專利名稱：2,5-二甲基-4-羥基-3(2h)呋喃酮的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一個碳原子的五節(jié)環(huán)化合物的制備方法領(lǐng)域，特別是涉及環(huán)中有一雙鍵，并有取代碳氫基、取代羥基、和氧原子直接連接在環(huán)上化合物的制備方法。

背景技術(shù)：
2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮天然存在于菠蘿、橙桔、黑莓、草莓、葡萄等果汁或果醬中。另外，在牛肉清湯、白蘭地以及葡萄酒中也鑒定出有2，5-二甲基4-羥基-3(2H)呋喃酮存在。2，5-二甲基4-羥基-3(2H)呋喃酮具有強烈的草莓香韻及焦糖果香，能使用于食品及飲料業(yè)上，被譽為“香料之王”。在2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的合成路線中，有實用價值主要有下列三類 1.以乳酸乙酯為原料的合成路線[1] 用乳酸乙酯與溴乙酸乙酯在堿性條件下反應(yīng)生成α-甲基二甘酸二乙酯，再與草酸二乙酯縮合，然后用鹵甲烷進行甲基化，最后水解脫羧制得總收率為30％-40％的2，5-二甲基4-羥基-3(2H)呋喃酮。其化學(xué)反應(yīng)式
該合成反應(yīng)路線長，操作復(fù)雜，成本高。
2.以丙酮醛為原料的合成路線[2] 由鋅粉提供還原電子，丙酮醛在乙醇水溶液體系中經(jīng)過Pinacol偶聯(lián)反應(yīng)，得到3，4-二羥基-2，5-己二酮，后者經(jīng)Na2HPO4調(diào)節(jié)水溶液PH值，可環(huán)化制得2，5-二甲基4-羥基-3(2H)呋喃酮。其化學(xué)反應(yīng)式
此合成路線短，產(chǎn)率較低，原料不易得，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
3.以3，4-己二酮為原料的合成路線[3] 在乙醚-二氧六環(huán)溶劑中溴化生成中間體2，5-二溴-3，4-己二酮，再經(jīng)回流水解閉環(huán)可得到總收率為46％的2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮。其化學(xué)反應(yīng)式為
該方法雖然合成路線短，但是現(xiàn)有技術(shù)中中間體2，5-二溴-3，4-己二酮收率低、成本高，在產(chǎn)品呋喃酮的萃取和結(jié)晶溶劑使用鹵代烷烴，鹵代烷烴毒性強，不適宜做合成香料。
參考文獻 [1]US4189439 [2]US5009753 [3]US3629292

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種工藝更為簡便，產(chǎn)率高，成本低的2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的合成方法，改進并解決現(xiàn)有技術(shù)存在的工藝技術(shù)問題和不足。
本發(fā)明總反應(yīng)式為
本發(fā)明具體反應(yīng)分兩步驟進行其反應(yīng)式為
(1)己二酮溴化首先將己二酮和溴素作為起始原料，進行取代反應(yīng)，將己二酮全部加到反應(yīng)器中，在無溶劑下，將適宜溫度控制在10～30℃，優(yōu)選溫度在15～25℃，最佳溫度20～25℃。攪拌下滴加溴素，適宜時間為2～5h，優(yōu)選時間2～4h，最佳時間2～3h；保溫反應(yīng)適宜時間3～7h，優(yōu)選時間在4～6h，最佳時間4～5h；室溫下用碳酸鹽水溶液洗滌至中性，靜置分層，分出有機層，真空蒸餾，收集95℃/5mm餾份的2，5-二溴-3，4-己二酮，收率70～90％。
所用原料的適宜摩爾配比為己二酮∶溴素＝1∶1.5～3.0，優(yōu)選摩爾配比為己二酮∶溴素＝1∶1.6～2.8，最佳摩爾配比為己二酮∶溴素＝1∶1.8～2.5；所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉，碳酸鉀，碳酸氫鉀。
(2)2，5-二鹵-3，4-己二酮水解反應(yīng)然后用2，5-二溴-3，4-己二酮、水、堿金屬鹽進行水解反應(yīng)，適宜反應(yīng)溫度是60～90℃，優(yōu)選反應(yīng)溫度70～90℃，最佳反應(yīng)溫度80～90℃；適宜回流時間6～12h，較好回流時間8～10h，最佳回流時間8～9h。反應(yīng)畢降溫到室溫，用固體碳酸鹽中和至中性，然后用3～5倍原料2，5-二溴-3，4-己二酮質(zhì)量的醚類溶劑萃取2～4次、萃取液合并后濃縮，用醇類溶劑結(jié)晶、重結(jié)晶得產(chǎn)品2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮，熔點75-78℃，收率40～60％。產(chǎn)品經(jīng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測，確認為2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮，含量99％。
所用原料的適宜質(zhì)量配比為2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶堿金屬鹽＝1∶1～3.0∶0.05～0.5，優(yōu)選質(zhì)量配比2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶堿金屬鹽＝1∶1～1.8∶0.1～0.4，最佳質(zhì)量配比2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶堿金屬鹽＝1∶1～1.5∶0.25～0.3。
所述醇類為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇；所述堿金屬鹽為磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀；所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀；所述醚類溶劑為乙醚、丙醚、甲基叔丁基醚。
與現(xiàn)有技術(shù)所述的相比較，本發(fā)明的突出特點是取代反應(yīng)不使用溶劑，不使用鹽酸催化劑，不僅提高了收率，提高了產(chǎn)品含量，簡化了工藝，減少了鹽酸帶來的環(huán)境污染，并且降低了生產(chǎn)成本。同時，2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的重結(jié)晶采用低毒溶劑醇類。
以下用具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

具體實施例方式 實施例1 (1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，將瓶內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到20℃，此時在攪拌下滴加824g(5.15M)溴素，2h滴加完畢，之后仍在該溫度攪拌反應(yīng)5h，反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，然后用5％碳酸鈉水溶液調(diào)節(jié)PH值至中性，靜置分層，分出有機層，之后進行真空蒸餾，收集95℃/5mmHg柱餾份，得產(chǎn)品664克，含量95％，收率88.2％(以己二酮計)。
(2)2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，100g(5.56M)水以及27g(0.23M)磷酸二氫鈉催化劑，攪拌下加熱至80℃回流溫度發(fā)生水解反應(yīng)。維持該溫度反應(yīng)9h。降溫到室溫，用固體碳酸鈉中和至中性，用甲基叔丁基醚400ml萃取3次，合并有機層，濃縮，用乙醇結(jié)晶、重結(jié)晶得2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮27g，熔點75～78℃，收率60％。產(chǎn)品經(jīng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測，確認為呋喃酮，含量99％。
實施例2 (1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，將瓶內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到25℃上，此時在攪拌下滴加850g(5.30M)溴素，3h左右滴加完畢，之后仍在該溫度攪拌反應(yīng)4h，反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，然后用5％碳酸氫鈉水溶液調(diào)節(jié)PH值至中性，靜置分層，分出有機層，之后進行真空蒸餾，收集95℃/5mmHg柱餾份，得產(chǎn)品2，5-二溴-3，4-己二酮640克，含量95％，產(chǎn)率85.0％(以己二酮計)。
(2)2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，123g(6.83M)水、以及19g磷酸氫二鈉催化劑，攪拌下加熱至90℃回流溫度發(fā)生水解反應(yīng)。維持該溫度反應(yīng)8h。降溫到室溫，用固體碳酸鉀中和至中性，用乙醚400ml萃取3次，合并有機層，濃縮，用甲醇結(jié)晶、重結(jié)晶得2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮25g，熔點75～78℃，產(chǎn)率55％。產(chǎn)品經(jīng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測，確認為呋喃酮，含量99％。
實施例3 (1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，將瓶內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到30℃，此時在攪拌下滴加1263g(7.89M)溴素，約5h滴加完畢，之后仍在該溫度攪拌反應(yīng)7h，反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，然后用5％碳酸鉀水溶液調(diào)節(jié)PH值至中性，靜置分層，分出有機層，之后進行真空蒸餾，收集95℃/5mmHg柱餾份，得產(chǎn)品2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮542克，含量95％，收率72％(以己二酮計)。
(2)2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，190g(10.6M)水以及38g(0.28M)磷酸二氫鉀催化劑，攪拌下加熱至70℃回流溫度發(fā)生水解反應(yīng)。維持該溫度反應(yīng)12h。降溫到室溫，用固體碳酸氫鈉中和至中性，用丙醚400ml萃取3次，合并有機層，濃縮，用丙醇結(jié)晶、重結(jié)晶得2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮22g，熔點75～78℃，收率48.6％。產(chǎn)品經(jīng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測，確認為呋喃酮，含量99％。
實施例4 (1)2，5-二溴-3，4-己二酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴液漏斗、回流冷凝器的2000ml四口瓶中，先加入300g(2.63M)己二酮，將瓶內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到10℃，此時在攪拌下滴加673g(4.21M)溴素，4h左右滴加完畢，之后仍在該溫度攪拌反應(yīng)6h，反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，然后用5％碳酸氫鉀水溶液調(diào)節(jié)PH值至中性，靜置分層，分出有機層，之后進行真空蒸餾，收集95℃/5mmHg柱餾份，得產(chǎn)品2，5-二溴-3，4-己二酮594.5克，含量95％，產(chǎn)率79％(以己二酮計)。
(2)2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的合成。
在一裝有攪拌機、溫度計、滴加漏斗、回流冷凝器的1000ml四口瓶中，加入95g(0.35M)的2，5-二溴-3，4-己二酮，285g(15.8M)水、以及7.6g(0.04M)磷酸氫二鉀催化劑，攪拌下加熱至60℃回流溫度發(fā)生水解反應(yīng)。維持該溫度反應(yīng)6h。降溫到室溫，用固體碳酸氫鉀中和至中性，用甲基叔丁基醚400ml萃取3次，合并有機層，濃縮，用無水丁醇結(jié)晶、重結(jié)晶得2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮18g，熔點75～78℃，產(chǎn)率40％。產(chǎn)品經(jīng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測，確認為呋喃酮，含量99％。
權(quán)利要求
1.2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于工藝為
(1)己二酮溴化所用原料的摩爾配比為己二酮∶溴素＝1∶1.5～3.0；
操作步驟為將己二酮加到反應(yīng)器中，在攪拌下，于10～30℃滴加溴素，2～5h滴加完畢，保溫反應(yīng)3～7h；反應(yīng)完成后，室溫下用碳酸鹽水溶液洗滌至中性，靜置分層，有機層進行真空蒸餾，收集95℃/5mm餾份的2，5-二溴-3，4-己二酮；
(2)2，5-二溴-3，4-己二酮水解反應(yīng)所用原料質(zhì)量配比為2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶堿金屬磷酸鹽＝1∶1～3.0∶0.05～0.5；
操作步驟為將2，5-二溴-3，4-己二酮、水和堿金屬磷酸鹽攪拌下在60～90℃進行回流反應(yīng)6～12h，反應(yīng)畢降至室溫，用固體碳酸鹽中和至中性，然后用3～5倍原料2，5-二溴-3，4-己二酮質(zhì)量的醚類溶劑萃取2～4次、萃取液合并后濃縮，用醇類溶劑結(jié)晶得產(chǎn)品；
其中所述堿金屬磷酸鹽為磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀；所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀；所述醚類溶劑為乙醚、丙醚或甲基叔丁基醚；所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(1)中原料的摩爾配比為己二酮∶溴素＝1∶1.6～2.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(1)中原料的摩爾配比為己二酮∶溴素＝1∶1.8～2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(1)中的操作步驟為溫度控制在10～30℃，滴加溴素時間2～4h，保溫反應(yīng)時間4～6h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(1)中的操作步驟為溫度控制20～25℃，滴加溴素2～3h，最佳時間反應(yīng)4～5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(2)中所用原料的質(zhì)量配比為2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶堿金屬磷酸鹽＝1∶1～1.8∶0.1～0.4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(2)中所用原料的質(zhì)量配比為2，5-二溴-3，4-己二酮∶水∶堿金屬磷酸鹽＝1∶1～1.5∶0.25～0.3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(2)中回流溫度70～90℃，回流時間8～10h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法，其特征在于所述工藝(2)中回流溫度80～90℃，回流時間8～9h。
全文摘要
2，5-二甲基-4-羥基-3(2H)呋喃酮的制備方法。以3，4-己二酮為原料，10～25℃無需溶劑滴加溴素5-6h，發(fā)生取代反應(yīng)，保溫反應(yīng)3-6h，經(jīng)過中和、真空蒸餾得到的2，5-二溴-3，4-己二酮，收率70-90％。繼而用2，5-二溴-3，4-己二酮在堿金屬鹽作用下60-90℃水解反應(yīng)6-12h，經(jīng)過中和、洗滌、萃取、濃縮、結(jié)晶、重結(jié)晶得產(chǎn)品2，5-二甲基-4-羥基-3-(2H)呋喃酮，收率50-60％，熔點75-78℃，含量為＞98％。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，操作簡單，收率高，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C07D307/60GK101696198SQ20091018828
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者劉舉, 王通璐, 王好智, 陳亭剛 申請人:大連金菊香料有限公司