（林产化学加工工程专业论文）覆盆子酮及其类似物的合成研究.pdf

摘要 覆盆子酮是一种具有幽雅果香香韵的香料，广泛用于食用香精，化妆品用香精的调配及 医药中间体的合成。本文以对羟苯甲醛为主要原料，通过c l a i s e n s c h m i d t 缩合、加氢还原二 步反应合成覆盆子酮；根据气味分子结构理论设计、合成了四个覆盆子酮类似物，采用红外 光谱、核磁共振及质谱等分析方法对合成产物的结构进行了表征，并经调香师对其进行评香， 确定这些化合物具有作为香料的应用前景。 覆盆子酮的合成工艺路线研究。以对羟基苯甲醛和丙酮为原料，在碱催化下经 c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应合成得到4 一对羟基苯基一3 一丁烯一2 酮，并采用正交实验优化工艺，得 到最佳工艺条件，收率为8 8 4 ；4 - 剥羟基苯基3 一丁烯一2 酮在钯炭催化下加氢合成覆盆子酮， 并通过单因素实验优化工艺条件，收率为9 5 o 。合成覆盆子酮的总收率为8 4 o ，产品各 项指标均达到q b l 6 3 2 9 6 标准要求。 根据不对称酮在碱或酸催化下的c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应和加氢还原机理，采用对羟基 苯甲醛和丁酮为原料，合成了1 一对羟基苯基一3 一戊酮、1 一对甲氧基苯基3 一戊酮和3 一甲基一4 一对羟 基苯基一2 一丁酮、3 一甲基一4 一对甲氧基苯基2 一丁酮等四个覆盒子酮类似物，并对各步反应进行了 工艺优化。 剥经基苯甲醛和丁酮经碱催化下的c l a i s e n s c h m i d t 缩合和加氢还原合成得到1 一对羟基苯 基一3 戊酮，总收率为6 7 8 。1 。对羟基苯基3 一戊酮评香结论：具有近似覆盆予和香豆素的浆 果香、豆香和粉香，香气尚浓，定香很好，可作为日化香精的修饰剂和定香剂使用。 以对羟基苯甲醛为主要原料，经甲基化、碱性条件下c l a i s e n s c h m i d t 缩合、p d c 催化加 氢合成得到1 一对甲氧基苯基- 3 _ 戊酮，总收率为6 6 2 。1 - 对甲氧基苯基_ 3 _ 戊酮评香结论：具 有清甜的浆果香气，香气淡而较透发，留香一般，适于作e t 化香精的修饰剂使用。 丁酮和对羟基苯甲醛为原料，经酸催化下的c l a i s e n s c h m i d t 缩合和加氢还原合成3 一甲基 4 对羟基苯基。2 丁酮总收率为5 6 7 。3 - 甲基一4 一对羟基苯基一2 一丁酮评香结论：具有淡甜的浆 果香气，甜美、轻扬而透发，留香尚可，可作为日化香精的修饰剂使用。 以对羟基苯甲醛为主要原料，经甲基化、酸催化下c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应和加氢还原 反应得到3 一甲基一4 一对甲氧基苯基一2 丁酮，总收率为4 7 8 。3 - 甲基一4 一对甲氧基苯基一2 一丁酮评 香结论：具有清而弱甜的浆果香气，略带药香，整个香气较浓重而不透发，留香持久。 关键词：剥羟基苯甲醛；覆盆子酮；香料；c l a i s e n s c h m i d t 缩合；氢化 a b s t r a c t r a s p b e r r yk e t o n ei sak i n do fp e r f u m ew i t hf r u i t yf r a g r a n c ea n di sw i d e l yu s e da sac o m p o n e n t o f e d i b l ef l a v o ra n dc o s m e t i cf l a g r a n c ea n di n t e r m e d i a t eo fm e d i c i n e v i ac l a i s e n s c h m i d t c o n d e n s a t i o na n d h y d r o g e n a t i o nr e a c t i o n ，r a s p b e r r y k e t o n ew a s s y n t h e s i z e db yu s i n g p h y d r o x y b e n z a l d e n h y d e a st h em a i nr a wm a t e r i a l b a s e do nt h es t r u c t u r a lt h e o r yo fa r o m a t i c m o l e c u l e ，w es y n t h e s i z e df o u ra n a l o g so fr a s p b e r r yk e t o n er e s p e c t i v e l yw h i c hw a sc h a r a c t e r i z e db y i r ，m sa n d1 hn m ra n dw h o s eo d o rw a sa s s e s s e db yp e r f u m e r st oc o n f o r mt h e i ra p p l i c a t i o n p r o s p e c ta sp e r f u m e s r e s e a r c hw a sp e r f o r m e do nt h es y n t h e s i sp r o c e s so fr a s p b e r r yk e t o n e v i ac l a i s e n s c h m i d t c o n d e n s a t i o n ，p h y d r o x y b e n z a l d e n h y d e a n da c e t o n ew e r eu s e dt o s y n t h e s i z e 4 一f 4 一h y d r o p h e n y l ) 一b u t a n 一3 一e n 一2 - o n e t h eo p t i m u mr e a c t i o n c o n d i t i o n sw e r eo b t a i n e d b y o r t h o g o n a le x p e r i m e n t s t h ey i e l da m o u n t e dt o8 8 4 f r o m4 一( 4 一h y d r o p h e n y l ) 一b u t a n 一3 一e n 一2 - o n e r a s p b e r r yk e t o n e w a ss y n t h e s i z e d t h r o u g hh y d r o g e n a t i o nc a t a l y z e db yp d c t h e r e a c t i o n c o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e da n dt h ey i e l dw a s9 5 0 t h et o t a ly i e l dc o u l dr e a c h8 4 o p r o d u c t a c h i e v e dt h es t a n d a r do fq b1 6 3 2 9 6 b a s e do nt h em e c h a n i s mo fc l a i s e n s c h m i d tc o n d e n s a t i o nc a t a l y z e db ya l k a l io ra c i da n d h y d r o g e n a t i o n r e a c t i o n 1 一( 4 一h y d r o p h e n y l ) 一p e n t a n 一3 一o n e ，1 - ( 4 一m e t h o x y p h e n y l ) 一p e n t a n 一3 一o n e ， 3 - m e t h y l 一4 一( 4 一h y d r o p h e n y l ) 一b u t a n 一3 一e n 一2 - o n ea n d3 - m e t h y l 一4 一( 4 一m e t h o x y p h e n y l ) 一b u t a n 一2 一o n e w e r es y n t h e s i z e df r o mp - h y d r o x y b e n z a l d e n h y d ea n db u t a n o n e t h er e a c t i o nc o n d i t i o no fe a c hs t e p w a so p t i m i z e d t h r o u g hc l a i s e n s c h m i d tc o n d e n s a t i o nc a t a l y z e db y a l k a l ia n dh y d r o g e n a t i o nr e a c t i o n 1 一r 4 一h y d r o p h e n y l ) 一p e n t a n 一3 一o n ew a so b t a i n e df r o mp h y d r o x y b e n z a l d e n h y d ea n db u t a n o n ea n d t h ey i e l dw a s6 7 8 t h eo d o ra s s e s s m e n to f1 _ f 4 一h y d r o p h e n y l ) 一p e n t a n 一3 一o n ei st h a ti tp o s s e s s e s s t r o n ga n dl a s t i n gf l a g r a n c eo fb e r r y ，b e a nl i k er a s p b e r r ya n dc o u m a r i na n dc a nb eu s e da sm o d i f i e r a n df i x a t i v eo fd a i l yc h e m i c a le s s e n c e t h r o u g hm e t h y l a t i o n ，c l a i s e n s c h m i d tc o n d e n s a t i o nc a t a l y z e db ya l k a l ia n dh y d r o g e n a t i o n r e a c t i o nt h ey i e l do fl f 4 一m e t h o x y p h e n y l ) 一p e n t a n 一3 一o n ew a s6 6 2 u s i n gp - h y d r o x y b e n z a l d e n h y d e a 8t h em a inr a wm a t e r i a l t h eo d o ra s s e s s m e n to f1 一f 4 一m e t h o x y p h e n y l ) 一p e n t a n 一3 一o n ei st h a ti t p o s s e s s e sc l e a ra n dw e a kf l a g r a n c eo fb e r r ya n dc a nb eu s e da sm o d i f i e ro fd a i l yc h e m i c a le s s e n c e t h r o u g hc l a i s e n s c h m i d t c o n d e n s a t i o n c a t a l y z e db y a c i da n dh y d r o g e n a t i o nr e a c t i o n 3 - m e t h y l 一4 一( 4 一h y d r o p h e n y l ) 一b u t a n 一3 一e n 一2 - o n e w a ss y n t h e s i z e df r o mp h y d r o x y b e n z a l d e n h y d e a n db u t a n o n ea n dt h e y i e l dw a s5 6 7 t h eo d o ra s s e s s m e n to f3 - m e t h y l 一4 一( 4 一h y d r o p h e n y l ) 一b u t a n 一3 一e n 一2 一o n ei st h a ti t p o s s e s s e sl i g h ta n dw e a ks w e e te m a n a t i v ef l a g r a n c eo fb e r r ya n dc a l l b eu s e da sm o d i f i e ro fd a i l yc h e m i c a le s s e n c e t h r o u g hm e t h y l a t i o n ，c l a i s e n s c h m i d tc o n d e n s a t i o nc a t a l y z e db ya c i da n dh y d r o g e n a t i o n r e a c t i o nt h e y i e l d o f 3 - m e t h y l 一4 一( 4 一m e t h o x y p h e n y l ) 一b u t a n 一2 一o n e w a s 4 7 8 u s i n g p - h y d r o x y b e n z a l d e n h y d e a st h em a i nr a wm a t e r i a l t h eo d o ra s s e s s m e n to f 3 一m e t h y l 一4 一( 4 一m e t h o x y p h e n y l ) 一b u t a n 一2 一o n ei st h a ti tp o s s e s s e sl a s t i n g ，s t r o n g ，c l e a ra n ds w e e t n o n v o l a t i l ef r a g r a n c eo fb e r r yw i t hal i t t l em e d i c i n a lf r a g a n c e k e y w o r d s ：p - h y d r o x y b e n z a l d e n h y d e ；r a s p b e r r yk e t o n e ；p e r f u m e ；c l a i s e n s c h m i d tc o n d e n s a t i o n h y d r o g e n a t i o n 致谢 y9 0 g , 7 4 首先要感谢我的导师朱凯副教授。正是在导师的悉心指导下，我的 论文才得以顺利完成。导师渊博的学识，严谨的治学态度，求实的工作 作风和对学生无微不至的关怀给我留下了难以磨灭的印象。再次对导师 对我的帮助和关怀表示衷心的感谢! 在实验阶段和论文完成期间，还得到了林中祥教授和季永新教授启 发性的指导和帮助。在此一并表示最诚挚的谢意! 本论文期间还得到理化中心的老师们和林化专业的倪传根老师在 分析上提供的无私而真诚的帮助。在些向他们表示深深的谢意! 还要感谢研究生刘兆刚同学、杨洋同学和本科生王海燕同学、张翌 同学等。感谢他们对我的大力帮助! 感谢我的家人在我学习期间给予的理解、关一心和支持! 感谢其他关心和支持我的朋友们! 倪霞 二0 0 六年六月十九号 1 前言 香料是人类文明的见证，中国、印度、埃及和古希腊等文明古国都是使用香料最早 的国家。近代工业发达国家如美国、日本、英国、法国等也是使用香料最多的国家。香 料不仅美化人们的精神生活，也丰富了人类物质生活。 随着社会的发展和人民物质生活水平的提高，人们对香料的品种、数量及质量提出 了更高的要求。合成香料由于其质量稳定，原料来源广，生产成本低等优点，已成为调 配香精的基础原料。因此，许多发达国家的大公司都十分重视对合成香料工业的投资、 科研和开发。据世界十大香料公司统计，世界十大香料公司每年安排在研究与发展方面 的资金投入，一般为总销售额的5 一1 0 1 1 1o 在2 0 世纪5 0 8 0 年代开发出一大批香气独 特、产量大、价格适中的明星产品如铃兰醛、吐纳廉香、佳乐麝香、二氢茉莉酮酸甲 酯、乙酰基柏木烯、突厥酮类、龙涎酮、新铃兰醛、檀香2 0 8 、紫罗兰酮等，极大地丰 富了香料工业的原料来源。 近几十年来我国的香料香精工业也发展迅速，合成香料的出口也不断上升。一些原 来依赖进口的品种，现在已经能够自给，部分还大量出口。但是同发达国家的一些大公 司相比，我国的香料香精企业的科研开发不足，生产水平低，产品基本为传统品种，新 产品也多为国外引进，很少自主开发。在世界上已知的7 0 0 0 余种合成香料中，我国生产 的只有6 0 0 多种，很多合成香料还依赖进口1 2 。 近二十几年来，由于安全法规管理的严格，新品研究费用越来越高，研究难度加 大，目前国际上对合成香料新品开发和新工艺主要从以下几方面来考虑口j ：1 改变现有 合成香料的结构，研究制取香气好同时减免其原有缺陷的新品种。对现有香气较好，但 在某些方面尚不够理想的香料加以研究。如丁香酚在香精中是早已使用且用途较广的香 料，但它易导致变色，故在某些情况下使用受到限制。奇华顿公司合成了一系列与丁香 酚结构相类似的化合物，得到了在香气上接近或超过丁香酚，但又不导致变色的化合 物。同样像突厥烯酮和突厥酮都具有十分重要的香气价值，但合成工艺比较复杂。i f f 公司推出了合成工艺简单而双键位置不同的6 突厥酮新产品进行代用。2 根据现有的的 结构和香气之问关系的理论，合成设定结构的化合物，以期望得到有特色香气的化合 物。3 选用合适的催化剂来发展产品、降低成本。 随着市场化国际化经济深入发展，我们在合成香料产业方面面l f i 着日益严峻的挑 战，因此我们应该有目的、有步骤、有组织地进行新的合成香料开发，同时对传统的生 产工艺进行新的研究，从而达到改进及优化生产工艺，提高收率、减少三废的目的。在 合成香料中，覆盆子酮是国内外大量使用的一种幽雅果香的香料，价格也相对较高。由 于香气优良、用量较大，各国对覆盆子酮的研究都非常重视。在我国，覆盆子酮属于国 家海关承认、产业政策鼓励发展的高新技术产品。目前国内的覆盆子酮合成工艺比较落 后，收率较低，成本较高，而关于覆笳子酮类似物的合成研究尚为空白。本文研究的课 题是列覆翁子酮的合成工艺进行创新及改进，并且参考覆盆子酮的合成机理合成覆盆子 酮类似物，通过评香，对有价值作为香料的化合物进行工艺优化。覆盆子酮的合成路线 较多，其中较适合于香料级覆盆子酮合成的路线是：以对羟基苯甲醛和丙酮为原料，通 过c l a i s e n ，s c h m i d t 缩合、加氢还原合成覆盆子酮。但是，此合成路线的部分反应条件较 为苛刻，收率较低。本文针对上述：【艺路线中的相关条件进行优化和选择。如选用p d c 作为加氢反应催化剂，反应条件变得温和，产品收率和纯度都较高。四个类似物是按照 碱催化或酸催化下不对称酮的c l a i s e n 。s c h m i d t 缩合机理和氢化反应机理合成得到的。四 个类似物分别为1 一对羟基苯基3 戊酮和1 对甲氧基苯基一3 一酮、3 一甲基一4 一对羟基苯基- 2 丁酮和3 一甲基4 一对甲氧基苯基2 丁酮。1 对羟基苯基一3 戊酮和1 一对甲氧基苯基一3 一酮分 别由对羟基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛和丁酮在碱催化下进行c l a i s e n s c h m i d t 缩合、氢化 反应合成得到，其中对甲氧基苯甲醛是由对羟基苯甲醛甲基化得到。在碱催化下进行 c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应中使用了相转移催化剂，使得反应条件温和并且收率较高。3 甲基一4 对羟基苯基一2 一丁酮和3 甲基4 对甲氧基苯基一2 一丁酮分别由对羟基苯甲醛、对甲 氧基苯甲醛和丁酮在酸催化下，经c l a i s e n s c h m i d t 缩合、氢化反应合成得到。在酸催化 下进行c l a i s e n s c h m i d t 缩合中，使用氢型丝光沸石作为酸催化剂，不仅工艺简单而且收 率较高。本文在参考了很多香料类似物质合成工艺和大量实验的基础上，设计了上述路 线，国内外都未见相关文献报道。 2 综述 2 1 覆盆子酮的概述及制各路线的选择 2 1 1 覆盆予酮 覆盆子酮，又名悬钩子酮( r a s p b e r r yk e t o n e ) ，化学名为4 一对羟基苯基一2 一丁酮 ( 4 一( 4 一h y d r o x y p h e n y l ) 一2 一b u t a n o n e ) ，其结构式为 常温下，为白色针状结晶，分子量1 6 4 2 0 ，熔点8 2 - 8 4 ，可溶于热水，易溶于乙 醇等有机溶剂中，是一种经过美国食用香料制造者协会( f e m a ) 年g 欧洲理事会( c o e ) 共同 认可使用的安全食用香料，其f e m a 编号为2 5 8 8 ，属于国家海关承认、产业政策鼓励发 展的高新技术产品。 覆盆子酮是由日本人n o m u r a 和n o z a w a 于1 9 1 8 年制得的。四十年后，s c h i n g 和 s c i d e l 从覆盆子果汁中测出了它是覆瓮子香味的重要组分，香气清甜，属于具有果香味 的暖香型香料“3 。覆瓮子酮是目前国内外大量使用的一种幽雅果香的香料“。由于 能长久保留香气，是一种优良的定香剂，在食品加香中它可以用作果香型香精的定香 剂，广泛应用在果香型香精中，尤其是草莓、悬钩子、菠萝、桃子等香精中，在化妆香 精的调制中对于某些果香的底韵及支持其细腻的甜润气息时也常用到它 “。另外，覆 盆子苷是低热甜味剂”。 覆盆子酮的分子结构中有酚羟基和酮基，因此能发生以下的化学反应：( 1 ) 羰基反 应：( 2 ) 酚羟基反应； ( 3 ) 芳环上反应。同时，由于各官能团的相互制约，存在一些 特殊的性能。作为原料和重要精细化学反应中间体，覆盆子酮不仅用于配制食用香精和 日用香精，而且还用于合成医药【l0 ，、染料f 1 2 j ，在医药方面，据专利报道，它的衍生物 对流感有治疗作用【l ，并且覆盆子酮和伯胺生成的希夫碱是用于治疗心肌收缩力衰弱的 b 肾上腺素受体激动药多巴酚丁胺的中问体。覆盆子酮肟作为拟肾上腺素的重要中间体 州、新型减肥药【l5 j 和新型饮料添加剂【l6 】早已受到人们的关注。此外，覆盆子酮及其乙酰 化合物是果蝇的性引诱剂( 亦称性信息素) ，合成作为农药，其需求量越来越大i 1 。 作为覆盆子果实香味的特征物质的覆盆子酮在覆盆子植物中含量低并且资源非常有 限，从植物中提取天然覆翁子酮是不经济的。目前覆篙子酮主要来源于合成。在国际市 场上，覆盆子酮每年总需求量在1 0 0 0 1 2 0 0 吨左右，目前国外能够生产覆盆子酮的厂家 主要有美国的i f f 公司、德国的d r a g o c o 公司和日本的t a k a s a g o 公司，而国内的生产企 业大多工艺落后，产量低，质量差，无法满足市场需求，每年都需要大量进口。 o 2 1 2 覆盆子酮的制备路线的回顾 覆盆子酮的制备路线国内外有不少报道，主要有以下4 种。 ( 1 ) 苯酚与甲基乙烯基酮的合成路线l l ” r日ri 弋夕“旷洲叱帅飞扩洲2 叫h 3 a l b e r t u sj o h a n m u l d e r 1 9 l 等人是以苯酚和甲基乙烯基酮为原料来合成覆翁子酮。在 o 3 ，在强酸催化下进行烷基化反应，反应大约2 小时。用碱中和至一定d h 值，再经 萃取，减压蒸馏，重结晶等操作得到覆笳子酮产品。收率为6 9 。 此工艺中使用的原料甲基乙烯基酮制备较为复杂，并且毒性较大。苯酚和甲基乙烯 基酮进行烷基化，传统工艺使用磷酸、硫酸等强酸作为催化剂，还会带来环境污染及设 备腐蚀等问题。在后来的研究f 2 0 中采用阳离子交换树脂作为催化剂，解决了环境污染及 设备腐蚀等问题，并且反应也易于控制，催化剂可以循环多次使用。它的缺点是收率不 高，苯酚味难除，而且因为反应物的化学性质非常活泼而生成大量的树脂类副产物，使 得必须进行代价颇大的净化工作才能得到理想纯度的物质。 f 2 ) 酚与丁醇酮的合成路线【2 l 】 闩o h 口r 日 h o - a + c h 2 c h 2 c c h 3 - h o 弋沪c h 2 c h c c h 3 龟j龟 此工艺路线是以苯酚和4 一丁醇一2 一酮作为原料，在酸催化下进行烷基化反应。使用原 料丁醇酮，可以避免使用毒性较大的甲基乙烯基酮。但4 一丁醇一2 一酮易失水生成甲基乙烯 酮，反应中会产生树脂状的副产物。而且此反应也要在强酸和低温条件下进行，同样存 在设备腐蚀、环境污染及后处理难等问题。传统工艺使用水溶性酸作催化剂，收率为 4 5 6 2 ，而使用阳离子交换树脂作催化剂，收率为6 7 7 0 。 ( 3 ) 对甲氧基苄基氯和乙酰乙酸乙酯的合成路线| 2 2 j h 叫唧+ 如k 鸭一心“ 鼎 哪 呲c 照 此路线是将乙酰乙酸乙酯在对甲氧基苄氯的a 一烷基取代后，进行酮式分解得到4 一对 甲氧基苯基2 丁酮。在浓氢溴酸作用下，醚键断裂，最后生成4 一对羟基苯基- 2 - 丁酮。收 率为6 3 。 在氢溴酸作用下，甲氧基断裂不完全，使得分离出覆盆子酮非常困难。此外，氢溴 酸和溴代 = f 烷的分离需要昂贵的仪器。 ( 4 ) 对羟基苯甲醛与丙酮进行c l a i s e n s c h r n i d t 缩合，然后加氢还原的合成路线1 2 ”j n 。妣一h 文沪一挑 一。 卜c 一一乳一。一一。 _ 泸毗毗8 0 吼 此条工艺路线是用对羟基苯甲醛与丙酮进行c l a i s e n s c h m i d t 缩合，然后加氢还原， 再经减压蒸馏和重结晶等后处理获得理想纯度的覆盆子酮。 该法的特点是产品收率高，香气质量好，原料来源充足。但此合成中要使用大量的 碱、酸，会带来设备腐蚀、污染环境等问题。有许多研究者发现固体碱催化剂与其他催 化剂相比，有反应条件温和，催化活性高等优点，并对其进行研究。1 9 8 4 年 j v s i n i s e r r a 2 6 等人发现固体b a ( o h ) 2 对c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应有很好的催化作用。 2 0 0 2 年徐景士【2 7 1 等人使用微波法口8 1 制备固体碱催化肉桂醛和丙酮缩合，并且收率很高。 除以上4 种合成方法外，生物工艺合成方法 2 9 , 3 0 也研究的很多，目前还处于实验室 阶段。 2 1 3 覆盘子酮制备路线的选择 第( 1 ) 条工艺路线中使用的原料甲基乙烯基酮，制备复杂并且毒性较大，第( 2 ) 条路线使用原料甲基丁醇酮，在反应中不稳定，容易脱水，并且易生成胶状物，这两条 路线同时存在苯酚残留、香气差的问题。第( 3 ) 条路线对设备要求较高。前三条路线副 产物较多、总收率不高而且香气质量不好。而第( 4 ) 条路线的特点是产品收率高，香气 质量好，原料来源充足。根据原料易得、实验室设备仪器等情况，本论文拟定选择第 ( 4 ) 条工艺路线作为研究方向，即采用以对羟基苯甲醛和丙酮为原料经c l a i s e n s c h m i d t 缩合、常压氢化制备4 一对羟基苯基2 丁酮的路线，优化其工艺条件。 2 2 覆盆子酮类似物的选择和制各路线 2 2 1 覆盆子酮类似物的选择 根据现有的香气结构理论，香料的香气与其结构关系主要表现在碳原子个数、结合 方式上，也与官能团差别及其在分子结构中的相对位置有关。凡分子结构中含有羟基、 羧基和酯基的化合物，一般都具有香气而且与碳原子数有关，含碳数在1 0 一1 5 左右香气 最强，若超过1 7 1 8 个碳原子时，其香气就减弱，甚至无香气；若在碳链中具有支链基 团，尤其是叔碳原子基团的存在对香气有一定影响：若含有不饱和双键及参键的，其香 气也不同川；近几十年来，人们对香型和分子结构的关系做了很多研究，也根据一些研 究结果合成了很多有价值的香料。如c a r p e n t e r i3 2 j 对硝基麝香研究时，发现不含硝基的 2 ，4 - 二叔丁基。5 一甲氧基苯甲醛也具有麝香气味，后来有人发现许多大环化合物有麝香香 气口习；紫罗兰酮是一种具有香薇型香气，稀释后飘逸出悦人的紫罗兰香的香料。自从1 9 世纪末被步现以来，一些化学家们就认识到了它的价值，开始进行人工合成的研究。目 前紫罗兰酮的合成以柠檬醛和丙酮为原料，通过羟醛缩合反应生成假性紫罗兰酮，再经 闭环制得。甲基紫罗兰酮是紫罗兰酮的同系物，但其香气品位比紫罗兰酮更优，香气清 新纯正，是国际上公认的高级香料。甲基紫罗兰酮的合成主要借鉴紫罗兰酮的合成，不 同的是采用丁酮代替丙酮进行缩合反应。目前紫罗兰酮类化合物已广泛应用干化妆品和 食品中，而异甲基、甲基紫罗兰酮更是许多香精和配套香料中所不可缺少的一重要原料 3 4 , 3 5 。 本论文根据气味分子结构理论设计合成方案。通过改变覆盆子酮分子结构中主碳链 的长度、侧链的位置、酚羟基来改变其香气，研究开发新的香料品种，最终选择确定以 下四个化合物作为合成对象。 h 。 一趣一。一。 她吼o 。 将p d l c 催化剂和缩合产物4 - 对羟基苯基一1 一烯一2 丁酮的乙醇溶液放入反应瓶内，用 氮气冲洗反应系统3 4 次并检查是否漏气( 如有漏气处应密封好) 。然后用氢气冲洗3 - 4 次，以赶净空气。通入氢气，开动搅拌器，进行常温常压的催化氢化，直至氢气不再被 吸收为止。关掉氢气阀门，进行抽滤，用无水乙醇洗涤回收催化剂3 次，然后将催化剂 立即放入真空干燥器内备用。将母液蒸掉乙醇得粗品覆盆子酮。 3 2 2 3 覆盆子酮的精制 将加氢过的母液蒸掉乙醇，再进行减压蒸馏，收集1 4 0 - 1 5 5 ( 5 m m h g ) 的馏分。 然后用混合溶剂重结晶，得到精制的覆笳子酮，纯度为9 9 以上。产品为白色晶体，熔 程为8 2 8 4 。 3 31 对羟基苯基3 一戊酮和1 一对甲氧基苯基3 。酮的合成 3 3 1 反应机理 3 3 1 1 丁酮和芳香醛在碱催化下进行c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应 丁酮进行缩合反应时有两种n 氢原子，这就存在了选择性。1 9 5 8 年m a r t i l 2 s t i e s “。“1 等人就不对称酮反应的催化选择性做了研究，得出结论是：碱催化下，苯甲 醛和丁酮的c l a i s e n s c h m i d t 缩合反应的主要产物为直链异构体l 一苯基一卜戊烯一3 一酮；酸 催化下，产物几乎全是支链异构体4 一苯基一3 一甲基一3 一丁烯一2 一酮。 芳香醛与丁酮在碱性条件下进行c l a i s e n s c l u n i d t 缩合反应，反应机理如下： 扯c h ou 脚嘶吗一i 佣# “3 h c i l ：c o c h ：c h ，车ih c h ：c 。c h 2 c h ， 审+ 印一 扩i 。c h = c h c + o 地。 3 3 2 11 对羟基苯基一3 戊酮 1 对羟基苯基一1 一戊烯一3 一酮的合成 反应式为 c h o b 删k m o 悦妣叱 将7 2g 丁酮放入2 5 0m l 四e 1 烧瓶中，向瓶中加入部分相转移催化剂；称取6 1g 对羟基苯甲醛溶于5 0m l l 5 k o h 水溶液中；将对羟基苯甲醛的k o h 水溶液逐滴加入 四口烧瓶中。3 0 。c 下，2 小时滴完，再反应3 小时，结束反应。用盐酸酸化至p h 5 ，6 ，减 压蒸出丁酮，向反应液中加入二氯甲烷进行萃取，用蒸馏水洗涤二氯甲烷萃取液至中 性，减压蒸出二氯甲烷，余下的干燥、称重。重结晶得纯品，产品为白色晶体，熔程为 1 0 5 1 0 6 。 1 对羟基苯基一1 戊烯一3 一酮p d c 催化加氢 反应式为 一心c 一= c 趣慨+ 心一叫 吼c 础o c 邺鸭 先将1 79 5 p d c 催化剂倒入2 5 0 m l 四口烧瓶中，再加入1 7 6g l 对羟基苯基1 一戊 烯一3 酮和1 0 0g 乙醇溶液。用氮气冲洗反应系统3 - 4 次，并检查是否漏气。然后用氢气 冲洗3 - 4 次，以赶净空气。通入氢气，开动搅拌器，进行常温常压的催化氢化，直至氢 气不再被吸收为止。关掉氢气阀门，进行抽滤，用无水乙醇洗涤p d c 催化剂3 次，然后 将催化剂立即放入真空干燥器内备用。将母液蒸掉乙醇，得粗品1 对羟基苯基一3 一戊酮 1 7 6g ，纯度9 2 o ，收率为9 0 9 。 l 一对羟基苯基3 一戊酮的柱层析纯化 称取硅胶5 0g ，1 0 5 恒温活化lh ，取出放于洁净的烧杯中，加入正已烷：乙酸乙 酯：丙酮= 5 ：2 ：1 ( v v ) 洗脱剂制成稀释液，缓缓加入2 6 x 4 0c m 的层析柱中，并不 断的搅拌以赶尽气泡。使硅胶自然沉淀密实，得3 5 c m 高的硅胶柱。取去硅胶上层的洗 脱剂，加入1 一对羟基苯基3 戊酮溶液，用洗脱荆以2m l m i n 的速度洗脱。洗脱液每2 0 m l 收集为一瓶。将收集的洗脱液进行点板、展开等处理，收集1 对羟基苯基3 戊酮纯 品。产品为白色针状固体，熔程为7 2 7 4 c 。将这部分1 一对羟基苯基一3 戊酮纯品用作定 性定量分析中。 3 3 2 21 一对甲氧基苯基一3 一戊酮 对甲氧基苯甲醛的合成 参照文献【4 3 t 4 4 i 合成对甲氧基苯甲醛 反应式： i h of h 。lt ” 厂、氏 k ”帕“叫也8 。4 狳k j + c h 3 s 0 4 n a + h 2 0 h k 在2 5 0m l 烧瓶中加入2 4 4g ( 0 2m 0 1 ) 对羟基苯甲醛，2 5 氢氧化钠溶液6 6g ，苄基 三乙基氯化胺0 5g ，甲苯2 5m l ，加热升温至8 5 ，开动搅拌。同时滴加硫酸二甲酯 1 7 5g ( 0 1 3m 0 1 ) 及2 5 氢氧化钠溶液2 0g ，约2h 滴加完毕，然后把反应温度升高到】4 0 。回流脱水lh ，降温后分出甲苯层，水层用5 0m l 甲苯提取二次，合并甲苯溶液。先 在常压蒸出甲苯，然后减压蒸馏，在1 4 2 - 1 4 5 * c ( 1 9 m h g ) 蒸出对甲氧基苯甲醛，得到产 品2 4 7 9 ，产品经气相色谱分析，纯度为9 9 o ，收率8 9 9 。 1 剥- 甲氧基苯基一1 一戊烯一3 酮的合成 参照茴香基丙酮的合成方法【45 1 ，合成1 一对甲氧基苯基1 一戊烯一3 一酮。 反应式： 午h 。年h = c h 8 c h ：c h ，2 3 0 删脚，一+ h 2 0 o c h 3 o 。c h j 在2 5 0 m l 烧瓶中加入4 5 m l 4 氢氧化钠水溶液，加入2 1 6 9 丁酮和1 3 6g 对甲氧基 苯甲醛，开动搅拌反应，溶液变为黄色。反应4h 后加入1 0 0m l 蒸馏水，立即析出大量 黄色沉淀，过滤后水洗烘干，得到产物1 一对甲氧基苯基1 戊烯一3 一酮1 6 4g ，纯度为 9 8 5 ，收率为8 5 0 。熔程为4 5 - 4 7 。c 。 1 一对甲氧基苯基一1 一戊烯3 酮p d c 催化加氢 反应式： 叫训邺n ，h 2 c h 2 c 8 c h 2 c h 3e h 5 c h c c h 2 c h 3 一一q 3 c h ，3 c h ， 在2 5 0m l 三口烧瓶中加入p d c 催化剂1 9g ，1 - 对甲氧基苯基一1 一戊烯一3 一酮1 9g ， 无水乙醇1 0 0g ，用氮气冲洗反应系统3 - 4 次，并检查是否漏气( 如有漏气应密封好) 。 然后再用氢气洗3 - 4 次，以赶净空气。通入氢气，开动搅拌器，进行常温常压的催化氢 化，直至氢气不再被吸收为止。关掉氢气阀门，进行抽滤，用无水乙醇洗涤催化剂3 次，然后将催化剂立即放