一种5?甲基?2?庚烯?4?酮的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种5?甲基?2?庚烯?4?酮的制备方法，以γ?丁内酯为原料，通过与仲丁基溴化镁反应得到2?仲丁基?2?羟基四氢呋喃中间体，然后脱水得到5?仲丁基?2，3?二氢呋喃的中间体，经催化开环得到1?羟基?5?甲基?4?庚酮，再脱水并使双键移位得到产物5?甲基?2?庚烯?4?酮。本发明使用的γ?丁内酯、仲丁基溴都是商业化产品，反应原料易得，而且原材料成本低廉。另外，该方法避免了化学计量氧化反应，污染小，操作简单，产品纯度高，适于工业化生产。
【专利说明】
一种5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及香料合成新工艺，特别是涉及一种5-甲基-2-庚稀-4-酮的制备方法。
【背景技术】
[0002] 5-甲基-2-庚烯-4-酮，又名为榛子酮。它是一种非常有价值的食用和日用香料，具 有良好的味觉，在高浓度时，具有坚果的香气，在低浓度时具有增香作用，可广泛用于食品、 饮料、口腔用品和饲料添加剂中，还可以用于气雾剂、洗涤剂及化妆品等方面。
[0003] 目前5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，根据文献报道如下： (1) 美国专利(US4563365)用仲丁基溴化镁和巴豆醛通过格氏反应得到中间体5-甲基-2-庚烯-4-醇，然后用重铬酸钠化学氧化得到产物。但该方法第一步会产生1，4加成的副产 物，第二步采用重铬酸钠化学计量氧化，污染大且总收率只有14.7%; (2) 中国专利（CN1198432)利用2-甲基丁醛和烯丙基卤化镁通过格氏反应得到5-甲 基-1-庚烯-4-醇的中间体，然后用金属氧化剂氧化得到中间体5-甲基-1-庚烯-4-酮，再进 行双键异构得到产物。该方法三步反应总收率为65.5%，但该方法采用化学计量氧化反应， 污染大，不易于工业化生产； (3) 中国专利(CN101597223)利用丁酮和乙醛缩合得到3-甲基-3-戊烯-2-酮，再将其催 化氢化得到3-甲基-2-戊酮，之后再与乙醛缩合得到产物。但该方法操作较繁琐，总收率只 有 33%; (4) 中国专利(CN102030626)利用乙酰乙酸酯和2-甲基丁酰氯反应得到2-甲基丁酰乙 酸酯的中间体，然后再与乙醛缩合得到产物5-甲基-2-庚烯-4-酮。但该方法采用的药品和 溶剂毒性较大，对人体伤害较大，不利于生产。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决上述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法中污染大、操作繁琐、反 应时间长、收率低、不易于工业化生产等所存在的技术问题，提供一种以γ-丁内酯为原料 的具有坚果香气的香料5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，该方法具有污染小、操作简单且 收率较高，适合工业化生产。
[0005] 本发明所采用的技术方案是:一种具有坚果香气的香料5-甲基-2-庚烯-4-酮的制 备方法，以γ-丁内酯为原料，通过与仲丁基溴化镁反应得到2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃中 间体，然后脱水得到5-仲丁基-2，3-二氢呋喃的中间体，再将5-仲丁基-2，3-二氢呋喃开环 得到1-羟基-5-甲基-4-庚酮，再脱水并使双键移位得到产物5-甲基-2-庚烯-4-酮。
[0006] 上述的一种5-甲基-2-庚稀-4-酮的制备方法包括如下制备步骤： (1) 2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃的制备： 用2-丁基溴化镁与γ -丁内酯进行格式反应，反应温度为50~80°C，反应时间为2~5小 时，反应毕，冷却后滴加饱和NH4C1溶液淬灭，乙酸乙酯萃取多次，合并有机相，用饱和NaCl 溶液洗涤多次，水洗多次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，得到2-仲丁基-2羟基四氢呋喃粗品； 反应式为：
(2)5-仲丁基-2,3-二氢呋喃的制备： 碘加入三苯基膦的二氯甲烷溶液中，室温下搅拌若干分钟，然后加入步骤(1)中所得的 2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃和二氯甲烷的混合溶液，TLC监测反应，反应毕加入一定浓度的 亚硫酸氢钠溶液继续在室温下搅拌若干分钟，随后用二氯甲烷稀释，再用饱和NaCl溶液洗 涤多次，水洗多次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，得到5-仲丁基-2，3-二氢呋喃粗品；反应式 为：
(3 ) 1 -羟基-5-甲基-4-庚酮的制备： 盐酸溶液加入二氯甲烷中，再加入步骤(2)中所得的5-仲丁基-2, 3-二氢呋喃，在室温 下搅拌反应3~6小时候，反应毕，加入碳酸氢钠固体中和，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，得到 1-羟基-5-甲基-4-庚酮粗品； 反应式为：
(4 ) 5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备： 步骤(3)中得到的1-羟基-5-甲基-4-庚酮用对甲苯磺酸催化，甲苯作溶剂回流反应4~8 小时，反应毕，降温后，用饱和NaCl溶液洗涤多次、氢氧化钠溶液洗涤多次、再水洗至中性， 回收溶剂后减压蒸馏收集b. p. 60~65°C/20mmHg的馏份，即得5-甲基-2-庚烯-4-酮； 反应式为：
5-甲基-2-庚烯-4-酮的核磁共振氢谱数据、核磁共振碳谱数据和傅立叶红外光谱图数 据为： 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； 本发明的有益效果:本发明使用的原料γ-丁内酯、2-丁基溴化镁都是商业化产品，反 应原料易得。同时由于该方法避免了现有制备方法中的化学计量的氧化反应，从而减小了 污染，操作简单且收率较高，适合工业化生产。
【附图说明】
[0007] 图1为制备5-甲基-2-庚烯-4-酮的化学反应示意图； 图2为5-甲基-2-庚烯-4-酮的核磁共振氢谱图； 图3为5-甲基-2-庚烯-4-酮的核磁共振碳谱图； 图4为5-甲基-2-庚烯-4-酮的傅立叶红外光谱图。
【具体实施方式】
[0008] 下面通过实施例对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明，其中实施例1、2、3 是2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃的制备方法，实施例4、5、6是5-仲丁基_2,3_二氢呋喃的制备 方法，实施例7、8、9是1-羟基-5-甲基-4-庚酮的制备方法，实施例10、11、12是5-甲基-2-庚 烯-4-酮的制备方法。
[0009] 本发明中所用的原料及各种试剂均为分析纯，购自萨恩化学技术（上海）有限公 司。
[0010] 实施例1:2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃的制备： 在装有搅拌、冷凝管、温度计和滴液漏斗的5 0 0 m L三口烧瓶加入经盐酸活化的M g 0.3mol/7.2g，两粒碘，随后加入60mL除水的四氢呋喃，再加入由34.3g 2-溴丁烷(0.25mol) 和150mL四氢呋喃的混合溶液30mL混合溶液，引发后再加入余下部分，保持微沸，加毕回流2 小时，反应毕，再滴加17.3g γ -丁内酯(0.2mol)和50mL四氢呋喃的混合溶液，保持微沸，加 毕回流2小时，反应毕，滴加饱和NH4C1淬灭，乙酸乙酯萃取3次，饱和NaCl洗，水洗，无水硫酸 钠干燥，减压浓缩，柱层析纯化，得到2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃21g，反应得率为72.8%。
[0011] 实施例2:2_仲丁基-2-羟基四氢呋喃的制备： 在装有搅拌、冷凝管、温度计和滴液漏斗的1 〇 〇 〇 m L三口烧瓶加入经盐酸活化的M g 0.6111〇1/14.48，两粒碘，随后加入10011^除水的四氢呋喃，再加入由68.58 2-溴丁烷 (0.5mol)和300mL四氢呋喃的混合溶液60mL混合溶液，引发后再加入余下部分，保持微沸， 加毕回流2小时，反应毕，再滴加34.5g γ -丁内酯(0.4mo 1)和100mL四氢呋喃的混合溶液，保 持微沸，加毕回流2小时，反应毕，滴加饱和NH4C1淬灭，乙酸乙酯萃取3次，饱和NaCl洗，水 洗，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，柱层析纯化，得到2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃40.4g，反应得 率为70%。
[0012] 实施例3:2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃的制备： 在装有搅拌、冷凝管、温度计和滴液漏斗的2 Ο Ο 0 m L三口烧瓶加入经盐酸活化的M g 1 ·2mol/28·8g，两粒碘，随后加入200mL除水的四氢呋喃，再加入由137g 2-溴丁烷（lmol ) 和500mL四氢呋喃的混合溶液80mL混合溶液，引发后再加入余下部分，保持微沸，加毕回流2 小时，反应毕，再滴加69g γ -丁内酯(0.8mo 1)和150mL四氢呋喃的混合溶液，保持微沸，加毕 回流2小时，反应毕，滴加饱和NH4C1淬灭，乙酸乙酯萃取3次，饱和NaCl洗，水洗，无水硫酸钠 干燥，减压浓缩，柱层析纯化，得到2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃81g，反应得率为70.2%。
[0013]实施例4:5-仲丁基-2，3-二氢呋喃的制备： 在500ml三口烧瓶中，加入47.2g三苯基膦(0.18mol)和100ml二氯甲烷溶液，搅拌溶解， 随后加入22.8克碘(O.lSmol)，室温下搅拌10分钟，然后加入21克2-仲丁基-2-羟基四氢呋 喃(0.15mol)和100mL二氯甲烷的混合溶液，TLC监测反应，反应毕，加入5%的亚硫酸氢钠溶 液继续在室温下搅拌若干分钟，随后用二氯甲烷稀释，再用饱和NaCl溶液洗涤多次，水洗多 次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，柱层析纯化，得到5-仲丁基-2，3-二氢呋喃17克，反应收率 为 90%。
[0014]实施例5:5-仲丁基-2，3-二氢呋喃的制备： 在1000mL三口烧瓶中，加入89.2g三苯基膦（0.34mol)和200ml二氯甲烷溶液，搅拌溶 解，随后加入43.1克碘(0.34mol)，室温下搅拌10分钟，然后加入40.4克2-仲丁基-2-羟基四 氢呋喃(〇.28mol)和200mL二氯甲烧的混合溶液，TLC监测反应，反应毕，加入5%的亚硫酸氢 钠溶液继续在室温下搅拌若干分钟，随后用二氯甲烷稀释，再用饱和NaCl溶液洗涤多次，水 洗多次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，柱层析纯化，得到5-仲丁基_2,3_二氢呋喃31.6克，反 应收率为89%。
[0015] 实施例6:5-仲丁基-2，3-二氢呋喃的制备： 在2000mL三口烧瓶中，加入176g三苯基膦(0.67mol)和400ml二氯甲烷溶液，搅拌溶解， 随后加入85克碘(0.67mol)，室温下搅拌10分钟，然后加入81克2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃 (0.56mol)和300mL二氯甲烷的混合溶液，TLC监测反应，反应毕，加入5%的亚硫酸氢钠溶液 继续在室温下搅拌若干分钟，随后用二氯甲烷稀释，再用饱和NaCl溶液洗涤多次，水洗多 次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，柱层析纯化，得到5-仲丁基-2，3-二氢呋喃63克，反应收率 为 89%。
[0016] 实施例7:1_羟基-5-甲基-4-庚酮的制备： 在500mL三口烧瓶中，加入200 mL二氯甲烷，然后将0.56mL浓盐酸用3.6mL水稀释，再 加入到二氯甲烷中，随后再加入5-仲丁基_2,3_二氢呋喃(0.13mol，17g)，在室温下搅拌 反应5 h后，加入碳酸钠固体中和，无水硫酸钠干燥，浓缩，经柱层析纯化，得1-羟基_ 5-甲基-4-庚酮15.7克，反应收率为83.7%。
[0017] 实施例8:1-羟基-5-甲基-4-庚酮的制备： 在500mL三口烧瓶中，加入300 mL二氯甲烷，然后将l.lmL浓盐酸用6.8mL水稀释再加 入到二氯甲烷中，随后再加入5-仲丁基_2,3_二氢呋喃(0.25mol，31.6g)，在室温下搅拌 反应5小时后，加入碳酸钠固体中和，无水硫酸钠干燥，浓缩，经柱层析纯化，得1-羟基_ 5-甲基-4-庚酮30.2克，反应收率为83.8%。
[0018] 实施例9:1-羟基-5-甲基-4-庚酮的制备： 在500mL三口烧瓶中，加入300 mL二氯甲烷，然后将2.2mL浓盐酸用13.6mL水稀释再加 入到二氯甲烷中，随后再加入5-仲丁基-2,3-二氢呋喃（0.5mol，63g)，在室温下搅拌反 应5小时后，加入碳酸钠固体中和，无水硫酸钠干燥，浓缩，经柱层析纯化，得1-羟基-5-甲基-4-庚酮60.2克，反应收率为83.4%。
[0019]实施例10:5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备： 在500mL三口烧瓶中，加入15.7克1 -羟基-5-甲基-4-庚酮(0.13mo 1)，200mL甲苯，搅拌 下加入11.2克对甲苯磺酸(0.065mol)，回流反应3小时，再室温搅拌24小时，反应毕，用饱和 氯化钠溶液洗涤多次，氢氧化钠溶液洗涤多次，再水洗至中性，无水硫酸镁干燥，回收溶剂 后减压蒸馏收集b. p. 60~65 °C/20mmHg的馏份，得10.8g到5-甲基-2-庚烯-4-酮，纯度98%，反 应收率66%。
[0020] 实施例11:5_甲基-2-庚烯-4-酮的制备： 在500mL三口烧瓶中，加入30.2克1 -羟基-5-甲基-4-庚酮（0.25mo 1)，250mL甲苯，搅拌 下加入21.5克对甲苯磺酸(0.125mol )，回流反应3小时，再室温搅拌24小时，反应毕，用饱和 氯化钠溶液洗涤多次、氢氧化钠溶液洗涤多次、再水洗至中性，无水硫酸镁干燥，回收溶剂 后减压蒸馏收集b. p. 60~65 °C /20mmHg的馏份，得到21克5-甲基-2-庚烯-4-酮，纯度98%，反 应收率66.5%。
[0021] 实施例12:5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备： 在1000mL三口烧瓶中，加入60.2克1-羟基-5-甲基-4-庚酮(0.5mol)，400mL甲苯，搅拌 下加入43克对甲苯磺酸(0.25mol)，回流反应3小时，再室温搅拌24小时，反应毕，用饱和氯 化钠溶液洗涤多次，氢氧化钠溶液洗涤多次，再水洗至中性，无水硫酸镁干燥，回收溶剂后 减压蒸馏收集b. p. 60~65°C/20mmHg的馏份，得到41克5-甲基-2-庚烯-4-酮，纯度98%，反应 收率65%。
【主权项】
1. 一种5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，其特征在于包括如下4个步骤： 1)以γ-丁内酯为原料，通过与仲丁基溴化镁反应得到2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃中间 体;2)然后脱水得到5-仲丁基-2, 3-二氢呋喃的中间体，经开环得到1-羟基-5-甲基-4-庚 酮;3)再脱水得到5-甲基-1-庚烯-4-酮;4)最后使双键移位得到产物5-甲基-2-庚烯-4-酮。2. 如权利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，其特征在于所述步骤1)由下 列反应制得： 用2-丁基溴化镁与γ-丁内酯进行格式反应，反应温度为50~80°C，反应时间为2~5小 时，反应毕，冷却后滴加饱和NH4C1溶液淬灭，乙酸乙酯萃取多次，合并有机相，用饱和NaCl 溶液洗涤多次，水洗多次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，得到2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃粗 品。3. 如权利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，其特征在于所述步骤2)由下 列反应制得： 碘加入三苯基膦的二氯甲烷溶液中，室温下搅拌若干分钟，然后加入步骤（1)中所得的 2-仲丁基-2-羟基四氢呋喃和二氯甲烷的混合溶液，TLC监测反应，反应毕加入一定浓度的 亚硫酸氢钠溶液继续在室温下搅拌若干分钟，随后用二氯甲烷稀释，再用饱和NaCl溶液洗 涤多次，水洗多次，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，得到5-仲丁基-2，3-二氢呋喃粗品。4. 如权利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，其特征在于所述步骤3)由下 列反应制得： 盐酸溶液加入二氯甲烷中，再加入步骤(2)中所得的5-仲丁基_2,3_二氢呋喃，在室温 下搅拌反应3~6小时候，反应毕，加入碳酸氢钠固体中和，无水硫酸钠干燥，去除溶剂，得到 1-羟基-5-甲基-4-庚酮粗品。5. 如权利要求1所述的5-甲基-2-庚烯-4-酮的制备方法，其特征在于所述步骤4)由下 列反应制得： 步骤(3冲得到的1-羟基-5-甲基-4-庚酮用对甲苯磺酸催化，甲苯作溶剂回流反应4~8 小时，反应毕，降温后，用饱和NaCl溶液洗涤、氢氧化钠溶液洗涤、再水洗至中性，回收溶剂 后减压蒸馏收集b. p. 60~65 °C /20mmHg的馏份，即得5-甲基-2-庚烯-4-酮。
【文档编号】C07C45/67GK106045833SQ201610444054
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】王立升, 秦健峰, 罗轩, 刘旭, 蒋敏捷
【申请人】广西大学