专利名称：2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基_2_己酮混合物的制备方法。
背景技术：
2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基_2_己酮的混合物是一种非常有价值的食用香料，广泛用于食品和饮料的添加剂中。3-羟基-5-甲基-2-己酮被报道在牛奶中发现，其香气和融化的奶酪相似。kiningen，MG (US6123974)等人报道了 2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法，用5-甲基-2-己酮和磺酰氯作用生成3-氯-5-甲基-2-己酮的中间体，再与醋酸钠和碘化钠在氮气保护下回流反应得到3-乙酸基-5-甲基-2-己酮，之后在碱性条件下水解得到2-羟基-5-甲基-3-己酮和 3-羟基-5-甲基-2-己酮的混合物。该方法操作繁琐，收率较低，三步反应收率仅48%，不易工业化生产。
发明内容
本发明为了解决上述的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基_2_己酮的制备方法操作繁琐、反应时间长、收率低、不易工业化生产等所存在的技术问题，提供了一种以3-甲基丁醛和乙醛为原料制备2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的方法，该方法无污染，操作简单且原料成本便宜，适合工业化生产。本发明的技术方案
一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法，即在噻唑盐催化剂的催化下，以3-甲基丁醛和乙醛为起始原料，乙醇为溶剂，在高压反应釜中， 控制反应温度为80-160°C，反应时间2-6小时，再减压精馏，收集78-84°C /ImmHg的馏分， 最终得2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮的混合物。上述所得混合物中2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基_2_己酮的摩尔比，S卩2-羟基-5-甲基-3-己酮3-羟基-5-甲基-2-己酮为1:1。所述的噻唑盐催化剂为N-烷基-4-甲基-5- (2-羟乙基)-1，3_噻唑溴盐或氯
所述的N-烷基-4-甲基-5- (2-羟乙基)-1，3-噻唑溴盐或氯盐中的烷基为乙基、苄基、异丁基、2-甲基丙基或2-甲基丁基。其中所用的初始原料3-甲基丁醛和乙醛的摩尔比为1:1-5;
所用的噻唑盐催化剂的量按原料3-甲基丁醛与催化剂噻唑盐的质量比，即3-甲基丁醛催化剂噻唑盐为100 1000 :1计算。本发明的有益效果
本发明以3-甲基丁醛和乙醛为原料，用催化剂噻唑盐一步催化合成法合成2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物，相对3-甲基丁醛摩尔收率为65 72%，因此具有原料成本低、制备工艺简单、收率高。另外，本发明的制备方法所用设备简单、 操作方便，无污染，适合工业化生产。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。本发明的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基_2_己酮混合物的测定方法气相色谱分析法。本发明所用的噻唑盐催化剂的制备方法参照文献Organic Synthesis, 1984，7 95-100。本发明所用的仪器
GC-1690气相色谱仪，杭州科晓化工仪器设备有限公司生产； WHF-0. 5型高压反应釜，威海自控反应釜有限公司生产； SHZ-D(III)型循环水真空泵，上海大研仪器有限公司生产； ZNHW型电子节能控温仪，上海大研仪器有限公司生产； AV-400核磁共振仪，德国Bruker公司生产。本发明所用的试剂均为国产分析纯，均购自国药集团化学试剂有限公司。实施例1
在配有磁力搅拌和温度计的三口烧瓶中，加入14. 3g(0. lmol)的5-(2-羟乙基)_4_甲基-1，3-噻唑、12.7g (0. lmol)的新蒸氯化苄和50ml干燥的乙腈。该溶液回流搅拌反应 24小时冷却至室温，抽滤，滤饼用乙腈洗涤至无色，在100°C /20mmHg条件下真空干燥5小时得到催化剂1，即N-苄基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑氯盐19g，产率70% ；
在0. 5L的高压反应釜中加入3-甲基丁醛86g (lmol)、乙醛44g(lmol)、催化剂1，即 N-苄基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑氯盐1.3g (lwt%)和130g乙醇，升温搅拌，控制反应温度为80°C，反应2小时，减压精馏(78-84°C /ImmHg)，最终36. 5g的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物。经气相色谱分析，乙醛转化率为65%，3_甲基丁醛的转化率为40%，2 (3)-羟基-5-甲基-3(2)-己酮的选择性为45%，所得的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物，相对3-甲基丁醛摩尔收率为70%。所得的混合物中2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮的摩尔比，即2-羟基-5-甲基-3-己酮3_羟基-5-甲基-2-己酮为1:1。且所得的混合物用核磁共振仪进行氢普核磁分析，数据结果如下 3-羟基-5-甲基-2-己酮
HNMR(400MHz, CDCl3) ,0. 92 (d，J=6. 8Hz, CH3)，0. 97(d，J=6. 8Hz, CH3)，1. 18-1. 22 (m, CH2)，1. 61 (s，CH3)，2. 05 (m, CH(CH3) 2)，3. 50 (d, J=4. 8Hz, OH)，3. 07 (m, CH0H)； 2-羟基-5-甲基-3-己酮
HNMR (400MHz, CDC13) ,0. 80 (d, J=6. 8Hz, CH3)，0. 82 (d, J=6. 8Hz, CH3)，1. 11 (d, J=7. 2H2, CH3)，2. 15 (m, CH(CH3) 2)，3. 65 (d, J=4. 8Hz, OH)，3. 89 (m, CH0H)。由上述的图谱数据可以看出，本发明所得的混合物为2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物。实施例2
在0. 5L的高压反应釜中加入3-甲基丁醛868(111101)、乙醛888(211101)、实施例1中的所得的催化剂1，即N-苄基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑氯盐0. 87g (0. 5wt%)和 170g乙醇。升温搅拌，控制反应温度为140°C，反应4小时，减压精馏(78-84°C /ImmHg)，最终得77g的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物。经气相色谱分析，乙醛转化率为98%，3_甲基丁醛的转化率为85%，2 (3)-羟基-5-甲基-3(2)-己酮的选择性为52%，所得的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物，相对3-甲基丁醛摩尔收率为69. 6%。所得的混合物中2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基_2_己酮的摩尔比， 即2-羟基-5-甲基-3-己酮3-羟基-5-甲基-2-己酮为1:1。实施例3
在配有磁力搅拌和温度计的三口烧瓶中，加入14. 3g(0. lmol)的5-(2-羟乙基)_4_甲基-1，3-噻唑、10.9g (0. lmol)的新蒸溴乙烷和50ml干燥的乙腈。该溶液回流搅拌反应 24小时冷却至室温，抽滤，滤饼用乙腈洗涤至无色。在100°C /20mmHg条件下真空干燥5小时得到催化剂2，即N-乙基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑溴盐16. 4g，产率65%。在0. 5L的高压反应釜中加入3-甲基丁醛86g (lmol )、乙醛132g (3mol)、催化剂 2，即N-乙基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑溴盐1. Ig (0. 5wt%)和220g乙醇。升温搅拌，控制反应温度为140°C，反应5小时，减压精馏(78-84°C /ImmHg)，最终得78g的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物。经气相色谱分析，乙醛转化率为97%，3_甲基丁醛的转化率为84%，2 (3)-羟基-5-甲基-3 (2)-己酮的选择性为M%。所得的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物，相对3-甲基丁醛摩尔收率为71.4%。所得的混合物中2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮的摩尔比，即2-羟基-5-甲基-3-己酮 3-羟基-5-甲基-2-己酮为1:1。实施例4
在配有磁力搅拌和温度计的三口烧瓶中，加入14. 3g(0. lmol)的5-(2-羟乙基)_4_甲基-1，3-噻唑、9.3g (0. lmol)的新蒸异丁基氯和50ml干燥的乙腈。该溶液回流搅拌反应 24小时冷却至室温，抽滤，滤饼用乙腈洗涤至无色，在100°C /20mmHg条件下真空干燥5小时得到催化剂3，即N-异丁基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑氯盐16g，产率68% ；
在0. 5L的高压反应釜中加入3-甲基丁醛86g (lmol)、乙醛220g(5mol)、催化剂3， N-异丁基-5- (2-羟乙基)-4-甲基-1，3-噻唑氯盐0. 3g (0. lwt%)和300g乙醇。升温搅拌，控制反应温度为160°C，反应6小时，减压精馏(78-84°C /ImmHg),最终得69. 8g的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物。经气相色谱分析，乙醛转化率为95%，3_甲基丁醛的转化率为82%，2 (3)-羟基-5-甲基-3 (2)-己酮的选择性为51%。所得的2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物，相对3-甲基丁醛摩尔收率为65. 5%。所得的混合物中2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮的摩尔比，即2-羟基-5-甲基-3-己酮 3-羟基-5-甲基-2-己酮为1:1。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法，其特征在于以3-甲基丁醛和乙醛为起始原料，乙醇为溶剂，在噻唑盐催化剂的催化下，在高压反应釜中，控制反应温度为80-160°C，反应时间2-6小时，再减压精馏，收集78-84°C /ImmHg 的馏分，最终得2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮的混合物。
2.如权利要求1所述的一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法，其特征在于所述的噻唑盐催化剂为N-烷基-4-甲基-5- (2-羟乙基)-1，3-噻唑溴盐或氯盐；所述的N-烷基-4-甲基-5- (2-羟乙基)-1，3-噻唑溴盐或氯盐中的烷基为乙基、苄基、2-甲基丙基或2-甲基丁基。
3.如权利要求2所述的一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法，其特征在于所述的N-烷基-4-甲基-5- (2-羟乙基)-1，3-噻唑溴盐或氯盐中的烷基优选乙基、苄基、异丁基。
4.如权利要求1、2或3任一权利要求所述的一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法，其特征在于所用的初始原料3-甲基丁醛和乙醛的摩尔比即3-甲基丁醛乙醛优选为1:1-5;所用的噻唑盐催化剂的量按原料3-甲基丁醛与催化剂噻唑盐的质量比，即3-甲基丁醛噻唑盐催化剂为100 1000 :1计算。
全文摘要
本发明公开了一种2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物的制备方法。即在噻唑盐催化下，以3-甲基丁醛和乙醛为起始原料，乙醇为溶剂，于高压反应釜中合成此混合物。3-甲基丁醛和乙醛的摩尔比为11-5，原料3-甲基丁醛和乙醛与噻唑盐的质量比为10-10001，反应温度为80-160℃，反应时间2-6小时。本发明以3-甲基丁醛和乙醛为原料，用噻唑盐作催化剂一步合成法合成2-羟基-5-甲基-3-己酮和3-羟基-5-甲基-2-己酮混合物，相对3-甲基丁醛的摩尔收率为65～72%，因此本发明的制备方法具有原料成本低、制备工艺简单、收率高、生产过程无污染、操作方便等特点。
文档编号C07C49/17GK102167661SQ20111006995
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者梁立冬, 王之建, 贾卫民, 赵延伟 申请人:上海应用技术学院