一种制备左旋麝香酮的方法与流程

本发明属于香精香料和制药工程领域，具体涉及到一种制备左旋麝香酮的方法。

背景技术：

麝香酮，即3-甲基环十五烷酮，是天然麝香珍奇香味的主要来源，在香精中能起到优异的定香、烘托和圆润等作用，调香上极为珍贵。同时，麝香酮还具有开窍、辟秽、通络、散淤之功能，能主治中风、痰厥、惊痫、中恶烦闷、心腹暴痛、跌打损伤、痈疽肿毒。麝香酮具有一个手性中心，天然的麝香酮是左旋构型，而人工合成的麝香酮基本都是外消旋体，即左旋麝香酮和右旋麝香酮的等量混合物。左旋麝香酮是天然麝香的主要药物活性成分，是天然麝香的理想药用替代品。左旋麝香酮也是麝香香气的主要来源，能与各种香料很好的调和，留香持久，可作高级化妆品的定香剂。与右旋麝香酮相比，左旋麝香酮有更强的动物麝香特征，其香味饱满且强烈，香气阈值也更低。左旋麝香酮香味饱满且强烈，guadagni法水溶液香气值为61μg/kg，而右旋麝香酮香味不饱满且较弱，香气值为233μg/kg，仅为左旋麝香酮的四分之一。目前，非天然的右旋麝香酮的生物活性、药理药效以及毒理学研究等还是未知，右旋麝香酮入药并不符合国际通行的药物标准。综上所述，开发左旋麝香酮的合成对于香精香料和相关药物具有重要的意义，同时经济效益明显，因此相关研究一直以来都是药物化学研究的热点。

以环十二酮为起始原料合成麝香酮是一条非常经济可行的合成路线。目前，人们已经开发了多条从环十二酮出发合成r-麝香酮的路线，这些路线可以大致分为两类，一种是直接引入手性侧链，然后扩环、官能团转化等合成r-麝香酮，另一类是引入非手性侧链，然后通过不对称转化，合成手性麝香酮。由于第一种方法路线较长，且无法实现手性增值，所以第二种方法较多地引起人们的兴趣。通过烯丙基化、环化、切断双键等三步转化(cn102786398，wo2016184948，wo2016193330，wo2016104474)，环十二酮可以高收率转化为脱氢麝香酮，即本发明中最初的原料之一。

在文献《手性助剂诱导下的α,β-不饱和酮的不对称加氢反应及其在合成(r)-麝香酮中的应用--谢宝汉》中，用d-苏糖醇或d-葡萄糖衍生的手性二醇与脱氢麝香酮反应合成不饱和缩酮，在thf溶液中，50℃及0.3mpah2条件下，[rucl2(cht)]2+(s)-binap手性催化剂催化不饱和缩酮加氢，再经水解，得到左旋麝香酮。专利(cn101863749a)中，作者以消旋物化合物经多次不对称转化n-3-甲基-环十五烷烯基苯甲胺为原料，在有机过渡金属络合物诱导催化剂存在的条件下经不对称诱导催化合成左旋麝香酮。这两种方法中，前者使用了价格昂贵的[rucl2(cht)]2+(s)-binap手性催化剂，催化剂费用高，手性二醇合成繁琐，价格昂贵；而后者使用的方法，虽然过程简单，但是总体收率低下，仅有44％。

综述所述，目前仍缺乏有效的方法，可以高收率、低成本的合成左旋麝香酮。我们设想如果能找到成本低廉、同时手性诱导效果更好的手性胺助剂，与脱氢麝香酮形成不饱和亚胺，然后采用价格相对低廉的均相催化剂进行氢化，反应效果好，可以快速、高效的合成左旋麝香酮，解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种左旋麝香酮快速、高效合成方法：脱氢麝香酮首先在布朗斯特酸催化下与手性胺合成手性亚胺，所得手性亚胺在均相铱催化剂作用下，以氢气为还原剂，进行不对称氢化，随后水解，得到左旋麝香酮产品。

为实现上述发明目的和达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种制备左旋麝香酮的方法，包括以下步骤：

(1)脱氢麝香酮与手性胺合成不饱和亚胺；

(2)不饱和亚胺以氢气为还原剂进行不对称氢化，生成饱和亚胺；

(3)水解饱和亚胺，得到左旋麝香酮产品。

以下是左旋麝香酮的工艺路线：手性胺以为例，路线如下：

本发明中，步骤(1)中手性胺选自以下胺中的一种或多种：

优选

本发明中，步骤(1)手性胺的用量为脱氢麝香酮底物的80-120mol％，优选100-110mol％。

本发明中，步骤(1)中需加入布朗斯特酸催化剂，催化剂优选自对甲苯磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、硫酸、磷酸、高氯酸、盐酸、氢溴酸和氢碘酸中的一种或多种，更优选对甲苯磺酸。

本发明中，步骤(1)中布朗斯特酸催化剂的用量为脱氢麝香酮的0.1-20.0mol％，优选1.0-10.0mol％，更优选2.0-5.0mol％。

本发明中，步骤(1)中合成手性亚胺的反应在溶剂中进行，溶剂为四氢呋喃、乙腈、乙酸乙酯、甲苯、1,2-二氯乙烷和1,4-二氧六环中的一种或多种，优选乙酸乙酯；脱氢麝香酮在溶剂中的浓度为0.5-5.0m。

本发明中，步骤(1)的反应温度为40-100℃，优选60～80℃；反应时间为1-10小时，优选2-4小时。

本发明中，步骤(2)中需加入均相铱催化剂，该催化剂由铱金属前体和膦配体原位制备得到，其中，铱金属前体优选自[ir(cod)cl]2、[ir(cod)ome]2、[ir(acac)(co)2]、[ir(cod)2bf4]和[ir(cod)2braf]中的一种或多种，更优选[ir(cod)cl]2，膦配体优选自三苯基膦、三甲苯基膦、三甲氧苯基膦、1,2-双(二苯膦基)甲烷、1,2-双(二苯膦基)乙烷、1,2-双(二苯膦基)丙烷、1,2-双(二苯膦基)二茂铁和1,2-双(二苯膦基)苯中的一种或多种，更优选三苯基膦。

本发明中，步骤(2)中铱金属前体用量为不饱和亚胺的0.1-5.0mol％，优选0.2-1.0mol％；膦配体用量为铱金属前体的90.0-150.0mol％，优选100.0-120.0mol％。

本发明中，步骤(2)中氢化反应的压力为0.1-10.0mpa，优选0.5-7.5mpa，更优选1.0-3.0mpa；氢化反应的温度为10～100℃，优选20～80℃；反应时间为1-10小时，优选1-4小时。

本发明中，步骤(2)中氢化反应在溶剂中进行，溶剂选自乙醇、甲醇、1,2-二氯乙烷、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、甲苯、乙酸乙酯和苯中的一种或多种，优选乙醇。

本发明中，步骤(3)中水解反应需加入催化剂，催化剂选自对甲苯磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸、硫酸、磷酸、高氯酸、盐酸、氢溴酸和氢碘酸中的一种或多种，优选盐酸。

本发明中，步骤(3)中催化剂用量为手性亚胺的0.1-20.0mol％，优选0.5-10.0mol％，更优选1.0-5.0mol％。

本发明中，步骤(3)中水解反应在有机溶剂和水组成的混合溶剂中进行，其中有机溶剂选自四氢呋喃、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮和1,4-二氧六环中的一种或多种，优选乙醇；手性亚胺在混合溶剂中的浓度为0.5-5.0m。

本发明中，步骤(3)中反应时混合溶剂的温度为40-100℃，优选60-80℃；反应时间为0.5-5小时，优选1-2小时。

本发明中，所述压力均为表压。

相对于其他麝香酮生产工艺，本发明具有以下优点：

1.催化剂价格低，总成本低廉；

2.手性胺回收方便，可重复利用，原子经济性高；

3.产品光学纯度高，达到89.4％，适合生物、医疗、药物、香料、化妆品等领域使用；

4.路线总收率高，达到89.36％。

附图说明

图1：实施例1消旋脱氢麝香酮与手性胺反应生成的左旋饱和亚胺液相分析谱图

图2：对比例1消旋脱氢麝香酮与非手性胺生成的消旋饱和亚胺液相分析谱图

具体实施方式

下面的实施例是对本发明所提供的技术方案予以进一步地说明，但本发明不限于所列出的实施例，还包括在本发明权利范围内其它任何公知的改变。存在实施例不能完全支持权利要求书范围的情况

脱氢麝香酮(98wt％)，海川化学制品有限公司；(98wt％)江苏艾康生物医药研发有限公司；(ar)江苏艾康生物医药研发有限公司；(98wt％)江苏艾康生物医药研发有限公司；(98wt％)江苏艾康生物医药研发有限公司；对甲苯磺酸(ar)，西陇试剂；盐酸(ar)，西陇试剂；硫酸(ar)，西陇试剂；乙酸乙酯(ar)，西陇试剂；na2co3(ar)，西陇试剂；nacl(ar)，西陇试剂；na2so4(ar)，西陇试剂；乙醇(ar)，西陇试剂；甲苯(ar)，西陇试剂；氢气(99.9％)，林德气体；[ir(cod)cl]2，[ir(cod)ome]2，[ir(acac)(co)2]，康纳新型材料(杭州)有限公司；三苯基膦，1,2-双(二苯膦基)甲烷，1,2-双(二苯膦基)苯，安耐吉试剂。

气相色谱测试条件如下：

仪器型号：beta-dex-225，色谱柱：db-5(30m×0.25mm×0.25μm)，柱温：起始温度120℃，以20℃/min升温至240℃，保持35min，进样口温度：220℃，fid检测器温度：280℃，分流进样，分流比100:1，进样量：2.0μl，n2流量：88.7ml/min，h2流量：35.0ml/min。

液相色谱hplc定量检测条件如下：

仪器：agilent1290，色谱柱agilenteclipseplus-c181.8um2.1*150mm，流动相：水和甲醇，检测器：uv检测器210nm，进样量1ul，洗脱方式：梯度洗脱。

旋光仪测试条件如下：

仪器：digipol-p930全自动数字旋光仪，测量模式：旋光度，光源：led冷光源+高精度的干涉滤光片，工作波长：589.3nm，最小读数：0.001°/0.0001°，温度：20℃，控温精度：±0.1℃。

实施例1

空气中，在装有冷凝管的2000ml圆底烧瓶中，加入118.15g脱氢麝香酮(500.0mmol)、89.60g(500.0mmol)、4.305g对甲苯磺酸(25mmol)及乙酸乙酯(1000.0ml)，氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度80℃反应4h。将反应液冷却至室温，用na2co3饱和溶液(1000.0ml)及nacl饱和溶液(1000.00ml)各洗涤两次，无水na2so4干燥，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，液相分析得不饱和亚胺192.92g，收率97.07％。

手套箱中，在500ml不锈钢高压反应釜中，依次加入99.37g不饱和亚胺(250mmol)、[ir(cod)cl]2(0.1mol％，相对于不饱和亚胺)，三苯基膦(100.0mol％，相对于铱金属前体)及乙醇(200ml)将高压釜密封，出手套箱，用氢气置换氮气3次，最后充入氢气3.0mpa。将高压釜升温至80℃，快速搅拌下反应4小时。反应结束后，放出氢气，取少量反应液作液相分析，底物转化率>99％，用旋转蒸发仪整除溶剂，得饱和亚胺98.42g，收率98.54％。

空气中，在装有冷凝管的500ml圆底烧瓶中，加入39.95g(100mmol)饱和亚胺，1.0g盐酸(hcl37wt％，5mmol)及乙醇(200.0ml)氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度80℃反应2h，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，过滤将固液相分开，固相回收套用，液相通过精馏分离得到目标产物左旋麝香酮22.27g，气相分析收率93.42％，产物ee值经旋光仪测定为89.4％。

对比例1

空气中，在装有冷凝管的2000ml圆底烧瓶中，加入118.15g脱氢麝香酮(500.0mmol)、60.59g(非手性胺)(500.0mmol)、4.305g对甲苯磺酸(25mmol)及乙酸乙酯(1000.0ml)，氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度80℃反应4h。将反应液冷却至室温，用na2co3饱和溶液(1000.0ml)及nacl饱和溶液(1000.00ml)各洗涤两次，无水na2so4干燥，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，液相分析得不饱和亚胺166.34g，收率98.01％。

手套箱中，在500ml不锈钢高压反应釜中，依次加入84.87g不饱和亚胺(250mmol)、[ir(cod)cl]2(0.1mol％，相对于不饱和亚胺)，三苯基膦(100.0mol％，相对于铱金属前体)及乙醇(200ml)将高压釜密封，出手套箱，用氢气置换氮气3次，最后充入氢气3.0mpa。将高压釜升温至90℃，快速搅拌下反应2小时。反应结束后，放出氢气，取少量反应液作液相分析，底物转化率>99％，用旋转蒸发仪整除溶剂，得饱和亚胺82.81g，收率96.99％。

空气中，在装有冷凝管的500ml圆底烧瓶中，加入34.15g(100mmol)饱和亚胺，1.0g盐酸(hcl37wt％，10mmol)及乙醇(200.0ml)氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度80℃反应2h，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，收率为98％；液相通过精馏分离得到目标产物左旋麝香酮22.72g，收率95.32％，产物ee值经旋光仪测定为0。

实施例2

空气中，在装有冷凝管的2000ml圆底烧瓶中，加入118.15g脱氢麝香酮(500.0mmol)、72.71g(600mmol)、0.05g盐酸(hcl37wt％，0.5mmol)及甲苯(100.0ml)，氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度100℃反应8h。将反应液冷却至室温，用na2co3饱和溶液(1000.0ml)及nacl饱和溶液(1000.00ml)各洗涤两次，无水na2so4干燥，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，液相分析得不饱和亚胺163.14g，收率96.11％。

手套箱中，在500ml不锈钢高压反应釜中，依次加入84.87g不饱和亚胺(250mmol)、[ir(acac)(co)2](5.0mol％，相对于不饱和亚胺)，1,2-双(二苯膦基)甲烷(120.0mol％，相对于铱金属前体)及四氢呋喃(200ml)将高压釜密封，出手套箱，用氢气置换氮气3次，最后充入氢气10.0mpa。将高压釜升温至100℃，快速搅拌下反应10小时。反应结束后，放出氢气，取少量反应液作液相分析，底物转化率>99％，用旋转蒸发仪整除溶剂，得饱和亚胺82.3g，收率96.4％。

空气中，在装有冷凝管的500ml圆底烧瓶中，加入39.95g(100mmol)饱和亚胺，1.96g磷酸(20mmol)及1,4-二氧六环(25.0ml)氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度40℃反应5h，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，通过精馏分离得到手性胺，重复利用；并得到目标产物左旋麝香酮22.00g，收率92.3％，产物ee值经旋光仪测定为87.8％。

实施例3

空气中，在装有冷凝管的2000ml圆底烧瓶中，加入118.15g脱氢麝香酮(500.0mmol)、59.70g(400.0mmol)、9.8g硫酸(100mmol)及乙腈(250.0ml)，氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度40℃反应1h。将反应液冷却至室温，用na2co3饱和溶液(1000.0ml)及nacl饱和溶液(1000.00ml)各洗涤两次，无水na2so4干燥，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，液相分析得不饱和亚胺137.02g，收率93.2％。

手套箱中，在500ml不锈钢高压反应釜中，依次加入91.89g不饱和亚胺(250mmol)、[ir(cod)ome]2(0.5mol％，相对于不饱和亚胺)，1,2-双(二苯膦基)苯(150.0mol％，相对于铱金属前体)及甲醇(200ml)将高压釜密封，出手套箱，用氢气置换氮气3次，最后充入氢气0.1mpa。将高压釜升温至20℃，快速搅拌下反应1小时。反应结束后，放出氢气，取少量反应液作液相分析，底物转化率>99％，用旋转蒸发仪整除溶剂，得饱和亚胺89.61g，收率97.0％。

空气中，在装有冷凝管的500ml圆底烧瓶中，加入36.95g(100mmol)饱和亚胺，0.05g盐酸(hcl10wt％，0.5mmol)丙酮(50.0ml)氮气置换20分钟后，在氮气保护下温度100℃反应0.5h，用旋转蒸发仪蒸除溶剂，通过精馏分离得到手性胺，重复利用；并得到目标产物左旋麝香酮20.98g，收率88％，产物ee值经旋光仪测定为87.9％。