一種煙用吡喃酮香精、其製備方法與用途的製作方法

2023-06-28 18:55:46 2

專利名稱：一種煙用吡喃酮香精、其製備方法與用途的製作方法
一種煙用吡喃酮香精、其製備方法與用途
技術領域：
本發明屬於化工合成技術領域。更具體地，本發明涉及一種吡喃酮化合物的製備方法，還涉及所述的吡喃酮化合物及其用途。
背景技術：
吡喃酮類化合物是一類含有不飽和鍵的六元環內酯物質，在很多天然產物以及各種菌類代謝物中可分離得到的。該類化合物存在於很多具有生物效應的天然產物中，在諸如抗生素、抗真菌素、天然植物中均可發現。研究發現，具有2-吡喃酮環的許多化合物具有多種生物活性，在抗炎、抗腫瘤、抗病毒治療等方面表現出重要的作用，一些2-吡喃酮類化合物具有天然芬香味，可進一步合成乙基麥芽酚，廣泛用於食品、日化、菸草中。國內有學者(陳雄，楊華武，黎豔玲等)報導，國內香料行業嘗試人工合成八氫苯並吡喃-2-酮，該物質以奶香、乾草香、豆香、甜香特徵香氣為主，目前仍未用於食品及菸草等行業。該物質合成方法主要是通過催化氫化香豆素法，以及環己酮烯胺化、丙烯酸酯加成環化製備法來實現的。目前，催化氫化香豆素法存在氫化不完全、產物易混有原料以及產物提純困難等缺陷。環己酮烯胺法製備3-(2-氧代環己基)丙酸酯需在無水條件下反應，操作繁瑣且易導致終產品含胺類雜質而香氣不符合要求。近年來，通過金屬催化丙烯酸酯環化反應製備吡喃酮類化合物的方法受到人們普遍的關注，具體地 Koji I.，Shin T.，1997 年 6 月 17 日，US 5639893, "Process for producing octahydrocoumarins and same as a product of such process，，涉及貴金屬鎳催化體系，該體系複雜，工藝路線繁瑣，對工業化生產不利。因此，本發明人通過分析現有技術狀況，充分考慮到吡喃酮類化合物的工業合成條件、原料來源、工藝路線等因素，首次試圖採用釕金屬/ 二氯甲烷體系用於製備(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮，為香精行業提供一種新型的煙用香料及製備方法。

發明內容[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種煙用吡喃酮香精(士)4-異丙基-5，6_ 二氫吡喃-2-酮化合物的製備方法。本發明的另一個目的是提供所述(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮化合物在生產香菸中作為香料的用途。[技術方案]本發明是通過下述技術方案實現的。一種煙用吡喃酮香精的製備方法，該方法步驟如下A)以摩爾比計取丁烯甲醛丙烯醯氯=1 4 6 2 6，在常壓下、溫度 20-100°C下反應1-20小時，得到中間產物丙烯酸高烯丙基酯；B)步驟A)得到的中間產物在二氯甲烷中、在釕配合物催化劑存在下，在溫度20-60°C的回流條件下進行催化反應1-30小時，過濾分離除去催化劑，得到濾液，所述催化劑為[RuCl2 (PCy3) 2_ ( = CHPh)]式中PCy3代表三環己基膦配體；Wi代表苯基膦配體。C)將步驟B)的濾液進行減壓濃縮，乾燥後得到(士)4-異丙基-5，6_ 二氫吡喃-2-酮。在本發明中，術語「丁烯」選自1-丁烯、2-丁烯、2-甲基丁烯、2，3_ 二甲基-1-丁烯、2，3- 二甲基-2- 丁烯或3，3- 二甲基-1- 丁烯。根據一種優選的實施方式，步驟B中所述催化劑的摩爾量是丙烯酸高烯丙基酯摩爾量的1-10% ；丙烯酸高烯丙基酯與二氯甲烷的重量比是1 80-1 1000。優選地，步驟A)是在溫度40_80°C下進行反應5-15小時；步驟B)是在溫度 30-60°C的回流條件下進行催化反應10-20小時。根據本發明一種優選的實施方式，步驟C中，所述的濃縮是在溫度40-60°C與 0. Ol-IMPa的條件下進行的；所述的乾燥是在溫度40-80°C與0. Ol-IMPa的條件下進行的。本發明還涉及根據上述製備方法得到的(士)4-異丙基-5，6_ 二氫吡喃-2-酮煙用吡喃酮香精。本發明還涉及上述的煙用吡喃酮香精在菸草製品中的用途，特別地，在菸草製品中含有以該菸草製品總重量計0. 01-0. 10重量％ (士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮化合物。下面將更詳細地描述本發明。本發明涉及(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮化合物的製備方法。該化合物的製備方法步驟如下A)讓丁烯、甲醛與丙烯醯氯按照摩爾比為1 4 6 2 6在常壓與溫度 20-100°C下進行反應1-20小時，生成產物丙烯酸高烯丙基酯。丁烯、甲醛與丙烯醯氯進行反應生成丙烯酸高烯丙基酯的反應式(1)如下在本發明中，所述的丁烯應該理解是丁烯及其甲基衍生物。丁烯有正丁烯和異丁烯，正丁烯包括1-丁烯和2-丁烯，異丁烯有順式和反式異丁烯。丁烯各異構體的理化性質基本相似，常態下均為無色氣體，不溶於水，溶於有機溶劑。易燃、易爆。正丁烯有微弱芳香氣味。異丁烯有不愉快臭味。丁烯甲基衍生物是丁烯氫原子被甲基取代所得到的衍生物。根據本發明，所述的丁烯選自1- 丁烯、2- 丁烯、2-甲基丁烯、2，3- 二甲基-1- 丁烯、2，3- 二甲基-2- 丁烯或3，3- 二甲基-1- 丁烯。所述的丁烯選自1-丁烯、2-丁烯、2-甲基丁烯、2，3_ 二甲基-1-丁烯或3，3_ 二甲基-1-丁烯。所述的丁烯選自1-丁烯、2-丁烯、2-甲基丁烯或2，3-二甲基-1-丁烯。
在本發明中，所使用的丁烯以及丁烯甲基衍生物都是目前市場上銷售的產品。甲醛是無色水溶液或氣體，有刺激性氣味。它為強還原劑，在空氣中能緩慢氧化成甲酸，能與水、乙醇、丙酮任意混溶。易燃，低毒。在本發明中，所使用的甲醛是目前市場上銷售的產品。丙烯醯氯化學性質活潑；因其分子結構含碳碳不飽和雙鍵和氯原子基團而能發生多種類型的化學反應。丙烯醯氯具有高度腐蝕性，具有度易燃性質。丙烯醯氯對人體呼吸系統、眼睛、鼻部等處的刺激性較強，宜加強防護。在本發明中，所使用的丙烯醯氯是目前市場上銷售的產品。優選地，丁烯、甲醛與丙烯醯氯在常壓與溫度40_80°C下進行反應5-15小時。更優選地，丁烯、甲醛與丙烯醯氯在常壓與溫度50-60°C下進行反應8-12小時。丁烯、甲醛與丙烯醯氯的反應是在三頸瓶反應器中進行的，這種反應器具有控制反應過程溫度的溫度控制器，例如上海昌卓塑料製品有限公司銷售的四氟乙烯(PTFE)三頸反應器。B)步驟A)得到的產物丙烯酸高烯丙基酯在二氯甲烷中在下式釕配合物催化劑存在下，在溫度20-60°C的回流條件下進行催化反應1-30小時，過濾分離除去催化劑[RuCl2 (PCy3) 2_ ( = CHPh)]式中PCy3代表三環己基膦配體；Wi代表苯基膦配體。催化劑的性能是由動力學方法測定的活性、選擇性和穩定性。催化劑活性是催化劑提高化學反應速率的性能的一種定量表徵。選擇性是催化劑對反應類型、平行或串聯反應的各個反應方向和產物結構的選擇催化作用。穩定性是催化劑對溫度、毒物、機械力、化學侵蝕、結焦積汙等的抵抗能力，分別稱為耐熱穩定性、抗毒穩定性、機械穩定性、化學穩定性、抗汙穩定性。催化劑性能還包括宏觀結構指標和微觀結構指標，其中包括密度、孔隙率、比表面、機械強度、熱導率和結構缺陷。本發明使用的催化劑具有如下性能該催化劑主要用於α，ω-鏈狀烯烴生成環狀烯烴的閉環易位反應，該催化劑由過渡金屬鹽與主族烷基試劑或固體支撐底物混合而成，目前廣泛使用的過渡金屬有Ti、Ta、 Ru及Mo等，其中Ti及Ta等金屬配合物由於形成催化活性偏低而被逐漸淘汰，而釕金屬形成的配合物具有催化活性好，聚合物的產率高，空氣和水的耐受性好等優點倍受青睞，未來將逐漸替代鎢、鉬類催化劑。所述釕配合物催化劑是目前市場上銷售的Grubbs —代催化劑產品，例如J&K Scientific Ltd.公司以商品名 Grubbs Catalyst I 銷售的產品，其 Grubbs Catalyst II 催化劑同樣適用。根據本發明，在這個反應中，所述的釕配合物摩爾量是丙烯酸高烯丙基酯化合物的20-60 %，優選地30-50 %，更優選地；35-45 %。根據本發明，在這個反應中，所述的丙烯酸高烯丙基酯化合物與二氯甲烷的重量比是 1 80-1 1000，優選地 1 100-1 800，更優選地 1 100-1 600。
優選地，丙烯酸高烯丙基酯在二氯甲烷中在溫度35-60°C的回流條件下進行催化反應10-20小時。更優選地，丙烯酸高烯丙基酯在二氯甲烷中在溫度40-50°C的回流條件下進行催化反應12-18小時。C)過濾分離得到的濾液進行濃縮，接著進行乾燥，得到(士)4-異丙基-5，6-二氫吡喃-2-酮。反應完成後進行過濾分離。過濾時使用的過濾器是本技術領域裡通常使用的各種過濾器，例如上海山姆環保設備有限公司銷售的以商品名全自動自清洗過濾器產品。過濾分離得到的濾液進行濃縮。所述的濃縮是在溫度40_60°C與0. Ol-IMPa的條件下進行的。進行濃縮所使用的設備是本技術領域裡通常使用的各種濃縮設備，例如上海新拓分析儀器科技有限公司以商品名XT-NS全自動氮吹濃縮儀以及上海田源生物技術有限公司以商品名STUART吹氮儀的產品。濾液濃縮後再進行乾燥。所述的乾燥是在溫度40_80°C及0. Ol-IMPa的條件下進行的。進行乾燥所使用的設備是本技術領域裡通常使用的各種乾燥設備，例如上海敏傑機械微波有限公司以商品名真空低溫連續乾燥機、南京神威製藥設備公司以商品名真空乾燥儀產品。對乾燥後得到的產物進行了氣相色譜法分析。氣相色譜分析使用的儀器是美國安捷倫公司6890型色譜儀。氣相色譜分析條件是採用HPINN0WAX(60mX0. 25mmX0. 25 μ m)柱子；柱溫設置為60°C (保持2min)程序升溫以2V /min升溫到180°C，再5°C /min升溫到230°C (保持 35min)；進樣量為1 μ L ；分流比為50 1。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量。根據(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量可以按照下式計算出本發明方法的產率產率=(實際產物重量X含量/理論產物重量)X 100%。本發明還涉及採用本發明方法所得到的(士)4-異丙基-5，6_ 二氫吡喃-2-酮煙用吡喃酮香精。本發明還涉及所述的煙用吡喃酮香精在菸草製品中的用途，其特徵在於菸草製品含有以該菸草製品總重量計0. 01-0. 10重量％ (士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮化合物。在本發明中，所述的菸草製品是捲菸、雪茄菸、菸絲或復烤菸葉。可以依照常規加香工藝程序噴灑在菸絲或塗布在菸草薄片上，然後在恆溫恆溼箱中平衡48小時，再打煙或切絲打煙製成煙支，最後進行感官評吸鑑定。所述的感官評吸鑑定方法是由本公司即華寶香精香料公司的五位煙用調香師組成評定小組，採用暗評方法，按照本公司建立的香氣質、量、諧調、雜氣、刺激、勁頭和餘味六項指標等級標準進行質量評定，以便比較現有香精與本發明煙用吡喃酮香精對菸草製品品質的影響。本發明煙用香料能夠非常顯著地提升菸草製品的品質。[有益效果]
本發明的有益效果是本發明為煙用香精行業提供一種新型煙用吡喃酮香料，該產品能夠非常顯著地提升菸草製品的品質，煙氣柔和、細膩，協調性獲得很大改善；還提供了一種製備方法，該方法反應條件溫和，在常壓下進行操作簡便安全，原料易得，反應選擇性高，反應收率較高，催化劑易於分離循環使用。
具體實施方式
實施例1 本發明煙用吡喃酮香料的製備A)在IOOml帶有冷凝管和攪拌器的三口瓶中，加入50mmol 2，3_ 二甲基丁烯、 IOOmmol甲醛、50mmol丙烯醯氯，攪拌均勻，在常壓與加熱溫度80°C下進行反應10小時，生
成產物丙烯酸高烯丙基酯；B)步驟A)得到的產物丙烯酸高烯丙基酯在5mol 二氯甲烷中在5mmol下式釕配合物催化劑存在下，在溫度40°C的回流條件下進行催化反應20小時，過濾分離除去催化劑[RuCl2 (PCy3) 2_ ( = CHPh)]式中PCy3代表三環己基膦配體；Wi代表苯基膦配體。C)過濾分離得到的濾液在溫度40°C與0. 05MPa的條件下進行濃縮，接著在溫度 60°C與0. IMPa的條件下進行乾燥，得到的產物在說明書中描述的條件下進行氣相色譜法分析。氣相色譜分析使用的儀器是美國安捷倫公司6890型色譜儀。氣相色譜分析條件是採用HPINN0WAX(60mX0. 25mmX0. 25 μ m)柱子；柱溫設置為60°C (保持2min)程序升溫以2V /min升溫到180°C，再5°C /min升溫到230°C (保持 35min)；進樣量為1 μ L ；分流比為50 1。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量是 56%。根據(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量按照下式計算出本實施例實施產率是64% 產率=(實際產物重量X含量/理論產物重量)X 100%。按照菸草總重量萬分之五的比例，把製得的煙用吡喃酮香精添加到金聖菸絲中按照說明書中說明的方法進行評吸，結果表明該產品能夠很好的提升煙氣的品質，煙氣柔和、 細膩，協調性都有很大的改善。實施例2 本發明煙用吡喃酮香料的製備按照與實施例1同樣方式進行實施，只是丁烯、甲醛與丙烯醯氯的摩爾比是 1 4 2、1 6 6 與 1 10 10。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量分別是 55%、54%、57%。根據(士)4-異丙基-5，6_ 二氫吡喃-2-酮含量按照下式計算出本實施例實施產率分別是62%、64%、65%。
按照菸草總重量萬分之六的比例，把製得的煙用吡喃酮香精添加到金聖菸絲中按照說明書中說明的方法進行評吸，結果表明該產品能夠很好的提升煙氣的品質，煙氣柔和、 細膩，協調性都有很大的改善。實施例3 本發明煙用吡喃酮香料的製備按照與實施例1同樣方式進行實施，不同的只是釕配合物摩爾量是丙烯酸高烯丙基酯化合物的1%、3%、5%或10%。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量分別是 50%,52%,55%,57%0根據(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量按照下式計算出本實施例實施產率分別是61%、63%、66%、65%。按照菸草總重量萬分之四的比例，把製得的煙用吡喃酮香精添加到金聖菸絲中按照說明書中說明的方法進行評吸，結果表明該產品能夠很好的提升煙氣的品質，煙氣柔和、 細膩，協調性都有很大的改善。實施例4 本發明煙用吡喃酮香料的製備按照與實施例1同樣方式進行實施，不同的只是丙烯酸高烯丙基酯化合物與二氯甲燒的重量比是 1 80、1 200,1 600,1 800 與 1 1000。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量分別是 52%,55%,54%,55%,55%o根據(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量按照下式計算出本實施例實施產率分別是 61%、63%、64%、66%、65%。按照菸草總重量萬分之五的比例，把製得的煙用吡喃酮香精添加到金聖菸絲中按照說明書中說明的方法進行評吸，結果表明該產品能夠很好的提升煙氣的品質，煙氣柔和、 細膩，協調性都有很大的改善。實施例5 本發明煙用吡喃酮香料的製備按照與實施例1同樣方式進行實施，不同的只是丁烯、甲醛與丙烯醯氯在溫度40、 50、60、80°C下分別進行反應15、12、8、5小時。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量分別是 54%,51%,50%,55%0根據(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量按照下式計算出本實施例實施產率分別是 65%、63%、60%、63%。按照菸草總重量萬分之五的比例，把製得的煙用吡喃酮香精添加到金聖菸絲中按照說明書中說明的方法進行評吸，結果表明該產品能夠很好的提升煙氣的品質，煙氣柔和、 細膩，協調性都有很大的改善。實施例6 本發明煙用吡喃酮香料的製備按照與實施例1同樣方式進行實施，不同的只是丙烯酸高烯丙基酯在二氯甲烷中在溫度40、45、50、60°C的回流條件下分別進行催化反應12、20、18、10小時。氣相色譜分析測定得到所述產物的(士)4-異丙基-5，6- 二氫吡喃-2-酮含量分別是 51%、55%、53%、56%。根據(士)4-異丙基-5，6-二氫吡喃-2-酮含量按照下式計算出本實施例實施產率分別是 63%、61%、67%、66%。 按照菸草總重量萬分之五的比例，把製得的煙用吡喃酮香精添加到金聖菸絲中按照說明書中說明的方法進行評吸，結果表明該產品能夠很好的提升煙氣的品質，煙氣柔和、 細膩，協調性都有很大的改善。
權利要求
1.一種煙用吡喃酮香精的製備方法，其特徵在於該方法步驟如下A)以摩爾比計取丁烯甲醛丙烯醯氯=1 4 6 2 6，在常壓下、溫度 20-100°C下反應1-20小時，得到中間產物丙烯酸高烯丙基酯；B)步驟A)得到的中間產物在二氯甲烷中、在釕配合物催化劑存在下，在溫度20-60°C 的回流條件下進行催化反應1-30小時，過濾分離除去催化劑，得到濾液，所述催化劑為[RuCl2 (PCy3) 2- ( = CHPh)]式中PCy3R表三環己基膦配體；Ph代表苯基膦配體。C)將步驟B)的濾液進行減壓濃縮，乾燥後得到(士)4-異丙基-5，6-二氫吡喃-2-酮。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的丁烯選自1-丁烯、2-丁烯、2-甲基丁烯、2，3- 二甲基-1- 丁烯、2，3- 二甲基-2- 丁烯或3，3- 二甲基-1- 丁烯。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於催化劑的摩爾量是丙烯酸高烯丙基酯摩爾量的1-10%。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於丙烯酸高烯丙基酯與二氯甲烷的重量比是 1 80-1 1000。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟A)是在溫度40-80°C下進行反應5-15 小時。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟B)是在溫度30-60°C的回流條件下進行催化反應10-20小時。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在步驟C)中，所述的濃縮是在溫度 40-60°C與0. Ol-IMPa的條件下進行的；所述的乾燥是在溫度40_80°C與0. Ol-IMPa的條件下進行的。
8.根據權利要求1-7中任一項權利要求所述方法所得到的(士)4-異丙基-5，6-二氫吡喃-2-酮煙用吡喃酮香精。
9.根據權利要求8所述的煙用吡喃酮香精在菸草製品中的用途，其特徵在於菸草製品含有以該菸草製品總重量計0. 01-0. 10重量％ (士)4-異丙基-5，6-二氫吡喃-2-酮化合物。
全文摘要
本發明涉及(±)4-異丙基-5，6-二氫吡喃-2-酮化合物及其製備方法與用途。該方法是以丁烯、甲醛、丙烯醯氯為原料，經過醯基化、金屬催化/二氯甲烷回流製備吡喃酮系列化合物煙用香精。本法將回流法與稀有金屬催化法有效結合，既縮短了合成時間，又較大的提高了吡喃酮的合成率，達到60％以上，高於其他化學合成工藝。本方法反應條件溫和，汙染少，原料易得，工藝簡單可行。
文檔編號C07D309/32GK102516216SQ201110400630
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者袁毅, 谷向春 申請人:華寶食用香精香料(上海)有限公司