丁位己内酯的高效合成

2026/1/15 11:00:42 作者:南星

背景技术

丁位己内酯又称为δ‑己内酯,分子式为C6H10O2,主要用作食用香精和烟草香精。通常的制备方法包括以γ‑乙酰丁酸用钠汞齐还原,然后进行酸性化,或将δ‑溴代己酸与水煮沸制取或由2‑甲基环戊酮经Bayer‑Villiger反应制得。但是钠汞齐遇水释放极易燃烧的气体,吸入有毒,属于有累积效应的危险品δ‑溴代己酸原料非常昂贵,比产品价格还贵,不合适工业生产。另外现有的合成工艺涉及多步反应,副反应多,杂质较多,丁位己内酯的产率有待进一步提升。

现有专利文献1对δ‑己内酯香料的合成方法进行了改进,其以乙酰乙酸甲酯和丙烯酸甲酯为原料经过迈克加成,脱羧,高压还原反应得到丁位己内酯产品。但是该工艺需要使用大大过量的乙酰乙酸甲酯来控制迈克单加成,造成很大的物料浪费,该文献的总收率约为67.7%,而且在第一步迈克反应过程中容易产生突然的温度暴涨现象,实际工业化生产中有一定的危险性,同时整体反应的耗时长,平均需要16小时以上。另外生成乙酰丁酸的同时会产生二氧化碳,而现今全球变暖问题严峻,环保压力大,二氧化碳回收需要高昂的设 备处理二氧化碳,碳捕获和封存(CCS)的前期成本很高。最后氢化反应需要使用贵重的钌碳催化剂或者钯碳催化剂,并且需要高温高压氢化,也存在一定的安全隐患。

合成方法[1]

将乙酰丙酮(1050克,10.5mol)和甲醇钠(16.2克,0.3mol)溶于乙醇(1000克)中,加热反应体系到68℃,保持5分钟。用恒压滴液漏斗将丙烯酸甲酯(860克,10mol)滴加到上述体系中,滴加时间0.25h,滴加结束后加热反应体系到80℃并保持0.5h。反应结束后,利用 WH‑500色谱分析仪对中间产物进行分析,结果参见图1,图1中峰值1.59为溶剂乙醇峰,峰值4.85为5‑氧代己酸甲酯,峰值8.37为4‑乙酰基‑5‑氧代己酸甲酯,两个峰值积分面积相加大于95%,由此可以表明本发明的迈克尔加成反应丙烯酸烷基酯的转化率大于95%。

图1-丁位己内酯的反应液相监控

然后降温到0℃,并加入30%的氢氧化钠溶液(2670克,20mol)。反应液升温至65℃,继续反应4h。反应结束后,加入少量水,降温到0℃,加入硼氢化钠(399克,10.5mol)进行反应。反应结束后,降温到0℃,用盐酸(30%,3000克,2.4mol)调节pH值到1,搅拌1‑3小时。 加入二氯甲烷(1000毫升)萃取,脱去二氯甲烷,浓缩物精馏得到丁位己内酯(891克,收率78%,纯度98.1%)。对产品进行核磁测定,结果参见图2,由图2可知确实合成了丁位己内酯。

图2-丁位己内酯核磁氢谱

参考文献

[1] 上海埃农生物科技有限公司. 一种丁位己内酯的制备方法:CN202110666946.1[P]. 2021-08-24.

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