介绍
2,3,5-三甲基吡嗪是近年来发展起来的一种高档食用香料,具有浓郁的烤花生或烤马铃薯的香气,主要存在于烘烤制品、可可制品、咖啡、花生、乳制品、爆米花等食品中,也是一种重要的香精和烟用香精原料。食品行业中,可将其直接用于面包、布丁、口香糖、软饮料、牛奶、肉类等各种食品的调味,用途十分广泛。

图一 2,3,5-三甲基吡嗪
合成
现有合成的不足
目前2,3 ,5-三甲基吡嗪化合物的合成路线主要有如下几种:
(1)哌嗪类气相催化脱氢合成吡嗪类化合物:此方法是采用2,3 ,5-三甲基哌嗪水溶液为原料,并以原料2,3 ,5-三甲基哌嗪4倍摩尔量的氧化铜-三氧化二铬为催化剂反应制备2,3 ,5-三甲基吡嗪,但是由于催化剂孔易被堵塞及结炭,活性衰退较快,致使原料转化率及毗嗦类的收率降低。
(2)乙二胺和甲醛气相催化合成法:此方法虽然有原料价廉易得的优点,但生成吡嗪类的甲基衍生物多,吡嗪及乙基衍生物极少,产品收率较低,同时这些大量的衍生物给产品的分离提纯带来了很大的困难,影响产品的纯度。
(3)二胺类和二醇类气相催化合成法:此方法是由1 ,2-丙二胺和丁二醇或甲基环氧乙烷环化缩合得到2,3 ,5-三甲基吡嗪,该方法反应温度较高,但副反应较多,产品不易纯化,且香气和品质不佳。
(4)由1,2-丙二胺和2,3-丁二酮缩合制备二氢化三甲基吡嗪,再在催化剂(如 MnO2,CuO ,H2O2等)条件下,于醇碱溶液中脱氢制得2,3 ,5-三甲基吡嗪,该方法反应条件相对较温和,通过控制反应条件可得到较高的收率和香气纯正的产品,但是目前该方法工艺流程相对较复杂繁琐,而且原料消耗较大,生产成本较高。
现有的合成方法操作条件要求比较高,而且副产物较多,难以分离。生产成本相对较高,收率也比较低。
新合成方法
(i)将原料乙偶姻经过程序降温、聚合结晶处理成乙偶姻二聚体。
(ii)将装有搅拌器,冷凝管或滴液漏斗的三口反应器置水浴中,加入一定比例的乙偶姻二聚体、工艺水,搅拌升温至50℃;然后,在保温搅拌条件下,将丙二胺滴加至乙偶姻二聚体溶液中反应,滴加时间为3h,丙二胺与乙偶姻二聚体的摩尔比为1.08:0.5;然后,升温至60~70℃,保温搅拌反应1h,然后升温回流反应1h,得到中间产物2,3,5-三甲基-5,6-二氢吡嗪溶液,产品收率为99%。
(iii)将中间产物2,3,5-三甲基-5,6-二氢吡嗪溶液和两份(质量份)蒸汽由进料口通入固定床反应器中,中间产物2,3,5-三甲基-5,6-二氢吡嗪溶液由中间进料口1通入固定床反应器中;蒸汽由周围进料口2同时通入固定床反应器中。在320℃条件下,由TiO2改性的浮石负载Zn催化剂催化脱氢,得到产物2,3,5-三甲基吡嗪,总反应收率在95%以上,产物纯度能够达到99%以上[1]。

图二 2,3,5-三甲基吡嗪的合成
参考文献
[1]滕州市悟通香料有限责任公司.一种合成2,3,5-三甲基吡嗪的方法:201810527260.2[P].2020-05-05.