions can be prepared in a variety of ways. For example, one method may include heating with microwave radiation a solution containing at least one amino acid and at least one hydroxyketone. As shown at operation 100 in FIG. 1, for example, an aqueous reaction solution containing at least one amino acid and at least one hydroxy ketone can be obtained. As shown in operation 104 in FIG. 1, the reaction solution, for example, may be heated to the reaction temperature and maintained at the reaction temperature for a reaction time that is sufficient for the reactants to react to form pyrazines. As shown in operation 106 in FIG. 1, for example, pyrazines can then optionally be isolated from the reaction product using simple distillation or other separation technology known in the art.

В одном из вариантов реализации пиразины выделяют из продукта реакции, сначала применяя простую перегонку и получая дистиллят, содержащий преимущественно воду и пиразины. Данный дистиллят может затем быть подвергнут жидкофазной экстракции с циклогексаном. Количество циклогексана, используемое в жидкофазной экстракции, может составлять примерно половину количества используемого дистиллята. Например, при применении 10 л дистиллята можно использовать 5 л циклогексана. Жидкофазная экстракция дистиллята с циклогексаном может быть многократно повторена. В некоторых вариантах реализации жидкофазная экстракция дистиллята с циклогексаном может быть повторена по меньшей мере 5 раз. После жидкофазной экстракции циклогексан, содержащий экстрагированные пиразины, может быть осушен любым осушающим агентом, известным в данной области техники. Например, для сушки циклогексана могут быть применены сульфат натрия, гидроксид магния и/или молекулярные сита. После сушки пиразины могут быть выделены (т.е. циклогексан может быть удален) путем простой перегонки и/или ротационным выпариванием.In one embodiment, the pyrazines are isolated from the reaction product by first using simple distillation to obtain a distillate containing predominantly water and pyrazines. This distillate can then be subjected to liquid phase extraction with cyclohexane. The amount of cyclohexane used in the liquid phase extraction may be about half the amount of distillate used. For example, when using 10 liters of distillate, 5 liters of cyclohexane can be used. The liquid-phase extraction of the distillate with cyclohexane can be repeated many times. In some embodiments, the liquid phase extraction of the distillate with cyclohexane may be repeated at least 5 times. After the liquid phase extraction, the cyclohexane containing the extracted pyrazines can be dried with any drying agent known in the art. For example, sodium sulfate, magnesium hydroxide and/or molecular sieves can be used to dry cyclohexane. After drying, the pyrazines can be isolated (ie the cyclohexane can be removed) by simple distillation and/or rotary evaporation.

Как описано выше, применение различных гидроксикетонов в качестве источников углерода в реакции для получения пиразинов позволяет получить ряд специфических замещенных пиразинов. В некоторых вариантах реализации источник углерода включает ацетоин. Как описано более подробно ниже в примере 1, например, в случае если для получения пиразинов ацетоин служит в качестве единственного источника углерода в реакциях с источником азота (например, гидроксидом аммония (NH4OH) и фосфорной кислотой (Н3РО4), фосфатом диаммония и т.д.), то единственным получаемым пиразином является тетраметилпиразин. Кроме того, разветвленные пиразины, такие как изопропилпиразин, не синтезируют путем добавления аминокислот (таких как, например, лейцин или свободные аминокислоты из гидролизованного белка F1) в реакционную смесь, которая содержит ацетоин, NH4OH и Н3РО4. Нагревание реакционной смеси при более высоких температурах или в течение более длительного периода времени не влияет на результат (т.е. тетраметилпиразин (ТМП) будет единственным пиразином, синтезируемым из ацетоина). Следовательно, могут быть синтезированы источники углерода, отличные от ацетоина, если данным методом синтеза необходимо получение пиразинов, отличных от ТМП.As described above, the use of various hydroxy ketones as carbon sources in the reaction to produce pyrazines allows the production of a number of specific substituted pyrazines. In some embodiments, the carbon source includes acetoin. As described in more detail below in Example 1, for example, if acetoin is used as the sole carbon source for the preparation of pyrazines in reactions with a nitrogen source (for example, ammonium hydroxide (NH 4 OH) and phosphoric acid (H 3 PO 4 ), phosphate diammonium, etc.), then the only pyrazine obtained is tetramethylpyrazine. In addition, branched pyrazines such as isopropylpyrazine are not synthesized by adding amino acids (such as, for example, leucine or free amino acids from hydrolyzed F1 protein) to a reaction mixture that contains acetoin, NH 4 OH and H 3 PO 4 . Heating the reaction mixture at higher temperatures or for a longer period of time does not affect the result (ie, tetramethylpyrazine (TMP) will be the only pyrazine synthesized from acetoin). Therefore, carbon sources other than acetoin can be synthesized if pyrazines other than TMP are to be prepared by this synthetic method.

В некоторых вариантах реализации источник углерода может содержать 1-гидроксиацетон (также именуемый как 1-ОН-ацетон, ацетол или 1-гидрокси-2-пропанон). Ацетол, альфа-гидроксикетон, представляет собой самый простой гидроксикетон. Как описано более подробно ниже, ацетол может быть получен путем разложения различных Сахаров. Например, он может быть получен как промежуточное соединение в реакции Майяра (т.е. реакции сахара(ов) и аминокислот(ы) с целью получения пиразина), и затем ацетол может вступать в реакцию далее для получения других соединений. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения источник углерода может содержать 1-гидрокси-2-бутанон. Строение 1-ОН-ацетона и 1-ОН-2-бутанона представлено ниже. Следует отметить, что у 1-ОН-ацетона карбоксильная группа связана с одной стороны с метальной группой, а у 1-OH-2-бутанона карбоксильная группа связана с одной стороны с этильной группой. Не ограничиваясь теорией, данные структурные признаки обоих α,β-гидроксикетонов могут обуславливать строение получаемых пиразинов.In some embodiments, the carbon source may contain 1-hydroxyacetone (also referred to as 1-OH-acetone, acetol, or 1-hydroxy-2-propanone). Acetol, an alpha hydroxy ketone, is the simplest hydroxy ketone. As described in more detail below, acetol can be obtained by decomposition of various sugars. For example, it can be prepared as an intermediate in the Maillard reaction (i.e., the reaction of sugar(s) and amino acid(s) to produce pyrazine), and the acetol can then be reacted further to produce other compounds. In some embodiments of the present invention, the carbon source may contain 1-hydroxy-2-butanone. The structure of 1-OH-acetone and 1-OH-2-butanone is presented below. It should be noted that in 1-OH-acetone the carboxyl group is linked on one side to the methyl group, while in 1-OH-2-butanone the carboxyl group is linked to the ethyl group on one side. Without being limited by theory, these structural features of both α,β-hydroxy ketones can determine the structure of the resulting pyrazines.

Figure 00000002
Figure 00000002

Как показано ниже в примере 2, например, реакция 1-гидроксиацетона в качестве источника углерода и NH4OH в качестве источника основания и азота позволяет получить ряд пиразинов. В случае если 1-гидроксиацетон (ацетол) служит в качестве источника углерода, то можно получить ряд специфических алкил-замещенных пиразинов. Например, примеры пиразинов, получаемых в реакции 1-гидроксиацетона с NH4OH, могут включать: 2,6-диметилпиразин, 2,5-диметилпиразин, 2-этил-5-метилпиразин, 2-этил-6-метилпиразин, 2,3,5-триметилпиразин, 2-этил-3,5-диметилпиразин, 2-этил-2,5-диметилпиразин, 2,3,5,6-триметилпиразин, 2,3,5-триметил-6-этилпиразин, 2,6-диметил-3-пропилпиразин, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразин, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразин, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразин, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразин, 2,5-диметил-3-пропилпиразин, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразин, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразин, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразин, 2,6-диметил-3-изобутилпиразин, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразин, 2,3-диметилпиразин, триметилпиразин, фуранеол, 2,5-диметил-3-этилпиразин, тетраметилпиразин, 2,3-диэтил-5-метилпиразин, 2,5-диметил-3-пропенилпиразин, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразин, 2-ацетил-4,5-диметилпиразин и 3,5-диметил-2-метилпропилпиразин.As shown in Example 2 below, for example, the reaction of 1-hydroxyacetone as a source of carbon and NH 4 OH as a source of base and nitrogen produces a series of pyrazines. If 1-hydroxyacetone (acetol) serves as a carbon source, a number of specific alkyl-substituted pyrazines can be obtained. For example, examples of pyrazines produced by the reaction of 1-hydroxyacetone with NH 4 OH may include: 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, ,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6 -dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2 ,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3,6-dimethylpyrazine, 2-(2 -methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, trimethylpyrazine, furaneol, 2,5- dimethyl-3-ethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2-acetyl-4,5-dimethylpyrazine and 3,5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine.

В случае если в качестве единственного источника углерода используют 1-гидрокси-2-бутанон, то могут быть получены пиразины, имеющие присоединенные этильные группы. Например, как показано ниже на примере 4, пиразины, синтезируемые в реакции с использованием 1-OH-2-бутанона и NH4OH, могут включать 2,6-диэтилпиразин, 2,5-диэтилпиразин, 2-этил-3,5,6-триметилпиразин, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразин, 2,5-диэтил-3-метилпиразин, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразин, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразин и 2,5-диметил-3-этилпиразин.When 1-hydroxy-2-butanone is used as the sole carbon source, pyrazines having attached ethyl groups can be obtained. For example, as shown in Example 4 below, pyrazines synthesized in the reaction using 1-OH-2-butanone and NH 4 OH may include 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-ethyl-3,5, 6-trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2 ,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine; and 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine.

В случае если в качестве источников углерода в реакциях с источниками азота применяют 1-гидроксиацетон (ацетол), 2-гидрокси-3-бутанон (ацетоин) и 1-гидрокси-2-бутанон, то в ряду получаемых структур и пиразинов молекулы пиразина и метилпиразина не образуются. Следует отметить, что другие гидроксикетоны могут быть применены для получения альтернативных рядов пиразинов. Использование различных гидроксикетонов в качестве источника углерода в реакциях получения пиразинов может не только минимизировать получение пиразинов и метилпиразинов, но также позволяет направлять реакцию так, что происходит получение заданным образом необходимого замещенного пиразина.If 1-hydroxyacetone (acetol), 2-hydroxy-3-butanone (acetoin) and 1-hydroxy-2-butanone are used as carbon sources in reactions with nitrogen sources, then among the structures and pyrazines obtained, the molecules of pyrazine and methylpyrazine are not formed. It should be noted that other hydroxyketones can be used to obtain alternative series of pyrazines. The use of various hydroxy ketones as a carbon source in pyrazine reactions can not only minimize the production of pyrazines and methyl pyrazines, but also allow the reaction to be directed such that the desired substituted pyrazine is produced in the desired manner.

Как показано на ФИГ. 1 в операции 102 аминокислоты и/или альдегиды, например, могут необязательно быть добавлены к раствору реакционной смеси, содержащему по меньшей мере один гидроксикетон и источник азота. Как показано ниже на примере 3, например, добавление аминокислоты или заданного альдегида(ов) может увеличивать не только число синтезируемых пиразинов, но также может повышать выход пиразинов. Например, в определенных вариантах реализации реакционный раствор может содержать аминокислоту, выбранную из группы, состоящей из серина, аланина, лейцина, изолейцина, валина, треонина, фенилаланина и их комбинаций. Подобным образом любой алкилальдегид может быть применен для увеличения числа синтезируемых пиразинов, а также выход пиразинов. Например, в определенных вариантах реализации реакционный раствор может содержать алкилальдегид, выбранный из группы, состоящей из ацетальдегида, пропаналя, изопропанола, бутаналя, изобутаналя, вторичного бутаналя и их комбинаций.As shown in FIG. 1 in step 102, amino acids and/or aldehydes, for example, may optionally be added to the reaction mixture solution containing at least one hydroxyketone and a source of nitrogen. As shown in Example 3 below, for example, the addition of an amino acid or a given aldehyde(s) can increase not only the number of pyrazines synthesized, but can also increase the yield of pyrazines. For example, in certain embodiments, the reaction solution may contain an amino acid selected from the group consisting of serine, alanine, leucine, isoleucine, valine, threonine, phenylalanine, and combinations thereof. Similarly, any alkylaldehyde can be used to increase the number of pyrazines synthesized as well as the yield of pyrazines. For example, in certain embodiments, the reaction solution may contain an alkylaldehyde selected from the group consisting of acetaldehyde, propanal, isopropanol, butanal, isobutanal, sec-butanal, and combinations thereof.

Увеличенное время реакции и температура позволяют получить повышенный выход пиразинов до момента получения черной смолистой массы. Температура реакции может составлять, например, примерно 30°С или выше, примерно 90°С или выше, примерно 100°С или выше, примерно 120°С или выше, или примерно 140°С или выше. В некоторых вариантах реализации температура реакции может составлять, например, примерно от 90°С до примерно 150°С, или примерно от 120°С до примерно 140°С. Время реакции может составлять примерно 4 часа или больше, 8 часов или больше, примерно 12 часов или больше, 16 часов или больше или примерно 24 часов или больше. В различных вариантах реализации время реакции может составлять примерно от 4 до примерно 24 или примерно от 12 до примерно 20 часов. В некоторых вариантах реализации время реакции может составлять примерно 16 часов.The increased reaction time and temperature allow for an increased yield of pyrazines until a black tarry mass is obtained. The reaction temperature may be, for example, about 30°C or more, about 90°C or more, about 100°C or more, about 120°C or more, or about 140°C or more. In some embodiments, the reaction temperature may be, for example, from about 90°C to about 150°C, or from about 120°C to about 140°C. The reaction time may be about 4 hours or more, 8 hours or more, about 12 hours or more, 16 hours or more, or about 24 hours or more. In various embodiments, the reaction time may be from about 4 to about 24, or from about 12 to about 20 hours. In some embodiments, the reaction time may be about 16 hours.

В различных вариантах реализации молярное соотношение гидроксикетона к источнику азота может влиять на выход пиразинов. Молярное соотношение гидроксикетон: источник азота (например, NH4OH) может составлять, например, примерно 1:0.5, примерно 1:1, примерно 1:2 или примерно 1:2,5. В некоторых вариантах реализации соотношение гидроксикетона к источнику азота может составлять от примерно 1:0,5 до примерно 1:2,5 или от примерно 1:1 до примерно 1:2. В некоторых вариантах реализации гидроксикетона к источнику азота могут составлять примерно 1:2.In various embodiments, the molar ratio of hydroxyketone to nitrogen source can affect the yield of pyrazines. The molar ratio of hydroxyketone: nitrogen source (eg, NH 4 OH) may be, for example, about 1:0.5, about 1:1, about 1:2, or about 1:2.5. In some embodiments, the ratio of hydroxy ketone to nitrogen source may be from about 1:0.5 to about 1:2.5, or from about 1:1 to about 1:2. In some embodiments, the hydroxy ketone to nitrogen source may be about 1:2.

К увеличению количества пиразинов может также приводить повышение значения рН реакционного раствора. Желательный диапазон рН может составлять примерно 7,5 до примерно 10,5 или примерно 8,5 до примерно 9,5. В некоторых вариантах реализации рН реакционного раствора может составлять примерно 8,0 или выше, примерно 8,5 или выше, примерно 9,0 или выше или примерно 10,0 или выше. Небольшое добавление, например, NaOH или KOH может быть использовано для повышения рН реакционного раствора.An increase in the pH of the reaction solution can also lead to an increase in the amount of pyrazines. A desirable pH range may be about 7.5 to about 10.5, or about 8.5 to about 9.5. In some embodiments, the pH of the reaction solution may be about 8.0 or greater, about 8.5 or greater, about 9.0 or greater, or about 10.0 or greater. A small addition of eg NaOH or KOH can be used to raise the pH of the reaction solution.

Селективное получение пиразинов с применением сахара(ов) в качестве источника углеродаSelective Preparation of Pyrazines Using Sugar(s) as a Carbon Source

В различных вариантах реализации настоящего изобретения селективное получение замещенных пиразинов оптимизировано с использованием по меньшей мере одного сахара (например, глюкозы, высокофруктозного табачного сиропа (HFTS)) в качестве источника углерода и ионов аммония, белков и/или аминокислот в качестве источника азота. Как описано выше различные пути реакций богатых пиразинами составов были в прошлом использованы для получения пиразинов с использованием сахара в качестве источника углерода. См., например, заявку на патент США №15/009199, автор Dube и др., поданную 28 января 2016 года, полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. Однако, если для получения пиразинов в качестве единственного источника в реакциях с источником азота (например, гидроксидом аммония) применяют сахара, то среди получаемых пиразинов могут превалировать молекулы пиразина и метилпиразина. Данная тенденция очевидна даже в случае, если в качестве сореагентов применяют свободные аминокислоты. Было неожиданно обнаружено, что замещенные пиразины могут быть селективно получены путем корректировки значения рН источника углерода перед введением его к источнику азота.In various embodiments of the present invention, the selective production of substituted pyrazines is optimized using at least one sugar (eg, glucose, high fructose tobacco syrup (HFTS)) as a carbon source and ammonium ions, proteins and/or amino acids as a nitrogen source. As described above, various reaction routes of pyrazine-rich compounds have been used in the past to prepare pyrazines using sugar as a carbon source. See, for example, US Patent Application No. 15/009199, by Dube et al., filed January 28, 2016, the entire contents of which are incorporated herein by reference. However, if sugars are used as the only source in reactions with a nitrogen source (for example, ammonium hydroxide) to obtain pyrazines, pyrazine and methylpyrazine molecules can prevail among the pyrazines obtained. This trend is evident even if free amino acids are used as co-reagents. It has been unexpectedly found that substituted pyrazines can be selectively obtained by adjusting the pH of the carbon source prior to introducing it to the nitrogen source.

Как показано на ФИГ. 2 подвергаемые нагреванию составы, содержащие аминокислоты и сахара, позволяют, например, получать пиразин. См., например, публикацию патента США №2010/0037903, автор Coleman III и др., и Coleman III, On the synthesis and characteristics of aqueous formulations rich in pyrazines, in Flavor Fragrance and Odor Analysis, Second Edition, Ray Marsili, ed., Chapter 7, pp 135-182, CRC Press, Boca Raton, 2012, полное содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки. Растворы богатые пиразинами могут быть приготовлены различными способами. Например, один из способов может включать нагревание микроволновым излучением раствора, содержащего по меньшей мере одну аминокислоту и по меньшей мере один сахар. Как показано в операции 120 на ФИГ. 2, может быть получен водный реакционный раствор, содержащий по меньшей мере одну аминокислоту и по меньшей мере один сахар. Как показано в операции 124 на ФИГ. 1, реакционный раствор, например, может быть нагрет до температуры реакции и выдержан при температуре реакции в течение времени реакции, достаточного для того, чтобы реагенты вступили в реакцию для получения пиразинов.As shown in FIG. 2 heated compositions containing amino acids and sugars, for example, make it possible to obtain pyrazine. See, for example, U.S. Patent Publication No. 2010/0037903 by Coleman III et al. and Coleman III, On the synthesis and characteristics of aqueous formulations rich in pyrazines, in Flavor Fragrance and Odor Analysis, Second Edition, Ray Marsili, ed. ., Chapter 7, pp 135-182, CRC Press, Boca Raton, 2012, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Solutions rich in pyrazines can be prepared in a variety of ways. For example, one method may include heating with microwave radiation a solution containing at least one amino acid and at least one sugar. As shown at operation 120 in FIG. 2, an aqueous reaction solution containing at least one amino acid and at least one sugar can be obtained. As shown at operation 124 in FIG. 1, the reaction solution, for example, may be heated to the reaction temperature and maintained at the reaction temperature for a reaction time sufficient for the reactants to react to form pyrazines.

Как описано выше, ацетол, гидроксикетон, может быть получен путем разложения различных сахаров. Кроме того, в случае его применения в качестве источника углерода в реакциях с источником азота может быть получен ряд замещенных пиразинов, которые не включают в себя молекулы пиразина и метилпиразина. Соответственно, ацетол может быть основным промежуточным соединением в реакциях между сахаром(ами) и свободными аминокислотами и/или ионами аммония с целью получения пиразинов, содержащих разветвленные алкильные боковые цепи.As described above, acetol, a hydroxyketone, can be obtained by decomposing various sugars. In addition, when used as a carbon source in reactions with a nitrogen source, a number of substituted pyrazines can be obtained that do not include pyrazine and methylpyrazine molecules. Accordingly, acetol can be the main intermediate in reactions between sugar(s) and free amino acids and/or ammonium ions to produce pyrazines containing branched alkyl side chains.

В литературных источниках указано, что 1-гидрокси-2-пропанон (ацетол) может быть получен из С6-сахара, такого как глюкоза и производное глюкозы, сорбитол. См., например, М. Н. Mohamad, et. al., «А review of acetol: application and production)), Amer. J. Appl. Sci., 8, 1135-1139 (2011); M. A. Dasari, «Catalytic conversion of glycerol and sugar alcohols to value added products)), Univ. Missouri-Columbia, ISBN-10, 0549727582, pp, 264; W. Yan, «Gas phase conversion of sugar to C3 chemicals, PhD Thesis, University of Missouri-Columbia, 2008; J. Hayami, Mechanism of ацетол formation)), Bull. Chem. Soc. Japan, 34, 927-932(1961); P. F. Shaw, et. al., «Base catalyzed Fructose degradation)), J. Agric. Food Chem., 16, 979-982(1968); H. Weenen and W. Apeldoon, «Carbohydrate Cleavage in the Maillard Reaction)), Flavor Science, Recent Developments, A. Taylor and D. Mottran, eds., Royal Society of Chemistry, Special Publication # 197, Cambridge, 1996; полное содержание каждой из которых включено в настоящее описание посредством ссылки. В данных ссылках приведено преобразование Сахаров в 1-гидрокси-2-пропанон с использованием фосфатных буферов при повышенных температурах, сильного основания, такого как NaOH при рН 11,5 с обратным холодильником, катализаторами Ni и палладием под давлением в среде водорода и катализатором хромитом меди в газообразном состоянии в гетерогенных реакциях. Хромит меди считается наилучшим катализатором. Для большинства реакций превращение субстратов составляло более чем 91%. Выход ацетола, в случае использования глицерола в качестве источника углерода, составлял 32,2% при 220°С, в случае использования сорбитола в качестве источника углерода, самый высокий выход составил 11,8% при 280°С, и в случае использования глюкозы в качестве источника углерода, самый высокий выход ацетола составил 8,99% при 280°С.The literature indicates that 1-hydroxy-2-propanone (acetol) can be obtained from a C6 sugar such as glucose and a glucose derivative, sorbitol. See, for example, M. H. Mohamad, et. al., A review of acetol: application and production)), Amer. J. Appl. Sci., 8, 1135-1139 (2011); M. A. Dasari, "Catalytic conversion of glycerol and sugar alcohols to value added products)", Univ. Missouri-Columbia, ISBN-10, 0549727582, pp, 264; W. Yan, Gas phase conversion of sugar to C3 chemicals, PhD Thesis, University of Missouri-Columbia, 2008; J. Hayami, Mechanism of acetol formation)), Bull. Chem. soc. Japan, 34, 927-932 (1961); P. F. Shaw, et. al., Base catalyzed Fructose degradation)), J. Agric. Food Chem., 16, 979-982 (1968); H. Weenen and W. Apeldoon, "Carbohydrate Cleavage in the Maillard Reaction)", Flavor Science, Recent Developments, A. Taylor and D. Mottran, eds., Royal Society of Chemistry, Special Publication # 197, Cambridge, 1996; the full content of each of which is incorporated into the present description by reference. These references report the conversion of sugars to 1-hydroxy-2-propanone using phosphate buffers at elevated temperatures, a strong base such as NaOH at pH 11.5 under reflux, pressurized Ni and palladium catalysts in hydrogen, and copper chromite catalyst. in the gaseous state in heterogeneous reactions. Copper chromite is considered the best catalyst. For most reactions, the conversion of substrates was more than 91%. The yield of acetol, in the case of using glycerol as a carbon source, was 32.2% at 220°C, in the case of using sorbitol as a carbon source, the highest yield was 11.8% at 280°C, and in the case of using glucose in as a carbon source, the highest yield of acetol was 8.99% at 280°C.

Целлюлозу преобразовывали в ацетол с 30%-ным выходом с использованием каталитической системы на основе Sn. См., например, F. Chambon и др., Process for transformation of lignocellulose biomass or cellulose by catalysts based on Sn oxide and/or Sb oxide and a metal, that is selected from the Groups 8 to 11, заявка на патент США, US 2013/028174 А1, 2013, полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.Cellulose was converted to acetol in 30% yield using a Sn-based catalyst system. See, for example, F. Chambon et al., Process for transformation of lignocellulose biomass or cellulose by catalysts based on Sn oxide and/or Sb oxide and a metal, that is selected from the Groups 8 to 11, US patent application, US 2013/028174 A1, 2013, the entire content of which is incorporated herein by reference.

В недавнем времени Novotny и др., (Czech J. Food Sci., 25, 119-130, 2007, которое включено в настоящее описание посредством ссылки) был проведен синтез α-гидроксикарбонильных и α-дикарбонильных соединений путем разложения моносахаридов. Они использовали три различные модели, включающие водный раствор пероксодисульфата калия, щелочного раствора пероксодисульфата калия и раствора гидроксида натрия, соответственно. В сумме путем метода ГХ/МС было обнаружено шесть α-гидроксикарбонильных и шесть α-дикарбонильных соединений. Максимальный выход α-гидроксикарбонила (гликольальдегида, ацетола, лактальдегида, глицеральдегида, 1,3-дигидроксиацетона и ацетоина), в случае реакции глюкозы или фруктозы с гидроксидом натрия, составил примерно 4%. Выход был намного ниже в водных растворах пероксодисульфата калия (0,32%) и щелочном растворе пероксодисульфата калия (1,1%). Ацетол и 1,3-дигидроксиацетон имели наибольший выход (2,52 и 1,02%, соответственно), в случае, если был использован гидроксид натрия.Recently, Novotny et al., (Czech J. Food Sci., 25, 119-130, 2007, incorporated herein by reference) synthesized α-hydroxycarbonyl and α-dicarbonyl compounds by degradation of monosaccharides. They used three different models, including an aqueous solution of potassium persulfate, an alkaline solution of potassium persulfate, and a solution of sodium hydroxide, respectively. In total, six α-hydroxycarbonyl and six α-dicarbonyl compounds were detected by GC/MS. The maximum yield of α-hydroxycarbonyl (glycolaldehyde, acetol, lactaldehyde, glyceraldehyde, 1,3-dihydroxyacetone and acetoin), in the case of the reaction of glucose or fructose with sodium hydroxide, was approximately 4%. The yield was much lower in aqueous solutions of potassium persulfate (0.32%) and alkaline solution of potassium persulfate (1.1%). Acetol and 1,3-dihydroxyacetone had the highest yield (2.52% and 1.02%, respectively) when sodium hydroxide was used.

Как показано ниже в примере 6, из сахара могут быть получены альфа-гидроксикетоны (например, ацетол), чтобы в конечном итоге их использовать в качестве источника углерода в реакциях сахара и аммония. Ацетол может быть выделен путем как перегонки, так и колоночной хроматографии для его последующего использования в качестве источника углерода в реакциях, приведенных в настоящем описании. Однако, обе технологии являются затратными по времени (перегонка) и дорогими (хроматография). В связи с этим, для получения пиразинов может быть более предпочтительным исключение необходимости выделения гидроксикетонов, получаемых из источника-сахара, перед использованием данных гидроксикетонов в реакциях с источником азота.As shown in Example 6 below, alpha-hydroxy ketones (eg, acetol) can be prepared from sugar to ultimately be used as a carbon source in sugar and ammonium reactions. Acetol can be isolated by both distillation and column chromatography for its subsequent use as a carbon source in the reactions described in the present description. However, both technologies are time consuming (distillation) and expensive (chromatography). In this regard, for the preparation of pyrazines, it may be more preferable to eliminate the need to isolate hydroxy ketones obtained from a sugar source before using these hydroxy ketones in reactions with a nitrogen source.

Как показано ниже в примере 7, например, было неожиданно обнаружено, что замещенные пиразины могут быть селективно получены из сахарного источника углерода без первичного выделения гидроксикетона (например, ацетола, ацетоина и т.д.), образующегося при разложении сахара(ов). Как показано в операции 110 на ФИГ. 2, например, обработкой сахара(ов) буфером до объединения сахара(ов) с источником азота может быть получен ряд пиразинов, отличный от ряда пиразинов, получаемых из реакции сахара(ов), которые не были предварительно обработаны буфером и источником азота. Указанные реакции могут быть оптимизированны таким образом, что из сахарного источника углерода будет получено максимальное количество ацетола и ацетолоподобных соединений. Не ограничиваясь теорией, роль буфера заключается в поддержании уровня рН так, чтобы при разложении сахара было получено максимальное количество гидроксикетона(ов) (например, ацетола, ацетоина и т.д.).As shown in Example 7 below, for example, it has been unexpectedly found that substituted pyrazines can be selectively produced from a sugar carbon source without first isolating the hydroxy ketone (eg, acetol, acetoin, etc.) formed from the decomposition of the sugar(s). As shown at operation 110 in FIG. 2, for example, by treating the sugar(s) with a buffer prior to combining the sugar(s) with a nitrogen source, a different range of pyrazines can be obtained from the range of pyrazines resulting from the reaction of sugar(s) that have not been pre-treated with a buffer and a nitrogen source. These reactions can be optimized so that the maximum amount of acetol and acetol-like compounds is obtained from the sugar carbon source. Without being limited by theory, the role of the buffer is to maintain the pH level so that the maximum amount of hydroxyketone(s) (eg, acetol, acetoin, etc.) is obtained during the decomposition of sugar.

В некоторых вариантах реализации буфер может представлять собой буфер гидрофосфат натрия/гидроксид натрия с рН примерно 12. В различных вариантах реализации буфер может включать калий-фосфатный буфер с рН примерно от 6,5 до примерно 7,5. В некоторых вариантах реализации буфер может включать карбонат натрия, сульфит натрия, пероксодисульфат, фосфат натрия или их комбинации. Выбор типа буфера, буферная емкость, рН и температура реакции могут влиять на синтез гидроксикетонов из сахарного источника углерода и могут таким образом обуславливать ряд получаемых пиразинов, а также количество получаемых пиразинов из последующей реакции с источником азота.In some embodiments, the buffer may be a sodium hydrogen phosphate/sodium hydroxide buffer with a pH of about 12. In various embodiments, the buffer may include a potassium phosphate buffer with a pH of about 6.5 to about 7.5. In some embodiments, the buffer may include sodium carbonate, sodium sulfite, peroxodisulfate, sodium phosphate, or combinations thereof. The choice of buffer type, buffer capacity, pH and reaction temperature can influence the synthesis of hydroxyketones from the sugar carbon source and can thus determine the range of pyrazines produced as well as the amount of pyrazines produced from the subsequent reaction with the nitrogen source.

В различных вариантах реализации буфер может создавать рН примерно в нейтральном или в щелочном диапазоне, в частности при рН выше чем примерно 6, выше чем примерно 8 или выше чем примерно 10 (например, примерно от 6 до примерно 12). Например, в некоторых вариантах реализации может быть создан рН сахарного источника углерода примерно от 11 до примерно 12. В некоторых вариантах реализации может быть создан рН сахарного источника углерода примерно от 6,5 до примерно 7,5.In various embodiments, the buffer may create a pH in the approximately neutral or alkaline range, in particular at a pH greater than about 6, greater than about 8, or greater than about 10 (eg, about 6 to about 12). For example, in some embodiments, a sugar carbon source pH of about 11 to about 12 can be created. In some embodiments, a sugar carbon source pH of about 6.5 to about 7.5 can be created.

Например, глюкоза является известным источником углерода для получения пиразинов. В случае ее применения в качестве молекулы в неизменном виде и вступления в реакцию с гидроксидом аммония, получают ряд пиразинов, включающий молекулы пиразина и метилпиразина в качестве превалирующих пиразинов с намного меньшими количествами диметилпиразинов и гораздо меньшими количествами высокомолекулярных пиразинов. В случае если глюкоза предварительно вступает в реакцию с NaOH при рН 12 с последующей реакцией с гидроксидом аммония, получают схожий ряд пиразинов. Однако было неожиданно обнаружено, что если глюкозу обработать калий-фосфатным буфером при рН 6,5 с последующей реакцией с гидроксидом аммония, то образуются исключительно диметилпиразины и высокомолекулярные пиразины, и, как следствие, исключается получение менее желательных молекул пиразина и метилпиразина.For example, glucose is a known carbon source for the production of pyrazines. When used as a molecule unchanged and reacted with ammonium hydroxide, a series of pyrazines are obtained, including pyrazine and methylpyrazine molecules as the predominant pyrazines with much smaller amounts of dimethylpyrazines and much smaller amounts of high molecular weight pyrazines. If glucose is first reacted with NaOH at pH 12, followed by reaction with ammonium hydroxide, a similar series of pyrazines is obtained. However, it has been surprisingly found that if glucose is treated with potassium phosphate buffer at pH 6.5 followed by reaction with ammonium hydroxide, then only dimethylpyrazines and high molecular weight pyrazines are formed, and, as a result, the production of less desirable pyrazine and methylpyrazine molecules is excluded.

Увеличенное время реакции между источником углерода из сахара(ов), содержащим буфер, и источником азота, а также повышенная температура позволяют достигать повышенного выхода пиразинов вплоть до момента получения черной смолистой массы. Температура реакции может составлять, например, примерно 30°С или выше, примерно 90°С или выше, примерно 100°С или выше, примерно 120°С или выше, или примерно 140°С или выше. В некоторых вариантах реализации температура реакции может составлять примерно от 90°С до примерно 150°С или примерно от 120°С до примерно 140°С. Время реакции может составлять, например, примерно 30 минут или выше, примерно 60 минут или выше, примерно 90 минут или выше или примерно 120 минут или выше. В различных вариантах реализации указанное время реакции может составлять примерно от 30 минут до примерно 150 минут или примерно от 60 минут до примерно 120 минут.The increased reaction time between the buffered carbon source from the buffered sugar(s) and the nitrogen source, as well as the increased temperature, allows an increased yield of pyrazines to be achieved up to the point of obtaining a black tarry mass. The reaction temperature may be, for example, about 30°C or more, about 90°C or more, about 100°C or more, about 120°C or more, or about 140°C or more. In some embodiments, the reaction temperature may be from about 90°C to about 150°C, or from about 120°C to about 140°C. The reaction time may be, for example, about 30 minutes or more, about 60 minutes or more, about 90 minutes or more, or about 120 minutes or more. In various embodiments, said reaction time may be from about 30 minutes to about 150 minutes, or from about 60 minutes to about 120 minutes.

Повышенное значение рН реакционного раствора может также приводить к повышению количества пиразинов. Желательный диапазон рН может составлять примерно от 7,5 до примерно 10,5 или примерно 8,5 до примерно 9,5. В некоторых вариантах реализации рН реакционного раствора может составлять примерно 8,0 или выше, примерно 8,5 или выше, примерно 9,0 или выше или примерно 10,0 или выше. Небольшое добавление NaOH или KOH, например, может быть использовано для повышения уровня рН реакционного раствора.An increased pH of the reaction solution can also lead to an increase in the amount of pyrazines. A desirable pH range may be from about 7.5 to about 10.5, or from about 8.5 to about 9.5. In some embodiments, the pH of the reaction solution may be about 8.0 or greater, about 8.5 or greater, about 9.0 or greater, or about 10.0 or greater. A small addition of NaOH or KOH, for example, can be used to raise the pH of the reaction solution.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения, как например, представлено в операции 122 на ФИГ. 2, добавление NH4OH к реакционному раствору аминокислота/сахар может увеличивать выход пиразинов. Молярное соотношение NH4OH/caxap может иметь существенное влияние на выход пиразинов. Например, молярное соотношение сахара к NH4OH примерно 6:1 до примерно 1:1 или примерно 5:1 до примерно 2:1 (например, примерно 5:1, примерно 2.5:1, примерно 2:1 или примерно 1.5:1) с последующим нагреванием позволяет получать богатые пиразинами составы. В некоторых вариантах реализации водный NH4OH может быть медленно добавлен в ходе реакции в раствор аминокислота/сахар.In various embodiments of the present invention, such as represented at operation 122 in FIG. 2, addition of NH 4 OH to the amino acid/sugar reaction solution can increase the yield of pyrazines. The molar ratio of NH 4 OH/caxap can have a significant effect on the yield of pyrazines. For example, the molar ratio of sugar to NH 4 OH is about 6:1 to about 1:1, or about 5:1 to about 2:1 (e.g., about 5:1, about 2.5:1, about 2:1, or about 1.5:1 ) followed by heating makes it possible to obtain compositions rich in pyrazines. In some embodiments, aqueous NH 4 OH may be added slowly during the course of the reaction to the amino acid/sugar solution.

Различные сахара и аминокислоты влияют на тип образуемых пиразинов. См., например, Coleman and Steichen, 2006, Sugar and selected amino acid influences on the structure of pyrazines in microwave heat treated formulations, J. Sci. Food Agric., 86, 380-391, полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. Например, лейцин и валин позволяют получать более разветвленные пиразины с полизамещенными боковыми цепями (subchains) и низким порогом восприятия запаха. Полизамещенные пиразины являются относительно более активными, чем пиразины, которые не являются разветвленными, и потому могут быть желательны в некоторых видах применения. Замещения в пиразине могут быть результатом используемой в реакции аминокислоты. Таким образом, преимущество может быть за выбором аминокислоты с разветвленными высокозамещенными боковыми цепями. В отношении Сахаров, рамноза может быть идеальным сахаром для получения пиразинов, за ней следует фруктоза, и затем глюкоза.Various sugars and amino acids influence the type of pyrazines formed. See, for example, Coleman and Steichen, 2006, Sugar and selected amino acid influences on the structure of pyrazines in microwave heat treated formulations, J. Sci. Food Agric., 86, 380-391, the entire content of which is incorporated herein by reference. For example, leucine and valine make it possible to obtain more branched pyrazines with polysubstituted side chains (subchains) and a low odor threshold. Polysubstituted pyrazines are relatively more active than pyrazines that are not branched and therefore may be desirable in some applications. Substitutions in the pyrazine may result from the amino acid used in the reaction. Thus, an advantage may lie with the choice of branched amino acids with highly substituted side chains. In terms of sugars, rhamnose may be the ideal sugar for making pyrazines, followed by fructose and then glucose.

Как показано в операции 126 на ФИГ 2, например, по завершении реакции в некоторых случаях пиразины могут быть выделены из продукта реакции с применением простой перегонки, ротационного выпаривания или другой технологии разделения, известной в данной области техники. В некоторых вариантах реализации ротационное выпаривание может быть предпочтительным методом выделения при масштабировании процесса получения пиразинов табачного происхождения.As shown at step 126 in FIG. 2, for example, after completion of the reaction, pyrazines can in some cases be isolated from the reaction product using simple distillation, rotary evaporation, or other separation technology known in the art. In some embodiments, rotary evaporation may be the preferred isolation method when scaling up the process for producing tobacco-derived pyrazines.

Применение замещенных пиразинов в табачных продуктахUse of substituted pyrazines in tobacco products

Как описано выше, пиразины, получаемые в соответствии с настоящим изобретением, могут применяться в качестве компонентов (например, вкусоароматических веществ), включаемых, например, в табачные продукты. Табачный продукт, в который добавляют материалы согласно настоящему изобретению, может различаться и включать в себя любой продукт, выполненный с возможностью или приспособленный для доставки табака или его некоторых компонентов пользователю продукта. Примеры табачных продуктов включают в себя курительные изделия (например, сигареты), бездымные табачные продукты и устройства, генерирующие аэрозоль, которые содержат табачный материал или другой растительный материал, который не горит в процессе его использования.As described above, the pyrazines obtained in accordance with the present invention can be used as components (eg, flavoring substances), included in, for example, tobacco products. The tobacco product to which the materials of the present invention are added can vary and include any product configured or adapted to deliver tobacco or certain components thereof to the user of the product. Examples of tobacco products include smoking products (eg, cigarettes), smokeless tobacco products, and aerosol generating devices that contain tobacco material or other plant material that does not burn during use.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения пиразины могут быть введены в курительные изделия в виде вкусоароматического вещества в табачной композиции и/или в фильрующем элементе курительного изделия. Например, пиразины могут быть введены в ароматизаторы (top dressing) или при соусировании табачного продукта. На ФИГ. 6 представлено изображение курительного изделия 10 в форме сигареты, обладающего определенными показательными компонентами курительного изделия, которое может содержать продукты, полученные из целлюлозных сахарных материалов настоящего изобретения. Сигарета 10 включает в себя обычно цилиндрический стержень 12 с забитым (charge) или скрученным (roll) выкуриваемым начиночным материалом (например, примерно от 0,3 до примерно 1,0 г выкуриваемого начиночного материала, такого как табачный материал), содержащимся в оборачивающем его вокруг оберточном материале 16. Стержень 12 традиционно называется «табачный стержень». Концы табачного стержня 12 являются открытыми для подвергания воздействию выкуриваемого начиночного материала. Сигарета 10 изображена с наличием одной необязательной полосы 22 (например, наносимое покрытие, включающее пленкообразователь, такой как крахмал, этилцеллюлоза или альгинат натрия), наносимой на оберточный материал 16, и данная полоса опоясывает сигаретный стержень в направлении, поперечном продольной оси сигареты. Полоса 22 может быть нанесена на внутренней поверхности оберточного материала (т.е. напротив выкуриваемого начиночного материала), или, что менее предпочтительно, на внешней поверхности оберточного материала.In various embodiments of the present invention, the pyrazines may be incorporated into smoking articles as a flavoring agent in the tobacco composition and/or in the filter element of the smoking article. For example, pyrazines can be added to flavorings (top dressing) or sauces in a tobacco product. FIG. 6 is an illustration of a smoking article 10 in the form of a cigarette having certain exemplary components of a smoking article that may contain products derived from the cellulosic sugar materials of the present invention. Cigarette 10 includes a generally cylindrical rod 12 with a charged (charge) or rolled (roll) smokeable filling material (e.g., about 0.3 to about 1.0 g of smokeable filling material, such as tobacco material) contained in a wrapper around it. around the wrapping material 16. The rod 12 is traditionally called a "tobacco rod". The ends of the tobacco rod 12 are open to exposure to the filling material being smoked. The cigarette 10 is shown with one optional band 22 (for example, a coating including a film former such as starch, ethyl cellulose, or sodium alginate) applied to the wrapper 16, and this band encircles the cigarette rod in a direction transverse to the longitudinal axis of the cigarette. The strip 22 may be applied to the inner surface of the wrapping material (ie, opposite the filling material being smoked), or, less preferably, to the outer surface of the wrapping material.

На одном конце табачного стержня 12 находится зажигательный конец 18 и со стороны мундштука 20 расположен фильтрующий элемент 26. Фильтрующий элемент 26 расположен смежно с одним концом табачного стержня 12, так что фильтрующий элемент и табачный стержень расположены соосно встык, предпочтительно впритык один к другому. Фильтрующий элемент 26 может иметь главным образом цилиндрическую форму, и его диаметр может по существу быть равен диаметру табачного стержня. Концы фильтрующего элемента 26 обеспечивают прохождение сквозь него воздуха и дыма. Фицелла 28 оборачивает фильтрующий элемент, а ободковый материал (не изображен) оборачивает фицеллу и часть внешнего оберточного материала 16 стержня 12, таким образом, обеспечивая прикрепление стержня к фильтрующему элементу 26.At one end of the tobacco rod 12 is an incendiary end 18 and on the side of the mouthpiece 20 is a filter element 26. The filter element 26 is located adjacent to one end of the tobacco rod 12, so that the filter element and the tobacco rod are located coaxially butt, preferably end to end. The filter element 26 may have a generally cylindrical shape, and its diameter may be substantially equal to the diameter of the tobacco rod. The ends of the filter element 26 allow air and smoke to pass through. Fitella 28 wraps the filter element, and a rim material (not shown) wraps the ficell and part of the outer wrap material 16 of the stem 12, thus securing the stem to the filter element 26.

Фильтрующий элемент согласно настоящему изобретению обычно содержит множественные продольно проходящие сегменты. Каждый сегмент может иметь различные свойства и может включать различные материалы, обеспечивающие фильтрацию или адсорбцию твердых частиц и/или соединений газовой фазы. Обычно фильтрующий элемент согласно настоящему изобретению включает от 2 до 6 сегментов, часто от 2 до 4 сегментов. В одном из предпочтительных вариантов реализации фильтрующий элемент включает в себя ротовой конечный сегмент, табачный конечный сегмент и полость между ними. Данное устройство фильтра иногда называют «фильтр с полостью» (compartment filter) или фильтр «plug/space/plug». Данная полость может быть разделена на две или более полостей, как более подробно описано ниже.The filter element according to the present invention usually contains multiple longitudinally extending segments. Each segment may have different properties and may include different materials to filter or adsorb particulate matter and/or gas phase compounds. Usually the filter element according to the present invention includes from 2 to 6 segments, often from 2 to 4 segments. In one preferred embodiment, the filter element includes an oral end segment, a tobacco end segment, and a cavity therebetween. This filter arrangement is sometimes referred to as a "compartment filter" or "plug/space/plug" filter. This cavity may be divided into two or more cavities, as described in more detail below.

В различных вариантах реализации фильтрующий элемент может содержать адсорбент в виде материала из активированного угля, причем указанный активированный уголь способен удалять по меньшей мере один компонент газообразной фазы основного потока дыма и входит в состав фильтрующего элемента. В некоторых вариантах реализации фильтрующий элемент 26 может включать вентиляционные отверстия 30, которые проходят сквозь ободковую бумагу (не изображена) и фицеллу 28 и, таким образом, он обеспечивает разбавление воздухом вдыхаемого дыма. Вентиляционные отверстия 30 могут быть выполнены в виде отдельной линии перфорации, проходящей по окружности фильтрующего элемента 26, или могут состоять из нескольких линий перфорации. Очевидно, что точное число и размер вентиляционных отверстий 30 может варьироваться в зависимости от желаемого уровня разбавления воздухом.In various embodiments, the filter element may comprise an adsorbent in the form of an activated carbon material, wherein said activated carbon is capable of removing at least one mainstream smoke gaseous phase component and is incorporated into the filter element. In some embodiments, the filter element 26 may include vents 30 that extend through the rim paper (not shown) and the ficell 28 and thus provide air dilution of the inhaled smoke. The vent holes 30 may be formed as a single perforation line around the circumference of the filter element 26, or may be composed of several perforation lines. Obviously, the exact number and size of the vents 30 may vary depending on the level of air dilution desired.

В различных вариантах реализации настоящего изобретения пиразины, получаемые с помощью способов, раскрытых в настоящем описании, могут быть включены в бездымные табачные продукты в форме вкусоароматического вещества в бездымном табачном составе. Форма бездымного табачного продукта согласно настоящему изобретению может отличаться. В одном отдельном варианте реализации продукт находится в форме снюс-продукта, содержащего определенный табачный материал и вкусоароматическое вещество, содержащее пиразин, полученный с помощью способов согласно настоящему изобретению. Виды и способы изготовления составов табака типа снюс очевидны специалистам в области техники изготовления табачных продуктов снюс. Например, как показано на ФИГ. 7, иллюстративный пакетированный продукт 300 может содержать внешний водопроницаемый контейнер 320 в форме мешочка, который содержит определенную смесь 315, адаптированную для перорального применения. Не следует толковать как ограничивающие приведенные в данном описании ориентацию, размер и тип внешнего водопроницаемого мешочка, а также тип и природу композиции, адаптированную для перорального применения.In various embodiments of the present invention, the pyrazines obtained using the methods disclosed herein may be included in smokeless tobacco products in the form of a flavor in a smokeless tobacco formulation. The form of the smokeless tobacco product of the present invention may vary. In one particular embodiment, the product is in the form of a snus product containing certain tobacco material and a pyrazine-containing flavor produced by the methods of the present invention. Forms and methods of making snus tobacco formulations will be apparent to those skilled in the art of making snus tobacco products. For example, as shown in FIG. 7, an exemplary pouch product 300 may include an outer permeable pouch-shaped container 320 that contains a specific mixture 315 adapted for oral administration. It is not to be construed as limiting the orientation, size, and type of the outer permeable pouch described herein, or the type and nature of the composition adapted for oral administration.

В различных вариантах реализации влагопроницаемый пакетик или мешочек может выполнять функцию контейнера для применения находящейся внутри него композиции. Как отмечено в данном описании, композиция/конструкция таких пакетиков или мешочков может быть различной, в частности как мешочка-контейнера 320 в варианте реализации, представленном на ФИГ. 7. Например, надлежащие пакетики, мешочки или контейнеры указанного типа, используемые для изготовления бездымных табачных продуктов, которые могут быть модифицированы в соответствии с настоящим изобретением, доступны под торговыми марками CatchDry, Ettan, General, Granit, Goteborgs Rape, Grovsnus White, Metropol Kaktus, Mocca Anis, Mocca Mint, Mocca Wintergreen, Kicks, Probe, Prince, Skruf and TreAnkrare. Тип мешочка продукта, подобного по форме и виду различным вариантам реализации пакетированного продукта, приведенного в настоящем описании, доступен на рынке под наименованием ZONNIC (реализиумый Niconovum АВ). Дополнительно, продукты по типу мешочка, в целом подобные по форме и виду различным вариантам реализации пакетированного продукта, представлены в качестве композиций нюхательного табака в мешочке Е-J в примере 1 международной публикации заявки РСТ 2007/104573 на имя Axelsson и др., включенной в настоящее описание посредством ссылки, которые изготавливают с использованием вспомогательных веществ и условий обработки, подходящих дл применения для изготовления пакетированных продуктов, как показано в настоящем описании.In various embodiments, the liquid-pervious sachet or pouch may function as a container for the application of the composition contained therein. As noted herein, the composition/design of such sachets or pouches may vary, such as the container pouch 320 in the embodiment shown in FIG. 7. For example, appropriate pouches, pouches or containers of the type indicated for use in the manufacture of smokeless tobacco products which may be modified in accordance with the present invention are available under the trademarks CatchDry, Ettan, General, Granit, Goteborgs Rape, Grovsnus White, Metropol Kaktus , Mocca Anis, Mocca Mint, Mocca Wintergreen, Kicks, Probe, Prince, Skruf and TreAnkrare. A type of product pouch similar in shape and appearance to various embodiments of the pouched product described herein is available on the market under the name ZONNIC (marketed by Niconovum AB). Additionally, pouch-type products generally similar in shape and appearance to the various pouched product embodiments are presented as E-J pouch snuff compositions in Example 1 of PCT Application Publication 2007/104573 to Axelsson et al., incorporated in the present description by reference, which are made using excipients and processing conditions suitable for use in the manufacture of packaged products as shown in the present description.

Количество материала, содержащегося в каждом мешочке, может различаться. В более малых вариантах реализации масса сухого материала в каждом мешочке составляет по меньшей мере примерно от 50 мг до примерно 150 мг. В более крупных вариантах реализации масса сухого материала в каждом мешочке предпочтительно не превышает примерно от 300 мг до примерно 500 мг.The amount of material contained in each bag may vary. In smaller embodiments, the dry weight of each pouch is at least about 50 mg to about 150 mg. In larger embodiments, the dry weight of each pouch preferably does not exceed about 300 mg to about 500 mg.

В некоторых вариантах реализации каждый мешочек/контейнер может вмещать внутри себя вкусоароматическую добавку, как более подробно описано в патенте США №7861728, автор Holton, Jr. и др., который включен в настоящее описание посредством ссылки. Вкусоароматическая добавка может содержать вкусоароматическое вещество, содержащее пиразин, полученный посредством способов согласно настоящему изобретению, как описано выше. При необходимости внутри каждого мешочка могут содержаться другие компоненты. Например, внутри каждого мешочка совместно с по меньшей мере одной капсулой или без нее может быть помещена по меньшей мере одна ароматизированная полоска, кусок или лист ароматизированного вододиспергируемого или водорастворимого материала (например, освежающий дыхание съедобный пленочный тип материала). Такие полоски или листы могут быть сложены или смяты для их непосредственного размещения внутри пакета. См., например, типы материалов и технологии, приведенные в патентах США №№6887307, автор Scott и др., и 6923981, автор Leung и др., и The EFS A Journal (2004) 85, 1-32; которые включены в настоящее описание посредством ссылки.In some embodiments, each pouch/container may contain a flavoring agent, as described in more detail in US patent No. 7861728, author Holton, Jr. and others, which is included in the present description by reference. The flavoring may contain a pyrazine-containing flavor obtained by the methods of the present invention as described above. Other components may be contained within each pouch as needed. For example, at least one flavored strip, piece, or sheet of a flavored water-dispersible or water-soluble material (eg, a breath freshening edible film-like material) may be placed within each pouch, with or without at least one capsule. Such strips or sheets may be folded or crumpled for direct placement within the pouch. See, for example, the types of materials and technologies given in US Pat. which are included in the present description by reference.

В различных вариантах реализации внешний водопроницаемый мешочек может содержать ПЛА или иные материалы для мешочка, известные в данной области техники. Описание различных компонентов продуктов типов снюс и их компонентов также приведены в публикации заявки на патент США №2004/0118422, автор Lundin и др., которая включена в настоящее описание посредством ссылки. См. также, например, патенты США №№4607479, автор Linden, 4631899, автор Nielsen, 5346734, автор Wydick и др., и 6162516, автор Derr, и публикацию патента США №2005/0061339, автор Hansson и др., каждый из которых включен в настоящее описание посредством ссылки. См. также типы пакетов, приведенные в патенте США №5167244, автор Kjerstad, который включен в настоящее описание посредством ссылки. Продукты типа снюс могут быть произведены с помощью оборудования, такого как доступное в виде SB 51-1/Т, SBL 50 и SB 53-2/Т от Merz Verpackungmaschinen GmBH. Мешочки со снюсом могут быть представлены в виде индивидуальных мешочков или множества мешочков (например, 2, 4, 5, 10, 12, 15, 20, 25 или 30 мешочков) и могут быть соединены или связаны вместе (например, встык), так что единичный пакет или индивидуальная порция могут быть легко отделены для применения из однорядной полосы или матрицы с мешочками.In various embodiments, the outer permeable pouch may comprise PLA or other pouch materials known in the art. Descriptions of the various components of snus type products and their components are also provided in US Patent Application Publication No. 2004/0118422 to Lundin et al., which is incorporated herein by reference. See also, for example, US Pat. of which is included in the present description by reference. See also the types of packages shown in US patent No. 5167244, the author of Kjerstad, which is incorporated into this description by reference. Snus type products can be produced using equipment such as those available as SB 51-1/T, SBL 50 and SB 53-2/T from Merz Verpackungmaschinen GmBH. Snus pouches may be presented as individual pouches or multiple pouches (e.g., 2, 4, 5, 10, 12, 15, 20, 25, or 30 pouches) and may be joined or tied together (e.g., end-to-end) so that a single sachet or individual portion can be easily separated for use from a single strip or pouches matrix.

Настоящее изобретение не ограничено бездымными табачными продуктами типа снюс. Например, смесь табачного материала и вкусоароматических веществ, содержащих по меньшей мере один пиразин, полученный посредством способов, приведенных в настоящем описании, может быть введена внутрь различных бездымных табачных форм, таких как рассыпчатый влажный нюхательный табак, рассыпчатый сухой нюхательный табак, жевательный табак, гранулированные частицы табака, экструдированные табачные полоски или частицы, тонко измельченные или размолотые агломераты порошкообразных частиц и компонентов, хлопьеобразные кусочки (например, которые могут быть образованы путем агломерации компонентов табачного состава в установке псевдоожиженного слоя), формованные кусочки табака (например, образованные в форме монеты, цилиндра, шарика, куба или тому подобных), кусочки жевательной резинки, содержащей табак, продукты с введением смеси съедобного материала, объединенные с кусочками табака и/или табачным экстрактом, продукты с введением табака (например, в виде табачного экстракта), наносимых на твердую несъедобную основу и тому подобное. Например, бездымный табачный продукт может иметь вид прессованных табачных пеллет, многослойных экструдированных частиц, экструдированных или формованных стержней или палочек, композиций, имеющих один тип табачного состава, окруженный другим типом табачного состава, скрученные лентовидные пленки, легко растворимые или диспергируемые в воде пленки или полоски (см., например, публикацию заявки на патент США №2006/0198873, автор Chan и др.), или капсулоподобные материалы, имеющие внешнюю оболочку (например, мягкую или твердую внешнюю оболочку, которая может быть чистой (clear), бесцветной, прозрачной или интенсивно окрашенной по своей природе) и внутренний участок, содержащий табак или табачный ароматизатор (например, ньютоновская жидкость или тиксотропная жидкость с введением табака какого-либо вида).The present invention is not limited to snus-type smokeless tobacco products. For example, a mixture of tobacco material and flavoring substances containing at least one pyrazine, obtained by the methods described herein, can be introduced into various smokeless tobacco forms, such as loose moist snuff, loose dry snuff, chewing tobacco, granular tobacco particles, extruded tobacco strips or particles, finely divided or milled agglomerates of powdered particles and components, flake-like pieces (for example, which can be formed by agglomeration of tobacco formulation components in a fluidized bed plant), molded tobacco pieces (for example, formed in the shape of a coin, cylinder, ball, cube or the like), pieces of chewing gum containing tobacco, products with the introduction of a mixture of edible material combined with pieces of tobacco and / or tobacco extract, products with the introduction of tobacco (for example, in the form of tobacco extract) applied to the body. I blow an inedible base and the like. For example, a smokeless tobacco product may be in the form of compressed tobacco pellets, multilayer extruded particles, extruded or molded rods or sticks, compositions having one type of tobacco formulation surrounded by another type of tobacco formulation, rolled ribbon-like films, readily water-soluble or dispersible films, or strips. (See, for example, U.S. Patent Application Publication No. 2006/0198873 to Chan et al.), or capsule-like materials having an outer shell (e.g., a soft or hard outer shell that can be clear, colorless, transparent or intensely colored in nature) and an internal portion containing tobacco or tobacco flavoring (eg, Newtonian fluid or thixotropic fluid incorporating some kind of tobacco).

В некоторых вариантах реализации бездымные табачные продукты согласно настоящему изобретению могут иметь вид пастилки, таблетки, микротаблетки или другого продукта в виде таблетки. См., например, типы составов пастилок и технологий изготовления форм или производства пастилок, приведенных в патентах США №№4967773, автор Shaw, 5110605, автор Acharya, 5733574, автор Dam, 6280761, автор Santus, 6676959, автор Andersson и др., 6248760, автор Wilhelmsen, и 7374779, автор, публикации патентов США №№2001/0016593, автор Wilhelmsen, 2004/0101543, автор Liu и др., 2006/0120974, автор Mcneight, 2008/0020050, автор Chau и др., 2009/0081291, автор Gin и др. и 2010/0004294, автор Axelsson и др., которые включены в настоящее описание посредством ссылки.In some embodiments, the smokeless tobacco products of the present invention may be in the form of a lozenge, tablet, microtablet, or other tablet product. See, for example, the types of lozenge formulations and techniques for making molds or producing lozenges in U.S. Patent Nos. 4,967,773 to Shaw, 5,110,605; 6248760 by Wilhelmsen and 7374779 by U.S. Patent Publication Nos. 2001/0016593 by Wilhelmsen 2004/0101543 by Liu et al. 2006/0120974 by Mcneight 2008/0020050 by Chau et al. 2009 /0081291 by Gin et al. and 2010/0004294 by Axelsson et al., which are incorporated herein by reference.

В зависимости от типа производимого бездымного табачного продукта табачный продукт может содержать один или более дополнительных компонентов помимо табачного материала и вкусоароматических веществ, содержащих по меньшей мере один пиразин, полученный способом согласно настоящему изобретению. Например, табачный материал и вкусоароматические вещества, полученные из табака, могут быть обработаны, перемешаны, изготовлены в виде готовой смеси, объединены и/или смешаны с другими материалами или ингредиентами, такими как другие табачные материалы или вкусоароматические вещества, наполнители, связующие вещества, регуляторы рН, буферные агенты, соли, подсластители, красители, добавки, повышающие распадаемость, смачивающие реагенты и консерванты (любой из которых может представлять собой инкапсулированный ингредиент). См., например, указанные типичные компоненты, комбинации компонентов, относительные количества указанных компонентов и ингредиентов, имеющих отношение к табаку, а также виды и способы применения указанных компонентов, приведенные в публикации патентов США №№2011/0315154, автор Mua и др., и 2007/0062549, автор Holton, Jr. и др., и патенте США №7861728, автор Holton, Jr. и др., каждый из которых включен в настоящее описание посредством ссылки.Depending on the type of smokeless tobacco product being produced, the tobacco product may contain one or more additional components in addition to the tobacco material and flavoring agents containing at least one pyrazine obtained by the process of the present invention. For example, the tobacco material and tobacco-derived flavors may be processed, blended, formulated, combined, and/or blended with other materials or ingredients such as other tobacco materials or flavors, fillers, binders, regulators. pH, buffering agents, salts, sweeteners, colors, disintegrants, wetting agents, and preservatives (any of which may be an encapsulated ingredient). See, for example, said typical ingredients, combinations of ingredients, relative amounts of said ingredients and tobacco-related ingredients, and uses and uses of said ingredients in U.S. Patent Publication No. 2011/0315154 by Mua et al., and 2007/0062549 by Holton, Jr. et al. and US Pat. No. 7,861,728 to Holton, Jr. and others, each of which is included in the present description by reference.

В различных вариантах реализации по меньшей мере один пиразин, полученный способами, описанными в настоящем описании, может быть введен в бездымные табачные продукты в виде вкусоароматического вещества в электронное курительное изделие. На данный момент предложено множество курительных продуктов, генераторов запахов и медицинских ингаляторов, которые используют электрическую энергию для испарения или нагрева высоколетучих материалов или направлены на обеспечение ощущения выкуривания сигареты, сигары или курительной трубки без сжигания табака в значительной степени. См., например, различные альтернативные курительные изделия, устройства доставки аэрозоля и нагревательные источники, приведенные в разделе уровня техники, описанного в патенте США №7726320, автор Robinson и др., публикации патентов США №№2013/0255702, автор Griffith Jr. и др., 2014/0000638, автор Sebastian и др., 2014/0060554, автор Collett и др., 2014/0096781, автор Sears и др., 2014/0096782, автор Ampolini и др., и 2015/0059780, автор Davis и др., полное содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки.In various embodiments, at least one pyrazine produced by the methods described herein may be incorporated into smokeless tobacco products as a flavoring agent in an electronic smoking article. A variety of smoking products, odor generators, and medical inhalers have now been proposed that use electrical energy to vaporize or heat highly volatile materials, or aim to provide the sensation of smoking a cigarette, cigar, or pipe without burning tobacco to a great extent. See, for example, various alternative smoking articles, aerosol delivery devices, and heating sources in the background section of U.S. Patent No. 7,726,320 to Robinson et al. et al., 2014/0000638 by Sebastian et al., 2014/0060554, by Collett et al., 2014/0096781, by Sears et al. Davis et al., the entire contents of which are incorporated herein by reference.

На ФИГ. 8 изображен пример варианта реализации электронного курительного изделия 200. Как показано в данном случае, орган управления 202 может быть образован корпусом органа управления 201, который включает в себя управляющий элемент 206, датчик потока 208, батарею 210 и LED 212. Картридж 204 может быть образован корпусом картриджа 203, содержащим резервуар 244, который имеет гидравлическое сообщение с транспортирующим жидкость элементом 236, прикрепленным к фитилю, или иным образом транспортирует в нагреватель 234 композицию предшественника аэрозоля, располагаемую в резервуаре. Отверстие 228 может присутствовать в оболочке картриджа 203 для обеспечения выхода сформированного аэрозоля из картриджа 204. Такие компоненты представляют собой типичные компоненты, которые могут присутствовать в картридже и быть направленными на ограничивание объема компонентов в картридже, которые содержатся в настоящем раскрытии изобретения. Картридж 204 может быть приспособлен для присоединения к органу управления 202 за счет тугой посадки между выступом органа управления 224 и гнезда картриджа 240. Такое присоединение позволяет обеспечить стабильное соединение между органом управления 202 и картриджем 204, а также позволяет установить электрический контакт между батареей 210 и управляющим элементом 206 в органе управления и нагревателем 234 в картридже. Картридж 204 также может включать в себя один или более электронных компонентов 250, которые могут включать ИС, запоминающее устройство, датчик или тому подобные. Электронный компонент 250 может быть приспособлен для обмена сигналами с управляющим элементом 206. Различные компоненты электронного курительного устройства в соответствии с настоящим раскрытием изобретения могут быть выбраны из компонентов, описанных в данной области техники и являющихся коммерчески доступными.FIG. 8 depicts an exemplary embodiment of an electronic smoking article 200. As shown herein, the control 202 may be formed by a control body 201 that includes a control 206, a flow sensor 208, a battery 210, and an LED 212. The cartridge 204 may be formed a cartridge body 203 comprising a reservoir 244 that is in fluid communication with a fluid transport member 236 attached to the wick, or otherwise conveys to the heater 234 the aerosol precursor composition located in the reservoir. An opening 228 may be present in the cartridge shell 203 to allow the formed aerosol to escape from the cartridge 204. Such components are typical components that may be present in a cartridge and are intended to limit the scope of the components in the cartridge that are contained in the present disclosure. The cartridge 204 may be adapted to attach to the control 202 by a tight fit between the projection of the control 224 and the cartridge socket 240. This attachment allows for a stable connection between the control 202 and the cartridge 204, and also allows electrical contact between the battery 210 and the control element 206 in the control and heater 234 in the cartridge. The cartridge 204 may also include one or more electronic components 250, which may include an IC, a memory device, a sensor, or the like. The electronic component 250 may be adapted to communicate with the control element 206. Various components of the electronic smoking device in accordance with the present disclosure may be selected from those described in the art and are commercially available.

В различных вариантах реализации композиция предшественника аэрозоля может содержать вкусоароматическое вещество, содержащее по меньшей мере один пиразин, полученный способами согласно настоящему изобретению. Примеры составов для материалов предшественника аэрозоля, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим раскрытием изобретения, описаны в патенте США №7217320, автор Robinson и др., публикациях патентов США №№. 2013/0008457, автор Zheng и др., 2013/0213417, автор Chong и др., 2014/0060554, автор Collett и др., и 2014/0000638, автор Sebastian и др., полное содержание раскрытия которых включено в настоящее описание посредством. Другие предшественники аэрозоля, которые могут содержать полученные из табака пиразины, приведенные в настоящем описании, включают в себя предшественники аэрозоля, которые входят в продукт VUSE® от R. J. Reynolds Vapor Company, продукт BLU™ от Imperial Tobacco, продукт MISTIC MENTHOL от Mistic Ecigs и продукт VYPE от CN Creative Ltd. Также подходящими являются так называемые «курительные соки» для электронных сигарет, которые доступны в Johnson Creek Enterprises LLC.In various embodiments, the aerosol precursor composition may contain a flavoring agent containing at least one pyrazine obtained by the methods of the present invention. Examples of formulations for aerosol precursor materials that can be used in accordance with the present disclosure are described in US Patent No. 7,217,320 to Robinson et al., US Patent Publication Nos. 2013/0008457 by Zheng et al., 2013/0213417 by Chong et al., 2014/0060554 by Collett et al., and 2014/0000638 by Sebastian et al. . Other aerosol precursors that may contain the tobacco-derived pyrazines described herein include the aerosol precursors found in R. J. Reynolds Vapor Company's VUSE® product, Imperial Tobacco's BLU™ product, Mistic Ecigs' MISTIC MENTHOL product, and VYPE by CN Creative Ltd. Also suitable are the so-called "smoking juices" for electronic cigarettes, which are available from Johnson Creek Enterprises LLC.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬEXPERIMENTAL PART

Аспекты настоящего изобретения более подробно пояснены в следующих примерах, которые приведены с целью описания определенных иллюстративных аспектов настоящего изобретения и которые не следует рассматривать как его ограничивающие.Aspects of the present invention are explained in more detail in the following examples, which are provided for the purpose of describing certain illustrative aspects of the present invention and should not be construed as limiting it.

Пример 1Example 1

Пиразины получали с использованием ацетоина (3-гидрокси-2-бутанон) вместо сахара(ов) в качестве источника углерода в реакциях с аммиаком.Pyrazines were prepared using acetoin (3-hydroxy-2-butanone) instead of sugar(s) as the carbon source in reactions with ammonia.

Ацетоин, гидроксид аммония (28-30%), лейцин, дихлорметан и фосфорную кислоту (Н3РО4) приобретали у Sigma-Aldrich (St. Louis, МО). Белок F1 приобретали у R.J. Reynolds Tobacco Co. (Winston-Salem, NC) и подвергали гидролизу. Массовая доля гидролизованных аминокислот в общем гидролизованном растворе находилась в диапазоне 50-55%. Все реакции синтеза пиразинов проводили в сосуде Parr емкостью 40 мл. В каждой реакции 0,8 грамм ацетоина смешивали с 1,8 мл NH4OH и 0,6 мл Н3РО4, и затем добавляли достаточное количество гидролизованного белка F1 (20 мл) для доведения массы аминокислот до 0,4 грамм. Например, в случае если в 1 литре раствора гидролизовали 40 грамм белка F1, то массовая доля аминокислот в растворе составляла до 50%, что равно 20 граммам аминокислот в 1 литре раствора. Для того чтобы использовать 0,4 г аминокислот в реакции, в химический реактор добавляли только 20 мл вышеуказанного раствора. В некоторых реакциях вместо гидролизованного белка F1 в качестве источника аминокислоты использовали лейцин и для корректировки объема добавляли только 20 мл воды. Для всех растворов значение рН доводили до 8,0 и затем начинали реакцию. После завершения каждой реакции смесь экстрагировали 30 мл дихлорметана (ДХМ). Далее 200 мкл экстракта ДХМ разбавляли до 1 мл с использованием ДХМ и анализировали с помощью метода ГХ/МС.Acetoin, ammonium hydroxide (28-30%), leucine, dichloromethane and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). F1 protein was purchased from RJ Reynolds Tobacco Co. (Winston-Salem, NC) and subjected to hydrolysis. The mass fraction of hydrolyzed amino acids in the total hydrolyzed solution was in the range of 50-55%. All pyrazine synthesis reactions were carried out in a 40 ml Parr flask. In each reaction, 0.8 grams of acetoin was mixed with 1.8 ml of NH 4 OH and 0.6 ml of H 3 PO 4 and then enough hydrolysed F1 protein (20 ml) was added to bring the mass of amino acids to 0.4 grams. For example, if 40 grams of F1 protein was hydrolyzed in 1 liter of solution, then the mass fraction of amino acids in the solution was up to 50%, which is equal to 20 grams of amino acids in 1 liter of solution. In order to use 0.4 g of amino acids in the reaction, only 20 ml of the above solution was added to the chemical reactor. In some reactions, leucine was used as the amino acid source instead of hydrolyzed F1 protein and only 20 ml of water was added to adjust the volume. For all solutions, the pH was adjusted to 8.0 and then the reaction was started. After completion of each reaction, the mixture was extracted with 30 ml of dichloromethane (DCM). Next, 200 μl of the DCM extract was diluted to 1 ml with DCM and analyzed by GC/MS.

Все анализы методом ГХ/МС выполняли на 6890 GC, оснащенном 5973 масс-селективным детектором (MSD) от Agilent (Wilmington, DE). Разделение проводили с помощью капилярной колонки DB-WAXTER (длиной 30 м × 250 мкм I.D. с толщиной пленки 0,25 мкм) от J&W (Wilmington, DE). Каждый из анализов проводили при следующих рабочих параметрах:All GC/MS analyzes were performed on a 6890 GC equipped with a 5973 Mass Selective Detector (MSD) from Agilent (Wilmington, DE). Separation was performed using a DB-WAXTER capillary column (30 m long x 250 µm I.D. with a film thickness of 0.25 µm) from J&W (Wilmington, DE). Each of the assays was performed under the following operating parameters:

Температура инжектораInjector temperature 260°С260°С Промывочный клапанflush valve 3 мл/мин3 ml/min Время промывкиFlushing time 1 мин1 minute Общий поток General flow 24 мл/мин24 ml/min Постоянный потокConstant flow 1 мл/мин1 ml/min Объем вводимой пробыInjection volume 2 мкл, деление потока 1:202 µl, flow split 1:20 Начальная температура термостатаInitial thermostat temperature 50°С50°С Начальное время термостатаThermostat start time 3 мин3 min Скорость нагрева термостатаThermostat heating rate 15°С/мин15°C/min Конечная температура термостата End thermostat temperature 250°С250°С Конечное время термостата Thermostat end time 1 мин1 minute Темп, переходной линии МСДTemp, transition line MSD 260°С260°С

Для идентификации каждого из пиразинов использовали библиотеку MS Wiley.The MS Wiley library was used to identify each of the pyrazines.

В первой реакции ацетоин (0,8 грамм) подвергали взаимодействию с NH4OH (1,8 мл) и Н3РО4 (0,6 мл) при рН=8 при 90°С в течение 12-15 часов. Более чем 90% ацетоина преобразовалось в тетраметилпиразин (ТМП). Далее реакцию повторяли с использованием идентичных условий но вместо нагревания реакционной смеси при 90°С в течение 12-15 часов, ее нагревали только в течение 4 часов при 120°С. Результаты были подобны тем, что получали при 90°С и 12-15 часах.In the first reaction, acetoin (0.8 grams) was reacted with NH 4 OH (1.8 ml) and H 3 PO 4 (0.6 ml) at pH=8 at 90°C for 12-15 hours. More than 90% of the acetoin was converted to tetramethylpyrazine (TMP). Next, the reaction was repeated using identical conditions but instead of heating the reaction mixture at 90°C for 12-15 hours, it was heated only for 4 hours at 120°C. The results were similar to those obtained at 90°C and 12-15 hours.

Далее для того, чтобы определить образовались ли разветвленные пиразины, к реакционной смеси добавляли аминокислоты (лейцин). Для данной цели 0,8 грамм ацетоина + 1,8 мл NH4OH + 0,6 мл Н3РО4 и 0,25 грамм лейцина смешивали с 20 мл H2O и рН корректировали до 8. Затем реакционную смесь нагревали в течение 18 часов при 120°С и затем реакционную смесь экстрагировали 30 мл ДХМ и анализировали с помощью метода ГХ/МС. Был обнаружен только ТМП (tR = 8,2 мин) и небольшое количество ацетоина (tR = 6,1 мин). Наличие разветвленных пиразинов не обнаружено.Further, in order to determine whether branched pyrazines were formed, amino acids (leucine) were added to the reaction mixture. For this purpose, 0.8 grams of acetoin + 1.8 ml of NH 4 OH + 0.6 ml of H 3 PO 4 and 0.25 grams of leucine were mixed with 20 ml of H 2 O and the pH was adjusted to 8. The reaction mixture was then heated for 18 hours at 120°C and then the reaction mixture was extracted with 30 ml of DCM and analyzed using the GC/MS method. Only TMP was detected (t R = 8.2 min) and a small amount of acetoin (t R = 6.1 min). The presence of branched pyrazines was not detected.

Далее проводили подобную реакцию, но в реакции вместо лейцина и H2O использовали 20 мл гидролизованного белка F1. Указанную реакцию проводили в сосуде Parr при 120°С в течение 18 часов. После охлаждения реакционной смеси с целью экстракции пиразинов использовали 30 мл ДХМ. В этот раз разветвленные пиразины также не были обнаружены, присутствовал только ТМП.Next, a similar reaction was carried out, but instead of leucine and H 2 O, 20 ml of hydrolyzed F1 protein was used in the reaction. This reaction was carried out in a Parr vessel at 120° C. for 18 hours. After cooling the reaction mixture, 30 ml of DCM was used to extract the pyrazines. This time, branched pyrazines were also not detected, only TMP was present.

Для определения того, прореагировал ли аммоний со всем ацетоином, с целью предотвращения вступления в реакцию аминокислот(ы) с ацетоином, вместо NH4OH использовали другой источник основания (NaOH) для поддержания основных условий реакции, рН > 8. Для данной цели проводили две реакции. В первой реакции 0,8 грамм ацетоина смешивали с 0,25 грамм лейцина и 20 мл 0,1 н. NaOH (рН= 12), во второй же реакции рН корректировали до значения 8,2 с помощью Н3РО4. Обе реакционные смеси нагревали при 120°С в течение 8 часов с использованием сосуда Parr. После охлаждения реакционной смеси содержимое реакционной смеси подвергали экстракции посредством ДХМ и анализировали методом ГХ/МС. Присутствие пиразинов, и даже ТМП, не было обнаружено.To determine if the ammonium had reacted with all of the acetoin, in order to prevent the amino acid(s) from reacting with acetoin, another source of base (NaOH) was used instead of NH 4 OH to maintain the basic reaction conditions, pH > 8. For this purpose, two reactions. In the first reaction, 0.8 grams of acetoin was mixed with 0.25 grams of leucine and 20 ml of 0.1 N. NaOH (pH= 12), in the second reaction, the pH was adjusted to a value of 8.2 with H 3 PO 4 . Both reaction mixtures were heated at 120° C. for 8 hours using a Parr vessel. After cooling the reaction mixture, the contents of the reaction mixture were subjected to extraction with DCM and analyzed by GC/MS. The presence of pyrazines, and even TMP, was not detected.

Указанные выше реакции показывают, что добавление аминокислот в реакционную смесь ацетоина и NH4OH не ведет к получению разветвленных пиразинов. Кроме того, обнаружено, что ацетоин не представляет собой ключевое промежуточное соединение в реакциях между сахаром(ами) и свободными аминокислотами для получения пиразинов, содержащих разветвленные алкильные боковые цепи.The above reactions show that the addition of amino acids to the reaction mixture of acetoin and NH 4 OH does not lead to branched pyrazines. In addition, it has been found that acetoin is not a key intermediate in reactions between sugar(s) and free amino acids to produce pyrazines containing branched alkyl side chains.

Пример 2Example 2

Источники углерода в виде гидроксикетона, отличающиеся от ацетоина, применяли для селективного получения пиразинов, отличных от ТМП.Hydroxyketone carbon sources other than acetoin have been used to selectively prepare pyrazines other than TMP.

1-ОН-ацетон, 1-OH-2-бутанон, гидроксид аммония (28-30%), фосфорная кислота (Н3РО4), изолейцин, треонин и изовалерьяновый альдегид были получены от Sigma-Aldrich (St. Louis, МО). Белки F1, выделяемые из растения рода Nicotiana, были получены от R.J. Reynolds Tobacco Co. (Winston-Salem, NC) и проведен их гидролиз с целью получения аминокислот. Массовая доля гидролизованных аминокислот в общем гидролизованном растворе находились в диапазоне 50-55%.1-OH-acetone, 1-OH-2-butanone, ammonium hydroxide (28-30%), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), isoleucine, threonine and isovaleric aldehyde were obtained from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO ). F1 proteins isolated from a plant of the genus Nicotiana were obtained from RJ Reynolds Tobacco Co. (Winston-Salem, NC) and hydrolyzed to obtain amino acids. The mass fraction of hydrolyzed amino acids in the total hydrolyzed solution was in the range of 50-55%.

Все реакции синтеза пиразинов проводили в сосуде Parr объемом 40 мл. В каждой реакции 1 грамм 1-ОН-ацетона или 1-OH-2-бутанона смешивали с 0,25, 0,5, 1 и 1,25 мл NH4OH и 10 мл Н2О. Каждую реакционную смесь перемешивали и нагревали при различных температурах (100-140°С) в течение периода 4-24 часов. Уровень рН для большинства реакций составлял примерно 11 (без выполнения корректировки значения). Однако, в реакциях, в которых уровень рН корректировали до 8, для снижения значения рН использовали Н3РО4.All pyrazine synthesis reactions were carried out in a 40 ml Parr flask. In each reaction, 1 gram of 1-OH-acetone or 1-OH-2-butanone was mixed with 0.25, 0.5, 1 and 1.25 ml of NH 4 OH and 10 ml of H 2 O. Each reaction mixture was stirred and heated at various temperatures (100-140°C) for a period of 4-24 hours. The pH level for most of the reactions was about 11 (no adjustment was made). However, in reactions in which the pH was adjusted to 8, H 3 PO 4 was used to lower the pH.

После завершения каждой реакции смесь экстрагировали 20-25 мл дихлорметана. При каждой экстракции в качестве внутреннего стандарта для всех количественных определений использовали 250 мкм дейтерированного 2-метилпиразина. Во всех реакциях смесь перемешивали, используя магнитную мешалку в ходе реакционного процесса.After completion of each reaction, the mixture was extracted with 20-25 ml of dichloromethane. For each extraction, 250 µm deuterated 2-methylpyrazine was used as an internal standard for all assays. In all reactions, the mixture was stirred using a magnetic stirrer during the reaction process.

Все анализы методом ГХ/МС выполняли с использованием одного и того же оборудования и рабочих параметров, как тех, которые использованы выше в примере 1. Для определения каждого пиразина использовали библиотеку МС Wiley. При количественном анализе пиразины определяли количественно, используя режим мониторинга избранного иона. Каждый пиразин определяли количественно в сравнении с массой внутреннего стандарта (250 мкг), добавляемого к экстрагенту.All GC/MS analyzes were performed using the same equipment and operating parameters as those used in Example 1 above. The Wiley MS library was used to determine each pyrazine. In quantitation, pyrazines were quantified using the selected ion monitoring mode. Each pyrazine was quantified in comparison to the weight of the internal standard (250 μg) added to the extractant.

Сначала 1-гидроксиацетон подвергали взаимодействию с NH4OH в различных соотношениях, температурах, уровне рН и времени реакции с целью максимального повышения процентного выхода пиразинов. Пиразины, обнаруженные после реакции 1-ОН-ацетона с NH4OH включали: 2,6-диметилпиразин; 2,5-диметилпиразин, 2-этил-5-метилпиразин, 2-этил-6-метилпиразин, 2,3,5-триметилпиразин, 2-этил-3,5-диметилпиразин, 2-этил-2,5-диметилпиразин, 2,3,5,6-триметилпиразин, 2,3,5-триметил-6-этилпиразин, 2,6-диметил-3-пропилпиразин, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразин, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразин, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразин, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразин, 2,5-диметил-3-пропилпиразин, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразин, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразин, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразин, 2,6-диметил-3-изобутилпиразин, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразин.First, 1-hydroxyacetone was reacted with NH 4 OH at various ratios, temperatures, pH levels, and reaction times to maximize the percentage yield of pyrazines. The pyrazines found after the reaction of 1-OH-acetone with NH 4 OH included: 2,6-dimethylpyrazine; 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, 2,3,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl- 3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2 ,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3,6-dimethylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2- methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine.

В первой части данного исследования реакции проводили при двух разных уровнях рН (8,0 и 11,0) для определения того, какой уровень рН приводит к более высокому выходу и наибольшему числу пиразинов. В первой реакции 1 мл 1-ОН-ацетона подвергали взаимодействию с 0,5 мл NH4OH и 10 мл Н2О. Уровень рН для данной реакции при измерении составил приблизительно 11,0. Во второй реакции перемешивали такой же объем реактанта, но уровень рН доводили до значения 8,0 с помощью концентрированной Н3РО4. В обеих реакциях осуществляли нагревание при 120°С в течение 12 часов. Процентный выход пиразинов был выше при уровне рН около 11,0. Для этой цели уровень рН в последующих экспериментах не корректировали и реакции проводили при рН 11 или выше.In the first part of this study, reactions were run at two different pH levels (8.0 and 11.0) to determine which pH level resulted in the highest yield and the highest number of pyrazines. In the first reaction, 1 ml of 1-OH-acetone was reacted with 0.5 ml of NH 4 OH and 10 ml of H 2 O. The pH for this reaction was measured at approximately 11.0. In the second reaction, the same volume of reactant was stirred, but the pH was adjusted to 8.0 with concentrated H 3 PO 4 . Both reactions were heated at 120° C. for 12 hours. The percentage yield of pyrazines was higher at about pH 11.0. For this purpose, the pH level in subsequent experiments was not adjusted and the reactions were carried out at pH 11 or higher.

Далее по тексту приведено влияние температуры (100, 110, 120, 130 и 140°С) на синтез пиразинов при использовании 1-ОН-ацетона (1 г) и NH4OH (1 г) с молярным соотношением C:N как 1:2 в 10 мл Н2О (время реакции - 12 часов). Выход пиразинов увеличивается с повышением температуры, все еще демонстрируя увеличение выхода пиразинов по достижению температуры в 140°С.Further in the text, the effect of temperature (100, 110, 120, 130 and 140°C) on the synthesis of pyrazines using 1-OH-acetone (1 g) and NH 4 OH (1 g) with a C:N molar ratio of 1 is given: 2 in 10 ml of H 2 O (reaction time - 12 hours). The yield of pyrazines increases with increasing temperature, still showing an increase in the yield of pyrazines upon reaching a temperature of 140°C.

Исследовано влияние различного времени реакции (4, 8, 12, 16 и 24 часа) на синтез пиразинов при использовании 1-ОН-ацетона (1 г) и NH4OH (1 г) с молярным соотношением C:N как 1:2 в 10 мл Н2О. Максимальные выходы пиразинов получали в случае, когда время реакции составляет 16 часов.The effect of different reaction times (4, 8, 12, 16, and 24 hours) on the synthesis of pyrazines was studied using 1-OH-acetone (1 g) and NH 4 OH (1 g) with a C:N molar ratio of 1:2 in 10 ml H 2 O. The maximum yields of pyrazines were obtained when the reaction time was 16 hours.

Исследовано влияние различных молярных соотношений 1-ОН-ацетон:NH4OH (1:0,5; 1:1; 1:2 и 1:2,5; 1-ОН-ацетон и NH4OH) в реакции в 10 мл Н2О на выход пиразинов при 120°С через 12 часов. Оптимальное соотношение составляет 1:2, которое соответствует 1 грамму 1-ОН-ацетона и 1 мл NH4OH.The influence of different molar ratios of 1-OH-acetone:NH 4 OH (1:0.5; 1:1; 1:2 and 1:2.5; 1-OH-acetone and NH 4 OH) in the reaction in 10 ml H 2 O on the output of pyrazines at 120°C after 12 hours. The optimal ratio is 1:2, which corresponds to 1 gram of 1-OH-acetone and 1 ml of NH 4 OH.

В случае использования в реакции большего объема NH4OH выход в реакции падал более чем на 10%.In the case of using a larger volume of NH 4 OH in the reaction, the yield in the reaction fell by more than 10%.

Подводя итог, следует отметить, что условия реакции (температура, время, соотношение C:N и рН) оптимизированы с целью максимального повышения количественного содержания пиразинов. Результаты показали, что при оптимальных условиях (C:N = 1:2, температура = 120°С, время реакции = 16 часа и рН = 11-12) происходит синтез по меньшей мере 19-20 различных пиразинов при использовании гидроксиацетона в качестве единственного источника углерода. Отсутствие каких-либо определяемых количеств молекул пиразинов и/или метилпиразинов среди синтезируемых пиразинов подтверждает обнаружение того, что источник углерода (т.е. α,β-гидроксикетон) влияет на строение пиразинов, получаемых в реакции источника углерода с источником азота.In summary, it should be noted that the reaction conditions (temperature, time, C:N ratio and pH) are optimized to maximize the quantitative content of pyrazines. The results showed that under optimal conditions (C:N = 1:2, temperature = 120°C, reaction time = 16 hours and pH = 11-12), at least 19-20 different pyrazines are synthesized using hydroxyacetone as the only source of carbon. The absence of any detectable amounts of pyrazine and/or methylpyrazine molecules among the synthesized pyrazines confirms the finding that the carbon source (ie, α,β-hydroxy ketone) influences the structure of the pyrazines produced by the reaction of the carbon source with a nitrogen source.

Пример 3Example 3

Исследовали влияние добавления аминокислот и альдегида в отдельной реакции 1-ОН-ацетона и NH4OH в соответствии с вышеуказанными параметрами в примере 2 при соотношении C:N = 1:2, при смешивании с 10 мл Н2О при 120°С в течение 12 часов.The effect of adding amino acids and aldehyde in a separate reaction of 1-OH-acetone and NH 4 OH was studied according to the above parameters in Example 2 at a C:N ratio of 1:2, when mixed with 10 ml of H 2 O at 120°C for 12 hours.

В качестве дополнительных источников азота было исследовано две разные аминокислоты. В каждой реакции 0,2 грамма аминокислоты добавляли отдельно к каждой реакционной смеси так, чтобы было возможно исследовать, как дополнительные аминокислоты влияют на синтез пиразина и его выход. В отдельной реакции изо валериановый альдегид добавляли в оптимизированную реакционную смесь с целью исследования влияния на синтез пиразина и его выход. В случае, когда в качестве дополнительного источника азота применяли гидролизованный белок F1, то использовали 10 мл гидролизованных белков F1 (которые содержат примерно 0,2 грамма различных аминокислот). В данной реакции H2O не добавляли, так как гидролизованные белки F1 находились в 10 мл Н2О.Two different amino acids have been investigated as additional sources of nitrogen. In each reaction, 0.2 grams of an amino acid was added separately to each reaction mixture so that it was possible to investigate how additional amino acids affect pyrazine synthesis and yield. In a separate reaction, isovaleraldehyde was added to an optimized reaction mixture to investigate the effect on pyrazine synthesis and yield. In the case where hydrolyzed F1 protein was used as an additional source of nitrogen, 10 ml of hydrolyzed F1 proteins (which contain approximately 0.2 grams of various amino acids) were used. In this reaction, H 2 O was not added, since the hydrolyzed F1 proteins were in 10 ml of H 2 O.

Было обнаружено, что, если в качестве возможного дополнительного источника азота использован изолейцин, то концентрация 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина и 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина возрастает. В отдельной реакции, если треонин использован в качестве дополнительного источника азота, то концентрация 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина и 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина возрастает, и увеличивается выход 2,6-диметил-3-(2-метилбутил) пиразина. Интересно отметить, что суммарные выходы пиразинов схожи в случае, если к реакционной смеси добавлен треонин или изолейцин. Оба соединения повышают суммарный выход пиразинов более чем на 7%.It has been found that if isoleucine is used as a possible additional nitrogen source, the concentration of 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine and 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine increases. In a separate reaction, if threonine is used as an additional source of nitrogen, then the concentration of 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine and 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine increases, and the yield of 2 ,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine. It is interesting to note that the total yields of pyrazines are similar when threonine or isoleucine is added to the reaction mixture. Both compounds increase the total yield of pyrazines by more than 7%.

Добавление изовалерианового альдегида к отдельной реакционной смеси 1-ОН-ацетона и NH4OH ведет к тому, что процентный выход 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина и 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина возрастает с 0 до 14 и 13 мг, соответственно. Суммарный выход пиразинов возрастает более чем на 20 процентов.The addition of isovaleraldehyde to a separate reaction mixture of 1-OH-acetone and NH 4 OH leads to the fact that the percentage yield of 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine and 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl )pyrazine increases from 0 to 14 and 13 mg, respectively. The total yield of pyrazines increases by more than 20%.

Вместо чистой аминокислоты в реакции может быть использована смесь аминокислот, полученных путем гидролиза белков F1. Так как гидролизованные протеины F1 уже находятся в водном растворе, то воду к смеси не добавляли. Для этой цели 10 мл гидролизованных белков F1, которые содержали приблизительно 0,2 г аминокислоты и 10 мл Н2О, подвергали взаимодействию с 1-ОН-ацетоном и NH4OH при соотношении C:N = 1:2 при 120°С в течение 16 часов. Выход 2,5-диметилпиразина возрастал более чем на 80%, и выход 2,5-диметил-3-(2-метилбутил) пиразина и 2,5-диметил-3-(3-метилбутил) пиразина возрастал с 0 до более чем 1 мг. Не ограничиваясь теорией, алкильная часть аминокислоты преобразуется в альдегид Штрекера, вступающий в реакцию с гидроксидом аммония с получением имина, который в свою очередь присоединяется к структуре пиразина.Instead of a pure amino acid, a mixture of amino acids obtained by hydrolysis of F1 proteins can be used in the reaction. Since the hydrolysed F1 proteins are already in aqueous solution, no water was added to the mixture. For this purpose, 10 ml of hydrolysed F1 proteins, which contained approximately 0.2 g of the amino acid and 10 ml of H 2 O, were reacted with 1-OH-acetone and NH 4 OH at a C:N = 1:2 ratio at 120°C in within 16 hours. The yield of 2,5-dimethylpyrazine increased by more than 80%, and the yield of 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine and 2,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine increased from 0 to more than 1 mg. Without being limited by theory, the alkyl portion of the amino acid is converted to Strecker's aldehyde, which reacts with ammonium hydroxide to form an imine, which in turn adds to the pyrazine structure.

Оценивали влияние различных температур и соотношения C:N (1:1 и 1:2) на синтез пиразинов с использованием 1-ОН-ацетона и NH4OH в присутствии дополнительных аминокислот/альдегида. В данных исследованиях повышение температуры с 100 до 120°С и соотношения C:N приводит в увеличению выхода пиразинов.The effect of various temperatures and C:N ratios (1:1 and 1:2) on the synthesis of pyrazines using 1-OH-acetone and NH 4 OH in the presence of additional amino acids/aldehyde was evaluated. In these studies, increasing the temperature from 100 to 120°C and the ratio C:N leads to an increase in the yield of pyrazines.

Подводя итог, следует отметить, что добавление аминокислот, отдельных альдегидов или гидролизованного белка F1 повышает не только процентный выход определенных пиразинов, но и также увеличивает число синтезируемых пиразинов.In summary, the addition of amino acids, individual aldehydes, or hydrolysed F1 protein not only increases the percentage yield of certain pyrazines, but also increases the number of pyrazines synthesized.

Пример 4Example 4

Пиразины синтезировали в соответствии с вышеуказанными примерами 2 и 3, за исключением того, что в качестве источника углерода вместо 1-ОН-ацетона использован 1-ОН-2-бутанон.Pyrazines were synthesized in accordance with the above examples 2 and 3, except that 1-OH-2-butanone was used as a carbon source instead of 1-OH-acetone.

Для этой цели 1 грамм 1-OH-2-бутанона подвергали взаимодействию с 1 мл NH4OH и 10 мл Н2О при 120°С в течение 16 часов. Метилпиразины не образовывались. Все образующиеся пиразины содержали этил или более высшие разветвленные алканы. Выход пиразинов, однако, был не так высок, как при использовании 1-ОН-ацетона. Пиразины, синтезируемые в реакции с использованием 1-OH-2-бутанона и NH4OH с C:N = 1:2 при 120°С в течение 16 часов, включали 2,6-диэтилпиразин, 2,5-диэтилпиразин, 2-этил-3,5,6-триметилпиразин, 3,5(3,6-диметил)-2,N-пропилпиразин, 2,5-диэтил-3-метилпиразин, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразин, транс-3-метил-2,н-пропил-6(1-бутенил)пиразин, 2,5-диметил-3-этилпиразин.For this purpose, 1 gram of 1-OH-2-butanone was reacted with 1 ml of NH 4 OH and 10 ml of H 2 O at 120° C. for 16 hours. Methylpyrazines were not formed. All the resulting pyrazines contained ethyl or higher branched alkanes. The yield of pyrazines, however, was not as high as with 1-OH-acetone. Pyrazines synthesized in the reaction using 1-OH-2-butanone and NH 4 OH with C:N = 1:2 at 120°C for 16 hours included 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2- ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5(3,6-dimethyl)-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine, trans -3-methyl-2,n-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine.

Как было упомянуто ранее, при 1-ОН-ацетоне в качестве источника углерода молекулы пиразина и метилпиразина не образуются. При 1-OH-2-бутаноне молекулы пиразина, метилпиразина и диметилпиразина не образуются, подтверждая то, что источник углерода полностью определяет структуру пиразинов. Результаты дополнительно показывают, что путем изменения источника углерода с 1-ОН-ацетона на 1-OH-2-бутанон можно задавать тип синтезируемых пиразинов.As mentioned earlier, with 1-OH-acetone as a carbon source, pyrazine and methylpyrazine molecules are not formed. With 1-OH-2-butanone, pyrazine, methylpyrazine, and dimethylpyrazine molecules are not formed, confirming that the carbon source completely determines the structure of pyrazines. The results further show that by changing the carbon source from 1-OH-acetone to 1-OH-2-butanone, the type of pyrazines synthesized can be controlled.

Пример 5Example 5

Реакцию 1-ОН-ацетона и NH4OH в соответствии с вышеуказанным примером 2 проводили в более крупном масштабе с использованием реактора Parr с большим реакционным объемом.The reaction of 1-OH-acetone and NH 4 OH according to Example 2 above was carried out on a larger scale using a Parr reactor with a large reaction volume.

100 грамм 1-ОН-ацетона подвергали взаимодействию с 100 мл NH4OH и 1000 мл Н2О при 120°С в течение 16 часов в 1,5 литровом реакторе высокого давления Parr. После завершения реакции смесь охлаждали и переносили в стеклянную бутыль.100 grams of 1-OH-acetone was reacted with 100 ml of NH 4 OH and 1000 ml of H 2 O at 120° C. for 16 hours in a 1.5 liter Parr pressure reactor. After completion of the reaction, the mixture was cooled and transferred to a glass bottle.

Следует отметить, что на дне реактора находилось значительное количество смолистого материала, который растворим только в МеОН. Добавление Н2О поверх данного материала приводило к его затвердеванию. Обнаружено, что концентрация может играть важную роль на присутствие или отсутствие смолистого материала. Во всех исследованиях по оптимизации количество смолы на дне реакционного сосуда было низким. По этой причине небольшого объема метанола (1 мл) было достаточно для растворения всего материала и включения его в оставшийся реакционный материал. В реакциях большего масштаба масса смолы была больше и для ее растворения было необходимо по меньшей мере 100-200 мл метанола.It should be noted that at the bottom of the reactor there was a significant amount of resinous material, which is soluble only in MeOH. The addition of H 2 O on top of this material caused it to solidify. It has been found that concentration can play an important role in the presence or absence of resinous material. In all optimization studies, the amount of resin at the bottom of the reaction vessel was low. For this reason, a small volume of methanol (1 ml) was sufficient to dissolve all of the material and incorporate it into the remaining reaction material. In larger scale reactions, the mass of resin was greater and at least 100-200 ml of methanol was needed to dissolve it.

После завершения реакции водный раствор перегоняли (3 × 375 мл) при 130-140°С. При каждой перегонке (375 мл), собирали примерно 175 мл водного раствора, содержащего различные пиразины (светло-желтого цвета общим объемом примерно 500 мл). Далее дистиллированные материалы (3 × 175 мл) объединяли и пропускали через колонку C18 (15 × 2,5 см с SPE-материалом в качестве наполнителя) для того, чтобы извлечь пиразины из воды. После удаления воды из C18 колонки удерживаемые пиразины эллюировали с помощью этанола. Далее этанол удаляли путем ротационного выпаривания и вакуумирования. По причине присутствия некоторого количества воды в конечном продукте пиразины подвергали экстракции в МТБЭ и сушили над сульфатом натрия. Затем МТБЭ удаляли путем ротационного выпаривания и вакуумирования. Флакон с этикеткой раствор 1 содержал большинство пиразинов после того, как МТБЭ был удален.After completion of the reaction, the aqueous solution was distilled (3 × 375 ml) at 130-140°C. At each distillation (375 ml), about 175 ml of an aqueous solution containing various pyrazines (light yellow in total volume of about 500 ml) was collected. Next, the distilled materials (3 x 175 ml) were combined and passed through a C 18 column (15 x 2.5 cm with SPE material as a filler) in order to extract pyrazines from water. After removal of water from the C 18 column, retained pyrazines were eluted with ethanol. Next, ethanol was removed by rotary evaporation and vacuum. Due to the presence of some water in the final product, the pyrazines were extracted into MTBE and dried over sodium sulfate. The MTBE was then removed by rotary evaporation and vacuum. The labeled vial solution 1 contained most of the pyrazines after MTBE had been removed.

Здесь важно отметить, что три типа пиразинов невозможно выделить перегонкой, и они остаются в продукте реакции по причине их высоких температур кипения. Это вносит свой вклад в их низкий процентный выход. Данные пиразины были идентифицированы как 2-(2-метилпропил) 3,5-диметилпиразин (12,57 мин), 2,6-диметил-3-изобутилпиразин (12,74 мин) и 2(2-метилпропил) 3,5,6-триметилпиразин (12,95 мин).It is important to note here that the three types of pyrazines cannot be isolated by distillation and remain in the reaction product due to their high boiling points. This contributes to their low percentage yield. These pyrazines were identified as 2-(2-methylpropyl) 3,5-dimethylpyrazine (12.57 min), 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine (12.74 min) and 2(2-methylpropyl) 3.5, 6-trimethylpyrazine (12.95 min).

Для экстракции оставшихся трех пиразинов из реакционного раствора после перегонки использовали ДХМ (200-250 мл). Далее ДХМ удаляли из раствора путем ротационного выпаривания и вакуумирования, в то время как густой темный раствор далее переносили во второй флакон и маркировали его как раствор 2. На фигуре 3 представлена хроматограмма данного образца.DCM (200-250 ml) was used to extract the remaining three pyrazines from the reaction solution after distillation. The DCM was then removed from the solution by rotary evaporation and evacuation, while the thick dark solution was then transferred to a second vial and labeled as Solution 2. Figure 3 shows the chromatogram of this sample.

Выход всех пиразинов при перегонке 1200 мл реакционного раствора (100 грамм 1-ОН-ацетона + 100 мл NH4OH) составил примерно 60% в сравнении с 12 мл реакционной смеси (1 грамм 1-ОН-ацетона + 1 мл NH4OH). Данный выход не включал в себя три пиразина, которые остаются в реакционной смеси после перегонки.The yield of all pyrazines upon distillation of 1200 ml of the reaction solution (100 grams of 1-OH-acetone + 100 ml of NH 4 OH) was approximately 60% compared to 12 ml of the reaction mixture (1 gram of 1-OH-acetone + 1 ml of NH 4 OH) . This yield did not include the three pyrazines that remain in the reaction mixture after distillation.

Вышеуказанный раствор 1 использовали для исследования путем газохроматографической ольфактометрии (GCO). Указанный образец пиразина анализировали с помощью Agilent 7890А Series GC с 5975С MSD и ODP3, оснащенного многоцелевым пробоотборником Gerstel с возможностью ТФМЭ. Для данного образца был разработан инструментальный метод для достижения лучшего разделения пиразинов и подходящей продолжительности анализа для ольфакторных аналитиков-исследователей. Переходная линия в ODP3 нагревалась до 260°С. Образец готовили путем размещения с помощью пипетки двух капель образца в виалу с навинчивающейся крышкой ТФМЭ объемом 20 мл. Проводили анализ пустой виалы до и после размещения образца. На газохроматографической колонке отделяли пиразины, и в процессе выхода из колонки их детектировали/определяли люди с применением субъективного распознавания запахов. Идентифицированные пиразины включали: метилпиразин, 2,6-диметилпиразин, 2,5-диметилпиразин, 2-этил-5-метилпиразин, 2-этил-6-метилпиразин, триметилпиразин, 2,5-диметил-3-пропилпиразин, 3-этил-2,5-диметилпиразин, 2,5-диметил-3-изопропилпиразин, 2-этил-3,5-диметилпиразин, тетраметилпиразин, 2-метил-5-пропилпиразин, 2,3,5-триметил-6-пропилпиразин изомер 1, 2,3-диэтил-5-метилпиразин, 2,3,5-триметил-6-этилпиразин, 3,5-диметил-2-пропилпиразин, 2,3,5-триметил-6-пропилпиразин изомер 2, 2,3,5-триметил-6-пропилпиразин изомер 3, триметил-1-пропенилпиразин (Z)-изомер 1, 5Н-циклопентапиразин, 6,7-дигидро-2,5-диметил пиразин изомер 1, 5Н-циклопентапиразин, 6,7-дигидро-2,5-диметил пиразин изомер 2, триметил-1-пропенилпиразин (Z)-изомер 2, 2,3-диметил-3-(1-пропенил)пиразин (Z) изомер 1, триметил-1-пропенилпиразин (Z)-изомер 3, 2,3-диметил-3-(1-пропенил)пиразин (Z), 2-изопропенил-3,6-диметилпиразин, триметил-1-пропенилпиразин (Z)-изомер 4, триметил-1-пропенилпиразин (Z)-изомер 5, триметил-1-пропенилпиразин (Z)-изомер 6, триметил-1-пропенилпиразин (Е)-изомер 1, триметил-2-пропенилпиразин, триметил-1-пропенилпиразин (Е)-изомер 2. Следует отметить, что соединение метилпиразина, хотя и в наличии, присутствует в более малом количестве, чем это типично для стандартных реакций с сахаром в качестве источника углерода.The above solution 1 was used for research by gas chromatographic olfactometry (GCO). This pyrazine sample was analyzed using an Agilent 7890A Series GC with 5975C MSD and ODP3 equipped with a Gerstel multipurpose sampler with SPME capability. For this sample, an instrumental method was developed to achieve a better separation of pyrazines and a suitable duration of analysis for olfactory research analysts. The transition line in ODP3 was heated to 260°C. The sample was prepared by pipetting two drops of the sample into a 20 ml SPME screw cap vial. The empty vial was analyzed before and after sample placement. Pyrazines were separated on a gas chromatographic column, and during the process of leaving the column, they were detected/determined by people using subjective odor recognition. Pyrazines identified included: methylpyrazine, 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, trimethylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 3-ethyl- 2,5-dimethylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-isopropylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2-methyl-5-propylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-propylpyrazine isomer 1, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-ethylpyrazine, 3,5-dimethyl-2-propylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-propylpyrazine isomer 2, 2,3, 5-trimethyl-6-propylpyrazine isomer 3, trimethyl-1-propenylpyrazine (Z)-isomer 1, 5H-cyclopentapyrazine, 6,7-dihydro-2,5-dimethyl pyrazine isomer 1, 5H-cyclopentapyrazine, 6,7-dihydro -2,5-dimethyl pyrazine isomer 2, trimethyl-1-propenylpyrazine (Z)-isomer 2, 2,3-dimethyl-3-(1-propenyl)pyrazine (Z) isomer 1, trimethyl-1-propenylpyrazine (Z) -isomer 3, 2,3-dimethyl-3-(1-propenyl)pyrazine (Z), 2-isopropenyl-3,6-dimethylpyrazine, trimethyl-1-propenylpyrazine (Z) -isomer 4, trimethyl-1-propenylpyrazine ( Z)-isomer 5, trimethyl-1-propenylpyr zine (Z)-isomer 6, trimethyl-1-propenylpyrazine (E)-isomer 1, trimethyl-2-propenylpyrazine, trimethyl-1-propenylpyrazine (E)-isomer 2. It should be noted that the methylpyrazine compound, although available, is present in a smaller amount than is typical for standard reactions with sugar as a carbon source.

Четыре аналитика-исследователя запахов оценивали индивидуальные ольфакторные характеристики через порт ODP в четырех отдельных сессиях. На основании четырех независимых оценок отдельные пиразины были определены как крайне положительные. Были определены ожидаемые характеристики в описании аромата замещенных пиразинов. Ореховый, жаренный, поджаренный, шоколадный, арахисовый, выдержанный, с дымком и сложный являлись частыми характеристиками в описании. Все данные вкусоароматические характеристики являются положительными.Four odor research analysts assessed individual olfactory characteristics via the ODP port in four separate sessions. Based on four independent evaluations, individual pyrazines were determined to be highly positive. The expected characteristics in the description of the aroma of substituted pyrazines were determined. Nutty, toasted, toasted, chocolatey, peanutty, aged, smoky, and complex were common descriptions. All these flavor characteristics are positive.

Пример 6Example 6

Из сахара получали альфа-гидроксикетоны (ацетол), чтобы в конечном итоге их использовать в качестве источника углерода в реакциях сахара и аммония. Гидроксид натрия использовали в качестве основания для оптимизации различных параметров, таких как тип сахара, температура, время реакции, рН и концентрация основания, для того чтобы максимально повысить выход ацетола.From sugar, alpha-hydroxy ketones (acetol) were obtained, ultimately to be used as a carbon source in the reactions of sugar and ammonium. Sodium hydroxide was used as a base to optimize various parameters such as sugar type, temperature, reaction time, pH, and base concentration in order to maximize acetol yield.

Глюкоза, фруктоза, 1-ОН-ацетон (ацетол), 1-OH-2-бутанон (ацетоин), гидроксид натрия, хлорид натрия, безводный сульфат натрия, хлороводородная кислота, метанол и дихлорметан были получены от Sigma-Aldrich (St. Louis, МО). Реакции синтеза проводили реакторе Parr емкостью 40 мл или открытой круглодонной колбе. Для всех реакций, в которых контролировали значение рН, реакции проводили в круглодонной колбе с обратным холодильником при 100°С. В каждой реакции 0,25, 0,5 или 1,0 грамм различных сахаров (глюкоза, фруктоза или смесь обоих) смешивали с 25 мл 0,025, 0,05, 0,1 и 0,2 М NaOH. Каждую реакционную смесь перемешивали и нагревали при различных температурах (90-140°С) в течение периода времени 1-12 часов. Начальный уровень рН для большинства реакционных смесей составлял примерно 12, и корректировку рН в ходе реакции не проводили. Однако, для реакционных смесей, в которых уровень рН корректировали до 9, использовали хлороводородную кислоту. Для реакционных смесей, в которых уровень рН поддерживали в ходе процесса постоянным на значении 12, использовали 10-40 мкл 10M NaOH. После завершения каждой реакции смесь охлаждали и корректировали рН до 6,0-6,5 с помощью 1 М HCl. Далее 1 мг ацетоина добавляли в реакционную смесь в качестве внутреннего стандарта. Смесь подвергали экстракции 4 раза дихлорметаном объемом 8-10 мл. Все четыре экстракционных раствора объединяли и сушили с сульфатом натрия.Glucose, fructose, 1-OH-acetone (acetol), 1-OH-2-butanone (acetoin), sodium hydroxide, sodium chloride, anhydrous sodium sulfate, hydrochloric acid, methanol and dichloromethane were obtained from Sigma-Aldrich (St. Louis , MO). Synthesis reactions were carried out in a 40 ml Parr reactor or an open round bottom flask. For all reactions in which the pH was controlled, the reactions were carried out in a round bottom flask under reflux at 100°C. In each reaction, 0.25, 0.5, or 1.0 grams of various sugars (glucose, fructose, or a mixture of both) were mixed with 25 ml of 0.025, 0.05, 0.1, and 0.2 M NaOH. Each reaction mixture was stirred and heated at various temperatures (90-140° C.) for a period of 1-12 hours. The initial pH for most of the reaction mixtures was about 12, and the pH was not adjusted during the course of the reaction. However, for reaction mixtures in which the pH was adjusted to 9, hydrochloric acid was used. For reaction mixtures in which the pH was kept constant at 12 during the process, 10-40 µl of 10M NaOH was used. After completion of each reaction, the mixture was cooled and adjusted to pH 6.0-6.5 with 1 M HCl. Next, 1 mg of acetoin was added to the reaction mixture as an internal standard. The mixture was subjected to extraction 4 times with dichloromethane with a volume of 8-10 ml. All four extraction solutions were combined and dried with sodium sulfate.

Все анализы методом ГХ/МС проводили с использованием одного и того же оборудования и рабочих параметров, таких же, что были использованы в вышеуказанном примере 1. Для идентификации пиков использовали библиотеку МС Wiley. Для количественного анализа калибровочную кривую строили с помощью концентрации ацетола и отношения факторов отклика ацетол/ацетоин. Важно отметить, что ацетоин не был определен ни в одной из реакций, проводимых при 90, 100 и 120°С. Однако остаточное количество ацетоина было обнаружено в реакции, когда температура доходила до 140°С. Для этой цели в реакционной смеси определяли концентрацию ацетоина и данное значение применяли при расчете для всех вычислений.All GC/MS analyzes were performed using the same equipment and operating parameters as those used in Example 1 above. The Wiley MS library was used for peak identification. For quantitative analysis, a calibration curve was built using the concentration of acetol and the ratio of response factors acetol/acetoin. It is important to note that acetoin was not determined in any of the reactions carried out at 90, 100 and 120°C. However, a residual amount of acetoin was found in the reaction when the temperature reached 140°C. For this purpose, the concentration of acetoin in the reaction mixture was determined and this value was used in the calculation for all calculations.

Метод ГХ/ПИД применяли для построения калибровочной кривой для количественного определения ацетола во всех реакциях. Далее для определения оптимальных условий для синтеза ацетола меняли следующие параметры.The GC/FID method was used to construct a calibration curve for the quantitative determination of acetol in all reactions. Next, to determine the optimal conditions for the synthesis of acetol, the following parameters were changed.

Сначала использовали два разных типа сахаров (глюкозу, фруктозу и смесь обоих) для определения какой из сахаров обеспечивает более высокий выход ацетола. В каждой реакции 0,5 грамм сахара смешивали с 25 мл 0,05 М NaOH. Каждую реакционную смесь нагревали в течение 60 минут при 100°С. Ниже в таблице 1 представлены условия реакции и соответствующая масса ацетола в мг, которую получали в каждой из реакций. Можно видеть, что, когда в реакции использовали глюкозу, то при этом образовывалась большая масса ацетола.First, two different types of sugars (glucose, fructose, and a mixture of both) were used to determine which sugar provided the highest yield of acetol. In each reaction, 0.5 grams of sugar was mixed with 25 ml of 0.05 M NaOH. Each reaction mixture was heated for 60 minutes at 100°C. Table 1 below shows the reaction conditions and the corresponding mass of acetol in mg, which was obtained in each of the reactions. It can be seen that when glucose was used in the reaction, a large mass of acetol was formed.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

В данной части исследования, так как была необходима корректировка рН в ходе реакции, вместо закрытого сосуда Parr все реакции проводили с обратным холодильником в открытой круглой колбе. Было выполнено три различных эксперимента. В первом эксперименте рН измеряли каждые 10 минут и корректировку рН не выполняли. Во втором эксперименте рН измеряли каждые 10 минут и, при необходимости, корректировали рН до начального значения (12,0) при помощи 10 М NaOH. В третьем эксперименте начальное значение рН корректировали до 9,0 и затем начинали проведение реакции с измерением рН каждые 10 минут (без проведения корректировки).In this part of the study, since pH adjustment was necessary during the reaction, instead of a closed Parr vessel, all reactions were carried out under reflux in an open round flask. Three different experiments were performed. In the first experiment, pH was measured every 10 minutes and no pH adjustment was made. In the second experiment, the pH was measured every 10 minutes and, if necessary, the pH was adjusted to the initial value (12.0) with 10 M NaOH. In the third experiment, the initial pH value was adjusted to 9.0 and then the reaction was started with pH measurement every 10 minutes (without adjustment).

Результаты измерения рН показывают, что рН падает с 12,0 до приблизительно 9 в первые 10 минут реакции при 100°С. По окончании 30 минут рН реакционной смеси составлял примерно 7-8 и оставался постоянным в течение оставшегося времени реакции. Для экспериментов, где значение рН поддерживали приблизительно 12,0, было необходимо добавление в реакционную смесь каждые 10 минут примерно 15-20 мкл 10 М NaOH. Через 40 минут рН оставался постоянным при значении приблизительно 11-12.The pH measurement results show that the pH drops from 12.0 to about 9 in the first 10 minutes of the reaction at 100°C. At the end of 30 minutes, the pH of the reaction mixture was about 7-8 and remained constant for the remainder of the reaction time. For experiments where the pH was maintained at about 12.0, it was necessary to add about 15-20 µl of 10 M NaOH to the reaction mixture every 10 minutes. After 40 minutes, the pH remained constant at a value of approximately 11-12.

Ниже в таблице 2 представлены условия реакции и масса ацетола в мг, полученного в каждой из реакций при использовании различных условий по рН. В случае если рН поддерживали приблизительно на значении 12, то получали наибольшую массу ацетола.Table 2 below shows the reaction conditions and the mass of acetol in mg obtained in each of the reactions using different pH conditions. If the pH was maintained at approximately 12, then the largest mass of acetol was obtained.

Figure 00000005
Figure 00000005

Проводили испытание с тремя разными концентрациями сахара для того, чтобы определить влияние концентрации сахара на образование ацетола. Таким образом, реакции проводили с использованием 0,25, 0,5 и 1 грамма глюкозы в 25 мл 0,05 М раствора NaOH. Каждую реакционную смеси нагревали при 100°С в течение 60 минут с использованием реактора Parr. Ниже в таблице 3 представлены результаты данного исследования. Было продемонстрировано, что в случае, когда в реакции использовали 0,25 грамм глюкозы, получали наибольшую массу ацетола.A test was carried out with three different concentrations of sugar in order to determine the effect of sugar concentration on the formation of acetol. Thus, the reactions were carried out using 0.25, 0.5 and 1 gram of glucose in 25 ml of 0.05 M NaOH solution. Each reaction mixture was heated at 100° C. for 60 minutes using a Parr reactor. Table 3 below presents the results of this study. It was demonstrated that when 0.25 grams of glucose was used in the reaction, the largest mass of acetol was obtained.

Не ограничиваясь теорией, есть основания полагать, что когда концентрация сахара высокая, то образование кислоты в ходе реакции минимизирует образование ацетола. В случае, когда концентрация сахара ниже, образование кислоты требует больше времени, при этом значение рН достаточно высоко для возможности образования ацетола.Without being limited by theory, there is reason to believe that when the sugar concentration is high, the formation of acid during the reaction minimizes the formation of acetol. In the case where the sugar concentration is lower, the formation of acid takes longer, while the pH value is high enough to allow the formation of acetol.

Figure 00000006
Figure 00000006

Для получения ацетола применяли четыре разных концентрации NaOH (0,2, 0,1, 0,05 и 0,025 М). Ниже в таблице 4 представлены результаты данного исследования. Как можно наблюдать, в случае, когда концентрация NaOH равна 0,025 М, то происходило образование наименьшего количества ацетола. Однако с увеличением концентрации с 0,025 до 0,1 М масса синтезируемого ацетола также возрастала. Когда концентрацию основания увеличивали до 0,2М, количество ацетола снижалось. Следует отметить, что реакционный раствор имел запах жженого сахара в сравнении с другими реакциями, где концентрация основания была ниже.Four different concentrations of NaOH (0.2, 0.1, 0.05 and 0.025 M) were used to prepare acetol. Table 4 below presents the results of this study. As can be seen, when the NaOH concentration is 0.025 M, the smallest amount of acetol was formed. However, as the concentration increased from 0.025 to 0.1 M, the mass of synthesized acetol also increased. When the base concentration was increased to 0.2 M, the amount of acetol decreased. It should be noted that the reaction solution had a burnt sugar odor compared to other reactions where the base concentration was lower.

Figure 00000007
Figure 00000007

Было исследовано влияние температуры на синтез ацетола с использованием NaOH и глюкозы. Для этой цели изучали различные температуры в диапазоне от 90 до 140°С. Результаты для температуры реакции при 90, 100 и 120°С являются схожими, в то время как в реакции при 140°С образуется примерно на 25% больше ацетола, чем в других реакциях с более низкой температурой. Ниже в таблице 5 представлены результаты данного исследования.The effect of temperature on acetol synthesis was investigated using NaOH and glucose. For this purpose, different temperatures were studied in the range from 90 to 140°C. The results for the reaction temperature at 90, 100 and 120°C are similar, while the reaction at 140°C produces about 25% more acetol than other lower temperature reactions. Table 5 below presents the results of this study.

Figure 00000008
Figure 00000008

Было изучено влияние времени реакции на синтез ацетола. Реакции проводили с применением идентичных условий, при этом время реакции изменяли с 60 до 720 минут. Ниже в таблице 6 представлены результаты данного исследования. Результаты показывают, что с увеличением времени реакции значительное изменение в выходе ацетола отсутствует.The effect of reaction time on the synthesis of acetol was studied. The reactions were carried out using identical conditions, while the reaction time was changed from 60 to 720 minutes. Table 6 below presents the results of this study. The results show that there is no significant change in the acetol yield with increasing reaction time.

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

В последней части данного исследования, исходя из результатов, полученных в предыдущих реакциях, проводили различные реакции с применением оптимальных условий. В реакции А 1 грамм глюкозы подвергали взаимодействию с 0,05 М NaOH с обратным холодильником при 100°С, при этом значение рН поддерживали приблизительно на уровне 11-12. Данная реакция длилась в течение 120 минут до тех пор, пока значение рН оставалось постоянным и не изменялось. Выход ацетола составил 6,7 мг. В реакции В использовали сосуд Parr при 100°С для взаимодействия в реакции 0,5 грамм HFTS с 25 мл 0,05М NaOH в течение 60 минут. Выход ацетола составил 3,42 мг. Когда ту же реакцию проводили при оптимальных условиях (0,1 М NaOH и 140°С в течение 60 мин), то выход ацетола повышался до 100% до 6.69 мг (Реакция D). Подобные результаты получены, когда применяли оптимальные условия с 0,5 грамм глюкозы (Реакция С). Выход ацетола доходил до 8,2 мг. С применением идентичных условий реакции, но с использованием на 50% меньше глюкозы (0,25 грамм), выход ацетола уменьшался до 5,32 мг.In the last part of this study, based on the results obtained in the previous reactions, various reactions were carried out using optimal conditions. In Reaction A, 1 gram of glucose was reacted with 0.05 M NaOH under reflux at 100° C. while maintaining the pH at approximately 11-12. This reaction lasted for 120 minutes until the pH remained constant and did not change. The yield of acetol was 6.7 mg. Reaction B used a Parr vessel at 100° C. to react 0.5 grams of HFTS with 25 ml of 0.05 M NaOH for 60 minutes. The yield of acetol was 3.42 mg. When the same reaction was carried out under optimal conditions (0.1 M NaOH and 140°C for 60 min), the yield of acetol increased to 100% to 6.69 mg (Reaction D). Similar results were obtained when optimal conditions were applied with 0.5 grams of glucose (Reaction C). The yield of acetol reached 8.2 mg. Using identical reaction conditions, but using 50% less glucose (0.25 grams), the yield of acetol was reduced to 5.32 mg.

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Подводя итог, следует отметить, что различные параметры, такие как тип сахара, температура реакции, время реакции, рН, концентрация основания и сахара были оптимизированы для синтеза ацетола в реакции сахаров и гидроксида натрия. Было продемонстрировано, что самый высокий выход ацетола может быть получен в случае, когда реакцию проводят при 140°С с использованием 0,1 М гидроксида натрия и 0,5 грамм глюкозы в течение 60 минут. Следует отметить, что значение рН в реакции может резко меняться (в течение 10 минут) от 12 до 6,5, если концентрация основания низкая или если концентрация сахара высокая. Также следует отметить, что при высоких температурах (140°С) продукт реакции содержит малые количества ацетоина (совместно с ацетолом). Важно отметить, что гидроксикетоны (ацетоин) получают из глюкозы путем применения биотехнологических подходов с выходом выше 90%. Однако, опубликованные химические превращения глюкозы в гидроксикетоны составляют намного меньше ~9%.In summary, various parameters such as sugar type, reaction temperature, reaction time, pH, base and sugar concentration have been optimized for the synthesis of acetol in the reaction of sugars and sodium hydroxide. It has been demonstrated that the highest yield of acetol can be obtained when the reaction is carried out at 140° C. using 0.1 M sodium hydroxide and 0.5 grams of glucose for 60 minutes. It should be noted that the pH value of the reaction can change dramatically (within 10 minutes) from 12 to 6.5 if the base concentration is low or if the sugar concentration is high. It should also be noted that at high temperatures (140°C) the reaction product contains small amounts of acetoin (together with acetol). It is important to note that hydroxyketones (acetoin) are produced from glucose using biotechnological approaches with yields above 90%. However, published chemical conversions of glucose to hydroxyketones are much less than ~9%.

Пример 7Example 7

Пиразины получали с использованием глюкозы в качестве источника углерода.Pyrazines were obtained using glucose as a carbon source.

Как показано выше на примере 6 ацетол может быть синтезирован в реакции 0,1 н. NaOH и глюкозы с применением оптимальных условий (0,5 грамм глюкозы вступает в реакцию с 25 мл 0,1 н. NaOH при 140°С в течение 60 мин). Выход ацетола составлял примерно 2% в пересчете на массу глюкозы.As shown above in example 6, acetol can be synthesized in the reaction of 0.1 N. NaOH and glucose using optimal conditions (0.5 gram of glucose is reacted with 25 ml of 0.1 N NaOH at 140°C for 60 minutes). The yield of acetol was about 2% based on the mass of glucose.

В публикации Nodzu (R. Nodzu, On the action of phosphate upon hexoses, The formation of acetol from glucose in acidic solution of potassium phosphate. Bull Chem. Soc. Japan, 10, 122-130, 1935, которая приведена в настоящем описании посредством ссылки) показано, что ацетол с выходом 4% (в пересчете на массу глюкозы) может быть синтезирован в реакции 40% раствора фосфатного буфера с рН 6,5-6,8 с глюкозой при температуре 100-120°С. Было показано, что более высокий выход ацетола можно получить при рН 7,0-7,1 и при снижении рН выход ацетола уменьшается.Nodzu (R. Nodzu, On the action of phosphate upon hexoses, The formation of acetol from glucose in acidic solution of potassium phosphate. Bull Chem. Soc. Japan, 10, 122-130, 1935, which is incorporated herein by references) it is shown that acetol with a yield of 4% (based on the weight of glucose) can be synthesized in the reaction of a 40% solution of phosphate buffer with pH 6.5-6.8 with glucose at a temperature of 100-120°C. It has been shown that a higher yield of acetol can be obtained at pH 7.0-7.1, and as the pH decreases, the yield of acetol decreases.

Данный пример в первую очередь демонстрирует получение ацетола в реакции 0,1 н. NaOH и глюкозы при оптимальных условиях. Далее приведен способ выделения ацетола из реакционной смеси. В заключение показано, что указанная выше смесь без выделения ацетола ацетоина, может вступать в реакцию с NH4OH для синтеза различных разветвленных пиразинов.This example primarily demonstrates the preparation of acetol in the reaction of 0.1 N. NaOH and glucose under optimal conditions. The following is a method for separating acetol from the reaction mixture. In conclusion, it was shown that the above mixture, without isolation of acetoin acetol, can react with NH 4 OH for the synthesis of various branched pyrazines.

Глюкоза, 1-ОН-ацетон (ацетол), 1-OH-2-бутанон (ацетоин), гидроксид натрия, буферный раствор гидрофосфата натрия/гидроксида натрия с рН = 12, двузамещенный фосфат калия, однозамещенный фосфат калия, хлорид натрия, безводный сульфат натрия, хлороводородная кислота, метанол и дихлорметан были получены от Sigma- Aldrich (St. Louis, МО).Glucose, 1-OH-acetone (acetol), 1-OH-2-butanone (acetoin), sodium hydroxide, sodium hydrogen phosphate/sodium hydroxide buffer pH 12, dipotassium phosphate, dipotassium phosphate, sodium chloride, sulfate anhydrous sodium, hydrochloric acid, methanol and dichloromethane were obtained from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO).

Синтез ацетола проводили в 40 мл или 1,5 л сосуде Parr. Для синтеза ацетола 0,5 грамм глюкозы смешивали с каждыми 25 мл 0,1 н. NaOH или буферного раствора. Каждую реакционную смесь перемешивали и нагревали при 140°С в течение периода времени в 60 мин. Начальный уровень рН во всех реакциях составлял примерно 12 и корректировки рН в ходе реакции не проводилось. После завершения каждой из реакций смесь охлаждали и измеряли количество как ацетола, так и сахара с помощью ГХ и ВЭЖХ. Для количественного определения ацетола в 25 мл раствора вносили 1 мг ацетоина в качестве внутреннего стандарта и экстрагировали 30-35 мл ДХМ. Далее экстрагированный ДХМ раствор сушили над сульфатом натрия и анализировали с помощью ГХ/ПИД для количественного определения.The synthesis of acetol was carried out in a 40 ml or 1.5 L Parr vessel. For the synthesis of acetol, 0.5 grams of glucose was mixed with every 25 ml of 0.1 N. NaOH or buffer solution. Each reaction mixture was stirred and heated at 140° C. for a period of 60 minutes. The initial pH in all reactions was about 12 and no pH adjustments were made during the reaction. After completion of each of the reactions, the mixture was cooled and measured the amount of both acetol and sugar using GC and HPLC. For the quantitative determination of acetol, 1 mg of acetoin was added to 25 ml of the solution as an internal standard and extracted with 30–35 ml of DCM. The DCM-extracted solution was then dried over sodium sulfate and analyzed by GC/FID for quantitation.

Синтез пиразинов проводили в том же сосуде Parr. Реакции проводили путем вступления в реакцию ацетола, синтезированного в ходе реакции с сахаром, с 0,1 н. NaOH. В данной реакции каждые 25 мл раствора вступали в реакцию либо с 0,25, 0,5 или 1 мл NH4OH. Реакции проводили при 120 или 140°С в течение 17 часов. Далее каждую реакционную смесь охлаждали и пиразины подвергали экстракции и количественному определению содержания. При каждой экстракции 0,25 мг d6-2 метилпиразин добавляли в качестве внутреннего стандарта и раствор экстрагировали 30-35 мл ДХМ в качестве растворителя. Далее раствор ДХМ сушили над сульфатом натрия и анализировали с помощью ГХ/МС для количественного определения содержания. Экстрагированные ионы использовали для количественного определения каждого пиразина.Synthesis of pyrazines was carried out in the same vessel Parr. The reactions were carried out by reacting acetol, synthesized during the reaction with sugar, with 0.1 N. NaOH. In this reaction, every 25 ml of solution was reacted with either 0.25, 0.5 or 1 ml of NH 4 OH. Reactions were carried out at 120 or 140°C for 17 hours. Next, each reaction mixture was cooled and the pyrazines were subjected to extraction and quantitative determination of the content. At each extraction, 0.25 mg d 6 -2 methylpyrazine was added as an internal standard and the solution was extracted with 30-35 ml DCM as solvent. Next, the DCM solution was dried over sodium sulfate and analyzed by GC/MS to quantify the content. The extracted ions were used to quantify each pyrazine.

Все анализы методом ГХ/МС выполняли с использованием того же оборудования и рабочих параметров, как те, что были применены выше в примере 1. Для идентификации каждого пиразина использовали библиотеку МС Wiley. Для проведения количественного анализа калибровочную кривую строили с помощью концентрации ацетола и отношения факторов отклика ацетол/ацетоин. Следует отметить здесь, что ацетоин не был обнаружен ни в одной из реакций, проводимых при 90, 100 и 120°С. Однако остаточное количество ацетоина было обнаружено в реакции, где температура доходила до 140°С. Таким образом, концентрацию ацетоина определяли в реакционной смеси и данное значение использовали при расчете для всех вычислений.All GC/MS analyzes were performed using the same equipment and operating parameters as those used in Example 1 above. The Wiley MS library was used to identify each pyrazine. For quantitative analysis, a calibration curve was built using the concentration of acetol and the ratio of response factors acetol/acetoin. It should be noted here that acetoin was not detected in any of the reactions carried out at 90, 100 and 120°C. However, a residual amount of acetoin was found in the reaction, where the temperature reached 140°C. Thus, the concentration of acetoin was determined in the reaction mixture and this value was used in the calculation for all calculations.

Все разделения методом ВЭЖХ/РИ были выполнены с использованием колонок Sugar-Pak (300 × 6,5 мм) от Waters (Milford, MA). Анализ проводили на ВЭЖХ-хроматографе Agilent серии 1100, оснащенном четырехканальным насосом, рефрактометрическими детекторами (RT), автосамплером и нагревателем, установленным на 80°С. Подвижная фаза для анализа сахара в изократическом режиме представляла собой ЭДТА, динатриевая соль, дигидрат 0,005%. Скорость потока была установлена на 0,5 мл/мин для данных анализов.All HPLC/RI separations were performed using Sugar-Pak (300 x 6.5 mm) columns from Waters (Milford, MA). The analysis was performed on an Agilent 1100 series HPLC equipped with a four channel pump, refractive index detectors (RT), autosampler and heater set at 80°C. The mobile phase for isocratic sugar analysis was EDTA, disodium salt, dihydrate 0.005%. The flow rate was set to 0.5 ml/min for these assays.

Сначала был синтезирован ацетол с применением буферного раствора. По причине резкого изменения рН раствора в реакции глюкозы с 0,1 н. раствором NaOH для синтеза ацетола вместо 0,1 н. раствора NaOH в синтезе ацетола использовали буферный раствор с рН 12 (закупленный у Sigma Aldrich). В данном исследовании 25 мл буферного раствора гидрофосфата натрия/гидр оке ид а натрия с рН = 12 подвергали взаимодействию с 0,25 или 0,5 грамм глюкозы при 140°С в течение 60 минут. Результаты показывают, что концентрация ацетола в продукте реакции намного выше (в 2 раза) в случае, когда для проведения синтеза использовали буферный раствор. Ниже в таблице 8 представлены результаты данного исследования.First, acetol was synthesized using a buffer solution. Due to a sharp change in the pH of the solution in the reaction of glucose from 0.1 N. NaOH solution for the synthesis of acetol instead of 0.1 N. NaOH solution in the synthesis of acetol used a buffer solution with pH 12 (purchased from Sigma Aldrich). In this study, 25 ml of sodium hydrogen phosphate/sodium hydroxide buffer pH = 12 was reacted with 0.25 or 0.5 grams of glucose at 140°C for 60 minutes. The results show that the concentration of acetol in the reaction product is much higher (by a factor of 2) in the case when a buffer solution was used for the synthesis. Table 8 below presents the results of this study.

Figure 00000013
Figure 00000013

В случае, когда подобный буфер был приготовлен (смешиванием 7,1 грамм Na2HPO4 и 1 грамм NaOH в 100 мл Н2О при рН примерно 12 и емкости 0,05 н.) и вступал в реакцию с глюкозой при 140°С в течение 60 минут, ацетол отсутствовал в реакционной смеси. Данную реакцию повторяли три раза, и ацетол не был обнаружен ни в одном из продуктов реакции. Однако когда использовали подобный буфер с таким же рН, но более низкой емкости (0,025 н), то ацетол обнаруживали в продукте реакции, и его концентрация была намного выше, чем когда использовали 0,1 н. NaOH. В связи с этим, установлено, что при использовании глюкозы на синтез ацетола влияют тип буфера, емкость, рН и температура реакции.In the case where a similar buffer was prepared (by mixing 7.1 grams of Na 2 HPO 4 and 1 gram of NaOH in 100 ml of H 2 O at a pH of about 12 and a capacity of 0.05 N.) and reacted with glucose at 140 ° C within 60 minutes, acetol was absent from the reaction mixture. This reaction was repeated three times, and acetol was not detected in any of the reaction products. However, when a similar buffer with the same pH but lower capacity (0.025 N) was used, acetol was found in the reaction product and its concentration was much higher than when 0.1 N was used. NaOH. In this regard, it was found that when glucose is used, the synthesis of acetol is affected by the type of buffer, capacity, pH, and reaction temperature.

Далее определяли концентрацию ацетола в реакции с глюкозой с 40% фосфатным буфером при рН 6,5-7,0. 25 мл 40% калий-фосфатного буфера рН=6,5-6,8 подвергали взаимодействию с 0,5 или 1 граммом глюкозы при 140°С в течение 60 минут с использованием реактора Parr. Ниже в таблице 9 приведена масса ацетола, полученного в реакции 40% фосфатного буфера (25 мл) при рН 6,5-6,8 при различных концентрациях глюкозы. Здесь следует отметить, что в реакции образуются также и другие типы гидроксикетонов, в частности 3-ОН-2-бутанон и 1-OH-2-бутанон. Было проведено измерение количества данных гидроксикетонов. На фигуре 3 приведен анализ ГХ/МС глюкозы, вступающей в реакцию с фосфатным буфером при 140°С в течение 60 мин и экстрагированной ДХМ.Next, the concentration of acetol was determined in the reaction with glucose with 40% phosphate buffer at pH 6.5-7.0. 25 ml of 40% potassium phosphate buffer pH=6.5-6.8 was reacted with 0.5 or 1 gram of glucose at 140° C. for 60 minutes using a Parr reactor. Table 9 below shows the mass of acetol obtained in the reaction of 40% phosphate buffer (25 ml) at pH 6.5-6.8 at various concentrations of glucose. It should be noted here that other types of hydroxyketones are also formed in the reaction, in particular 3-OH-2-butanone and 1-OH-2-butanone. The amount of these hydroxyketones was measured. Figure 3 shows GC/MS analysis of glucose reacted with phosphate buffer at 140° C. for 60 minutes and extracted with DCM.

Figure 00000014
Figure 00000014

Далее были определены концентрации глюкозы и ацетола в 300 мл и 1 л реакционной смеси. 6 грамм глюкозы подвергали взаимодействию с 300 мл 0,1 н. NaOH в течение 60 мин при 140°С. Далее реакционную смесь охлаждали и в растворе измеряли концентрацию ацетола и глюкозы. В полученном продукте было обнаружено небольшое количество глюкозы (0,964 мг/мл). Что соответствует приблизительно менее чем 5% глюкозы, которая осталась не прореагировавшей. Ниже в таблице 10 приведены концентрации ацетола в данной реакции. Можно установить, что концентрация ацетола составляла примерно 12 мг на каждые 25 мл. Две дополнительные реакции проводили с использованием 1 литра 0,1 н. NaOH и 20 грамм глюкозы в аппарате высокого давления. Обе реакции проводили при 130-140°С в течение 60 минут. Определяли концентрацию глюкозы и ацетола. В обеих реакциях при 1 литре концентрация глюкозы составляла менее чем 1 мг/мл (0,945 и 0,958 мг/мл). Ниже в таблице 10 также приведена концентрация ацетола в каждом 1 литре реакционной смеси. Снова концентрация ацетола составляет примерно 12 мг на каждые 25 мл.Further, the concentrations of glucose and acetol were determined in 300 ml and 1 l of the reaction mixture. 6 grams of glucose were reacted with 300 ml of 0.1 N. NaOH for 60 min at 140°C. Next, the reaction mixture was cooled, and the concentrations of acetol and glucose were measured in the solution. A small amount of glucose (0.964 mg/ml) was found in the resulting product. Which corresponds to approximately less than 5% of the glucose that remains unreacted. Table 10 below shows the concentrations of acetol in this reaction. It can be determined that the concentration of acetol was approximately 12 mg for every 25 ml. Two additional reactions were carried out using 1 liter of 0.1 N. NaOH and 20 grams of glucose in a pressure washer. Both reactions were carried out at 130-140°C for 60 minutes. The concentration of glucose and acetol was determined. In both reactions at 1 liter, the glucose concentration was less than 1 mg/ml (0.945 and 0.958 mg/ml). Table 10 below also shows the concentration of acetol in each 1 liter of the reaction mixture. Again the concentration of acetol is approximately 12 mg for every 25 ml.

Figure 00000015
Figure 00000015

Далее ацетол выделяли после реакции глюкозы с 0,1 н. NaOH. Для выделения ацетола из реакционной смеси 0,1 н. NaOH и глюкозы применяли различные способы. Предыдущие результаты по выделению пиразинов путем перегонки показывают, что из реакционной смеси изолировали пиразины с температурой кипения 140°С. Таким образом, для выделения ацетола из реакционной смеси использовали дистилляционный аппарат, настроенный на 120-140°С. Для этой цели проводили перегонку 100 мл реакционной смеси 0,1 н. NaOH и глюкозы при 140°С. После сбора 40 мл дистилляционного раствора и дистиллированный и оставшийся материал экстрагировали ДХМ. При анализе ГХ/ПИД выявлено, что только 15-20% ацетола получают при перегонке, при этом более чем 80-85% ацетола остается в реакционной смеси.Further, acetol was isolated after the reaction of glucose with 0.1 N. NaOH. To isolate acetol from the reaction mixture, 0.1 N. NaOH and glucose were used in various ways. Previous results on the isolation of pyrazines by distillation show that pyrazines with a boiling point of 140°C were isolated from the reaction mixture. Thus, a distillation apparatus set at 120-140°C was used to isolate acetol from the reaction mixture. For this purpose, distillation of 100 ml of the reaction mixture of 0.1 N. NaOH and glucose at 140°C. After collecting 40 ml of the distillation solution, both the distilled and the remaining material were extracted with DCM. GC/FID analysis revealed that only 15-20% acetol was obtained by distillation, with more than 80-85% acetol remaining in the reaction mixture.

Подобные результаты получены, когда осуществляли перегонку реакционную смесь глюкозы с 40% фосфатным буфером при 140°С в течение 60 минут. При данной перегонке в ходе дистилляции воду постоянно добавляли в колбу для поддержания постоянного объема дистиллируемого раствора. После сбора примерно 10 мл раствора путем перегонки примерно 10 мл Н2О добавляли в дистилляционную колбу для компенсации потерянного объема. Всего было собрано 4 фракции по 10 мл. Ацетол был обнаружен в каждой фракции. Анализ оставшейся реакционной смеси с ДХМ показал присутствие большего количества ацетола в растворе. Выделение ацетола может быть выполнено, если данная перегонка длится в течение нескольких часов.Similar results were obtained when the reaction mixture of glucose was distilled with 40% phosphate buffer at 140° C. for 60 minutes. In this distillation, water was constantly added to the flask during distillation to maintain a constant volume of distilled solution. After collecting about 10 ml of the solution by distillation, about 10 ml of H 2 O was added to the distillation flask to compensate for the lost volume. A total of 4 fractions of 10 ml were collected. Acetol was found in every fraction. Analysis of the remaining reaction mixture with DCM showed the presence of more acetol in solution. Isolation of the acetol can be carried out if this distillation lasts for several hours.

Во втором способе применяли колоночную хроматографию для выделения ацетола из реакционной смеси. Для этой цели 30 × 2,0 см стеклянную (или металлическую) колонку (наполненную только до уровня 12-15 см) с C18 (размер частиц 40-60 мкм и размером пор 90

Figure 00000016
) использовали для выделения ацетола. После промывания колонки метанолом и далее 0,1% раствором FA 25 мл реакционной смеси, содержащей ацетол, пропускали через колонку. В ходе данного выделения собирали весь раствор. После пропускания раствора через колонку (фракция 1, 25 мл), 25 мл деионизированной H2O использовали для промывки материала из колонки (фракция 2). Затем колонку промывали дополнительно 25 мл H2O до тех пор, пока из колонки не была элюирована чистая Н2О (фракция 3). Далее колонку сушили N2 и оставшиеся аналиты, удерживаемые на колонке, элюировали с помощью 100% МеОН (Фракция 4). Все фракции экстрагировали ДХМ и анализировали ГХ/ПИД. Результаты показали, что большую часть ацетола элюируют в виде фракций 1 и 2, в то время как фракции 3 и 4 не содержат ацетол. Здесь следует отметить, что после прохождения реакционной смеси через наполнитель C18 очень сложно использовать сорбент для очистки следующей реакционной смеси. Очистить сорбент крайне сложно. Подводя итог, следует отметить, что выделение гидроксикетонов из продукта реакции может быть времязатратно и дорого.In the second method, column chromatography was used to isolate acetol from the reaction mixture. For this purpose, a 30 x 2.0 cm glass (or metal) column (filled only to a level of 12-15 cm) with C 18 (particle size 40-60 µm and pore size 90
Figure 00000016
) was used to isolate acetol. After washing the column with methanol and then with 0.1% FA solution, 25 ml of the reaction mixture containing acetol was passed through the column. During this isolation, the entire solution was collected. After passing the solution through the column (fraction 1, 25 ml), 25 ml of deionized H 2 O was used to wash the material from the column (fraction 2). The column was then washed with an additional 25 ml H 2 O until pure H 2 O was eluted from the column (fraction 3). The column was then dried over N 2 and the remaining analytes retained on the column were eluted with 100% MeOH (Fraction 4). All fractions were extracted with DCM and analyzed by GC/FID. The results showed that most of the acetol was eluted as fractions 1 and 2, while fractions 3 and 4 contained no acetol. It should be noted here that after passing the reaction mixture through the C 18 filler, it is very difficult to use the sorbent to purify the next reaction mixture. It is extremely difficult to clean the sorbent. In summary, it should be noted that the separation of hydroxyketones from the reaction product can be time consuming and expensive.

Далее пиразины синтезировали из продукта реакции глюкозы и гидроксида натрия с NH4OH без первичного выделения гидроксикетонов. После получения ацетола в ходе реакции 0,5 грамм глюкозы с 25 мл 0,1 н. NaOH при 140°С в течение 60 минут было установлено, что реакционная смесь содержала примерно 10-12 мг ацетола/25 мл раствора. Для этой цели 25 мл раствора подвергали взаимодействию с 0,5 или 1 мл NH4OH в течение 17-18 часов при 120-140°С для установления типа и процентного выхода пиразинов. Каждую реакцию повторяли дважды. Ниже в таблице 11 приведен список пиразинов, которые обнаружены совместно с их временем элюирования из ГХ-колонки. Результаты схожи между собой, когда объем NH4OH меняли с 0,5 до 1 мл.Next, pyrazines were synthesized from the product of the reaction of glucose and sodium hydroxide with NH 4 OH without the primary isolation of hydroxyketones. After obtaining acetol during the reaction of 0.5 grams of glucose with 25 ml of 0.1 N. NaOH at 140°C for 60 minutes, it was found that the reaction mixture contained about 10-12 mg of acetol/25 ml of solution. For this purpose, 25 ml of the solution was reacted with 0.5 or 1 ml of NH 4 OH for 17-18 hours at 120-140°C to establish the type and percentage yield of pyrazines. Each reaction was repeated twice. Table 11 below lists the pyrazines that were found along with their elution times from the GC column. The results are similar when the volume of NH 4 OH is changed from 0.5 to 1 ml.

Figure 00000017
Figure 00000017

Подобные реакции были проведены при объеме 1 литр. Было приготовлено две серии раствора по 1 литру. В каждой серии 20 грамм глюкозы подвергали взаимодействию с 1000 мл 0,1 н. раствора NaOH при 140°С в течение 60 мин. Каждый раствор охлаждали и измеряли концентрацию ацетола. Далее в одну из реакционных смесей добавляли 20 мл NH4OH и во вторую реакционную смесь добавляли 40 мл NH4OH. Каждую реакционную смесь нагревали при 120-130°С в течение 17 часов при непрерывном перемешивании. Затем реакционную смесь охлаждали, в 25 мл каждой реакционной смеси вносили внутренний стандарт (d6-2-метилпиразин) и экстрагировали ДХМ для определения концентрации и распределения каждого пиразина. Каждый оставшийся реакционный раствор подвергали дистилляции и собирали раздельно. Примерно 125 мл дистиллированного раствора собирали для каждых 500 мл реакционной смеси. Далее дистиллированный раствор (10 мл) экстрагировали ДХМ и проводили количественный анализ при помощи ГХ/МС. Общая масса пиразинов была выше, чем в случае, если раствор не был экстрагирован ДХМ, который служит причиной более высокой концентрации пиразинов в дистилированном растворе. Распределение пиразинов почти идентично в обоих экстрактах. Следует отметить, что и 2-метилпиразин, и пиразин обнаруживают в больших количествах во всех реакциях, когда NH4OH подвергали взаимодействию с реакционной смесью глюкозы и 0,1 н. NaOH. Пиразины не были обнаружены в экстракте остающегося после дистилляции раствора.Similar reactions were carried out at a volume of 1 liter. Two batches of 1 liter solution were prepared. In each series, 20 grams of glucose was reacted with 1000 ml of 0.1 N. NaOH solution at 140°C for 60 min. Each solution was cooled and the concentration of acetol was measured. Next, 20 ml of NH 4 OH was added to one of the reaction mixtures, and 40 ml of NH 4 OH was added to the second reaction mixture. Each reaction mixture was heated at 120-130°C for 17 hours with continuous stirring. Then the reaction mixture was cooled, an internal standard (d 6 -2-methylpyrazine) was added to 25 ml of each reaction mixture and extracted with DCM to determine the concentration and distribution of each pyrazine. Each remaining reaction solution was subjected to distillation and collected separately. Approximately 125 ml of the distilled solution was collected for every 500 ml of the reaction mixture. The distilled solution (10 ml) was then extracted with DCM and quantitated by GC/MS. The total mass of pyrazines was higher than when the solution was not extracted with DCM, which causes a higher concentration of pyrazines in the distilled solution. The distribution of pyrazines is almost identical in both extracts. It should be noted that both 2-methylpyrazine and pyrazine are found in large amounts in all reactions when NH 4 OH is reacted with the reaction mixture of glucose and 0.1 N sodium hydroxide. NaOH. Pyrazines were not found in the extract of the solution remaining after distillation.

Далее пиразины синтезировали из продукта реакции глюкозы и фосфатного буфера с NH4OH, без первичного выделения гидроксикетонов. 25 мл реакционной смеси фосфатного буфера с рН=6,5-6,8 и глюкозы (0,5 или 1 грамм растворов А и В, соответственно) подвергали взаимодействию с 1 мл NH4OH при 140°С в течение 17 часов. Далее каждую реакционную смесь охлаждали, 0,25 мг дейтерированного 2-метилпиразина (внутренний стандарт) добавляли в каждую реакционную смесь и растворы экстрагировали ДХМ. Каждый экстракт анализировали с помощью ГХ/МС и рассчитывали массу пиразинов и их процентное распределение. Следует отметить, что в данных реакциях не происходил синтез и пиразина, и 2-метилпиразин. Также общая масса пиразинов в растворе В выше на 20%, когда 1 грамм глюкозы подвергали взаимодействию с фосфатным буфером. Не ограничиваясь теорией, считают, что это служит причиной более высокой концентрации ацетола в растворе В по сравнению с раствором А. На фигуре 4 представлен анализ ГХ/МС пиразинов, экстрагированных ДХМ из реакционной смеси раствора В (1 грамм глюкозы вступает в реакцию с 25 мл 40% фосфатного буфера при 140°С в течение 60 мин) с 1 мл NH4OH при 140°С в течение 17 часов. Для сравнения на фигуре 5 представлен анализ ГХ/МС пиразинов, экстрагированных с помощью ДХМ из 25 мл реакционной смесью 0,1 н. NaOH вступившим в реакцию с 0,5 грамм глюкозы при 140°С в течение 60 мин и затем вступившим в реакцию с 1 мл NH4OH при 140°С. В данной реакционной смеси были обнаружены как пиразин, так и 2-метилпиразин.Next, pyrazines were synthesized from the product of the reaction of glucose and phosphate buffer with NH 4 OH, without the primary isolation of hydroxyketones. 25 ml of the reaction mixture of phosphate buffer pH=6.5-6.8 and glucose (0.5 or 1 gram of solutions A and B, respectively) was subjected to interaction with 1 ml of NH 4 OH at 140°C for 17 hours. Next, each reaction mixture was cooled, 0.25 mg of deuterated 2-methylpyrazine (internal standard) was added to each reaction mixture, and the solutions were extracted with DCM. Each extract was analyzed by GC/MS and the mass of pyrazines and their percentage distribution were calculated. It should be noted that neither pyrazine nor 2-methylpyrazine was synthesized in these reactions. Also, the total mass of pyrazines in solution B is 20% higher when 1 gram of glucose is reacted with phosphate buffer. Without being limited by theory, this is believed to be the reason for the higher concentration of acetol in solution B compared to solution A. 40% phosphate buffer at 140°C for 60 min) with 1 ml of NH 4 OH at 140°C for 17 hours. For comparison, Figure 5 shows a GC/MS analysis of pyrazines extracted with DCM from a 25 ml reaction mixture of 0.1N. NaOH reacted with 0.5 grams of glucose at 140°C for 60 min and then reacted with 1 ml NH4OH at 140°C. Both pyrazine and 2-methylpyrazine were found in this reaction mixture.

Подводя итог, следует отметить, что ацетол (и другие гидроксикетоны) может быть выделен из реакционной смеси глюкозы и 0,1 н. NaOH с помощью дистилляции и колоночной хроматографии. Дистилляция очень затратна по времени и энергии, при этом хроматография может стоить крайне дорого. Однако есть возможность синтезировать пиразины без выделения ацетола. Ряд пиразинов был получен в случае, когда ацетол получали из реакции 0,1 н. NaOH и глюкозы, реакцию проводили с NH4OH при 140°С в течение 17 часов. Пиразины были выделены путем дистилляции. Следует отметить, что в ходе данного процесса были синтезированы пиразин и 2-метилпиразин. Однако когда ацетол получали из смеси глюкозы и фосфатного буфера, вступивших в реакцию с NH4OH, были получены подобные пиразины с подобным распределением, но пиразин или 2-метилпиразин не были обнаружены в реакционной смеси.In summary, acetol (and other hydroxyketones) can be isolated from a reaction mixture of glucose and 0.1 N sodium hydroxide. NaOH by distillation and column chromatography. Distillation is very time consuming and energy intensive, while chromatography can be extremely expensive. However, it is possible to synthesize pyrazines without isolation of acetol. A number of pyrazines were obtained when acetol was obtained from the reaction of 0.1 N. NaOH and glucose, the reaction was carried out with NH 4 OH at 140°C for 17 hours. The pyrazines were isolated by distillation. It should be noted that pyrazine and 2-methylpyrazine were synthesized during this process. However, when acetol was prepared from a mixture of glucose and phosphate buffer reacted with NH 4 OH, similar pyrazines were obtained with a similar distribution, but no pyrazine or 2-methylpyrazine was found in the reaction mixture.

Специалисты в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение, могут предложить множество модификаций и других вариантов реализации настоящего изобретения на основании того, что изложено в настоящем описании. Поэтому следует понимать, что настоящее изобретение не должно быть ограничено раскрытыми отдельными вариантами реализации, и подразумевается, что модификации и другие варианты реализации включены в объем прилагаемой формулы изобретения. Хотя в настоящем описании применены специфические термины, они использованы лишь в общем и описательном смысле, а не для ограничения.Specialists in the art to which the present invention relates, can offer many modifications and other embodiments of the present invention based on what is set forth in the present description. Therefore, it should be understood that the present invention is not to be limited to the disclosed individual embodiments, and modifications and other embodiments are intended to be included within the scope of the appended claims. Although specific terms are used in the present description, they are used only in a general and descriptive sense, and not by way of limitation.

Claims (35)

1. Способ получения пиразинов, замещенных двумя, тремя или четырьмя C1-C6 алкильными группами, включающий:1. A method for producing pyrazines substituted with two, three or four C 1 -C 6 alkyl groups, including: получение реакционного раствора, содержащего один альфа-гидроксикетон, включающий 1-гидрокси-2-бутанон, и один источник азота, содержащий NH4OH,obtaining a reaction solution containing one alpha-hydroxy ketone, including 1-hydroxy-2-butanone, and one source of nitrogen containing NH 4 OH, добавление свободных аминокислот в реакционный раствор;adding free amino acids to the reaction solution; нагревание указанного реакционного раствора до температуры реакции 100-140°С и выдержку реакционного раствора при указанной температуре реакции в течение 4-24 часов с получением продукта реакции, содержащего замещенный пиразин; и heating said reaction solution to a reaction temperature of 100-140° C. and keeping the reaction solution at said reaction temperature for 4-24 hours to obtain a reaction product containing a substituted pyrazine; and выделение указанного пиразина, замещенного двумя, тремя или четырьмя C1-C6 алкильными группами, из продукта реакции, включающее жидкостно-жидкостную экстракцию продукта реакции, твердо-жидкостную экстракцию продукта реакции или простую перегонку продукта реакции.isolation of said pyrazine substituted with two, three or four C 1 -C 6 alkyl groups from the reaction product, including liquid-liquid extraction of the reaction product, solid-liquid extraction of the reaction product, or simple distillation of the reaction product. 2. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин представляет собой тетраметилпиразин.2. The method of claim 1 wherein said substituted pyrazine is tetramethylpyrazine. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5-диметил-2,N-пропилпиразина, 3,6-диметил-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,N-пропил-6(1-бутенил)пиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина и их комбинаций.3. The method according to claim 1 or 2, wherein said substituted pyrazine is selected from the group consisting of 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5-dimethyl -2,N-propylpyrazine, 3,6-dimethyl-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dimethylpyrazine , trans-3-methyl-2,N-propyl-6(1-butenyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-ethylpyrazine, and combinations thereof. 4. Способ по п. 1, дополнительно включающий добавление к реакционному раствору по меньшей мере одного альдегида.4. The method of claim 1, further comprising adding at least one aldehyde to the reaction solution. 5. Способ по п. 1, в котором указанная температура реакции составляет от 90°C до 150°C.5. The method according to claim 1, wherein said reaction temperature is between 90°C and 150°C. 6. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из 2,6-диметилпиразина, 2,5-диметилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2,3,5-триметилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2-этил-2,5-диметилпиразина, 2,3,5,6-тетраметилпиразина, 2,3,5-триметил-6-этилпиразина, 2,6-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразина, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-изобутилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразина, 2,3-диметилпиразина, триметилпиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина, тетраметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина, 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5-диметил-2,N-пропилпиразина, 3,6-диметил-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,N-пропил-6(бутенил)пиразина, 2,5,7-триметил-6,7-дигидро-5H-циклопентапиразина и 2,5-диметил-3-этилпиразина и их комбинаций.6. The method of claim 1 wherein said substituted pyrazine is selected from the group consisting of 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, 2,3 ,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-tetramethylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6 -dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2 ,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3,6-dimethylpyrazine, 2-(2 -methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, trimethylpyrazine, 2,5-dimethyl- 3-ethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2-acetyl-4,5-dimethylpyrazine, 3, 5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2-et yl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5-dimethyl-2,N-propylpyrazine, 3,6-dimethyl-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl- 5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2,N-propyl-6(butenyl)pyrazine, 2,5,7-trimethyl-6,7-dihydro-5H-cyclopentapyrazine and 2,5-dimethyl-3- ethylpyrazine; and combinations thereof. 7. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин является дизамещенным.7. The method of claim 1 wherein said substituted pyrazine is disubstituted. 8. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин является тризамещенным.8. The method of claim 1 wherein said substituted pyrazine is trisubstituted. 9. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин является тетразамещенным.9. The method of claim 1 wherein said substituted pyrazine is tetrasubstituted. 10. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 2 или более атомов углерода.10. The method of claim 1, wherein said substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 2 or more carbon atoms. 11. Способ по п. 1, в котором указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 3 или более атомов углерода.11. The method of claim. 1, in which the specified substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 3 or more carbon atoms. 12. Способ по п. 1, в котором указанный продукт реакции по существу не содержит молекулы пиразина и молекулы метилпиразина.12. The method of claim 1 wherein said reaction product is substantially free of a pyrazine molecule and a methyl pyrazine molecule. 13. Способ по любому из пп. 1-12, дополнительно включающий введение указанного по меньшей мере одного замещенного пиразина в табачный продукт.13. The method according to any one of paragraphs. 1-12, further comprising introducing said at least one substituted pyrazine into the tobacco product. 14. Способ по п. 13, где указанный табачный продукт представляет собой курительное изделие или бездымный табачный продукт.14. The method of claim 13, wherein said tobacco product is a smoking product or a smokeless tobacco product. 15. Способ получения пиразинов, замещенных двумя, тремя или четырьмя C1-C6 алкильными группами, включающий:15. A method for producing pyrazines substituted with two, three or four C 1 -C 6 alkyl groups, including: получение раствора источника углерода, содержащего один C6 сахар, содержащий глюкозу или фруктозу, и один буфер, содержащий гидроксид натрия или фосфатный буфер;obtaining a carbon source solution containing one C 6 sugar containing glucose or fructose, and one buffer containing sodium hydroxide or phosphate buffer; смешивание указанного раствора источника углерода с одним источником азота, содержащим NH4OH, с получением реакционного раствора;mixing said carbon source solution with one nitrogen source containing NH 4 OH to form a reaction solution; нагревание реакционного раствора до температуры реакции 120-140°С и выдержку реакционного раствора при указанной температуре реакции в течение 17-18 часов с получением продукта реакции, содержащего пиразин, замещенный двумя, тремя или четырьмя C1-C6 алкильными группами; иheating the reaction solution to a reaction temperature of 120-140°C and holding the reaction solution at the indicated reaction temperature for 17-18 hours to obtain a reaction product containing pyrazine substituted with two, three or four C 1 -C 6 alkyl groups; and выделение указанного пиразина, замещенного двумя, тремя или четырьмя C1-C6 алкильными группами, из продукта реакции, включающее жидкостно-жидкостную экстракцию продукта реакции, твердо-жидкостную экстракцию продукта реакции или простую перегонку продукта реакции.isolation of said pyrazine substituted with two, three or four C 1 -C 6 alkyl groups from the reaction product, including liquid-liquid extraction of the reaction product, solid-liquid extraction of the reaction product, or simple distillation of the reaction product. 16. Способ по п. 15, в котором указанный буфер обеспечивает pH в диапазоне от 6,5 до 7,5.16. The method of claim 15 wherein said buffer provides a pH in the range of 6.5 to 7.5. 17. Способ по п. 15, дополнительно включающий добавление к реакционному раствору ионов аммония.17. The method of claim 15, further comprising adding ammonium ions to the reaction solution. 18. Способ по п. 15, в котором указанная температура реакции составляет от 90°C до 150°C.18. The method of claim 15, wherein said reaction temperature is between 90°C and 150°C. 19. Способ по п. 15, в котором указанный замещенный пиразин выбран из группы, состоящей из 2,6-диметилпиразина, 2,5-диметилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2,3,5-триметилпиразина, 2-этил-3,5-диметилпиразина, 2-этил-2,5-диметилпиразина, 2,3,5,6-тетраметилпиразина, 2,3,5-триметил-6-этилпиразина, 2,6-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3,6-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(2-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-(3-метилбутил)пиразина, 2,5-диметил-3-пропилпиразина, 2,5-диметил-3-цис-пропенилпиразина, 2-изопропенил-3,6-диметилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5-диметилпиразина, 2,6-диметил-3-изобутилпиразина, 2-(2-метилпропил)-3,5,6-триметилпиразина, 2,3-диметилпиразина, триметилпиразина, 2,5-диметил-3-этилпиразина, тетраметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2,5-диметил-3-пропенилпиразина, 2,3,5-триметил-6-изопропилпиразина, 2-ацетил-4,5-диметилпиразина, 3,5-диметил-2-метилпропилпиразина, 2,6-диэтилпиразина, 2,5-диэтилпиразина, 2-этил-3,5,6-триметилпиразина, 3,5-диметил-2,N-пропилпиразина, 3,6-диметил-2,N-пропилпиразина, 2,5-диэтил-3-метилпиразина, 2,3-диэтил-5,6-диметилпиразина, транс-3-метил-2,N-пропил-6(бутенил)пиразина, 2,5,7-триметил-6,7-дигидро-5H-циклопентапиразина и 2,5-диметил-3-этилпиразина и их комбинаций.19. The method of claim 15 wherein said substituted pyrazine is selected from the group consisting of 2,6-dimethylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-5-methylpyrazine, 2-ethyl-6-methylpyrazine, 2,3 ,5-trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, 2-ethyl-2,5-dimethylpyrazine, 2,3,5,6-tetramethylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-ethylpyrazine, 2,6 -dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3,6-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-(2-methylbutyl)pyrazine, 2 ,5-dimethyl-3-(3-methylbutyl)pyrazine, 2,5-dimethyl-3-propylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-cis-propenylpyrazine, 2-isopropenyl-3,6-dimethylpyrazine, 2-(2 -methylpropyl)-3,5-dimethylpyrazine, 2,6-dimethyl-3-isobutylpyrazine, 2-(2-methylpropyl)-3,5,6-trimethylpyrazine, 2,3-dimethylpyrazine, trimethylpyrazine, 2,5-dimethyl- 3-ethylpyrazine, tetramethylpyrazine, 2,3-diethyl-5-methylpyrazine, 2,5-dimethyl-3-propenylpyrazine, 2,3,5-trimethyl-6-isopropylpyrazine, 2-acetyl-4,5-dimethylpyrazine, 3, 5-dimethyl-2-methylpropylpyrazine, 2,6-diethylpyrazine, 2,5-diethylpyrazine, 2- ethyl-3,5,6-trimethylpyrazine, 3,5-dimethyl-2,N-propylpyrazine, 3,6-dimethyl-2,N-propylpyrazine, 2,5-diethyl-3-methylpyrazine, 2,3-diethyl- 5,6-dimethylpyrazine, trans-3-methyl-2,N-propyl-6(butenyl)pyrazine, 2,5,7-trimethyl-6,7-dihydro-5H-cyclopentapyrazine and 2,5-dimethyl-3- ethylpyrazine; and combinations thereof. 20. Способ по п. 15, в котором указанный замещенный пиразин является дизамещенным.20. The method of claim 15 wherein said substituted pyrazine is disubstituted. 21. Способ по п. 15, в котором указанный замещенный пиразин является тризамещенным.21. The method of claim 15 wherein said substituted pyrazine is trisubstituted. 22. Способ по п. 15, в котором указанный замещенный пиразин является тетразамещенным.22. The method of claim 15 wherein said substituted pyrazine is tetrasubstituted. 23. Способ по п. 15, в котором указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 2 или более атомов углерода.23. The method of claim 15, wherein said substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 2 or more carbon atoms. 24. Способ по п. 15, в котором указанный замещенный пиразин содержит по меньшей мере одну замещающую группу, содержащую 3 или более атомов углерода.24. The method of claim 15, wherein said substituted pyrazine contains at least one substituent group containing 3 or more carbon atoms. 25. Способ по п. 15, в котором указанный продукт реакции по существу не содержит молекул пиразина и метилпиразина.25. The method of claim 15, wherein said reaction product is substantially free of pyrazine and methylpyrazine molecules. 26. Способ по любому из пп. 15-25, дополнительно включающий введение указанного замещенного пиразина в табачный продукт.26. The method according to any one of paragraphs. 15-25, further comprising introducing said substituted pyrazine into the tobacco product. 27. Способ по п. 26, где указанный табачный продукт представляет собой курительное изделие или бездымный табачный продукт.27. The method of claim 26, wherein said tobacco product is a smoking product or a smokeless tobacco product.
RU2019129738A 2017-03-24 2018-03-23 Methods for selective production of substituted pyrazines RU2781198C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/468,665 US11091446B2 (en) 2017-03-24 2017-03-24 Methods of selectively forming substituted pyrazines
US15/468,665 2017-03-24
PCT/IB2018/051994 WO2018172995A1 (en) 2017-03-24 2018-03-23 Methods of selectively forming substituted pyrazines

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019129738A RU2019129738A (en) 2021-04-26
RU2019129738A3 RU2019129738A3 (en) 2021-06-30
RU2781198C2 true RU2781198C2 (en) 2022-10-07

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU374310A1 (en) * 1971-04-01 1973-03-20 С. И. Завь лов, И. Ф. Мустафаева , Н. И. Аронова Институт органической химии Н. Д. Зелинского METHOD OF OBTAINING 2,5-DIMETHYL-3-ALKYLPYRAZINES
US6225471B1 (en) * 1991-03-26 2001-05-01 Nestec S.A. Preparation of pyrazines
US6325860B1 (en) * 2000-02-15 2001-12-04 R. J. Reynolds Tobacco Company Method of providing flavorful and aromatic compounds in absence of reducing sugars

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU374310A1 (en) * 1971-04-01 1973-03-20 С. И. Завь лов, И. Ф. Мустафаева , Н. И. Аронова Институт органической химии Н. Д. Зелинского METHOD OF OBTAINING 2,5-DIMETHYL-3-ALKYLPYRAZINES
US6225471B1 (en) * 1991-03-26 2001-05-01 Nestec S.A. Preparation of pyrazines
US6325860B1 (en) * 2000-02-15 2001-12-04 R. J. Reynolds Tobacco Company Method of providing flavorful and aromatic compounds in absence of reducing sugars

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMES J. M. et al. "Effect of pH, temperature, and moisture on the formation of volatile compounds in glycine/glucose model systems", JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY, 2001, Vol.49, No.9, P.4315-4323. *
ELMORE J. S. et al. "Effects of sulphur nutrition during potato cultivation on the formation of acrylamide and aroma compounds during cooking", FOOD CHEMISTRY, 2010, Vol.122, No.3, P.753-760. HUANG T. C. "Combined effects of a buffer and solvent on tetramethylpyrazine formation in a 3-hydroxy-2-butanone/ammonium hydroxide system", BIOSCIENCE, BIOTECHNOLOGY, AND BIOCHEMISTRY, 1997, Vol.61, No.6, P.1013-1015. RIZZI G. P. "Formation of pyrazines from acyloin precursors under mild conditions", JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY, 1988, Vol.36, No.2, P.349-352. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6428624B1 (en) Method of providing flavorful and aromatic compounds
US10694775B2 (en) Vaporisable material and capsule
JP6682430B2 (en) Smoking composition containing a flavor precursor
TWI421037B (en) Molecularly imprinted polymers selective for tobacco specific nitrosamines and methods of using the same
US20100037903A1 (en) Method for Preparing Flavorful and Aromatic Compounds
TW201509317A (en) Method of producing constituent of article of taste containing flavor ingredient and constituent of article of taste containing flavor ingredient
KR20160003858A (en) Vaporisable material
RU2736854C1 (en) Aerosol-forming composition
JP2023109828A (en) Methods of selectively forming substituted pyrazines
CA2940612C (en) Producing method of tobacco raw material
RU2781198C2 (en) Methods for selective production of substituted pyrazines
Lu et al. Progress in quantification of nicotine content and form distribution in electronic cigarette liquids and aerosols
RU2669151C1 (en) Smoking composition comprising flavour precursor
RU2785974C2 (en) Aerosolising composition
CN118265464A (en) Aerosol generating material
CN114532577A (en) Smoking agent, smoking material and cigarette without burning during heating
Matoušková et al. Determination of Nicotine in Different Types of Products