專利名稱：一種西瓜酮的合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于香精香料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用碘化鉀作為催化劑合成西瓜 酮的工藝。
背景技術(shù)：
西瓜酮不僅具有清新、果香、海藻等特殊香味而且其無毒副作用，廣泛應(yīng)用于醫(yī) 藥、食品、洗化等產(chǎn)品的加香。因此西瓜酮是高附加值精細(xì)化學(xué)品，近幾年，市場(chǎng)需求量逐年 增加，市場(chǎng)前景廣闊。現(xiàn)有西瓜酮合成方法，如《瑞士化學(xué)學(xué)報(bào)》(《HELVETICA CHEMICAACTA》)2007 年第90卷的“一種新穎的可用定性嗅覺法評(píng)估的苯并二氧雜菔酮同類物合成路 線” ("Synthesisof Benzodioxepinone Analogues via a Novel Synthetic Route with Qualitative OlfactoryEvaluation”)-文中，公開的方法是用4_甲基鄰苯二酚和溴乙 酸甲酯在無水二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中縮合生成(2-甲氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧 基)-乙酸甲基酯，然后在無水四氫呋喃(THF)溶劑中，在叔丁醇鉀的強(qiáng)堿性作用條件下進(jìn) 行狄克曼縮合生成7-甲基-3-羰基-3，4-二氫-2H-苯并[b][l，4] 二氧雜環(huán)_2/4_羧酸 甲基酯，最后在乙醇和5%鹽酸水溶液中水解脫羧得到西瓜酮，其反應(yīng)路線為
權(quán)利要求
一種合成西瓜酮的工藝，其特征在于具體的步驟如下(1)威廉森縮合反應(yīng)用碘化鉀作催化劑，先在碘化鉀催化劑中加入無水丙酮溶劑，攪拌溶解，再將碘化鐘催化劑溶液放置于已干燥的回流反應(yīng)容器中，加熱至70～90℃，然后先滴加入溴乙酸甲酯，滴加完畢后，再依次加入碳酸鉀和4 甲基鄰苯二酚，加料完畢后在70～90℃恒溫下攪拌回流進(jìn)行威廉森縮合反應(yīng)5～6h，其中碘化鉀的質(zhì)量∶無水丙酮溶劑的體積比為1g∶20～30ml；4 甲基鄰苯二酚的質(zhì)量∶碘化鉀的質(zhì)量∶碳酸鉀的質(zhì)量∶溴乙酸甲酯的體積比為1g∶0.3～1.3g∶1.07～6.41g∶1.58～2.74ml；(2)威廉森縮合反應(yīng)后處理第(1)步完成后，將第(1)步制備出的威廉森縮合反應(yīng)懸浮液置于抽濾機(jī)中，進(jìn)行抽濾至無濾液滴出為止，分別收集濾液和濾渣，將收集的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在40～50℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的無水丙酮溶劑和蒸發(fā)余液，將收集的蒸發(fā)余液先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的氫氧化鈉溶液洗滌至pH值為8～9為止，對(duì)洗滌后的混合液再用10～20倍體積的二氯甲烷進(jìn)行萃取，靜置分層，分別收集上層無機(jī)鹽溶液和下層二氯甲烷溶液，將收集的下層二氯甲烷溶液，用10～20倍體積的水進(jìn)行反萃取，靜置分層，分別收集上層水溶液和下層二氯甲烷溶液，在收集的二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積∶無水硫酸鈉的質(zhì)量比為1ml∶0.1～0.2g，攪拌1～2h后置于過濾機(jī)中過濾，分別收集濾液和濾渣，將收集的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在30～40℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的二氯甲烷溶劑和蒸發(fā)余液，將收集的蒸發(fā)余液(2 甲氧羰基甲氧基 4 甲基 苯氧基) 乙酸甲基酯在 10～0℃下保存；(3)狄克曼縮合反應(yīng)第(2)步完成后，在第(2)步收集保存的(2 甲氧羰基甲氧基 4 甲基 苯氧基) 乙酸甲基酯中加入無水四氫呋喃，在叔丁醇鉀中加入無水四氫呋喃，其中(2 甲氧羰基甲氧基 4 甲基 苯氧基) 乙酸甲基酯的質(zhì)量∶無水四氫呋喃的體積比為1g∶20～30ml；叔丁醇鉀的質(zhì)量∶無水四氫呋喃的體積比為1g∶20～30ml；然后，先在冰水浴冷卻及氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將配制成的(2 甲氧羰基甲氧基 4 甲基 苯氧基) 乙酸甲基酯溶液和叔丁醇鉀溶液放置于已干燥容器中，攪拌混合均勻后再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將盛有混合液的容器轉(zhuǎn)移到油浴鍋中，在50～60℃恒溫下攪拌回流進(jìn)行狄克曼縮合反應(yīng)30～60min，停止加熱，最后再在反應(yīng)容器中加入冰水，并用鹽酸溶液調(diào)節(jié)其pH值為2～3，其中(2 甲氧羰基甲氧基 4 甲基 苯氧基) 乙酸甲基酯∶叔丁醇鉀的質(zhì)量比為1∶0.84～1.5，狄克曼縮合反應(yīng)液∶冰水的體積比為1∶10～20；(4)狄克曼縮合反應(yīng)后處理第(3)步完成后，將第(3)步制備出的狄克曼縮合反應(yīng)溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在50～60℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的無水四氫呋喃溶劑和蒸發(fā)余液，將收集的蒸發(fā)余液用10～20倍體積的二氯甲烷進(jìn)行萃取，靜置分層，分別收集上層水溶液和下層二氯甲烷層溶液，在收集的下層二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積∶無水硫酸鈉的質(zhì)量比為1ml∶0.1～0.2g，攪拌1～2h后置于過濾機(jī)中過濾，分別收集濾液和濾渣，將收集的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在30～40℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的二氯甲烷溶劑和蒸發(fā)余液，將收集的蒸余液即7 甲基 3 羰基 3，4 二氫 2H 苯并[b][1，4]二氧雜環(huán) 2/4 羧酸甲基酯在 20～ 10℃下保存；(5)水解脫羧反應(yīng)第(4)步完成后，在第(4)步收集保存的7 甲基 3 羰基 3，4 二氫 2H 苯并[b][1，4]二氧雜環(huán) 2/4 羧酸甲基酯中加入乙醇，攪拌溶解，其中7 甲基 3 羰基 3，4 二氫 2H 苯并[b][1，4]二氧雜環(huán) 2/4 羧酸甲基酯的質(zhì)量∶乙醇的體積比為1g∶20～30ml；然后先將溶解后的7 甲基 3 羰基 3，4 二氫 2H 苯并[b][1，4]二氧雜環(huán) 2/4 羧酸甲基酯溶液放置于反應(yīng)容器中，加入5％的鹽酸溶液，再置于油浴鍋中，在80～90℃恒溫下攪拌回流進(jìn)行水解脫羧反應(yīng)2～3h，停止加熱，最后再在反應(yīng)容器中加入冰水，其中7 甲基 3 羰基 3，4 二氫 2H 苯并[b][1，4]二氧雜環(huán) 2/4 羧酸甲基酯的質(zhì)量∶5％鹽酸的體積比為1g∶20～30ml；水解脫羧反應(yīng)液∶冰水的體積比為1∶10～20；(6)水解脫羧反應(yīng)后處理制備西瓜酮第(5)步完成后，將第(5)步制備出的水解脫羧反應(yīng)溶液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在50～60℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的乙醇溶劑和蒸發(fā)余液，將收集的蒸發(fā)余液用10～20倍體積的二氯甲烷進(jìn)行萃取，靜置分層，分別收集上層水溶液和下層二氯甲烷層溶液，在收集的下層二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積∶無水硫酸鈉的質(zhì)量比為1ml∶0.1～0.2g，攪拌1～2h進(jìn)行吸水干燥后置于過濾機(jī)中過濾，分別收集濾液和濾渣，將收集的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在30～40℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的二氯甲烷溶劑和蒸發(fā)余液，將收集的蒸發(fā)余液西瓜酮粗產(chǎn)品通過硅膠柱柱層析，同時(shí)用乙酸乙酯∶環(huán)己烷的體積比為1∶1的洗脫劑洗脫，收集層析液，將收集的層析液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在40～50℃下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，分別收集蒸發(fā)出的洗脫劑和蒸發(fā)余液。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種西瓜酮的合成工藝，其特征在于第(1)步中，回流反應(yīng)器中的加熱溫度為80°C，在80°C恒溫下攪拌回流5. 5h，其中碘 化鉀的質(zhì)量無水丙酮溶劑的體積比為Ig 25ml ；4-甲基鄰苯二酚的質(zhì)量碘化鉀的質(zhì) 量碳酸鉀的質(zhì)量溴乙酸甲酯的體積比為Ig Ig 4. 27g 2. 53ml ；第(2)步中，在45°C下進(jìn)行脫去無水丙酮溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液洗滌至pH值為8. 5為止，對(duì)洗滌后的混合液再用15倍體 積的二氯甲烷進(jìn)行萃取，將收集的下層二氯甲烷溶液，用15倍體積的水進(jìn)行反萃取，在收 集的二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積無水硫酸鈉的質(zhì)量比為 Iml 0. 15g，攪拌1.5h，在35°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液 即(2-甲氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧基)_乙酸甲基酯在_5°C下保存；第(3)步中，(2-甲氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧基)-乙酸甲基酯的質(zhì)量無水四氫 呋喃的體積比為Ig 20ml ；叔丁醇鉀的質(zhì)量無水四氫呋喃的體積比為Ig 20ml ；油浴鍋中，在60°C恒溫下攪拌回流30min，并用鹽酸溶液調(diào)節(jié)其pH值為2，其中(2-甲 氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧基)_乙酸甲基酯叔丁醇鉀的質(zhì)量比為Ig 0.84g;狄克 曼縮合反應(yīng)液冰水的體積比為1 10;第(4)步中，在50°C下進(jìn)行脫去無水四氫呋喃溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用 10倍體積的二氯甲烷進(jìn)行萃取，在收集的下層二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲 烷溶液的體積無水硫酸鈉的質(zhì)量比為Iml 0. lg，攪拌lh，在30°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸余液即7-甲基-3-羰基-3，4-二氫-2H-苯并[b][l，4] 二氧 雜環(huán)-2/4-羧酸甲基酯在-10°C下保存；第(5)步中，7-甲基-3-羰基-3，4-二氫-2H-苯并[b][l，4] 二氧雜環(huán)_2/4_羧酸甲 基酯的質(zhì)量乙醇的體積比為Ig 20ml ；油浴鍋中，在90°C恒溫下攪拌回流反應(yīng)2h，7-甲基-3-羰基-3，4- 二氫-2H-苯并[b] [1，4] 二氧雜環(huán)-2/4-羧酸甲基酯的質(zhì)量5%鹽酸的體積比為Ig 20ml;水解脫羧反應(yīng) 液冰水的體積比為1 10 ；第(6)步中，在50°C下進(jìn)行脫去乙醇溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用10倍體積 的二氯甲烷進(jìn)行萃取，在收集的下層二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的 體積無水硫酸鈉的質(zhì)量為Iml 0. lg，攪拌lh，在30°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)，在40°C下進(jìn)行除去洗脫劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種西瓜酮的合成工藝，其特征在于第(1)步中，回流反應(yīng)器中的溫度為70°C，在70°C恒溫下攪拌回流反應(yīng)6h，其中碘 化鉀的質(zhì)量無水丙酮溶劑的體積比為Ig 30ml ；4-甲基鄰苯二酚的質(zhì)量碘化鉀的質(zhì) 量碳酸鉀的質(zhì)量溴乙酸甲酯的體積比為Ig 1. 3g 4. 27g 2. 53ml ；第(2)步中，在50°C下進(jìn)行脫去無水丙酮溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液洗滌至pH值為9為止，對(duì)洗滌后的混合液再用20倍體積 的二氯甲烷進(jìn)行萃取，將收集的下層二氯甲烷溶液，用20倍體積的水進(jìn)行反萃取，在收 集的二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積無水硫酸鈉的質(zhì)量比為 Iml 0.2g，攪拌2h，在40°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液即 (2-甲氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧基)_乙酸甲基酯在-10°C下保存。
4.按照權(quán)利要求2所述的一種西瓜酮的合成工藝，其特征在于第(1)步中，回流反應(yīng)器中的加熱溫度為90°C，在90°C恒溫下攪拌回流5h，其中碘 化鉀的質(zhì)量無水丙酮溶劑的體積比為Ig 20ml ；4-甲基鄰苯二酚的質(zhì)量碘化鉀的質(zhì) 量碳酸鉀的質(zhì)量溴乙酸甲酯的體積比為Ig Ig 6.41g 2.53ml;第(2)步中，在40°C下進(jìn)行脫去無水丙酮溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為5 %的氫氧化鈉溶液洗滌至pH值為8為止，對(duì)洗滌后的混合液再用10倍體積 的二氯甲烷進(jìn)行萃取，將收集的下層二氯甲烷溶液，用10倍體積的水進(jìn)行反萃取，在收 集的二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積無水硫酸鈉的質(zhì)量比為 Iml 0. lg，攪拌lh，在30°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)；第(3)步中，(2-甲氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧基)_乙酸甲基酯的質(zhì)量無水四氫 呋喃的體積比為Ig 30ml ；叔丁醇鉀的質(zhì)量無水四氫呋喃的體積比為Ig 30ml ；油浴鍋中，在50°C恒溫下攪拌回流60min，并用鹽酸溶液調(diào)節(jié)其pH值為3，其中(2-甲 氧羰基甲氧基-4-甲基-苯氧基)_乙酸甲基酯叔丁醇鉀的質(zhì)量比為Ig 1.5g;狄克曼 縮合反應(yīng)液冰水的體積比為1 20 ；第(4)步中，在60°C下進(jìn)行脫去無水四氫呋喃溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用 20倍體積的二氯甲烷進(jìn)行萃取，在收集的下層二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲 烷溶液的體積無水硫酸鈉的質(zhì)量比為Iml 0.2g，攪拌2h，在40°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷 溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸余液即7-甲基-3-羰基-3，4-二氫-2H-苯并[b][l，4] 二氧雜環(huán)-2/4-羧酸甲基酯在-20°C下保存。
5.按照權(quán)利要求2所述的一種西瓜酮的合成工藝，其特征在于 第(1)步中，回流反應(yīng)器中的加熱溫度為90°C，在90°C恒溫下攪拌回流5h，其中碘 化鉀的質(zhì)量無水丙酮溶劑的體積比為Ig 20ml ；4-甲基鄰苯二酚的質(zhì)量碘化鉀的質(zhì) 量碳酸鉀的質(zhì)量溴乙酸甲酯的體積比為Ig Ig 4. 27g 2. 74ml ；第(2)步中，在40°C下進(jìn)行脫去無水丙酮溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為5 %的氫氧化鈉溶液洗滌至pH值為8為止，對(duì)洗滌后的混合液再用10倍體積 的二氯甲烷進(jìn)行萃取，將收集的下層二氯甲烷溶液，用10倍體積的水進(jìn)行反萃取，在收 集的二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的體積無水硫酸鈉的質(zhì)量比為 Iml 0. lg，攪拌lh，在30°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)；第(5)步中，7-甲基-3-羰基-3，4-二氫-2H-苯并[b][l，4] 二氧雜環(huán)_2/4_羧酸甲 基酯的質(zhì)量乙醇的體積比為Ig 30ml ；油浴鍋中，在80°C恒溫下攪拌回流3h，7-甲基-3-羰基-3，4- 二氫-2H-苯并[b] [1， 4] 二氧雜環(huán)-2/4-羧酸甲基酯的質(zhì)量5%鹽酸的體積比為Ig 30ml，水解脫羧反應(yīng)液 冰水的體積比為1 20;第(6)步中，在60°C下進(jìn)行脫去乙醇溶劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將收集的蒸發(fā)余液用20倍體積 的二氯甲烷進(jìn)行萃取，在收集的下層二氯甲烷溶液中加入無水硫酸鈉，其二氯甲烷溶液的 體積無水硫酸鈉的質(zhì)量為Iml 0.2g，攪拌2h，在40°C下進(jìn)行脫去二氯甲烷溶劑的旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)，在50°C下進(jìn)行除去洗脫劑的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。
全文摘要
一種西瓜酮的合成工藝，屬于香精香料合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明用碘化鉀作催化劑，先將溴乙酸甲酯與碘化鉀進(jìn)行置換反應(yīng)，再經(jīng)威廉森縮合反應(yīng)及后處理，然后經(jīng)狄克曼分子內(nèi)縮合反應(yīng)及后處理，最后經(jīng)水解脫羧反應(yīng)及后處理而得西瓜酮產(chǎn)品。本發(fā)明具有收率高且產(chǎn)品純度高達(dá)99.5％，反應(yīng)溫度溫和，分離工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用，等特點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)西瓜酮，采用本發(fā)明工藝合成的西瓜酮可廣泛作醫(yī)藥、食品、洗化等產(chǎn)品的香精香料。
文檔編號(hào)C07D321/10GK101962378SQ20101051696
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者吳紀(jì)周, 張雅崢, 徐玉婷, 李文平, 江寒梅, 董立春, 譚世語, 黃少建 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)