專利名稱：低溫縮合法制備烷基呋喃酮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)化合物的制備方法，尤其是一種低溫縮合法制備烷基呋 喃酮的方法。
技術(shù)背景具有醬香型和果香型的烷基呋喃酮是一種廣泛使用的食品香料，在調(diào)香行業(yè)中占有很重要的位置。垸基呋喃酮香料中的4-羥基-2 (5)-甲基-5 (2) -乙基-3 (2H)呋喃酮(4-Hydroxy-2 (5) -Methyl-5 (2) - Ethyl-3 (2H) -Furanone: 以下簡(jiǎn)稱HEMF )，因其具有濃郁的醬香味和菠蘿香味而更具代表性。HEMF 即可以作為香料使用，也可作為中間體與硫化物、雜環(huán)化合物化合后轉(zhuǎn)變成 能發(fā)出各種香型的物質(zhì)。HEMF的合成方法較多，常用的方法有(l).利用臭 氧氧化3-乙烯-2， 5-二醇后再進(jìn)一步環(huán)化可得到HEMF; (2).利用巴豆酰腈與乳 酸乙酯在堿性條件下制備HEMF的氰化縮合法；(3).利用a -烷基-二甘醇酸二 乙酯與草酸二乙酯相縮合制備HEMF。但上述方法均存在著各種缺點(diǎn)，方法(l) 工藝復(fù)雜，收率低；方法(2)的收率低；方法(3)的原料劇毒，收率雖較高，但 工藝周期長且復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝周期較短、操作 簡(jiǎn)便且收率較高的低溫縮合法制備烷基呋喃酮的方法。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種低溫縮合法制備垸基呋喃酮的方法包括以下步驟(1) .制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯無水乙醚中加入金屬鈉，隨后加入乙酰乙酸叔丁酯，加完后回流3 5 小時(shí)，反應(yīng)生成物為鈉代乙酰乙酸叔丁酯；(2) .制備呋喃環(huán)在鈉代乙酰乙酸叔丁酯中加入a-溴代丁酰氯，加完維持-12 -10。C的溫 度1 2小時(shí)，然后室溫沉放8 12小時(shí)，加水使生成物分層，分出有機(jī)相， 水層用乙醚萃取，合并有機(jī)相，干燥；(3) .減壓反應(yīng)在蒸出溶劑后，殘余物在溫度130 15(TC和壓力1. 73 2. 13Kpa的條件 下進(jìn)行減壓反應(yīng)，反應(yīng)后維持此溫度0.5 2小時(shí)；(4) .氧化反應(yīng)
將減壓反應(yīng)的產(chǎn)物與水混合，用3 5M的氫氧化鈉調(diào)pH至7. 8 8，加 入雙氧水，加完后反應(yīng)0.5 2小時(shí)，生成的產(chǎn)物用6 12.3y。的鹽酸調(diào)pH為 1 2后用乙醚萃取，干燥萃取液，除去溶劑后，在溫度80 82'C和壓力 0. 0266 0. 0533Kpa的條件下減壓蒸出淺黃色油狀液體，該液體既為垸基呋 喃酮成品。而且，所述的在制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯工步中的金屬鈉與乙酰乙酸叔 丁酯的重量比為100: 756 757。而且，所述的在制備呋喃環(huán)工步中的a -溴代丁酰氯與鈉代乙酰乙酸叔丁 酯的摩爾比為5: 11。而且，所述的在制備呋喃環(huán)和氧化反應(yīng)工步中均使用無水硫酸鎂進(jìn)行干燥。而且，所述的在氧化反應(yīng)工步中的雙氧水濃度為30°/0。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1. 本發(fā)明制備方法使用的主要原料是乙酰乙酸叔丁酯、金屬鈉、a-溴 代丁酰氯、無水乙醚和雙氧水，各種原料易得，生產(chǎn)成本低。2. 本方法首先是用乙酰乙酸叔丁酯中活潑的"氫"原子與金屬鈉反應(yīng)， 制成鈉代乙酰乙酸叔丁酯，選擇叔丁酯做反應(yīng)物是比較伯、仲、叔碳原子活 潑性的強(qiáng)弱規(guī)律，制成的鈉代乙酰乙酸叔丁酯與a -溴代丁酰氯低溫下縮合成 帶有垸基的呋喃環(huán)，然后進(jìn)行減壓分解，氧化制成所需產(chǎn)物，整個(gè)制備過程 周期短，操作簡(jiǎn)便。3. 本方法中的縮合反應(yīng)是關(guān)鍵，它是由直鏈反應(yīng)物演變成呋喃環(huán)的成環(huán) 過程，為了使反應(yīng)順利進(jìn)行，反應(yīng)溫度控制在-12°C -10°C，而且反應(yīng)物中 叔丁酯的摩爾比要大于酰氯，這樣使活潑的酰氯被叔丁酯包圍，促進(jìn)反應(yīng)向 生成呋喃環(huán)的方向轉(zhuǎn)化。4. 本方法與現(xiàn)有技術(shù)相比擁有較大的優(yōu)越性，不僅原料易得，工藝周期 相對(duì)較短，操作簡(jiǎn)單，收率理想，而且得到的HEMF具有色、香、味俱佳等優(yōu) 點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例是說明性的，不是 限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本方法首先是用乙酰乙酸叔丁酯中活潑的"氫"原子與金屬鈉反應(yīng)，制 成鈉代乙酰乙酸叔丁酯，然后使鈉代乙酰乙酸叔丁酯與a -溴代丁酰氯低溫下 縮合成帶有烷基的呋喃環(huán)，再進(jìn)行減壓分解，最后將減壓分解后的產(chǎn)物進(jìn)行 氧化制成所需產(chǎn)物。其中，制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯步驟中的金屬鈉與乙酰乙酸叔丁酯的重
量比為100: 756 757;制備呋喃環(huán)的步驟中a -溴代丁酰氯與乙酰乙酸叔丁 酯的摩爾比為5: 11，這樣使活潑的酰氯被叔丁酯包圍，促進(jìn)反應(yīng)向生成呋 喃環(huán)的方向轉(zhuǎn)化。本方法的反應(yīng)式為H<formula>formula see original document page 5</formula>實(shí)施例1:1. 制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯在三口燒瓶中加入3000ml無水乙醚，然后放入150克(6.52mol)金屬 鈉，隨后滴加1135克(7. 18mol)乙酰乙酸叔丁酯，滴加速度為乙醚回流為 止，加完后維持回流3小時(shí)，使金屬鈉充分反應(yīng)，反應(yīng)生成物為白稠狀的鈉 代乙酰乙酸叔丁酯。2. 制備呋喃環(huán)在裝有溫度計(jì)、機(jī)械攪拌、滴液漏斗的三口燒瓶中加入白稠狀的鈉代乙 酰乙酸叔丁酯，將600克(3. 24mol) ct -溴代丁酰氯滴加到鈉代乙酰乙酸叔丁 酯中，滴加過程中控制反應(yīng)物溫度為-l(TC，加完維持此溫度l小時(shí)，然后室 溫沉放12小時(shí)，加900ml水使生成物轉(zhuǎn)變成分層液體，分出有機(jī)相進(jìn)行洗滌， 水層用1000ml乙醚萃取1小時(shí)，合并有機(jī)相，用50克無水硫酸鎂干燥。3. 減壓反應(yīng)在蒸出溶劑后，殘余物在溫度130'C和壓力1. 73Kpa的條件下減壓反應(yīng)， 此時(shí)放出大量的二氧化碳?xì)怏w，壓力上升。當(dāng)壓力降回初始?jí)毫笤跍囟?30 °(:的條件下維持0.5小時(shí)，此時(shí)的呋喃環(huán)已脫掉叔丁基。4. 氧化反應(yīng)將減壓反應(yīng)的產(chǎn)物與3000ml水混合，用3M的氫氧化鈉調(diào)pH至7. 8，加 入200ml濃度為30%的雙氧水，整個(gè)滴加過程維持pH為7. 8，加完再反應(yīng)0. 5 小時(shí)，生成的產(chǎn)物用質(zhì)量百分比濃度為12.39&的鹽酸溶液調(diào)pH為1，并用乙 醚反復(fù)萃取，用無水硫酸鎂干燥萃取液，除去溶劑后，在溫度8(TC和壓力<formula>formula see original document page 5</formula>0. 0266Kpa的條件下減壓蒸出淺黃色油狀液體，該液體具有極強(qiáng)濃郁的醬香， 水果香味，其折光率《=1.5245 。 實(shí)施例2:1. 制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯在三口燒瓶中加入1500ml無水乙醚，然后放入100克(4. 35mol)金屬鈉， 隨后滴加757克(4.79mol)乙酰乙酸叔丁酯，滴加速度為乙醚回流為止，加 完后維持回流5小時(shí)，使金屬鈉充分反應(yīng)，反應(yīng)生成物為白稠狀的鈉代乙酰 乙酸叔丁酯。2. 制備呋喃環(huán)在裝有機(jī)械攪拌、溫度計(jì)、滴液漏斗的三口燒瓶中加入白稠狀的鈉代乙 酰乙酸叔丁酯中，將402克(2. 17mol) ci-溴代丁酰氯滴加到鈉代乙酰乙酸叔 丁酯中，滴加過程中控制反應(yīng)物溫度為-12"C，加完維持此溫度反應(yīng)2小時(shí)， 然后室溫沉放8小時(shí)，加入1100ml水使生成物轉(zhuǎn)變成分層液體，分出有機(jī)相 進(jìn)行洗滌，水層用1000ml乙醚萃取3小時(shí)，合并有機(jī)相，用50克無水硫酸 鎂干燥。3. 減壓反應(yīng)在蒸出溶劑后，殘余物在溫度15(TC和壓力2. 13Kpa的條件下減壓反應(yīng)， 此時(shí)放出大量的二氧化碳?xì)怏w，壓力上升。當(dāng)壓力降回初始?jí)毫笤跍囟?50 'C的條件下維持2小時(shí)，此時(shí)的呋喃環(huán)己脫掉叔丁基。4. 氧化反應(yīng)將減壓反應(yīng)的產(chǎn)物與3000ml水混合，用5M的氫氧化鈉調(diào)pH至7.8，加 入150ml濃度為30%的雙氧水，整個(gè)滴加過程維持pH為7. 8，加完再反應(yīng)2 小時(shí)，生成的產(chǎn)物用質(zhì)量百分比濃度為9%的鹽酸溶液調(diào)pH為3，并用乙醚反 復(fù)萃取，用無水硫酸鎂干燥萃取液，除去溶劑后，在溫度82T和壓力 0. 0533Kpa的條件下減壓蒸出淺黃色油狀液體，該液體具有極強(qiáng)濃郁的醬香， 水果香味，其折光率《=1.5245。實(shí)施例3:1. 制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯在三口燒瓶中加入3000ml無水乙醚，然后放入125克(5. 43mol)金屬 鈉，隨后滴加945克(5. 98mol)乙酰乙酸叔丁酯，滴加速度為乙醚回流為止， 加完后維持回流4小時(shí)，使金屬鈉充分反應(yīng)，反應(yīng)生成物為白稠狀的鈉代乙 酰乙酸叔丁酯。2. 制備呋喃環(huán)在裝有溫度計(jì)、機(jī)械攪拌、滴液漏斗的三口燒瓶中加入白稠狀的鈉代乙 酰乙酸叔丁酯，將500克(2. 7mol) d -溴代丁酰氯滴加到鈉代乙酰乙酸叔丁酯 中，滴加過程中控制反應(yīng)物溫度為-irc，加完維持此溫度i小時(shí)，然后室溫沉放10小時(shí)，加1000ml水使生成物轉(zhuǎn)變成分層液體，分出有機(jī)相進(jìn)行洗滌， 水層用1000ml乙醚萃取2小時(shí)，合并有機(jī)相，用50克無水硫酸鎂干燥。3. 減壓反應(yīng)在蒸出溶劑后，殘余物在溫度14(TC和壓力2. OOKpa的條件下減壓反應(yīng)， 此時(shí)放出大量的二氧化碳?xì)怏w，壓力上升。當(dāng)壓力降回初始?jí)毫笤跍囟?50 "C的條件下維持1小時(shí)，此時(shí)的呋喃環(huán)已脫掉叔丁基。4. 氧化反應(yīng)將減壓反應(yīng)的產(chǎn)物與3000ml水混合，用4M的氫氧化鈉調(diào)pH至8，加入 170ml濃度為30%的雙氧水，整個(gè)滴加過程維持pH為8,加完再反應(yīng)1小時(shí)， 生成的產(chǎn)物用質(zhì)量百分比濃度為6%的鹽酸溶液調(diào)pH為2，并用乙醚反復(fù)萃取， 用無水硫酸鎂干燥萃取液，除去溶劑后，在溫度8rC和壓力0.0399的條件 下減壓蒸出淺黃色油狀液體，該液體具有極強(qiáng)濃郁的醬香，水果香味，其折 光率"^=1.5245 。
權(quán)利要求
1. 一種低溫縮合法制備烷基呋喃酮的方法，其特征在于包括以下步驟(1). 制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯無水乙醚中加入金屬鈉，隨后加入乙酰乙酸叔丁酯，加完后回流3～5小時(shí)，反應(yīng)生成物為鈉代乙酰乙酸叔丁酯；(2). 制備呋喃環(huán)在鈉代乙酰乙酸叔丁酯中加入α-溴代丁酰氯，加完維持-12～-10℃的溫度1～2小時(shí)，然后室溫沉放8～12小時(shí)，加水使生成物分層，分出有機(jī)相，水層用乙醚萃取，合并有機(jī)相，干燥；(3). 減壓反應(yīng)在蒸出溶劑后，殘余物在溫度130～150℃和壓力1.73～2.13Kpa的條件下進(jìn)行減壓反應(yīng)，反應(yīng)后維持此溫度0.5～2小時(shí)；(4). 氧化反應(yīng)將減壓反應(yīng)的產(chǎn)物與水混合，用3～5M的氫氧化鈉調(diào)pH至7.8～8，加入雙氧水，加完后反應(yīng)0.5～2小時(shí)，生成的產(chǎn)物用6～12.3％的鹽酸調(diào)pH為1～2后用乙醚萃取，干燥萃取液，除去溶劑后，在溫度80～82℃和壓力0.0266～0.0533Kpa的條件下減壓蒸出淺黃色油狀液體，該液體既為烷基呋喃酮成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫縮合法制備烷基呋喃酮的方法，其特征在 于所述的在制備鈉代乙酰乙酸叔丁酯工步中的金屬鈉與乙酰乙酸叔丁酯的 重量比為100: 756 757。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫縮合法制備垸基呋喃酮的方法，其特征在 于:所述的在制備呋喃環(huán)工步中的a -溴代丁酰氯與鈉代乙酰乙酸叔丁酯的摩 爾比為5: 11。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫縮合法制備垸基呋喃酮的方法，其特征在 于-所述的在制備呋喃環(huán)和氧化反應(yīng)工步中均使用無水硫酸鎂進(jìn)行干燥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫縮合法制備烷基呋喃酮的方法，其特征在 于所述的在氧化反應(yīng)工步中的雙氧水濃度為30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫縮合法制備烷基呋喃酮的方法。本方法首先是用乙酰乙酸叔丁酯中活潑的氫原子與金屬鈉反應(yīng)，制成鈉代乙酰乙酸叔丁酯；然后使鈉代乙酰乙酸叔丁酯與α-溴代丁酰氯在低溫下縮合成帶有烷基的呋喃環(huán)，再進(jìn)行減壓分解，最后將減壓分解后的產(chǎn)物進(jìn)行氧化制成所需產(chǎn)物。本方法與現(xiàn)有技術(shù)相比擁有較大的優(yōu)越性，不僅原料易得，工藝周期相對(duì)較短，操作簡(jiǎn)單，收率理想，而且得到的烷基呋喃酮具有色、香、味俱佳等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07D307/00GK101397285SQ20071006127
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者石開丁 申請(qǐng)人:天津市化學(xué)試劑研究所