麝香酮的合成

麝香酮的合成

麝香是一种珍贵的香味。东汉时，麝香被称为香王。这是一种高质量的定香剂。自1926年RUZICKA确定了麝香酮的结构以来1实验部分1.1仪器、试药与仪器环十五烷酮,福建生物科技发展有限公司;乙二醇、对甲基苯磺酸、甲苯、苄基三甲基三溴化铵、冰醋酸、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、二甲苯、丙酮、镁、碘化钾、氯化亚铜、盐酸等均为分析纯。恒温机械搅拌器,78HW-1型,郑州英峪予华仪器有限公司;智能数显电热鼓风干燥箱,DHG-9070B型,苏州国华电器有限公司;循环水式真空泵,SHB-Ⅲ型,郑州予华仪器制造公司;旋转蒸发仪,N1000型,北京精密仪器仪表公司;电子天平,FA1004型,上海方瑞仪器有限公司;数显恒温油浴锅,HH型,巩义市英峪高科仪器厂。1.2香酮的合成方法麝香酮的合成路线见图1。1.3合成方法1.3.1对甲基苯磺酸甲酯的合成将11.2g(50mmol)环十五烷酮、16.7mL(300mmol)乙二醇和3.44g(20mmol)对甲基苯磺酸加入到80mL的甲苯中,加热回流25h。有机相分别用饱和碳酸氢钠、饱和氯化钠洗涤2次,有机相用无水硫酸镁干燥后,减压蒸馏除去溶剂,得到9.54g淡黄色油状液体(2),收率为71.2%。1.3.2苄基三甲基三溴化铵的合成2h将13.4g(50mmol)化合物(2)、10.93mL(47.5mmol)苄基三甲基三溴化铵的二氯甲烷溶液(1mL二氯甲烷中含0.33886g苄基三甲基三溴化铵)加入到67mL的二氯甲烷中,室温搅拌反应3h。有机相用无水硫酸镁干燥,减压蒸馏除去溶剂,得到14.44g褐色油状液体(3),收率为83%。1.3.3甲苯的加入将13.9g(40mmol)化合物(3)、30.4g(200mmol)DBU加入到80mL的甲苯中,120℃加热回流10h。用饱和氯化铵溶液溶解混合物,有机相用无水硫酸镁干燥,减压蒸馏除去溶剂,得到10.1g乳白色固体(4),收率为93%。1.3.4碳酸氢钠的制备将13.3g(50mmol)化合物(4)、4.3g(25mmol)对甲基苯磺酸加入到由50mL丙酮和100mL蒸馏水组成的混合溶剂中,40℃反应4h。反应结束后,加入过量饱和碳酸氢钠溶液,继续搅拌5min,除去过量的对甲基苯磺酸,减压蒸馏除去丙酮,用乙酸乙酯萃取,有机相用饱和碳酸氢钠溶液洗涤2次,至溶液显偏碱性;再用饱和氯化钠洗涤2次,无水硫酸镁干燥,减压蒸馏除去溶剂,得到11.0g白色固体(5),收率为99%。1.3.5-环十五烷酮的合成称取2.7gMg于三口圆底烧瓶中,并向反应瓶中加入0.1mL碘甲烷引发反应,反应引发后在1h内将0.6mL碘甲烷缓慢加入反应瓶中,搅拌1h。在0℃,加入氯化亚铜,搅拌1h。用10mL无水乙醚溶解2.2g(10mmol)2-环十五烯酮,并用注射器将2-环十五烯酮在0.5h内注射到反应瓶中,搅拌2h。后处理,滴加3mL10%的盐酸淬灭反应,有机相用乙醚萃取后,并分别用饱和碳酸氢钠、水、氯化钠洗涤,用无水硫酸镁干燥,减压蒸馏除去溶剂,得到1.5g产品,产率63%。2结果与讨论2.1环十五酮与乙二醇的物质的量比对反应的影响将环十五酮与乙二醇按照物质的量的比1∶1,1∶2,1∶4,1∶6,1∶8,环十五酮按1g的量来计算,环十五酮与对甲基苯磺酸物质的量的比1∶0.1,机械搅拌反应30h条件下,考察乙二醇用量对反应的影响,见表1。环十五酮与乙二醇的物质的量比1∶6,环十五酮按1g的量来计算,机械搅拌反应30h条件下,考察对甲基苯磺酸用量对反应的影响见表2。通过表1、表2,可以推断出环十五烷酮与乙二醇的物质的量的比为1∶6,环十五酮与对甲基苯磺酸的物质的量的比为1∶0.4时,环十五乙二醇缩酮的收率最高,最佳反应时间为25h。催化剂对甲基苯磺酸的用量是环十五酮的0.4倍,说明对甲基苯磺酸的活性并不是很高。因此,还有待于寻找活性更高的催化剂。2.22环十五乙二醇缩酮合成的优化反应温度对该步的影响并不大,由于反应过程中会生成溴化氢气体,因此通常采用常温或低温反应,而常温反应与低温反应时收率并无太大变化,因此采用常温反应。环十五乙二醇缩酮按1g的量来计算,机械搅拌反应4h,考察溴化剂用量对反应的影响见表3。通过表3可以看出,环十五乙二醇缩酮与苄基三甲基三溴化铵的物质的量的比为1∶0.95时,2-溴环十五乙二醇缩酮的收率最高,最佳反应时间为3h。2.32-环十五烯乙二醇缩酮合成的优化2-溴环十五乙二醇缩酮按1g的量来计算,机械搅拌反应10h,反应温度对反应的影响见表4。由表4可知,DBU比DBN的消除活性更强一些,反应温度为120℃时,2-环十五烯乙二醇缩酮的收率较高,2-溴环十五乙二醇缩酮与DBU/DBN的较佳物质的量的比为1∶5。虽然这一步的收率较高,但10h的反应时间较长,因此,需要进一步寻找活性更强的消除试剂,以缩短反应时间。2.42磺用量对反应的影响2-环十五烯乙二醇缩酮按1g的量来计算,机械搅拌反应10h,考察对甲基苯磺用量对反应的影响见表5。由表5可知,2-环十五烯乙二醇缩酮与对甲基苯磺酸的物质的量的比为1∶0.5时,2-环十五烯酮的收率最高。这一步的反应时间较长,因此,需要进一步改变温度或寻找活性更高的催化剂,以缩短反应时间。2.53量对反应的影响环十五烯酮按1g的量来计算,甲基碘化镁用量对反应的影响见表6。由表6可知,2-环十五烯酮与甲基碘化镁的物质的量的比为1∶1.2时,3-甲基环十五烷酮的收率最高。3终产率的测定采用插入甲基法合成麝香酮,原