顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法转让专利

申请号 : CN200610049049.1

文献号 : CN100582082C

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发明人 : 季根忠鲁国彬谢小波鲁云卢柳春

申请人 : 浙江新和成股份有限公司

摘要 :

本发明涉及顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法。现有的方法合成步骤多、反应收率及产品的含量低。本发明由普通二氢茉莉酮酸甲酯经烯醇化反应、卤化反应、脱卤素制取含双键的茉莉酮酸甲酯,最后在无溶剂状态下加氢合成顺式-二氢茉莉酮酸甲酯。本发明具有反应条件温和,反应安全、环保,产物的收率及含量高等优点,易于工业化生产。

权利要求 :

1、顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法,其具体步骤如下: 1)烯醇化:用普通二氢茉莉酮酸甲酯,醚化剂和/或酯化剂,在酸的催化下合成二氢茉莉酮酸甲酯烯醇醚和/或二氢茉莉酮酸甲酯烯酯,反应温度为-10~200℃,反应结束后用弱碱中和酸; 2)卤化:向二氢茉莉酮酸甲酯烯醇醚和/或二氢茉莉酮酸甲酯烯酯中先加弱碱,然后滴加卤素进行卤化,反应温度为-50~150℃,然后保温,生成卤代二氢茉莉酮酸甲酯; 3)脱卤素:将无机碱和有机溶剂混合,升温,搅拌,控制温度在30-250℃之间,滴加第2)步产物,滴完后保温,然后再降温,当温度降到30℃以下时,加入蒸馏水洗涤,干燥,得含α,β双键的茉莉酮酸甲酯; 4)加氢:将含α,β双键的茉莉酮酸甲酯、加氢催化剂和卤素固化剂,在无溶剂状态下进行加氢反应,反应温度为-50~200℃,反应结束后过滤,得到顺式-二氢茉莉酮酸甲酯; 其中步骤1)所述的醚化剂为氯硅烷,一甲基三氯硅烷,一甲基二氯硅烷,二甲基二氯硅烷或三甲基氯硅烷;所述的酯化剂为三氯化磷,五氯化磷,三氯氧磷,乙酸丙烯酯,乙酸异丙烯酯或醋酸乙烯酯;步骤1)所述的酸为硫酸,盐酸,磷酸,有机羧酸,磺酸或阳离子交换树脂,或它们的混合物;步骤1)和2)所述的弱碱选用弱酸盐;步骤3)所述的无机碱为碳酸钠,碳酸钾,碳酸锂,碳酸钡,氢氧化钠,氢氧化锂,氢氧化钾或氢氧化钙;步骤4)中,加氢催化剂选用非均相加氢催化剂,卤素固化剂为可溶性银盐。

2、 根据权利要求1所述的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法,其中步骤1)的反应温 度为50〜15(TC;步骤2)的反应温度为-20〜10(TC,卤素的滴加时间为0. 05〜10hr,保温 时间为0.05〜10hr;步骤3)的反应温度为50〜18(TC,滴加时间为0. 05〜10hr,保温时间为 0.05〜10hr,所述;步骤4)的反应温度为-20〜12(TC,加氢催化剂的用量为0. 01〜20g/100g 含a, p双键的茉莉酮酸甲酯,加氢反应中的氢气压力为0.1〜10.0MPa。

3、 根据权利要求2所述的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法,其中步骤l)和2)所述 的弱酸盐为醋酸盐,碳酸盐,草酸盐或柠檬酸盐。

4、 根据权利要求2所述的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法,其中步骤2)所述的卣 素为氯、溴、碘中的一种或它们的混合物。

5、 根据权利要求2所述的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法,其中歩骤3)中,所述 的有机溶剂为沸点在30〜250°C之间的溶剂。

6、 根据权利要求2所述的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法,其中歩骤4)中,加氢 催化剂选用钯碳,铂碳或Raney镍。

说明书 :

顺式一二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法 技术领域

本发明涉及香料化合物的制备,具体地说是一种顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法。

背景技术

二氢茉莉酮酸甲酯(化学名称:2-戊基-3-羰基环戊基乙酸甲酯)具有下面四种结构式。 普通的二氢茉莉酮酸甲酯中主要是反式结构的二氢茉莉酮酸甲酯,其具有优雅柔和的茉莉花 香韵和舒适的柠檬样果香气息,整个香气轻盈飘逸,留香持久,调香效果好。
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顺式-二氣茉莉酮酸甲酯 反式-二氢茉莉酮酸甲酯 跟普通的二氢茉莉酮酸甲酯相比,顺式-二氢茉莉酮酸甲酯在清新的现代花香气方面有一 种超强的香气提调作用,它的强度远高于普通二氢茉莉酮酸甲酯,具有强而名贵的花香,似 茉莉,甜润持久,稍有粉香,扩散性好。由于其顺式所占比例较高,避免了高浓度使用时普 通级所产生的"稀释效应"。
顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成路线有以下几种:利用双键在多相加氢催化剂作用下,催
化含a, /3双键的茉莉酮酸甲酯加氢生成顺式-二氢茉莉酮酸甲酯,如美国专利US3978108中介 绍了在含a, /?双键的茉莉酮酸甲酯在醇类或酯类溶剂中,用催化剂Pd/C进行加氢制备顺式-二氢茉莉酮酸甲酯。但该专利并未提到a, p双键的茉莉酮酸甲酯的来源或制备方法;另外, 为了提高产品中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,该专利方法中加入了适量的有机铝化合物, 使Pd/C的难以回收套用,且加入的溶剂也会和含a, ]8双键的茉莉酮酸甲酯以及其加氢产物二 氢茉莉酮酸甲酯之间发生酯交换反应,虽然不影响产物中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯所占比例, 但是降低了顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的收率。Daniel等在Angew.Chem.Int.Ed.2000, 39, 1992-1995中也有类似报道,他们将加氢催化剂改成一种钌的络合催化剂。但上述问题依然存 在。欧洲专利EP399788中介绍了在普通的二氢茉莉酮酸甲酯中加入重量为二氢茉莉酮酸甲 酯的1%的碳酸盐,在氮气的保护和18(TC温度下反应几个小时,直接制备顺式-二氢茉莉酮 酸甲酯,含量一般在10%左右,再将10%左右的二氢茉莉酮酸甲酯进行精馏,精馏出顺式-二 氢茉莉酮酸甲酯含量在20-50%的二氢茉莉酮酸甲酯。但是反应和精馏的温度都比较高,部分 顺式-二氢茉莉酮酸甲酯会发生脱羧转化为二氢茉莉酮,以及有机物炭化等,在降低收率的同 时,影响产物的香味稳定性,也不能获得髙含量的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯产品。
Ernest Wenkert等在Chimia 46 (1992) 95-97中介绍了以环戊二烯和正戊醛,还有乙 酰基马来酸酐为起始原料,利用Diel-Alder反应的顺式加成,来保证环戊酮上两个取代基处 在顺式位置,经七步反应合成顺式-二氢茉莉酮酸甲酯。但整条合成路线反应步骤多,由于顺 式结构在热力学上的不稳定性,使其在后续步骤中发生异构化等问题,使总的收率和顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量都较低。
本发明的目的是提供一种操作简单、反应条件温和的顺式-二氢茉莉酮酸甲酯合成方法, 提高反应收率及产物含量,使反应安全、环保,实现工业化生产。
本发明以普通的二氢茉莉酮酸甲酯为起始原料,经烯醇化反应、卤化反应、脱卤素和在 无溶剂状态下加氢而成的,反应方程式如下:
发明内容formula see original document page 5本发明的具体步骤如下: • 1)烯醇化:用普通二氢茉莉酮酸甲酯(即化合物I ),醚化剂和/或酯化剂,在酸的催化 下合成二氢茉莉酮酸甲酯烯醇醚和域二氢茉莉酮酸甲酯烯酯(即化合物II),反应温度为-10〜 200°C,反应结束后用弱碱中和酸;
2) 卤化:向二氢茉莉酮酸甲酯烯醇醚和/或二氢茉莉酮酸甲酯烯酯中先加弱碱然后滴加 卤素进行卤化,反应温度为-50〜15(TC,然后保温,生成卤代二氢茉莉酮酸甲酯(即化合物III);
3) 脱卤素:将无机碱和有机溶剂混合,升温,搅拌,控制温度在30〜250。C之间,滴加 第2)步产物化合物ni,滴完后保温,然后降温,当温度降到3(TC以下时,加入蒸馏水洗涤, 干燥,得有机物,其中含a, P双键的茉莉酮酸甲酯(即化合物IV)含量在97.0。/o以上。
4) 加氢:将化合物IV、加氢催化剂和卤素固化剂加到高压釜中,用氮气置换三次后,控 制温度在-50〜20(TC之间,再用氢气置换三次,然后进行加氢反应,直到压力不降为止,过 滤,得二氢茉莉酮酸甲酯,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯(即化合物V)含量达80。/。以上。
其中步骤l)中,反应温度优选50〜15(TC;所述的醚化剂优选为氯硅烷, 一甲基三氯硅
垸, 一甲基二氯硅垸,二甲基二氯硅烷或三甲基氯硅烷;所述的酯化剂优选为三氯化磷,五
氯化磷,三氯氧磷,乙酸丙烯酯,乙酸异丙烯酯或醋酸乙烯酯;所述的酸优选为硫酸,盐酸,
磷酸,有机羧酸,磺酸或阳离子交换树脂,或它们的混合物;所述的弱碱选用弱酸盐,优选
为醋酸盐,碳酸盐,草酸盐或柠檬酸盐。
步骤2)中,反应温度优选-20〜10(TC,卤素的滴加时间优选0.05〜10hr,保温时间优
选0.05〜10hr;所述的弱碱选用弱酸盐,优选为醋酸盐,碳酸盐,草酸盐,柠檬酸盐;所述
的卤素为氯、溴、碘中的一种或它们的混合物。
步骤3)中,反应温度优选50〜180。C,滴加时间优选0.05〜10hr,保温时间优选0.05〜 10hr;所述的无机碱为碳酸钠,碳酸钾,碳酸锂,碳酸钡,氢氧化钠,氢氧化锂,氢氧化钾 或氢氧化钙;所述的有机溶剂为沸点在30〜25(TC之间的溶剂,如庚烷系列,辛烷系列,壬 烷系列,苯,甲苯,二甲苯,石油醚类,溶剂油类,羅F,乙醚,丙醚,丁醚,己醚,丙酮, 丁酮,己酮,四氢呋喃,乙酸乙酯。
步骤4)中,反应温度优选-20-120°C,催化剂的用量优选0.01〜20g/100g化合物IV, 氢气压力0.1〜10.0MPa;加氢催化剂选用非均相加氢催化剂,为钯碳,铂碳或Reney镍;卤 素固化剂为可溶性银盐。本发明是以普通二氢茉莉酮酸甲酯为起始原料,经烯醇化、卤化、脱卤素和在无溶剂状 态下加氢制备出顺式-二氢茉莉酮酸甲酯,具有以下有益效果:操作简单,反应条件温和,安 全,环保,收率高(85%以上),顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量高(达到80%以上),易于工 业化生产。
为了更好地阐述本发明,列出了以下实施例,但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。

具体实施方式

实施例l
将113.60g C0.50mo1)普通二氢茉莉酮酸甲酯,60.00g (0.55mol)三甲基氯硅烷,l.l化 醋酸依次加入到250ml的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到6(TC反应8hr,反应过程中, 监测反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下时,加入 适量的碳酸钠中和后,停止反应。反应结束后,回收过量的三甲基氯硅垸,控制温度不要超 过6(TC,回收完后自然冷却,得到化合物II,备用。
将上面制备好的化合物II升温到95°C,先加20. 00g醋酸钠,然后开始滴加42. 00g溴素, 120min滴完,保温260min,然后降温到室温,得到化合物III,备用。
在500ml的四口烧瓶中依次加入200ml 20(T溶剂油和15. OOg碳酸钠,搅拌升温到185'C, 然后慢慢滴加化合物III, 2hr滴完,然后在185'C下保温2hr,然后降温,当温度降到3(TC 以下时,慢慢加入200ml水,搅拌10min后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至中 性,干燥,蒸馏得105.50g化合物IV。
在0.5L的高压釜中,依次加入105.50g化合物W, 5.00glO%Pt/C, 0.30g醋酸银,关闭高 压釜,先用氮气置换三次,冷却,当温度降到-15。C时,再用氢气置换三次,然后加氢到10. 0MPa, 进行加氢反应,直到压力不降为止。排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色透明液体二氢茉 莉酮酸甲酯98.60g,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量81.00%,收率87.26%。
实施例2
将227.20g (l.Omol)普通二氢茉莉酮酸甲酯,122. 20g (1.2mol)乙酸异丙烯酯,1.38g 对甲苯磺酸和1.00g醋酸混合酸依次加入到500ml的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到80 'C反应6hr,反应过程中,监测反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下时,加入适量的草酸钾中和后反应停止。反应结束后,自然冷却,然后在真 空条件下回收过量的乙酸异丙烯酯,控制温度不要超过80'C,回收完后自然冷却,备用。
将上面制备好的化合物II冷却到O'C,先加30.00g草酸钾,然后开始通入1.0mol氯气, 120min通完,然后保温60min再自然升温到室温,备用。
在1000ml的四口烧瓶中依次加入180ml乙酸乙酯和25. OOg碳酸钙,搅拌升温到75°C, 然后慢慢滴加化合物m, 2hr滴完,然后在75'C下保温2hr,然后降温,当温度降到3(TC以 下时,慢慢加入400ml水,搅拌10min后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至中性, 干燥,蒸馏得210.00g化合物IV。
在1.0L的高压釜中,依次加入210.00g化合物IV, 8.00g5%Pt/C, 0.50g醋酸银,关闭高 压釜,先用氮气置换三次,当温度升到8(TC时,再用氢气置换三次,然后加氢到5.0MPa,进 行加氢反应,直到压力不降为止。降温,排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色透明液体二 氢茉莉酮酸甲酯195.60g,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量81.00%,收率86.55%。
实施例3
将113.60g (0.5moD普通二氢茉莉酮酸甲酯,77.00g (0.55mol)三氯化磷,1.14g苯磺 酸依次加入到250ml的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到60'C反应8hr,反应过程中,监 测反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下时,加入适 量的柠檬酸钠中和后,停止反应。反应结束后,回收过量的三氯化磷,控制温度不要超过60 'C,回收完后自然冷却,得到化合物II,备用。
将上面制备好的化合物II升温到55",先加30.00g柠檬酸钠,然后开始加128.00g碘, 30min加完,然后保温30min再冷却到室温,得到化合物III,备用。
在500ml的四口烧瓶中依次加入120ml 二甲苯和15. OOg氢氧化钠,搅拌升温到135°C, 然后慢慢滴加化合物III, 2hr滴完,然后在135。C下保温2hr,然后降温,当温度降到3(TC以 下时,慢慢加入200ml水,搅拌10rain后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至中性, 干燥,蒸馏得105.50g化合物IV。
在0.5L的高压釜中,依次加入105.50g化合物IV, 5.0gReney镍,0.40g硝酸银,关闭高 压釜,先用氮气置换三次,当温度升到120'C时,再用氢气置换三次,然后加氢到2.0MPa, 进行加氢反应,直到压力不降为止。降温,排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色透明液体 二氢茉莉酮酸甲酯96.60g,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量85.00%,收率85.4讽。将113.60g (0.50mol)普通二氢茉莉酮酸甲酯,86.00g C0.55mo1)三氯氧磷,5.00g37% 浓盐酸依次加入到250ml的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到9(TC反应6hr,反应过程中, 监测反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下时,加入 适量的草酸锂中和后,停止反应。反应结束后,回收过量的三氯氧磷,控制温度不要超过90 °C,回收完后自然冷却,得到化合物II,备用。
将上面制备好的化合物II冷却到15°C,先加35. 00g草酸锂,然后开始加128. 00g碘, 60min加完,然后保温120min再自然升温到室温,得到化合物III,备用。
在500ml的四口烧瓶中依次加入100mll2(T溶剂油和30. OOg氢氧化钙,搅拌升温到115
'C,然后慢慢滴加化合物m, lhr滴完,然后在115'C下保温5hr,然后降温,当温度降到30
'C以下时,慢慢加入200ml水,搅拌10min后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至
中性,干燥,蒸馏得108.40g化合物IV。
在0.5L的高压釜中,依次加入108.40g化合物IV, 6.00gReney镍,0.40g醋酸银,关闭
高压釜,先用氮气置换三次,冷却,当温度升到65'C时,再用氢气置换三次,然后加氢到
6.0MPa,进行加氢反应,直到压力不降为止。降温,排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色
透明液体二氢茉莉酮酸甲酯98. 60g,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量84. 50%,收率87. 26%。
实施例5
将454.208(2.0011101)普通二氢茉莉酮酸甲酯,312. 73g (2.40mol) 二甲基二氯硅烷,5.46g 磷酸依次加入到2L的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到7(TC反应6hr,反应过程中,监测 反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下时,加入适量 的柠檬酸钾中和后,停止反应。反应结束后,回收过量的二甲基二氯硅烷,控制温度不要超 过7(TC,回收完后自然冷却,备用。
将上面制备好的化合物n冷却到5'C,先加50.00g柠檬酸钾,然后开始加入1.0mol溴 素和1.0mol碘的混合物,120min加完,然后保温120min再自然升温到室温,备用。
在4L的四口烧瓶中依次加入400ml石油醚和60.00g碳酸钾,搅拌升温到85'C,然后慢 慢滴加化合物m, 3hr滴完,然后在85。C下保温10hr,然后降温,当温度降到30°C以下时, 慢慢加入800ml水,搅拌10min后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至中性,千燥, 蒸馏得430.55g化合物IV。在2,0L的高压釜中,依次加入430.55g化合物W, 20.00g7.5%Pd/C, 1.05g硝酸银,关 闭高压釜,先用氮气置换三次,当温度升到75'C时,再用氢气置换三次,然后加氢到4,0MPa, 进行加氢反应,直到压力不降为止。降温,排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色透明液体二 氢茉莉酮酸甲酯397.05g,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量84.00%,收率87. 84%。
实施例6
将U3.60g (0.50mol)普通二氢茉莉酮酸甲酯,64.00g (0.55mol) —甲基二氯硅烷,20ml 15%硫酸依次加入到250ml的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到5(TC反应lOhr,反应过程 中,监测反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下时, 加入适量的醋酸锌中和后,停止反应。反应结束后,回收过量的一甲基二氯硅烷,控制温度 不要超过6(TC,回收完后自然冷却,得到化合物II,备用。
将上面制备好的化合物n冷却到-l(TC,先加38.00g醋酸锌,然后开始加128.00g碘, 120min加完,然后保温200min再自然升温到室温,得到化合物III,备用。
在500ml的四口烧瓶中依次加入80ml正庚垸和25.00g氢氧化钠,搅拌升温到95'C,然 后慢慢滴加化合物III, lhr滴完,然后在95'C下保温6hr,然后降温,当温度降到3(TC以下 时,慢慢加入200ml水,搅拌10min后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至中性, 干燥得106. 70g化合物IV。
在0.5L的高压釜中,依次加入106.70g化合物IV, 5.00g5%Pt/C, 0.30g醋酸银,关闭高 压釜,先用氮气置换三次,当温度升到45。C时,再用氢气置换三次,然后加氢到8.0MPa,进 行加氢反应,直到压力不降为止。降温,排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色透明液体二 氢茉莉酮酸甲酯96.20g,其中顺式_二氢茉莉酮酸甲酯含量83.20%,收率85. 13%。
实施例7
将113.60g C0.50mo1)普通二氢茉莉酮酸甲酯,56.00g (0.55mol)乙酸丙烯酯,5.00g阳 离子交换树脂依次加入到250ml的四口烧瓶中,混合物在搅拌下加热到8(TC反应8hr,反应 过程中,监测反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量,当反式-二氢茉莉酮酸甲酯的含量降到1%以下 时,加入适量的草酸钠中和后,停止反应。反应结束后,回收过量的乙酸丙烯酯,控制温度 不要超过80。C,回收完后自然冷却,得到化合物II,备用。将上面制备好的化合物II升温到6(TC,先加22.00g碳酸钾,然后开始加40.00g溴素, 120min加完,然后保温300min再自然降温到室温,得到化合物III,备用。
在500ml的四口烧瓶中依次加入100ml己醚和25. OOg氢氧化钾,搅拌升温到195°C,然 后慢慢滴加化合物in, lhr滴完,然后在195'C下保温3hr,然后降温,当温度降到30。C以下 时,慢慢加入200ml水,搅拌10min后静置分层,分去水相,有机相用蒸馏水洗涤至中性, 干燥,蒸馏得104.50g化合物IV。
在0.5L的高压釜中,依次加入104.50g化合物IV, 5.00g7.5%Pt/C, 0.2g硝酸银,关闭高 压釜,先用氮气置换三次,当温度升到85。C时,再用氢气置换三次,然后加氢到l.OMPa,进 行加氢反应,加到压力不降为止。降温,排气,过滤、洗涤、干燥、精馏得无色透明液体二 氢茉莉酮酸甲酯97. 20g,其中顺式-二氢茉莉酮酸甲酯含量86. 02%,收率85. 13%。