专利名称：一种(1s,2s,5s)-2-羟基-3-蒎酮的制备方法
技术领域：
本发明属于化学中间体的制备领域，特别涉及一种(1S,2S,5S) -2-羟基-3-藩酮((1S,2S，5S) -2-Hydroxy-3-pinanone)的制备方法。我国松节油产量居世界首位，但是从松节油中分离出的a-蒎烯一直是以 原料出口为主，产品附加值低。TakayukiSuga等人在Journal of Organic Chemistry, 30(2)， 669-670， 1965 中报导说a-蒎烯的氧化产物(1S,2S，5S) -2-羟基-3-蒎酮(结构式如式(a))经 脱水反应可生成具有抗食源性腐败菌和致病菌活性的化合物香芹酚 (Carvacrol)，该方法具有良好的工业化前景。TakayukiSuga等人在Journal of Organic Chemistry, 30(2)， 669-670， 1965 中、Carlson R.G.等人在Journal of Organic Chemistry, 36， 2319-2324， 1971 中、KuwataT.在Journal of American Chemistry Society, 59， 2509-2511， 1937 中所报道的(1S，2S,5S) -2-羟基-3-藤酮的制备方法均采取均相体系中高锰酸钾 氧化cx-蒎烯的方法，所用溶剂均为高浓度丙酮水溶液(质量分数为90%)，而 丙酮沸点仅56.48t:，与水不共沸，回收要求高，回收率低，从生产成本方面 考虑不利于工业化。
背景技术：
式(a)发明内容本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，该方法在保持产物收率不变的前提下，具有溶剂回收要求低、 溶剂回收率高以及制备成本低等优点。本发明的目的通过下述技术方案实现 一种(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的 制备方法，包括下述步骤将ot-蒎烯溶解于8 15质量倍的叔丁醇水溶液中 后调节温度至-10 l『C，加入高锰酸钾，加入过程中保持反应体系温度浮动 在0 4'C，所加入的高锰酸钾和(x-蒎烯的物质的量之比为1.3:1 2:1;加完高 锰酸钾后保持体系的温度在-10 18。C反应23 25小时，结束反应，将反应液 过滤，将滤液回收叔丁醇后静置分为油层和水层，取油层，在1.8 2.2kPa减 压蒸馏，收集110 115。C馏分，加入3 5质量倍的有机溶剂于-10 -18。C下 放置重结晶得到纯化的(1S，2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮。所述叔丁醇水溶液的质量分数为30 60%，优选叔丁醇水溶液的质量分 数为40 50%。所述有机溶剂为石油醚、乙醚、正己垸、乙酸乙酯、乙醇或乙二醇单甲醚，Ar本发明加高锰酸钾过程中是通过控制每次加料量来控制温度变化，优选将 a-蒎烯溶解于叔丁醇水溶液中后调节温度至-5 l(TC，最优选将cx-蒎烯溶解于 叔丁醇水溶液中后调节温度至-5 5。C。所述将滤液回收叔丁醇为将滤液减压旋蒸回收叔丁醇至无叔丁醇与水的 共沸物流出。所述过滤采用常规过滤方法，为提高产物的得率将过滤后所得的滤饼用与 作为溶剂的叔丁醇水溶液浓度相同的叔丁醇水溶液洗涤后，将洗液与滤液合 并。为提高产物的得率，本发明可将滤液回收叔丁醇后静置分层得到的水层用 有机溶剂萃取有机相，将有机相与油层合并并除去有机溶剂，所述有机溶剂为 石油醚、乙醚等。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果现有的(1S,2S，5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法均采用丙酮水溶液作为均相 反应体系的溶剂，而丙酮沸点低，挥发性强，回收损失大，作为工业应用的生 产成本高。本发明制备过程中所用的溶剂叔丁醇水溶液中的叔丁醇具有良好的可回收性，回收率高，可以在工业生产中循环使用，符合工业生产降低成本的 需要。本发明用叔丁醇水溶液做溶剂可保持产物收率基本不变。
图1是本发明所制备得到的(1S，2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的'H-NMR谱图。 图2是本发明所制备得到的(1S,2S，5S) -2-羟基-3-蒎酮的"C-NMR谱图。 图3是本发明所制备得到的(1S，2S，5S) -2-羟基-3-蒎酮的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式 不限于此。 实施例1称取a-蒎烯13.6g (O.lmol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口 瓶中，加入200g质量分数为50X叔丁醇水溶液，搅拌使a-蒎烯溶解后降温至 0°C，待温度恒定时加入高锰酸钾26.8g (0.17mol)，加入过程中保持反应体系 温度浮动不超过4。C，加入完毕后保持体系温度在0。C反应24h结束反应。将 反应液过滤，滤饼用质量分数为50%叔丁醇水溶液20g洗涤3次，将洗液和 滤液合并于8CTC下减压旋蒸回收叔丁醇至无叔丁醇和水的共沸物流出后，静 置分为油层和水层，分离出油层，水层用乙醚萃取两次，将乙醚层与油层合并 后依次用水、饱和碳酸氢钠洗涤后于常温下旋蒸除去乙醚，然后在1.8kPa减压蒸馏，收集iio ii5i:馏分，加3质量倍的石油醚于-i(rc放置重结晶得io.9g白色结晶，通过'H-NMR谱、'SC-NMR谱和红外光谱数据鉴定其为(1S，2S，5S) -2-羟基-3-藤酮，收率65%。其'H-NMR (CDCl3溶齐iJ， 400MHz)谱谱图如图 1所示，其"C-NMR (CDCl3溶剂，400MHz)谱谱图如图2所示，其红外光 谱(直接涂膜)谱图如图3所示。本实施例回收叔丁醇和水共沸物123.8g，叔丁醇含量为80%,叔丁醇回 收率为90%。实施例2称取a-蒎烯13.6g (O.lmol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口瓶中，加入200g质量分数为40。％叔丁醇水溶液(由实施例1中回收的100g 叔丁醇水共沸物与100g水制成)，搅拌使oc-蒎烯溶解后，降温至-5。C，待温度 恒定时加入高锰酸钾31.6g (0.2mol)，加入过程中保持反应体系温度浮动不超 过4。C，加入完毕后保持体系温度在-5t:反应25h结束反应。将反应液过滤， 滤饼用质量分数为40%叔丁醇水溶液20g洗涤3次，将洗液和滤液合并于80 "C下减压旋蒸回收叔丁醇至无叔丁醇和水的共沸物流出后，静置分为油层和水 层，分离出油层，水层用用石油醚萃取两次，将石油醚层与油层合并后依次用 水、饱和碳酸氢钠洗涤后于常温下旋蒸除去石油醚，然后在2kPa减压蒸馏， 收集110 115。C馏分，加4质量倍的乙醚于-15。C放置重结晶得9.6g(lS，2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮，收率为57.1%。本实施例回收叔丁醇和水共沸物94.4g，叔丁醇含量78%，叔丁醇回收率 92%。实施例3称取a-蒎烯13.6g (O.lmol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口 瓶中，加入200g质量分数为30%叔丁醇水溶液(由实施例2中回收的叔丁醇 水共沸物与水制成)，搅拌使a-蒎烯溶解后，降温至18'C，待温度恒定时加入 高锰酸钾20.5g (O.Bmol)，加入过程中保持反应体系温度浮动不超过4°C ，加 入完毕后保持体系温度在18'C反应23h结束反应。将反应液过滤，滤饼用质 量分数为30%叔丁醇水溶液20g洗涤3次，将洗液和滤液合并于4(TC下减压 旋蒸回收叔丁醇至无液滴流出后，静置分为油层和水层，分离出油层，水层用 乙醚萃取两次，将乙醚层与油层合并后依次用水、饱和碳酸氢钠洗涤后于常温 下旋蒸除去乙醚，然后在2kPa减压蒸馏，收集110 115'C馏分，加5质量倍 的正己垸于-18t:放置重结晶得10.0g(lS,2S,5S)-2-羟基-3-蒎酮，收率为59.5%。本实施例回收叔丁醇和水共沸物67.4g，叔丁醇含量81%，叔丁醇回收率 为91%。实施例4称取a-蒎烯13.6g (O.lmol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口 瓶中，加入136g质量分数为6()Q^叔丁醇水溶液，搅拌使a-蒎烯溶解后，降温至5'C，待温度恒定时加入高锰酸钾25.3g (0.16mol)，加入过程中保持反应体 系温度浮动不超过4°C，加入完毕后保持体系温度在5"C反应23h结束反应。 将反应液过滤，滤饼用质量分数为60%叔丁醇水溶液20g洗涤3次，将洗液 和滤液合并于4(TC下减压旋蒸回收叔丁醇至无液滴流出后，静置分为油层和 水层，分离出油层，水层用乙醚萃取两次，将乙醚层与油层合并后依次用水、 饱和碳酸氢钠洗涤后于常温下旋蒸除去乙醚，然后在2.2kPa减压蒸馏，收集 110 115。C馏分，加3质量倍的乙酸乙酯于-18。C放置重结晶得10.1g(lS,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮，收率为60.2%。本实施例回收叔丁醇和水共沸物91.8g，叔丁醇含量79%，叔丁醇回收率 为93%。实施例5称取a-蒎烯13.6g (O.]mol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口 瓶中，加入110g质量分数为40X叔丁醇水溶液(由实施例4中回收的叔丁醇 水共沸物与水制成)，搅拌使a-蒎烯溶解后，降温至1(TC，待温度恒定时加入 高锰酸钾28.4g (O.lSmol)，加入过程中保持反应体系温度浮动不超过4°C ，加 入完毕后保持体系温度在l(TC反应23h结束反应。将反应液过滤，滤饼用质 量分数为40%叔丁醇水溶液20g洗涤3次，将洗液和滤液合并于4(TC下减压 旋蒸回收叔丁醇至无液滴流出后，静置分为油层和水层，分离出油层，水层用 乙醚萃取两次，将乙醚层与油层合并后依次用水、饱和碳酸氢钠洗涤后于常温 下旋蒸除去乙醚，然后在2kPa减压蒸馏，收集110 115"馏分，加3质量倍 的乙醇于-18t:放置重结晶得10.3g (1S，2S，5S) -2-羟基-3-蒎酮，收率为61.5%。本实施例回收叔丁醇和水共沸物57.7g，叔丁醇含量82%，叔丁醇回收率 为91%。实施例6称取a-蒎烯13.6g (O.lmol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口 瓶中，加入110g质量分数为40X叔丁醇水溶液，搅拌使a-蒎烯溶解后，降温 至-l(TC，待温度恒定吋加入高锰酸钾28.4g (0.18mol)，加入过程中保持反应 体系温度浮动不超过4°C，加入完毕后保持体系温度在-10。C反应23h结束反应。将反应液过滤，取滤液于4(TC下减压旋蒸回收叔丁醇至无液滴流出后，静置分为油层和水层，分离出油层，在2kPa减压蒸馏，收集110 115t:馏分， 加3质量倍的乙醇于-18。C放置重结晶得10g (1S，2S，5S) -2-羟基-3-蒎酮，收 率为59.5%。本实施例回收叔丁醇和水共沸物48.3g，叔丁醇含量82%，叔丁醇回收率 为90%。对比实施例称取a-蒎烯13.6g (O.lmol)加入到接有机械搅拌和温度计的500mL三口 瓶中，加入200g质量分数为90X的丙酮水溶液，搅拌使oc-蒎烯溶解后，降温 至O"C，待温度恒定时加入高锰酸钾26.8g (0.17mol)，加入过程中保持反应体 系温度浮动不超过4°C，加入完毕后保持体系温度在O"C反应24h结束反应。 将反应液过滤，滤饼用质量分数为90%的丙酮水溶液20g洗條3次，将洗液 和滤液合并于56"C减压旋蒸回收丙酮至无丙酮流出后，静置分为油层和水层， 分离出油层，水层用乙醚萃取两次，将乙醚层与油层合并后依次用水、饱和碳 酸氢钠洗涤后于常温下旋蒸除去乙醚，然后在2kPa减压蒸馏，收集110 U5 。C馏分，加3质量倍的乙二醇单甲醚于-18t:放置重结晶得10.4g (1S,2S,5S) -2-羟基-3-燕酮，收率62%。本实施例回收丙酮141.4g，丙酮含量98%，丙酮回收率70%。为确保达 到最大可能的丙酮回收率，本实施例在减压旋蒸回收丙酮时采用了增大冷凝面 积、l(TC低温冷凝水等控制方法。从实施例1 6与对比实施例的结果可以看 出，本发明方法在保持产物收率基本不变的前提下，具有溶剂回收率高的优点， 可降低生产成本。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种(1S，2S，5S)-2-羟基-3-蒎酮的制备方法，包括下述步骤将α-蒎烯溶解于8～15质量倍的叔丁醇水溶液中后调节温度至-10～18℃，加入高锰酸钾，加入过程中保持反应体系温度浮动在0～4℃，所加入的高锰酸钾和α-蒎烯的物质的量之比为1.3∶1～2∶1；加完高锰酸钾后保持体系的温度在-10～18℃反应23～25小时，结束反应，将反应液过滤，将滤液回收叔丁醇后静置分为油层和水层，取油层，在1.8～2.2kPa减压蒸馏，收集110～115℃馏分，加入3～5质量倍的有机溶剂于-10～-18℃下放置重结晶得到纯化的(1S，2S，5S)-2-羟基-3-蒎酮。
2、 根据权利要求l所述的(1S，2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于.*所述叔丁醇水溶液的质量分数为30 60%。
3、 根据权利要求l所述的(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述叔丁醇水溶液的质量分数为40 50%。
4、 根据权利要求l所述的(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述有机溶剂为石油醚、乙醚、正己烷、乙酸乙酯、乙醇或乙二醇单甲 醚。
5、 根据权利要求l所述的(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述将a-蒎烯溶解于叔丁醇水溶液中后调节温度至-5 l(TC。
6、 根据权利要求l所述的(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述将a-蒎烯溶解于叔丁醇水溶液中后调节温度至-5 5"C。
7、 根据权利要求l所述的(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述的将滤液回收叔丁醇为将滤液减压旋蒸回收叔丁醇至无叔丁醇与水 的共沸物流出。
8、 根据权利要求l所述的(1S，2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述过滤所得的滤饼用与作为溶剂的叔丁醇水溶液浓度相同的叔丁醇水 溶液洗涤后，将洗液与滤液合并。
9、 根据权利要求l所述的(1S,2S,5S) -2-羟基-3-蒎酮的制备方法，其特征 在于所述水层用有机溶剂萃取有机相，将有机相与油层合并并除去有机溶 剂， 所述有机溶剂为石油醚或乙醚。
全文摘要
本发明公开了一种(1S，2S，5S)-2-羟基-3-蒎酮的制备方法，包括下述步骤将α-蒎烯溶解于叔丁醇水溶液中降温至-10～18℃，加入高锰酸钾后保持体系的温度在-10～18℃反应23～25小时结束反应，加入过程中保持反应体系温度浮动在0～4℃，将反应液过滤，将滤液回收叔丁醇后静置分为油层和水层，取油层，减压蒸馏，收集110～115℃馏分，加入有机溶剂于-10～-18℃下放置重结晶得到纯化的(1S，2S，5S)-2-羟基-3-蒎酮。本发明制备过程中所用的溶剂叔丁醇水溶液中的叔丁醇具有良好的可回收性，回收率高，可以在工业生产中循环使用，符合工业生产降低成本的需要。
文档编号C07C49/513GK101229996SQ20081002614
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者哈成勇, 沈丹丹, 沈敏敏, 臧运晓 申请人:中国科学院广州化学研究所