专利名称：：用于制备木材酮的新方法用于制备木材酮的新方法
技术领域：
：本发明涉及一种可用在香料或化妆品中的木材酮的新制备方法c已知木材酮(timberone)具有在香料工业中非常受欢迎的树木/琥珀香味。EP0118809公开了一种从/3-环柠檬醛出发制备木材酮的三步法对/3-环柠檬醛进行催化氢化，从而得到l-甲酰基-2，6，6-三甲基-环己焼的顺式/反式混合物。在强碱的存在下，将2-戊酮加入二氢环拧檬醛中，从而得到1-(2,6,6,-三甲基环己基)-1-己烯-3-酮；然后对该化合物进行氢化，从而得到木材酮。然而，j8-环柠檬醛不易得到而且相当昂贵，因此非常希望得到一种采用容易得到且廉价的原料的制备方法。因此，正需要一种高效且经济的木材酮(1)[化学名l-(2,6,6，-三甲基环己基)-己垸-3-酮]的制造方法。令人惊讶地发现，发现木材酮可以采用廉价易得的柠檬醛以如下所述三步法制得，这种方法的总产率较高<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>因此，本发明涉及一种用于制备木材酮(1)的方法，所述方法包括如下步骤(a)使柠檬醛与2-戊酮在縮醛(aldolization)催化剂的存在下进行反应，从而生成8，12-二甲基-5，7,ll-十三碳三烯-4-酮；然后(b)将8，12-二甲基-5，7，11冲三碳三烯-4-酮在酸的存在下环化成1-(2，6,6,-三甲基环己-2-烯-1-基)-1-己烯-3-酮和/或1-(2，6，6，-三甲基环己-1-烯-1-基)-1-己烯-3-酮；以及(c)将l-(2，6,6,-三甲基环己-2-烯-l-基)-l-己烯-3-酮和/或l-(2,6，6,-三甲基环己-l-烯-l-基)-l-己烯-3-酮在Pt和/或Pd催化剂的存在下氢化成木材酮。其中的虚线表示可以双键位于在两个所指定位置的其中一个上。根据用于紫罗兰酮的命名法，它们也可被称为a或/3双键(参见R6mpp-LexikonNaturstoffe，Thieme，1997，第334-335页)。可通过本发明的方法得到的式(1)木材酮(即l-(2，6，6，-三甲基环己垸-l-基)-己烷-3-酮)可以包括四种不同的立体异构体。根据反应条件，木材酮可以以立体异构体纯的形式或者可以以比例可变形式的两种或若干种立体异构体的混合物形式存在。本发明中使用的术语"縮醛催化剂"指能够催化羟醛缩合反应(即使酮和/或醛加成从而得到羟醛(]S-羟基酮)，然后使所得羟醛脱水，从而得到o^-不饱和酮)的催化剂。可用在本发明方法的步骤(a)中的适当縮醛催化剂是任何本领域普通技术人员已知的非均相或均相縮醛催化剂。示例性的縮醛催化剂包括碱(诸如氢氧化钠或氢氧化钾)、离子交换剂或担载型催化剂。在本发明的所有实施方式中，优选的縮醛催化剂是非均相縮醛催化剂，即担载型催化剂，其可以在反应完成后滤出。特别优选的是碱性的硅石担载型縮醛催化剂。在根据本发明的所有实施方式中，优选使用在硅石(Si02)上的Ca/Na作为縮醛催化剂，尤其优选使用表面积<500m2/g的催化剂，特别优选使用表面积<200m2/g并且金属加载量基于催化剂的总重为约15-35wt%Ca和约20-35wt%Na(优选地金属加载量为约20-30wt%Ca和约24-32wt%Na)的催化剂。在另一优选实施方式中，縮醛催化剂选自在水性-有机相中的碱金属氢氧化物或者在有机相(诸如乙醇)中的乙醇钠。担载型縮醛催化剂的制法是本领域普通技术人员已知的。例如，可用在本发明方法中的碱性硅石担载型催化剂可如WO01/87812中所公开的得到。硅石上Ca/Na例如可通过如下获得将硅石载体浸渍在钙化合物的水溶液(可选地以及优选地其中存在钠化合物)中，然后干燥，如果需要进行煅烧，从而使各碱性化合物分解。作为钙和钠化合物，可以使用任何碱性的或者通过加热分解成碱性化合物的化合物，诸如氢氧化钙/钠、乙酸钙/钠、草酸钙/钠、硝酸钙/钠或碳酸钙/钠。任何硅石都可以用作硅石载体，诸如以天然原料或热解硅石为基体的硅石载体，例如得自DegussaAG,Hanau,Germany的Aerosil/Aerolyst。在本发明的所有实施方式中，硅石上Ca/Na催化剂的金属加载量相对于催化剂的总重优选为约15至35wt%Ca和约20至35wt%Na，更优选地金属加载量为约20至30wt%Ca和约24至32wt。/oNa。担载型縮醛催化剂可以原样使用，或者可以在使用前使其悬浮。在本发明的优选实施方式中，可以将担载型縮醛催化剂以纯固体形式加入反应混合物中，而无需进一步活化或改性。在反应终止后，可以通过简单的技术操作诸如过滤或离心(decantation)回收催化剂。在本发明方法中，担载型催化剂的用量基于柠檬醛的用量。在本发明的所有实施方式中，担载型縮醛催化剂的用量基于柠檬醛在5至30wt。/。的范围内，优选在10-20wt。/。的范围内，具体为18wt%。上述用量的担载型縮醛催化剂足以使所得产物具有高产率。根据本发明的縮醛反应可以在没有额外溶剂的情况下或者在额外溶剂的存在下实施。对于羟醛縮合反应而言，适当的溶剂为非极性质子惰性溶剂，例如甲基、二甲苯或醚(如二乙醚、甲基叔丁基醚)。优选地，在本发明的所有实施方式中，反应在没有添加额外溶剂的情况下实施。对于本发明的反应而言，2-戊酮与柠檬醛的比率并不重要，其可以在宽范围内变化，但是2-戊酮通常被用作过量组分，从而相对于柠檬醛实现高的产物选齊性。如果柠檬醛与2-戊酮的摩尔比为1:0.5至1:50，优选为1:1至1:30，更优选在1:10至1:3的范围内，特别是为1:4.4，那么获得优良结果。因此，在优选的实施方式中，本发明涉及一种根据本发明的方法，所述方法中，柠檬醛与2-戊酮的摩尔比被选择为1:0.5至1:50，优选为1:l至l:30，最优选处于l:10至1:3的范围内，特别是为l:4.4。8,12-二甲基-5，7,11-十三碳三烯-4-酮的环化可以在酸诸如液体酸(例如H3P04或MeS03H)或固体酸(酸性离子交换树脂)的存在下进行。优选地，酸选自KyP04或者含硫酸(诸如H2S04、MeS03H或F3CS03H)。优选地，环化在含硫酸的存在下进行，具体在MeS03H的存在下进行。使用含硫酸导致优选形成/3-异构体1-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)-1-己烯-3-酮。o;与i8异构体的比率在30:60至1:99wt。/。的范围内。根据本发明的环化可以在没有额外溶剂的情况下或者在额外溶剂的存在下实施。对于环化反应而言，适当的溶剂为非极性质子惰性溶剂，例如戊烷、己垸、庚垸、辛垸、环己烷，但并不局限于此。优选地，该反应在庚烷的存在下实施。本领域普通技术人员可以容易地确定环化反应的温度反应，其取决于所用催化剂。优选地，环化反应在低温下实施，具体在-10至2(TC范围内的温度下实施，具体在-5至l(TC范围内的温度下实施。令人惊奇地发现，l-(2，6,6,-三甲基环己-2-烯-l-基)-l-己烯-3-酮和/或1-(2，6，6,-三甲基环己-1-烯-1-基)-1-己烯-3-酮在Pt或Pd催化剂的存在下可以选择性氢化成木材酮，其产率很高且不会减少羰基基团。更加出乎意料地发现，这两种形式(a和/或/3异构体)可以在低温和低氢气压力下以类似的方式以定量产率氢化成(全外消旋)-木材酮。因此，不必对在环化步骤中形成o;和/或/3异构体进行选择。因此，在本发明的所有实施方式中，适当的氢化催化剂是Pt和/或Pd催化剂，具体为在固体载体(诸如碳、氧化铝或硅石)上的Pd催化剂，具体为碳上Pd或氧化铝上Pd，更具体为碳上Pd。固体载体上的金属Pd或Pt的含量可以在0.1至20wt。/。的范围内变化，优选在l至10wt。/。的范围内变化，诸如为l、5或10wt。/。。氢化催化剂在该反应中的用量并不关键，其可由本领域普通技术人员容易地确定。优选地，其用量基于1-(2,6,6,-三甲基环己-2-烯-1-基)-1-己烯-3-酮和/或l-(2,6,6,-三甲基环己-l-烯-l-基)-l-己烯-3-酮为2-10wt%，更优选为6-9wt%。氢化反应可以在没有额外溶剂的情况下或者在额外溶剂的存在下实施。对于氢化反应而言，适当的溶剂为线性或环状烃溶剂，例如戊垸、己垸、庚烷或环己烷；芳族烃，例如甲苯、二甲苯，但并不局限于此。本领域普通技术人员可以容易地确定氢化的温度范围，其取决于所用催化剂和/或溶剂。通常，该反应在室温(即20-25°C)下或在升高的温度(例如50-100°C)下实施。氢化可以在常压下进行或者可以在高压(例如1-10bar)下进行。通过本发明的氢化催化剂可以同等地对a和P异构体进行氢化，而且产率很高。在根据本发明的方法中，各个反应原则上可以在任何适于各种类型反应的反应器中实施。以下为实例悬浮反应器、搅拌型罐、搅拌型级联罐、管状反应器、壳型反应器、壳管式反应器、固定床反应器、流化床反应器、反应性蒸馏塔，但这不是进行一般性的限制。通过如下实施例进一步阐述本发明，但本发明并不局限于此。实施例L步骤(a)羟醛縮合在縮醛縮合反应的典型过程中，将柠檬醛(50g,91.4%,300mmol)和2-戊酮(180g，90.0%,1881mmol)在陽l(TC、氩气下的2口烧瓶中搅拌。30分钟内，加入钠(3.7g,161mmol)与68ml乙醇的混合物。添加后，将混合物在-10至-5。C下搅拌30分钟。添加酒石酸(12.0g,99.5%,80mmol)在60ml水中的溶液。分离出水相，然后将有机相用饱和NaCl水溶液(3x70ml)洗涤三次，在Na2S04上干燥，然后真空蒸发溶剂。真空蒸馏粗产物(81.2g)。8,12-二甲基-5，7,11-十三碳三烯-4-酮在120-122。C(3.1Xl(T1mbar)下沸腾。产率为65.7%(50.3&86.7%,由GC测定，E/Z混合物)。替换过程将柠檬醛(2.0g，95.0%,12.5mmol)和2-戊酮(20g，99.0%,229.9mmol)在80°C、氩气下的2口烧瓶中搅拌。此后添加硅石上Ca/Na(360mg,以柠檬醛计为18wt%)。将该混合物在8(TC下搅拌4小时。冷却至室温后，过滤混合物，然后用2-戊酮洗涤非均相催化剂，并在真空(20mbar,40。C)下除去液体相中的所有挥发物。产率87.5%(3.81g，63.3%，通过GC测定，E/Z-混合物)。!H-NMR(300MHz,CDC13):S=7.47(dd,/=11.5Hz，14.2Hz，HC(6));7.44(dd,/=11.5Hz,15.2Hz，HC(6));6.11(d,J=15.3Hz，HC(5)orHC(7));6.07(d,/=15.2Hz，HC(5)orHC(7));5.99(d,/=11.4Hz，HC(5)orHC(7));5.12(m,HC(11));2.53(t，7.3Hz,H2C(3)orH2C(9));2.52(t，J=7.2Hz,H2C(3)orH2C(9));2.32(t,/=7.9Hz,H2C(3)orH2C(9));2.16(s，CH3),1.90(s:CH3),1.68(m,CH2,H2C(2)andH2C(10》；1.61(s,CH3)，0.95(t,/=7.4Hz，H3C(1》；13C-NMR(75MHz,CDC13):S=201.0(CO),150.9(C=C),150.9(C=C),138.6(C=C)，138.4(C=C)，132.6(C=C)，132.2(OC),127.6(C=C)，127.4(C=C)，124.7(C=C),123.8(C=C),123.3(C=C)，123.2(C=C)，42.8，42.7,40.4,33.0，26.9,26.3,25.7，24.6，18.0，17.9，17.7，17.5,13.9.实施例2:步骤(b)，环化在采用磷酸的典型过程中，将8,12-二甲基-5,7，11-十三碳三烯-4-酮(10.0g,86.7%,39mmol)在室温下滴加到50mlH3P04(水溶液，85%)中。在滴加过程中，温度由23-24。C升高至32-33'C。滴加完成后，将混合物在室温下再搅拌40分钟。将混合物倒入50g冰中，然后用乙酸乙酯(3x50ml)萃取有机相。将合并的有机相用70ml水和70ml饱和的NaHC03水溶液洗涤，在Na2S04上干燥，然后真空蒸发溶剂。真空蒸馏粗产物(9.9g)。1-(2,6,6，-三甲基环己-2-烯-1-基)-1-己烯-3-酮在96-97。C(3.1Xl(T1mbar)下沸腾。产率为56.4%(6.9g,70.4%a-产物，13.8%/3-产物，由GC测定，E/Z混合物)。i關MR(300MHz，CDC13):S=6.63(dd,/=9.7Hz,15.8Hz，HC(1));6.09(d，/=15.1Hz,HC(2));5.49(br，HC(3，))；2.53(t，/=7.5Hz,H2C(4));2.27(d,/=9.7Hz，HC(1'));2.04(m，CH2),1.3-1.1(m,7H);0.95(t,/=7.2Hz:H3C(6》；0.93(s,H3C(6));0.87(s,H3C-C(6，))；13C-NMR(75MHz,CDC13):5=200.6(CO),147.8(C=C)，132.0(C=C),131.6(C=C),122.5(C=C)，54.3,41.9,32.5,31.2,27.8，26.8，23.0,22.8，17.8,13.8.替换过程在采用硫酸的典型过程中，将8，12-二甲基-5,7,11-十三碳三烯-4-酮(15.0g，86.7%，59mmol)在15ml庚烷中的溶液冷却至-6。C，然后在-10至2(TC下滴加到47gH2S04和45ml庚烷的混合物中。以600r/分钟机械搅拌反应混合物。20分钟后，滴加完成，然后将混合物再搅拌60分钟。这段时间期间，将混合物缓缓温热至0'C。将反应混合物倒入80g冰中，然后将水相分离出来并用庚垸(2X35ml)萃取。将合并的有机相用40ml饱和的NaCl水溶液、40ml饱和的NaHC03水溶液以及饱和的NaCl水溶液(3X35ml，直到水性呈中性)进行洗涤，在Na2S04上干燥，然后真空蒸发溶剂。真空蒸馏粗产物(14.6g)。l-(2，6，6，-三甲基环己-l-烯-l-基)-l-己烯-3-酮在92-102。C(2.0Xl(T1mbar)下沸腾。产率为51.9%(8.1g,1.0%a-产物，99.0%/3-产物，由GC测定，E/Z混合物)。i腿MR(300MHz，CDC13):S=7.29(dd,/=16.4Hz,HC(1));6.13(d,/=16.3Hz,HC(2》；2.55(t，《/=7.3Hz,H2C(4));2.17(dd,J=6.2Hz,H2C(3，))；1.76(s,H3C-C(2，))，1.69(m,H2C(5))，1.65(mH2C(4，)orH2C(5，));1.18(s,6H，H3C-C(6，))；0.96(t,7.4Hz,H3C(6));13C-NMR(75MHz,CDC13):S=200.9(CO),142.0(C=C)，136.1(OC),135.7(C=C),130.7(C=C),42.5,39.7,34.1,33.5，28.8,22.7,21.7，18.9,18.0,913.9.重复上述相同的实验，但使用其它含硫酸。结果汇总在如下表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由以上结果可见，使用含硫的酸导致p-异构体的形成占主导。此外，使用甲基磺酸使产率最高。实施例3:步骤(C)氢化<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>在氢化的典型过程中，在双口烧瓶中将1-(2，6,6,-三甲基环己-2-烯-1-基)-1-己烯-3-酮(3g,87.5%,12mmol)和35ml环己烷的溶液以及250mg碳上钯(例如10%Pd/C)用氢气净化。将混合物在室温下、氢气气氛(lbar)下搅拌16小时。初期，将温度由25'C升至29'C。60分钟的反应时间后，温度降至25'C。过滤混合物，然后真空除去溶剂。产率91.2%，3.1g(78.6%，通过GC测定，产物为非对映异构体的混合物)力-NMR(300MHz，CDC13):S=2.37(t,/=7.7Hz,H2C(4》；2.0—0.8(m,26H);13C-NMR(75MHz，CDC13):5=211.6(CO),49.2，44.7,34.3，30.3,19.4，17.3，13.8.权利要求1.一种用于制备木材酮的方法，所述方法包括如下步骤(a)使柠檬醛与2-戊酮在缩醛催化剂的存在下进行反应，以制备8，12-二甲基-5，7，11-十三碳三烯-4-酮；(b)将8，12-二甲基-5，7，11-十三碳三烯-4-酮在酸的存在下环化成1-(2，6，6，-三甲基环己-2-烯-1-基)-1-己烯-3-酮和/或1-(2，6，6，-三甲基环己-1-烯-1-基)-1-己烯-3-酮；(c)将1-(2，6，6，-三甲基环己-2-烯-1-基)-1-己烯-3-酮和/或1-(2，6，6，-三甲基环己-1-烯-1-基)-1-己烯-3-酮在Pt和/或Pd催化剂的存在下氢化。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述縮醛催化剂是担载在硅石上的碱催化剂。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述縮醛催化剂是硅石上Ca/Na。4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述柠檬醛与所述2-戊酮的摩尔比在l:0.5至l:50的范围内，优选在l:l至l:30的范围内，最优选在l:10至1:3的范围内。5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中，所述酸是含硫酸。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述含硫酸是甲磺酸。7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中，所述氢化催化剂是Pd。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述氢化催化剂是碳上Pd或氧化铝上Pd。全文摘要本发明涉及一种可用在香料或化妆品中的木材酮的新制备方法。文档编号C07C45/62GK101636373SQ200880008647公开日2010年1月27日申请日期2008年3月17日优先权日2007年3月22日发明者沃纳·邦拉蒂,简·斯彻特兹申请人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司