由脂肪酸制备类新植二烯化合物的方法与流程

本发明属于有机化学和烟草技术领域，具体涉及一种由脂肪酸制备类新植二烯化合物的方法。

背景技术：

新植二烯是一种异戊二烯类物质,在烟草中含有的挥发性物质中含量最高,其自身具有清香气。新植二烯在烟草燃烧时可直接进入烟气,具有减少刺激性、醇和烟气的作用。新植二烯作为捕集烟气气溶胶内香气物质的载体,能携带烟叶中挥发性香气物质和致香成分进入烟气,是烟叶的重要增香剂。经鉴定，烟叶中所产生的典型香气主要来自于异戊二烯类物质。另一方面，目前香烟代用品（如电子烟）和戒烟产品的一个重要不足就是难于模拟香烟的口感和气味，其主要原因就是缺少了这种异戊二烯类物质。但目前商品化的新植二烯主要是从叶绿素制备的，成本高昂。这就大大限制了新植二烯的产业化应用。开发一种和新植二烯相似的含脂肪长链异戊二烯类香料及其制备方法，将这种香料添加在烟叶或电子烟油中，不仅能够普遍地大幅提高各类香烟的品质，也能够对香烟代用品和戒烟产品的推广有重要作用，进而对广大吸烟者的健康大有裨益。我们已经开发了一种以酯类物质（如动植物油脂）为起始原料合成类新植二烯化合物香料的方法，结果表明该异戊二烯类物质具有香烟的典型香气（李保健等，中国专利，CN105949022A）。在本专利中，我们以长链脂肪酸为起始原料，通过两步反应，成功地制备了长链异戊二烯类物质，同样具有香烟的典型香气。

技术实现要素：

本发明涉及一种由长链脂肪酸为原料制备类新植二烯化合物（长链异戊二烯类物质）的方法，如图1所示。

合成方法包括以下步骤：

（步骤一）由脂肪酸制备脂基烯酮，有a、b两种途径：

（a）将脂肪酸类化合物溶解于醚类有机溶剂中，低温下滴加去质子化试剂（如氢化锂、丁基锂），搅拌若干小时，然后滴加乙烯基格氏试剂或乙烯基锂，缓慢升至室温后加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。以乙醚萃取两次。随后将乙醚溶液用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到烯酮化合物粗品。该粗品可直接用于下一步反应，也可以蒸馏提纯得到烯酮化合物纯品，再用于下一步反应；

（b）在非质子性溶剂中，脂肪酸类化合物在碱（如三乙胺）作用下与碳化二亚胺类化合物（如EDCI）和二烷基羟胺类化合物在常温下反应若干小时后，加入饱和氯化铵水溶液淬灭。以乙酸乙酯萃取两次。随后将乙酸乙酯溶液用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到N-烷氧基酰胺类化合物（Weinreb酰胺）粗品。然后将该Weinreb酰胺粗品溶解于醚类有机溶剂中，低温下滴加乙烯基格氏试剂或乙烯基锂，缓慢升至室温后加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。用乙醚萃取两次。随后将有机相用干燥剂（如硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到烯酮化合物粗品。该粗品可直接用于下一步反应；也可以蒸馏提纯得到烯酮化合物纯品，再用于下一步反应。

（步骤二）将甲基三苯基溴化膦溶解于醚类有机溶剂中，低温下滴加正丁基锂，然后升至0℃搅拌15分钟，再冷却至低温，滴加步骤一所得烯酮化合物，然后缓慢升至0℃，并继续搅拌至反应完成。加入稀盐酸淬灭并调节pH至中性。以乙醚萃取两次。随后将有机相用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到粗品。蒸馏提纯即得类新植二烯化合物纯品。

按照以上步骤制备的类新植二烯化合物（长链异戊二烯类物质）具有烟叶的典型香气，可作为新植二烯的替代品。

附图说明

图1：类新植二烯化合物的合成步骤。

图2：类新植二烯化合物的合成具体实施例。

图3：类新植二烯化合物的合成具体实施例。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明（合成路线如图2，图3示），但本发明不限于这些实施例。

实施例1：将正壬酸（化合物1a，3.02毫摩尔）溶解在四氢呋喃（10毫升）中，在-78℃下缓慢加入正丁基锂（3.02毫摩尔），继续搅拌半小时，缓慢升温至0℃。然后缓慢滴加乙烯基溴化镁（四氢呋喃溶液，0.97 mol/L, 7.7毫升），升温至室温，反应3小时。加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。以乙醚萃取两次，随后将有机相用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去溶剂，精馏即得到正壬基烯酮化合物纯品（化合物3a，356毫克，70%产率）。表征：黄色油状液体; R_f = 0.68 (5%乙酸乙酯/正己烷); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.34 (dd, J = 10.8, 17.6 Hz, 1H), 6.21 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 5.79 (d, J = 10.8Hz, 1H), 2.56 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 1.59-1.64 (m, 2H), 1.26-1.29 (m, 10 H), 0.85 (t, J = 6.8 Hz, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 201.1, 136.7, 127.9, 39.8, 31.9, 29.5, 29.4, 29.2, 24.1, 22.6, 14.1 ppm。

实施例2：将正壬酸（化合物1a，3.02毫摩尔）溶解在四氢呋喃（10毫升）中，在-30℃下分批次加入NaH（3.02毫摩尔），继续搅拌半小时，缓慢升温至0℃。然后缓慢滴加乙烯基锂（四氢呋喃溶液，1.2 mol/L, 5.0毫升），升温至室温，反应3小时。加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。以乙醚萃取两次。随后将乙醚溶液用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去溶剂，精馏即得到正壬基烯酮化合物纯品（化合物3a，381毫克，75%产率）。

实施例3：将正壬酸（化合物1a，108毫摩尔）溶解在二氯甲烷（200毫升）中，加入N,O-二甲基羟胺盐酸盐（142毫摩尔），三乙胺（143毫摩尔）和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（141毫摩尔），在室温下搅拌4小时。反应液依次用稀盐酸（2N），饱和食盐水，饱和碳酸氢钠，饱和食盐水洗涤。用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去溶剂即得含脂基N-甲氧基酰胺粗品2a，直接用于下一步反应。将含脂基N-甲氧基酰胺粗品溶解于四氢呋喃中，-20℃下滴加乙烯基溴化镁（四氢呋喃溶液，1.0 mol/L, 220毫升），继续搅拌，历经约两小时缓慢升温至室温后加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。以乙醚萃取两次。随后将乙醚溶液用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，精馏即得到正壬基烯酮化合物纯品（化合物3a，14.5克，两步总产率80%）。

实施例4：将甲基三苯基溴化膦（6.39克，17.8毫摩尔）溶解于四氢呋喃中，-78℃下滴加正丁基锂（正己烷溶液，1.6 mol/L, 11.2毫升），然后升温至0℃继续搅拌15分钟，再冷却至-78℃，滴加实施例3所得正壬基烯酮化合物纯品3a（2.02克，12.0毫摩尔），然后历经约一小时缓慢升温至0℃。加入稀盐酸淬灭并调节pH至中性。用乙醚萃取两次。随后将有机相用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到粗品。精馏即得正壬基异戊二烯化合物纯品4a（1.7克，产率86%）。表征：无色液体; 有浓郁的烟叶典型香气; R_f = 0.41 (正己烷); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.37 (dd, J = 17.4, 10.4 Hz, 1H), 5.24 (dd, J = 17.4, 1.8 Hz, 1H), 5.05 (dd, J = 10.4, 1.8 Hz, 1H), 4.99 (s, 1H), 4.98 (s, 1H), 2.20 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 1.47 (pentet, J = 7.6Hz, 2H), 1,27 (m, 10H), 0.89 (t, J = 7.3Hz, 3H) ppm; ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 146.8, 139.1, 115.4, 113.0, 31.9, 31.4, 29.6, 29.5, 29.3, 28.2, 22.7, 14.2 ppm。

实施例5：将6-庚烯酸（化合物1b，3.8毫摩尔）溶解在四氢呋喃（10毫升）中，在-30℃下分批次加入NaH（3.8毫摩尔），继续搅拌半小时，缓慢升温至0℃。然后缓慢滴加乙烯基锂（四氢呋喃溶液，1.2 mol/L, 6.3毫升），升温至室温，反应3小时。加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。以乙醚萃取两次。随后将有机相用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去溶剂，精馏即得到6-庚烯基烯酮化合物纯品（化合物3b，404毫克，77%产率）。表征：黄色油状液体; R_f = 0.60 (10%乙酸乙酯/正己烷); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.36 (dd, J = 17.5, 10.5 Hz, 1H), 6.23 (dd, J = 17.5, 1.0 Hz, 1H), 5.82 (d, J = 10.5 Hz, 1H), 5.80 (dd, J = 17.0, 10.0 Hz, 1H), 5.01 (dd, J = 17.5, 1.5 Hz, 1H), 4.95 (dd, J = 10.5, 2.5 Hz, 1H), 2.59 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.07 (dt, J = 7.0, 1.5 Hz, 2H), 1.66-1.62 (m, 2H), 1.44-1.40 (m, 2H) ppm; ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 201.1, 138.7, 136.7, 128.1, 114.8, 39.6, 33.7, 28.6, 23.7 ppm。

实施例6：将6-庚烯酸（化合物1b，54毫摩尔）溶解在二氯甲烷（100毫升）中，加入N,O-二甲基羟胺盐酸盐（71毫摩尔），三乙胺（72毫摩尔）和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（72毫摩尔），在室温下搅拌4小时。反应液依次用稀盐酸（2N），饱和食盐水，饱和碳酸氢钠，饱和食盐水洗涤。用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去溶剂即得脂基N-甲氧基酰胺粗品（化合物2b），直接用于下一步反应。将脂基N-甲氧基酰胺粗品溶解于四氢呋喃中，-20℃下滴加乙烯基溴化镁（四氢呋喃溶液，1.0 mol/L, 110毫升），继续搅拌，历经约两小时缓慢升温至室温后加入稀盐酸淬灭并调节pH至4~6。以乙醚萃取两次。随后将有机相用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，精馏即得到6-庚烯基烯酮化合物纯品（化合物3b，5.44克，两步总产率73%）。

实施例7：将甲基三苯基溴化膦（5.11克）溶解于四氢呋喃中，-78℃下滴加正丁基锂（正己烷溶液，1.6 mol/L, 9.0毫升），然后升温至0℃继续搅拌15分钟，再冷却至-78℃，滴加实施例6所得6-庚烯基烯酮化合物纯品（化合物3b，9.6毫摩尔），然后历经约一小时缓慢升温至0℃。加入稀盐酸淬灭并调节pH至中性。以乙醚萃取两次。随后将有机相用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，过滤，再将有机相进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到粗品。精馏即得6-庚烯基异戊二烯化合物纯品（化合物4b，1.03克，产率79%）。表征：无色液体; 有浓郁的烟叶典型香气; R_f = 0.45 (正己烷); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 6.38 (dd, J = 10.8, 17.6 Hz, 1 H), 5.85-5.79 (m, 1 H), 5.23 (d, J = 17.6 Hz, 1 H), 5.09-4.92 (m, 5 H), 2.22 (t. J = 7.1 Hz, 2 H), 2.09 (q, J = 6.66 Hz, 2 H), 1.59-1.37 (m, 4 H) ppm; ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 146.4, 138.9, 138.9, 115.5, 114.3, 113.0, 33.6, 33.4, 31.2, 27.6 ppm。