一種5?甲基?2?庚烯?4?酮的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種5?甲基?2?庚烯?4?酮的制備方法，以γ?丁內(nèi)酯為原料，通過與仲丁基溴化鎂反應(yīng)得到2?仲丁基?2?羥基四氫呋喃中間體，然后脫水得到5?仲丁基?2，3?二氫呋喃的中間體，經(jīng)催化開環(huán)得到1?羥基?5?甲基?4?庚酮，再脫水并使雙鍵移位得到產(chǎn)物5?甲基?2?庚烯?4?酮。本發(fā)明使用的γ?丁內(nèi)酯、仲丁基溴都是商業(yè)化產(chǎn)品，反應(yīng)原料易得，而且原材料成本低廉。另外，該方法避免了化學(xué)計量氧化反應(yīng)，污染小，操作簡單，產(chǎn)品純度高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及香料合成新工藝，特別是涉及一種5-甲基-2-庚稀-4-酮的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 5-甲基-2-庚烯-4-酮，又名為榛子酮。它是一種非常有價值的食用和日用香料，具 有良好的味覺，在高濃度時，具有堅果的香氣，在低濃度時具有增香作用，可廣泛用于食品、 飲料、口腔用品和飼料添加劑中，還可以用于氣霧劑、洗滌劑及化妝品等方面。
[0003] 目前5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，根據(jù)文獻(xiàn)報道如下： (1) 美國專利(US4563365)用仲丁基溴化鎂和巴豆醛通過格氏反應(yīng)得到中間體5-甲基-2-庚烯-4-醇，然后用重鉻酸鈉化學(xué)氧化得到產(chǎn)物。但該方法第一步會產(chǎn)生1，4加成的副產(chǎn) 物，第二步采用重鉻酸鈉化學(xué)計量氧化，污染大且總收率只有14.7%; (2) 中國專利（CN1198432)利用2-甲基丁醛和烯丙基鹵化鎂通過格氏反應(yīng)得到5-甲 基-1-庚烯-4-醇的中間體，然后用金屬氧化劑氧化得到中間體5-甲基-1-庚烯-4-酮，再進(jìn) 行雙鍵異構(gòu)得到產(chǎn)物。該方法三步反應(yīng)總收率為65.5%，但該方法采用化學(xué)計量氧化反應(yīng)， 污染大，不易于工業(yè)化生產(chǎn)； (3) 中國專利(CN101597223)利用丁酮和乙醛縮合得到3-甲基-3-戊烯-2-酮，再將其催 化氫化得到3-甲基-2-戊酮，之后再與乙醛縮合得到產(chǎn)物。但該方法操作較繁瑣，總收率只 有 33%; (4) 中國專利(CN102030626)利用乙酰乙酸酯和2-甲基丁酰氯反應(yīng)得到2-甲基丁酰乙 酸酯的中間體，然后再與乙醛縮合得到產(chǎn)物5-甲基-2-庚烯-4-酮。但該方法采用的藥品和 溶劑毒性較大，對人體傷害較大，不利于生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法中污染大、操作繁瑣、反 應(yīng)時間長、收率低、不易于工業(yè)化生產(chǎn)等所存在的技術(shù)問題，提供一種以γ-丁內(nèi)酯為原料 的具有堅果香氣的香料5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，該方法具有污染小、操作簡單且 收率較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有堅果香氣的香料5-甲基-2-庚烯-4-酮的制 備方法，以γ-丁內(nèi)酯為原料，通過與仲丁基溴化鎂反應(yīng)得到2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃中 間體，然后脫水得到5-仲丁基-2，3-二氫呋喃的中間體，再將5-仲丁基-2，3-二氫呋喃開環(huán) 得到1-羥基-5-甲基-4-庚酮，再脫水并使雙鍵移位得到產(chǎn)物5-甲基-2-庚烯-4-酮。
[0006] 上述的一種5-甲基-2-庚稀-4-酮的制備方法包括如下制備步驟： (1) 2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃的制備： 用2-丁基溴化鎂與γ -丁內(nèi)酯進(jìn)行格式反應(yīng)，反應(yīng)溫度為50~80°C，反應(yīng)時間為2~5小 時，反應(yīng)畢，冷卻后滴加飽和NH4C1溶液淬滅，乙酸乙酯萃取多次，合并有機(jī)相，用飽和NaCl 溶液洗滌多次，水洗多次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，得到2-仲丁基-2羥基四氫呋喃粗品； 反應(yīng)式為：
(2)5-仲丁基-2,3-二氫呋喃的制備： 碘加入三苯基膦的二氯甲烷溶液中，室溫下攪拌若干分鐘，然后加入步驟(1)中所得的 2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃和二氯甲烷的混合溶液，TLC監(jiān)測反應(yīng)，反應(yīng)畢加入一定濃度的 亞硫酸氫鈉溶液繼續(xù)在室溫下攪拌若干分鐘，隨后用二氯甲烷稀釋，再用飽和NaCl溶液洗 滌多次，水洗多次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，得到5-仲丁基-2，3-二氫呋喃粗品；反應(yīng)式 為：
(3 ) 1 -羥基-5-甲基-4-庚酮的制備： 鹽酸溶液加入二氯甲烷中，再加入步驟(2)中所得的5-仲丁基-2, 3-二氫呋喃，在室溫 下攪拌反應(yīng)3~6小時候，反應(yīng)畢，加入碳酸氫鈉固體中和，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，得到 1-羥基-5-甲基-4-庚酮粗品； 反應(yīng)式為：
(4 ) 5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備： 步驟(3)中得到的1-羥基-5-甲基-4-庚酮用對甲苯磺酸催化，甲苯作溶劑回流反應(yīng)4~8 小時，反應(yīng)畢，降溫后，用飽和NaCl溶液洗滌多次、氫氧化鈉溶液洗滌多次、再水洗至中性， 回收溶劑后減壓蒸餾收集b. p. 60~65°C/20mmHg的餾份，即得5-甲基-2-庚烯-4-酮； 反應(yīng)式為：
5-甲基-2-庚烯-4-酮的核磁共振氫譜數(shù)據(jù)、核磁共振碳譜數(shù)據(jù)和傅立葉紅外光譜圖數(shù) 據(jù)為： 1H 匪R (600 MHz, Chloroform-d):S 6.89 (dq， J = 15.6， 6.9 Hz, 1H), 6.20 (dq, J = 15.6, 1.7 Hz, 1H), 2.66 (h, J = 6.8 Hz, 1H), 1.90 (dd, J = 6.9, 1.7 Hz, 3H), 1.73 - 1.66 (m, 1H), 1.40 (ddd, J = 14.0, 7.5, 6.7 Hz, 1H), 1.07 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 0.87 (t, J = 7.5 Hz, 3H)； 13C NMR (151 MHz, CDC13)：5 203.87, 142.26, 130.55, 45.31, 26.14, 18.20, 16.11, 11.68； IR(液膜）vmax: 3030~2850，2350~2460，1690，1660，1625，1450，1375，1280，1200，1055， 965,920 cm-1； 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明使用的原料γ-丁內(nèi)酯、2-丁基溴化鎂都是商業(yè)化產(chǎn)品，反 應(yīng)原料易得。同時由于該方法避免了現(xiàn)有制備方法中的化學(xué)計量的氧化反應(yīng)，從而減小了 污染，操作簡單且收率較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0007] 圖1為制備5-甲基-2-庚烯-4-酮的化學(xué)反應(yīng)示意圖； 圖2為5-甲基-2-庚烯-4-酮的核磁共振氫譜圖； 圖3為5-甲基-2-庚烯-4-酮的核磁共振碳譜圖； 圖4為5-甲基-2-庚烯-4-酮的傅立葉紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，但并不限制本發(fā)明，其中實(shí)施例1、2、3 是2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃的制備方法，實(shí)施例4、5、6是5-仲丁基_2,3_二氫呋喃的制備 方法，實(shí)施例7、8、9是1-羥基-5-甲基-4-庚酮的制備方法，實(shí)施例10、11、12是5-甲基-2-庚 烯-4-酮的制備方法。
[0009] 本發(fā)明中所用的原料及各種試劑均為分析純，購自薩恩化學(xué)技術(shù)（上海）有限公 司。
[0010] 實(shí)施例1:2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃的制備： 在裝有攪拌、冷凝管、溫度計和滴液漏斗的5 0 0 m L三口燒瓶加入經(jīng)鹽酸活化的M g 0.3mol/7.2g，兩粒碘，隨后加入60mL除水的四氫呋喃，再加入由34.3g 2-溴丁烷(0.25mol) 和150mL四氫呋喃的混合溶液30mL混合溶液，引發(fā)后再加入余下部分，保持微沸，加畢回流2 小時，反應(yīng)畢，再滴加17.3g γ -丁內(nèi)酯(0.2mol)和50mL四氫呋喃的混合溶液，保持微沸，加 畢回流2小時，反應(yīng)畢，滴加飽和NH4C1淬滅，乙酸乙酯萃取3次，飽和NaCl洗，水洗，無水硫酸 鈉干燥，減壓濃縮，柱層析純化，得到2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃21g，反應(yīng)得率為72.8%。
[0011] 實(shí)施例2:2_仲丁基-2-羥基四氫呋喃的制備： 在裝有攪拌、冷凝管、溫度計和滴液漏斗的1 〇 〇 〇 m L三口燒瓶加入經(jīng)鹽酸活化的M g 0.6111〇1/14.48，兩粒碘，隨后加入10011^除水的四氫呋喃，再加入由68.58 2-溴丁烷 (0.5mol)和300mL四氫呋喃的混合溶液60mL混合溶液，引發(fā)后再加入余下部分，保持微沸， 加畢回流2小時，反應(yīng)畢，再滴加34.5g γ -丁內(nèi)酯(0.4mo 1)和100mL四氫呋喃的混合溶液，保 持微沸，加畢回流2小時，反應(yīng)畢，滴加飽和NH4C1淬滅，乙酸乙酯萃取3次，飽和NaCl洗，水 洗，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，柱層析純化，得到2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃40.4g，反應(yīng)得 率為70%。
[0012] 實(shí)施例3:2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃的制備： 在裝有攪拌、冷凝管、溫度計和滴液漏斗的2 Ο Ο 0 m L三口燒瓶加入經(jīng)鹽酸活化的M g 1 ·2mol/28·8g，兩粒碘，隨后加入200mL除水的四氫呋喃，再加入由137g 2-溴丁烷（lmol ) 和500mL四氫呋喃的混合溶液80mL混合溶液，引發(fā)后再加入余下部分，保持微沸，加畢回流2 小時，反應(yīng)畢，再滴加69g γ -丁內(nèi)酯(0.8mo 1)和150mL四氫呋喃的混合溶液，保持微沸，加畢 回流2小時，反應(yīng)畢，滴加飽和NH4C1淬滅，乙酸乙酯萃取3次，飽和NaCl洗，水洗，無水硫酸鈉 干燥，減壓濃縮，柱層析純化，得到2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃81g，反應(yīng)得率為70.2%。
[0013]實(shí)施例4:5-仲丁基-2，3-二氫呋喃的制備： 在500ml三口燒瓶中，加入47.2g三苯基膦(0.18mol)和100ml二氯甲烷溶液，攪拌溶解， 隨后加入22.8克碘(O.lSmol)，室溫下攪拌10分鐘，然后加入21克2-仲丁基-2-羥基四氫呋 喃(0.15mol)和100mL二氯甲烷的混合溶液，TLC監(jiān)測反應(yīng)，反應(yīng)畢，加入5%的亞硫酸氫鈉溶 液繼續(xù)在室溫下攪拌若干分鐘，隨后用二氯甲烷稀釋，再用飽和NaCl溶液洗滌多次，水洗多 次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，柱層析純化，得到5-仲丁基-2，3-二氫呋喃17克，反應(yīng)收率 為 90%。
[0014]實(shí)施例5:5-仲丁基-2，3-二氫呋喃的制備： 在1000mL三口燒瓶中，加入89.2g三苯基膦（0.34mol)和200ml二氯甲烷溶液，攪拌溶 解，隨后加入43.1克碘(0.34mol)，室溫下攪拌10分鐘，然后加入40.4克2-仲丁基-2-羥基四 氫呋喃(〇.28mol)和200mL二氯甲燒的混合溶液，TLC監(jiān)測反應(yīng)，反應(yīng)畢，加入5%的亞硫酸氫 鈉溶液繼續(xù)在室溫下攪拌若干分鐘，隨后用二氯甲烷稀釋，再用飽和NaCl溶液洗滌多次，水 洗多次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，柱層析純化，得到5-仲丁基_2,3_二氫呋喃31.6克，反 應(yīng)收率為89%。
[0015] 實(shí)施例6:5-仲丁基-2，3-二氫呋喃的制備： 在2000mL三口燒瓶中，加入176g三苯基膦(0.67mol)和400ml二氯甲烷溶液，攪拌溶解， 隨后加入85克碘(0.67mol)，室溫下攪拌10分鐘，然后加入81克2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃 (0.56mol)和300mL二氯甲烷的混合溶液，TLC監(jiān)測反應(yīng)，反應(yīng)畢，加入5%的亞硫酸氫鈉溶液 繼續(xù)在室溫下攪拌若干分鐘，隨后用二氯甲烷稀釋，再用飽和NaCl溶液洗滌多次，水洗多 次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，柱層析純化，得到5-仲丁基-2，3-二氫呋喃63克，反應(yīng)收率 為 89%。
[0016] 實(shí)施例7:1_羥基-5-甲基-4-庚酮的制備： 在500mL三口燒瓶中，加入200 mL二氯甲烷，然后將0.56mL濃鹽酸用3.6mL水稀釋，再 加入到二氯甲烷中，隨后再加入5-仲丁基_2,3_二氫呋喃(0.13mol，17g)，在室溫下攪拌 反應(yīng)5 h后，加入碳酸鈉固體中和，無水硫酸鈉干燥，濃縮，經(jīng)柱層析純化，得1-羥基_ 5-甲基-4-庚酮15.7克，反應(yīng)收率為83.7%。
[0017] 實(shí)施例8:1-羥基-5-甲基-4-庚酮的制備： 在500mL三口燒瓶中，加入300 mL二氯甲烷，然后將l.lmL濃鹽酸用6.8mL水稀釋再加 入到二氯甲烷中，隨后再加入5-仲丁基_2,3_二氫呋喃(0.25mol，31.6g)，在室溫下攪拌 反應(yīng)5小時后，加入碳酸鈉固體中和，無水硫酸鈉干燥，濃縮，經(jīng)柱層析純化，得1-羥基_ 5-甲基-4-庚酮30.2克，反應(yīng)收率為83.8%。
[0018] 實(shí)施例9:1-羥基-5-甲基-4-庚酮的制備： 在500mL三口燒瓶中，加入300 mL二氯甲烷，然后將2.2mL濃鹽酸用13.6mL水稀釋再加 入到二氯甲烷中，隨后再加入5-仲丁基-2,3-二氫呋喃（0.5mol，63g)，在室溫下攪拌反 應(yīng)5小時后，加入碳酸鈉固體中和，無水硫酸鈉干燥，濃縮，經(jīng)柱層析純化，得1-羥基-5-甲基-4-庚酮60.2克，反應(yīng)收率為83.4%。
[0019]實(shí)施例10:5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備： 在500mL三口燒瓶中，加入15.7克1 -羥基-5-甲基-4-庚酮(0.13mo 1)，200mL甲苯，攪拌 下加入11.2克對甲苯磺酸(0.065mol)，回流反應(yīng)3小時，再室溫攪拌24小時，反應(yīng)畢，用飽和 氯化鈉溶液洗滌多次，氫氧化鈉溶液洗滌多次，再水洗至中性，無水硫酸鎂干燥，回收溶劑 后減壓蒸餾收集b. p. 60~65 °C/20mmHg的餾份，得10.8g到5-甲基-2-庚烯-4-酮，純度98%，反 應(yīng)收率66%。
[0020] 實(shí)施例11:5_甲基-2-庚烯-4-酮的制備： 在500mL三口燒瓶中，加入30.2克1 -羥基-5-甲基-4-庚酮（0.25mo 1)，250mL甲苯，攪拌 下加入21.5克對甲苯磺酸(0.125mol )，回流反應(yīng)3小時，再室溫攪拌24小時，反應(yīng)畢，用飽和 氯化鈉溶液洗滌多次、氫氧化鈉溶液洗滌多次、再水洗至中性，無水硫酸鎂干燥，回收溶劑 后減壓蒸餾收集b. p. 60~65 °C /20mmHg的餾份，得到21克5-甲基-2-庚烯-4-酮，純度98%，反 應(yīng)收率66.5%。
[0021] 實(shí)施例12:5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備： 在1000mL三口燒瓶中，加入60.2克1-羥基-5-甲基-4-庚酮(0.5mol)，400mL甲苯，攪拌 下加入43克對甲苯磺酸(0.25mol)，回流反應(yīng)3小時，再室溫攪拌24小時，反應(yīng)畢，用飽和氯 化鈉溶液洗滌多次，氫氧化鈉溶液洗滌多次，再水洗至中性，無水硫酸鎂干燥，回收溶劑后 減壓蒸餾收集b. p. 60~65°C/20mmHg的餾份，得到41克5-甲基-2-庚烯-4-酮，純度98%，反應(yīng) 收率65%。
【主權(quán)項】
1. 一種5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，其特征在于包括如下4個步驟： 1)以γ-丁內(nèi)酯為原料，通過與仲丁基溴化鎂反應(yīng)得到2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃中間 體;2)然后脫水得到5-仲丁基-2, 3-二氫呋喃的中間體，經(jīng)開環(huán)得到1-羥基-5-甲基-4-庚 酮;3)再脫水得到5-甲基-1-庚烯-4-酮;4)最后使雙鍵移位得到產(chǎn)物5-甲基-2-庚烯-4-酮。2. 如權(quán)利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，其特征在于所述步驟1)由下 列反應(yīng)制得： 用2-丁基溴化鎂與γ-丁內(nèi)酯進(jìn)行格式反應(yīng)，反應(yīng)溫度為50~80°C，反應(yīng)時間為2~5小 時，反應(yīng)畢，冷卻后滴加飽和NH4C1溶液淬滅，乙酸乙酯萃取多次，合并有機(jī)相，用飽和NaCl 溶液洗滌多次，水洗多次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，得到2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃粗 品。3. 如權(quán)利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，其特征在于所述步驟2)由下 列反應(yīng)制得： 碘加入三苯基膦的二氯甲烷溶液中，室溫下攪拌若干分鐘，然后加入步驟（1)中所得的 2-仲丁基-2-羥基四氫呋喃和二氯甲烷的混合溶液，TLC監(jiān)測反應(yīng)，反應(yīng)畢加入一定濃度的 亞硫酸氫鈉溶液繼續(xù)在室溫下攪拌若干分鐘，隨后用二氯甲烷稀釋，再用飽和NaCl溶液洗 滌多次，水洗多次，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，得到5-仲丁基-2，3-二氫呋喃粗品。4. 如權(quán)利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，其特征在于所述步驟3)由下 列反應(yīng)制得： 鹽酸溶液加入二氯甲烷中，再加入步驟(2)中所得的5-仲丁基_2,3_二氫呋喃，在室溫 下攪拌反應(yīng)3~6小時候，反應(yīng)畢，加入碳酸氫鈉固體中和，無水硫酸鈉干燥，去除溶劑，得到 1-羥基-5-甲基-4-庚酮粗品。5. 如權(quán)利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制備方法，其特征在于所述步驟4)由下 列反應(yīng)制得： 步驟(3沖得到的1-羥基-5-甲基-4-庚酮用對甲苯磺酸催化，甲苯作溶劑回流反應(yīng)4~8 小時，反應(yīng)畢，降溫后，用飽和NaCl溶液洗滌、氫氧化鈉溶液洗滌、再水洗至中性，回收溶劑 后減壓蒸餾收集b. p. 60~65 °C /20mmHg的餾份，即得5-甲基-2-庚烯-4-酮。
【文檔編號】C07C45/67GK106045833SQ201610444054
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】王立升, 秦健峰, 羅軒, 劉旭, 蔣敏捷
【申請人】廣西大學(xué)