2,5%二羟基3,4己二酮的合成

2,5%二羟基3,4己二酮的合成

2-5-甲基-4-羟基-3（2h）-乙酰胺（franch，i）具有强烈的糖味和人参风味。Furaneol是美国食用香料制造者协会(FEDA)已认可的食用香料之一,广泛用于食品增香剂,医学上用于预防和治疗白内障。RodinJO等人在1965年报道,用乙醚萃取菠萝汁首先分离出该酮并利用“四谱”对其结构进行了鉴定。1966年,HenryDW和SilversteinRM合成了这种化合物。呋喃酮(Ⅱ)在自然界中分布较广,但含量均不高。随着食品工业对呋喃酮的需求日益增加,有机化学家们分别从不同的途径探讨了呋喃酮的合成,近年来相继有文献报道。文献用丙酮醛经电解偶联得2,5-二羟基-3,4-己二酮(Ⅰ),继而可得Ⅱ,此方法采用电化学法,避免了化学法对环境的污染,但条件要求高。文献用乙酰丙酮经电解氧化偶联、闭环、氧化和水解等四步合成了呋喃酮,路线新,但步骤长。文献也用丙酮醛为原料得到Ⅰ,采用微波法加热使Ⅰ闭环得到Ⅱ,缩短了闭环时间,分离的纯度好。作者参考文献并加以改进,合成出标题化合物。合成路线如下:在Ⅰ的合成中,将锌粉由一次性加入改为分三批加入,醋酸的质量分数由10%提高到15%,在萃取前先用质量分数为10%的碳酸氢钠水溶液将滤液中和至中性,并加入适量的氯化锂和碘化四丁基铵作催化剂,提高了Ⅰ的产率;在Ⅱ的合成中,由水浴直接加热改为用超声波加热,缩短了反应时间,后处理简便,产品的质量好,同时也提高了Ⅱ的产率。1实验1.1化学成分试剂w(CH3COCHO)=40%的丙酮醛(自制),除乙酸乙酯为化学纯外,其他试剂均为分析纯。Thiele熔点管,德国BRUKER公司EQUINOXTM55-A590/3F型红外光谱仪。1.2温度ld50在装有滴液漏斗、机械搅拌器、温度计和导气管的四口瓶中,先通入氮气(氮气先通过装有焦性没食子酸的氢氧化钾水溶液)10min,后加入w(CH3COCHO)=40%的丙酮醛25mL(0.167mol)和18mL水,继续通入氮气,同时开动搅拌器。30min后,加入4g锌粉、1g氯化锂和1g碘化四丁基铵(作催化剂),继续搅拌,此时温度上升至45℃。用水浴冷却至30℃以下,开始滴加w(HOAc)=15%的醋酸溶液100mL(0.255mol)。再分2次分别加入4g和3.2g锌粉(共计0.167mol),始终维持瓶内温度25～30℃。滴加完毕,继续通氮气搅拌30min。抽滤,滤液用w(NaHCO3)=10%水溶液调节溶液至中性,后用450mL乙酸乙酯分5次萃取,用无水硫酸镁干燥。滤出干燥剂,蒸去溶剂,用V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)(b.p.30～60℃)=1∶1溶解,在0℃冷藏,有无色针状结晶析出,过滤得产品Ⅰ,产率为58%。用毛细管法测定其熔点为88.5～89.5℃(文献为88.5～89.5℃)。IR,ν/cm-1:3474.1(—OH)、2879.3、1395.7、1362.1(—CH3)、),与文献值相符。1.32化合物的合成在250mL的三口瓶中,加入2g(0.014mol)3,4-二羟基-2,5-己二酮、10mL乙醚和50mL1mol/L的磷酸氢二钠,并用w(NaHCO3)=10%的碳酸氢钠调节溶液的pH=9,通入氮气约0.5h以除去氧气,再用超声波加热回流12h。反应结束后,冷却至室温,用V(乙醚)∶V(石油醚)=1∶1的乙醚-石油醚200mL连续萃取,用无水硫酸镁干燥萃取液。用水泵减压蒸馏除去醚,残余物用硅胶柱层析[V(己烷)∶V(乙酸乙酯)=1∶1],得1.2g白色晶体,产率68.2%。产物具有强烈的焦糖味,熔点77～79℃(文献值79～81℃)。IR,ν/cm-1:3174.5(—OH),1689.9(CC),1198.4、1050.4(C—O—C),1619.3(CO),与文献值相符。2结果与讨论2.1偶联剂的使用率,主要采用不同的金属作偶联剂,考察了它们对偶联产率的影响,结果见表1。从表1看出,锌粉作偶联剂时,效果较好。镁粉较活泼,易与醋酸反应放出氢气,而锡粉活性又太弱,对偶联反应不利。2.2醋酸用量的确定选用活性中等的锌粉作偶联剂,质量分数为15%的醋酸的用量对偶联产率的影响见表2。从表2可看出,质量分数为15%醋酸的用量为120mL时产率最高。随着醋酸用量的增加,产率有所下降,其原因可能是,一方面,锌粉与醋酸作用放出氢气;另一方面,溶液的酸度增大,偶联产物在酸性溶液中易发生分子内脱水等副反应。2.3醋酸的加标试验质量分数为15%醋酸溶液的滴加时间对偶联产率的影响见表3。醋酸的滴加时间为90min,反应时间为120min,产率最高。随着滴加时间的延长,产率逐渐下降,副反应增多。2.4时产率反应温度对偶联产率的影响见表4。反应温度在25℃时产率最高。高于或低于此温度,产率均有所下降,而高于40℃产率明显下降,说明温度对偶联产率的影响较大,较高温度时缩合或脱水等副反应可能较多。2.5不同收缩剂对环化率的影响不同的缩合剂对环化产率的影响见表5。用磷酸氢二钠作为环化反应的缩合剂,产率最好,后处理也方便。3,5-二羟基-3,4-己二酮的合成用锌粉作偶联剂,加入适量的氯化锂和碘化四丁基铵,n(CH3COCHO)∶n(Zn)∶n(HOAc)=1.0∶1.0∶1.5,在氮气保护下,在