5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯及其合成方法与应用转让专利
申请号 : CN201610571947.7
文献号 : CN105968009B
文献日 : 2018-04-20
发明人 : 白冰 , 毛多斌 , 杨静 , 张改红 , 惠志铮 , 杨靖 , 贾春晓
申请人 : 郑州轻工业学院
摘要 :
本发明公开了一种5‑异丙基‑9‑羟基‑8‑甲基‑6‑壬烯‑2‑酮草酸双酯及其合成方法与应用，将茄酮溶于无水苯中，加入乙二醇和对甲基苯磺酸，反应后得到茄酮缩乙二醇，将茄酮缩乙二醇溶于无水THF，滴加甲硼烷四氢呋喃络合物、NaOH溶液和过氧化氢，反应得到5‑异丙基‑9‑羟基‑8‑甲基‑6‑壬烯‑2‑酮缩乙二醇，将其溶于无水CH2Cl2，加入三乙胺和草酰氯，室温下反应3.5h，得到5‑异丙基‑9‑羟基‑8‑甲基‑6‑壬烯‑2‑酮草酸双酯，将其应用于卷烟加香中的作用主要是提高香气质和香气量，降低刺激性，纯净余味。
权利要求 :
1.一种如下所示的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯， 。
2.根据权利要求1所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的合成方法，其特征在于步骤如下：（1）茄酮溶于无水苯中，加入乙二醇和对甲基苯磺酸，加上分水器，回流5 h，至无水分出为止；反应物依次用饱和NaHCO3溶液、饱和NaCl溶液洗涤，无水NaSO4干燥过夜，抽滤，减压蒸馏得到茄酮缩乙二醇，茄酮缩乙二醇的结构式如下：；
（2）将步骤（1）制得的茄酮缩乙二醇溶于无水THF，置于0℃恒温搅拌反应浴中，氮气保护下滴加甲硼烷四氢呋喃络合物，0℃下反应1 h，升至室温后反应3.5h，缓慢加入3mol/L 的NaOH溶液，继续缓慢加入质量分数为30%的过氧化氢，室温下继续反应10h，得到白色悬浊液，加入乙酸乙酯，有机层用饱和NaCl洗涤，无水NaSO4干燥，蒸除溶剂，残余物过硅胶柱层析，石油醚：乙酸乙酯洗脱，得到5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇，5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇的结构式如下：；
（3）将步骤（2）制得的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇溶于无水CH2Cl2，加入三乙胺，0℃下再缓慢加入草酰氯，升至室温下反应3.5h，加入乙酸乙酯稀释，有机层用饱和NaCl洗涤，无水NaSO4干燥，蒸除溶剂，残余物过硅胶柱层析，石油醚：乙酸乙酯洗脱，得到5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯，5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的结构式如下：；
合成路线如下：
。
3.根据权利要求2所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）中茄酮、乙二醇、对甲基苯磺酸三者的物质的量之比为1：1.5：
0.1。
4.根据权利要求2所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的合成方法，其特征在于：所述步骤（2）中茄酮缩乙二醇与甲硼烷四氢呋喃络合物的物质的量之比为
1:1.5，以1 mmol茄酮缩乙二醇为基准，需要NaOH溶液1 mL，过氧化氢1 mL。
5.根据权利要求2所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）中5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇、三乙胺和草酰氯的物质的量之比为1：1.2：0.5。
6.权利要求1所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯混以稳定剂或稀释剂后作为香料在卷烟中的应用。
说明书 :
5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯及其合成方
法与应用
技术领域
[0001] 本发明属于烟用香料技术领域，更具体地说，涉及到5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯，其制备方法，以及作为香料在卷烟中的应用。
背景技术
[0002] 卷烟的吸味、愉快程度和满足感是香味成分、感官和触觉复杂作用的结果。因此，寻找并开发烟草的香味成分是很多烟草化学家的一个重要目的，同时，香味成分也是卷烟品牌构建的核心问题。加入WTO后，随着关税的减让和非关税措施的逐步取消，中国烟草将站在更具竞争性的平台上直接参与国际竞争，因此，如何突出中式卷烟鲜明特征，加强自主创新也就成为了我国烟草企业的提升自身竞争力的关键，而其中的核心就是加强烟草香技术、香原料的研究。
[0003] 传统的烟用香料一部分是烟草自身所含有的物质，另一部分是外来的天然或合成的添加物质，其主要致香成分以萜类、醛、酮、醇为主，这些化合物的特点主要是分子量较低、沸点低、挥发性较强的化合物， 高温加工过程中损失严重， 导致释香不均匀现象， 甚至在储存期间因挥发失去香味， 或是化学性质不稳定易被氧化而变质。研究发现， 即使香精损失2%的挥发物也会导致香型改变使风味受到很大的影响。
[0004] 茄酮是烟草中的关键致香化合物，由烟草中西柏三烯类物质的生化降解产生。茄酮在烟草的调制、陈化过程中能进一步降解，产生对卷烟吃味有重要影响的茄尼呋喃、降茄二酮等物质。尽管茄酮在烟草加香中已得应用，但存在的问题也是显而易见的：茄酮自身沸点低，在卷烟保存过程中容易挥发流失从而降低了吸食品质。因此，如何设计合成一种结构合理的茄酮衍生物，使其既能稳定保存、又能通过裂解释放出茄酮，便成为了亟待解决的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于一种5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯及其制备方法以及作为香料在卷烟中的应用。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 如下所表示的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯，其外消旋体、对映异构体：
[0008] 。
[0009] 所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的合成方法，步骤如下：
[0010] （1）茄酮溶于无水苯中，加入乙二醇和对甲基苯磺酸，加上分水器，回流5 h，至无水分出为止；反应物依次用饱和NaHCO3溶液、饱和NaCl溶液洗涤，无水NaSO4干燥过夜，抽滤，减压蒸馏得到茄酮缩乙二醇，茄酮缩乙二醇的结构式如下
[0011] ：
[0012] （2）将步骤（1）制得的茄酮缩乙二醇溶于无水THF，置于0℃恒温搅拌反应浴中，氮气保护下滴加甲硼烷四氢呋喃络合物，0℃下反应1 h，升至室温后反应3.5h，缓慢加入3mol/L 的NaOH溶液，继续缓慢加入质量分数为30%的过氧化氢，室温下继续反应10h，得到白色悬浊液，加入乙酸乙酯，有机层用饱和NaCl洗涤，无水NaSO4干燥，蒸除溶剂，残余物过硅胶柱层析，石油醚：乙酸乙酯洗脱，得到5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇，5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇的结构式如下
[0013] ：
[0014] （3）将步骤（2）制得的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇溶于无水CH2Cl2，加入三乙胺，0℃下再缓慢加入草酰氯，升至室温下反应3.5h，加入乙酸乙酯稀释，有机层用饱和NaCl洗涤，无水NaSO4干燥，蒸除溶剂，残余物过硅胶柱层析，石油醚：乙酸乙酯洗脱，得到5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯，5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的结构式如下：
[0015] ；
[0016] 合成路线如下：
[0017] 。
[0018] 所述步骤（1）中茄酮、乙二醇、对甲基苯磺酸三者的物质的量之比为1：1.5：0.1。
[0019] 所述步骤（2）中茄酮缩乙二醇与甲硼烷四氢呋喃络合物的物质的量之比为1:1.5，以1 mmol茄酮缩乙二醇为基准，需要NaOH溶液1 mL，过氧化氢1 mL。
[0020] 所述步骤（3）中5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇、三乙胺和草酰氯的物质的量之比为1：1.2：0.5。
[0021] 所述的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯混以稳定剂或稀释剂后作为香料在卷烟中的应用。
[0022] 本发明的有益效果：（1）化合物5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯性质作为一种潜香物质，性质稳定，在卷烟燃吸时可释放出茄酮，改善了茄酮不稳定，易挥发，香味易散失的缺点。
[0023] （2）化合物5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯在卷烟加香中，可提高香气质和香气量，降低刺激性，纯净余味。
具体实施方式
[0024] 下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯的合成方法如下：
[0027] （1）茄酮缩乙二醇（Ⅱ）的合成
[0028] 茄酮（1.94 g, 10 mmol）溶于80 mL无水苯中，加入乙二醇（0.93 g，0.83 mL, 15 mmol）和对甲基苯磺酸(0.2 g, 1 mmol)加上分水器，回流至无水分出为止；反应物用饱和NaHCO3溶液洗涤3次；再用饱和NaCl溶液洗涤3次，有机相无水NaSO4干燥，减压蒸馏得到淡黄色油状产物（Ⅱ）2.3 g；
[0029] MS-EI, m/z 87(100), 93, 121, 136, 176, 223(M+) . 1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ6.07 (d, J = 15.6 Hz, 1H), 5.39 (dd, J = 15.6, 9.5 Hz, 1H), 4.86 (s, 2H), 3.95 -3.90 (m, 5H), 1.83 (s, 3H), 1.81-1.75 (m, 1H), 1.66-1.53 (m, 3H),
1.52-1.45 (m, 1H), 1.37-1.33 (m, 1H), 1.31 (s, 3H), 0.88 (d, J = 6.8 Hz, 4H),
0.84 (d, J = 6.8 Hz, 3H). 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ142.2, 134.2, 132.7,
114.3, 110.3, 64.7, 64.6, 49.7, 37.4, 32.3, 26.8, 23.9, 20.9, 19.5, 18.9.[0030] （2）5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇（Ⅲ）的合成[0031] 化合物（Ⅱ）(1.28 g, 5.74 mmol)溶于20 mL无水四氢呋喃中，置于低温恒温搅拌反应浴中，氮气保护下于0 ℃滴加甲硼烷四氢呋喃络合物(1 mol/L, 8.6 mL)，1 h升至室温反应3.5 h，冷至0 ℃，依次缓慢加入5.7 mL 3mol/L NaOH溶液，5.7 mL 30% 过氧化氢，加毕升至室温反应10 h，加入30 mL乙酸乙酯稀释，有机层用饱和NaCl洗涤3次，无水NaSO4干燥，减压蒸馏，残余物过硅胶柱层析，石油醚/乙酸乙酯＝10:1洗脱，得到无色油状产物（Ⅲ）690 mg。
1.52-1.45 (m, 1H), 1.37-1.33 (m, 1H), 1.31 (s, 3H), 0.88 (d, J = 6.8 Hz, 4H),
0.84 (d, J = 6.8 Hz, 3H). 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ142.2, 134.2, 132.7,
114.3, 110.3, 64.7, 64.6, 49.7, 37.4, 32.3, 26.8, 23.9, 20.9, 19.5, 18.9.[0030] （2）5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮缩乙二醇（Ⅲ）的合成[0031] 化合物（Ⅱ）(1.28 g, 5.74 mmol)溶于20 mL无水四氢呋喃中，置于低温恒温搅拌反应浴中，氮气保护下于0 ℃滴加甲硼烷四氢呋喃络合物(1 mol/L, 8.6 mL)，1 h升至室温反应3.5 h，冷至0 ℃，依次缓慢加入5.7 mL 3mol/L NaOH溶液，5.7 mL 30% 过氧化氢，加毕升至室温反应10 h，加入30 mL乙酸乙酯稀释，有机层用饱和NaCl洗涤3次，无水NaSO4干燥，减压蒸馏，残余物过硅胶柱层析，石油醚/乙酸乙酯＝10:1洗脱，得到无色油状产物（Ⅲ）690 mg。
[0032] MS-ESI, m/z 279 [M+Na]+. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 5.28 (dd, J = 15.4, 8.7 Hz, 1H), 5.19 (dd, J = 15.4, 7.4 Hz, 1H), 3.95-3.90 (m, 4H), 3.47 (dd, J = 10.4, 5.7 Hz, 1H), 3.37 (dd, J = 10.4, 7.7 Hz, 1H), 2.37-2.30 (m, 1H),
1.69-1.46 (m, 6H), 1.31 (s, 3H), 1.00 (d, J = 6.8 Hz, 3H), 0.87 (d, J = 6.7 Hz, 3H), 0.83 (d, J = 6.8 Hz, 3H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ133.8, 133.7,
110.3, 67.4, 64.6, 49.5, 39.9, 37.3, 31.8, 26.6, 23.7, 20.8, 18.9, 16.8.[0033] （3）5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯（Ⅰ）的合成[0034] 化合物（Ⅲ）(520 mg, 1.87 mmol) 溶于15 mL无水二氯甲烷中，加入三乙胺(246 mg, 2,24 mmol)，0 ℃下缓慢滴加草酰氯（117 mg, 0.93 mmol），反应0.5 h，然后室温下反应3.5 h，加入30 mL乙酸乙酯，有机层用饱和NaCl洗涤3次，有机相加入无水NaSO4干燥，减压蒸除溶剂，残余物过硅胶柱层析，石油醚/乙酸乙酯＝15:1洗脱，得到无色油状物（Ⅰ）280 mg。
1.69-1.46 (m, 6H), 1.31 (s, 3H), 1.00 (d, J = 6.8 Hz, 3H), 0.87 (d, J = 6.7 Hz, 3H), 0.83 (d, J = 6.8 Hz, 3H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ133.8, 133.7,
110.3, 67.4, 64.6, 49.5, 39.9, 37.3, 31.8, 26.6, 23.7, 20.8, 18.9, 16.8.[0033] （3）5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯（Ⅰ）的合成[0034] 化合物（Ⅲ）(520 mg, 1.87 mmol) 溶于15 mL无水二氯甲烷中，加入三乙胺(246 mg, 2,24 mmol)，0 ℃下缓慢滴加草酰氯（117 mg, 0.93 mmol），反应0.5 h，然后室温下反应3.5 h，加入30 mL乙酸乙酯，有机层用饱和NaCl洗涤3次，有机相加入无水NaSO4干燥，减压蒸除溶剂，残余物过硅胶柱层析，石油醚/乙酸乙酯＝15:1洗脱，得到无色油状物（Ⅰ）280 mg。
[0035] MS-ESI, m/z 501 [M+Na]+. 1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ5.24-5.22 (m, 2H), 4.18-4.07 (m, 2H), 2.65-2.60 (m, 1H), 2.42-2.29 (m, 2H), 2.12 (s, 3H), 1.74-
1.67 (m, 2H), 1.56-1.53 (m, 1H), 1.47-1.41 (m, 1H), 1.07 (d, J = 6.8 Hz, 3H),
13
0.86 (t, J = 6.4 Hz, 3H), 0.81 (t, J = 6.1 Hz, 3H). C NMR (150 MHz, CDCl3) δ
209.4, 157.8, 133.3, 132.5, 70.8, 49.0, 41.9, 36.1, 31.9, 30.1, 26.1, 20.7,
19.0, 17.2.
1.67 (m, 2H), 1.56-1.53 (m, 1H), 1.47-1.41 (m, 1H), 1.07 (d, J = 6.8 Hz, 3H),
13
0.86 (t, J = 6.4 Hz, 3H), 0.81 (t, J = 6.1 Hz, 3H). C NMR (150 MHz, CDCl3) δ
209.4, 157.8, 133.3, 132.5, 70.8, 49.0, 41.9, 36.1, 31.9, 30.1, 26.1, 20.7,
19.0, 17.2.
[0036] 本实施例的合成路线如下：
[0037]。
[0038] 本实施例制得的5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯在卷烟加香中的应用：分别称取5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯0.04932 g，以95%的乙醇水溶液各定容至10 mL。用实验用香精香料注射机将配置好的溶液均匀地加入到黄金叶大金圆卷烟中，每支卷烟注射量为10 µL，开始注射点和结束注射点分别距烟丝端5 mm和55 mm，挑选符合以下要求的烟支样品（重量0.89 g，吸阻1000 Pa，滤嘴长度24 mm，烟支规格84 mm×2.5 mm）均匀地放置在温度（22±1）℃和相对湿度（60±3）%的环境中平衡48 h以上，同空白样品对照评吸，结果如表1所示。
[0039] 表1 空白卷烟与加料卷烟的对照评吸结果
[0040]
[0041] 由表1可知化合物5-异丙基-9-羟基-8-甲基-6-壬烯-2-酮草酸双酯在卷烟加香中的作用主要是提高香气质和香气量，降低刺激性，纯净余味。