專利名稱：9,11-二甲基-2-氧雜螺[5,5]-十一烷-3-酮的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及結構通式為(I)的9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的制備方法。


背景技術：
內酯類香料是香料家族中成員最少的一類，而且在自然界中存在很少。內酯類與酯類在香氣特征上有相似之處，即均具有突出的果香香氣，可廣泛用于配制食用香精和日用香精，并用作合成香料、藥物和農藥的中間體以及聚合物和共聚物用溶劑等。香豆素是非常著名的雙環(huán)內酯類香料，它具有特殊的香豆氣息，但由于其有一定的肝毒性，目前食品香精中已經限制使用，因此急需開發(fā)出香豆素的替代化合物。
T.V.RajanBabu和William等在.J.Am.Chem.Soc，1994，116，986-997報道了一種合成化學式為(V)3-甲基-八氫-2H-1-苯并吡喃-2-酮新型雙環(huán)內酯，具有香豆素類似的香氣，基本沒有肝毒性；
T.V.RajanBabu等通過環(huán)氧環(huán)已烷和氯化二茂鈦催化的加成反應，與甲基丙烯酸甲酯反應，收率為67％生成目標化合物(V)。由于金屬催化劑氯化二茂鈦用于生產還不成熟，所以急需開發(fā)新的合成路線。

Yan Shi和William D等在文獻J.Org.Chem，1994，59，5122-5124.中報道了一種合成化學式為(VI)4-甲基-八氫-2H-1-苯并吡喃-2-酮新型雙環(huán)內酯，其有香豆素類似的香氣，且基本沒有肝毒性；
Yan Shi和William D等通過將乳醇氧化為內酯的方法獲得目標化合物(VI)4-甲基-八氫-2H-1-苯并吡喃-2-酮。由于前期乳醇的合成方法較繁瑣麻煩，且氧化劑使用的是PCC，所以不具有實際工業(yè)化生產價值。

9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮是一種新型螺環(huán)內酯化合物，經專業(yè)調香師對新型螺環(huán)內酯9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮產品的感官評定，認為產品有木香、燕尾、椰子香豆味、具有木香及香豆的頭香。適用于豆香類內酯香精的調配，可以部分代替香豆素在香精香料工業(yè)中的應用。


發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的制備方法，該方法成本低，反應條件易于實現(xiàn)，反應收率高、產品質量穩(wěn)定，便于工業(yè)化生產。
本發(fā)明采用的技術方案一種制備結構式為(I)的9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的方法，包括下列步驟
a.將艾薇醛與吡咯烷在溶劑中混合，用酸催化的方法，進行脫水反應，得到化學式為(II)的二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺，反應過程中需進行油水分離，及時去除水分，其中，所述溶劑選自乙腈、苯、甲苯、環(huán)己烷中的一種或一種以上的混合物，所述酸性催化劑選自對甲苯磺酸、苯磺酸或硫酸中的一種；
b.將化學式為(II)的二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺與丙烯酸酯在溶劑中加熱回流進行michael加成反應，之后反應混合物用酸處理水解，加熱回流，掉吡咯胺基，裸露醛基，反應獲得結構式為(III)的艾薇醛的酯衍生物即(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸酯，其中，所述丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯，溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇中一種或一種以上的混合物溶劑，酸性水解溶劑為醋酸、鹽酸或硫酸；
c.將化學式為(III)的(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸酯加入高壓反應釜中，加入溶劑和加氫催化劑，充入氫氣并升高釜體溫度，反應獲得化學式為(IV)的(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸酯產物，其中，所述溶劑選自甲醇、乙醇或異丙醇中一種或一種以上的混合物，加氫催化劑為pd/c、pt/c或雷尼鎳；
d.將化學式為(IV)的(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸酯和酸性環(huán)合試劑進行混合加熱，獲得產物9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮，其中，所述酸性催化劑選自對甲苯磺酸、苯磺酸或濃硫酸。

本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明原料價廉易得，反應路線短，操作簡便。本發(fā)明反應產率高，成本低，產生的三廢少。本發(fā)明工藝穩(wěn)定，成品質量高，適合工業(yè)化生產。



圖1是9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的1H NMR圖譜； 圖2是9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的MS圖譜。

具體實施例方式 下面通過實施例對本發(fā)明進一步詳細描述，9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的制備方法如下 (a)將艾薇醛與吡咯烷加在溶劑中，用酸催化的方法，進行脫水反應，得到化學式為(II)的二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺； (b)化學式為(II)的二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺與丙烯酸酯在溶劑中加熱回流進行michael加成反應，之后反應混合物用酸處理水解，加熱回流，掉吡咯胺基，裸露醛基；反應獲得結構式為(III)的艾薇醛的酯衍生物(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸酯； (c)將化學式為(III)的(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸酯加入高壓反應釜中，加入溶劑和加氫催化劑；充入一定壓力的氫氣并升高釜體溫度。反應獲得化學式為(IV)的(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸酯產物； (d)將化學式為(IV)的(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸酯和酸性環(huán)合試劑進行混合加熱，獲得產物9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮； 上述的反應路線為
其中，本發(fā)明的步驟(a)中丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯，優(yōu)選丙烯酸甲酯作為反應原料。步驟(a)中溶劑選自乙腈、苯、甲苯、環(huán)己烷中的一種或任意兩種溶劑之間的混合溶劑，優(yōu)選環(huán)己烷作為反應溶劑。步驟(a)中所述酸性催化劑選自對甲苯磺酸、苯磺酸或硫酸；酸性催化劑優(yōu)選為對甲苯磺酸。步驟(b)中所述反應溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇等一種或一種以上溶劑，優(yōu)選乙醇作為反應溶劑。步驟(b)中反應酸性水解溶劑選自醋酸、鹽酸、硫酸等；優(yōu)選醋酸。步驟(c)中所述溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇等一種或一種以上溶劑；優(yōu)選乙醇。步驟(c)中加氫催化劑選自pd/c、pt/c或雷尼鎳；優(yōu)選雷尼鎳。步驟(d)所述酸性催化劑選自對甲苯磺酸、苯磺酸或濃硫酸；優(yōu)選濃硫酸。
實施例1 二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺(II)的制備 裝有溫度計，油水分離器的500mL三口燒瓶中，加入艾薇醛(72g，0.52mol)，70mL甲苯，再加入吡咯烷(63g，0.6mol)，對甲苯磺酸1g。反應體系加熱回流反應4h，待得到理論量的水(9.36g，9.36mL)時，停止反應，冷至室溫，投入1.1g醋酸鈉，過濾反應液，濾液減壓蒸去溶劑，得到的殘留物用油泵進行減壓蒸餾，收集126-130℃/133pa的餾分61g，即為產品，收率61％，經GC分析純度為91％。
實施例2 二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺(II)的制備 裝有溫度計，油水分離器的500mL三口燒瓶中，加入艾薇醛(72g，0.52mol)，70mL環(huán)己烷，再加入吡咯烷(63g，0.6mol)，對甲苯磺酸1g。反應體系加熱回流反應5h，待得到理論量的水(9.36g，9.36mL)時，停止反應，冷至室溫，投入1.2g醋酸鈉，過濾反應液，濾液減壓蒸去溶劑，得到的殘留物用油泵進行減壓蒸餾，收集126-132℃/133pa的餾分68g，即為產品，收率68％，經GC分析純度為90％。
實施例3 (1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸甲酯(III)的制備 250mL三口瓶中加入二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺(II)(61g，0.32mol)，100mL甲醇，加熱回流，在1h內滴加丙烯酸甲酯(35g，0.4mol)，滴畢繼續(xù)回流反應3h，減壓蒸去甲醇，殘留物中加入等體積量的20％冰醋酸溶液，再繼續(xù)反應4h，取樣經GC分析，原料反應完畢，停止反應，分層，水相用乙酸乙酯(100mL×2)萃取，合并有機相，用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液蒸去溶劑，殘留物進行減壓蒸餾，收集146-150℃/133pa的餾分46g為產品，收率64％，經GC分析，純度為95％。
實施例4 (1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸甲酯(III)的制備 250mL三口瓶中加入二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺(II)(61g，0.32mol)，100mL乙醇，加熱回流，在1h內滴加丙烯酸甲酯(35g，0.4mol)，滴畢繼續(xù)回流反應3h，減壓蒸去乙醇，殘留物中加入等體積量的20％冰醋酸溶液，再繼續(xù)反應4h，取樣經GC分析，原料反應完畢，停止反應，分層，水相用乙酸乙酯(100mL×2)萃取，合并有機相，用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液蒸去溶劑，殘留物進行減壓蒸餾，收集146-150℃/133pa的餾分50g為產品，收率72％，經GC分析，純度為96％。
實施例5 (1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸甲酯(IV)的制備 250mL加氫反應釜中加入(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸甲酯(III)(40g，0.18mol)，T1型雷尼鎳1g，再加入異丙醇25mL，攪拌下加熱至135-137℃，再通入氫氣至40atm，保持反應溫度和壓力攪拌15h，反應完畢，降溫、瀉壓后拆卸反應釜，過濾反應液，濾液減壓蒸去溶劑，得(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸甲酯粗品35，收率85％，經GC分析，純度94.5％。
實施例6 (2-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸甲酯(IV)的制備 250mL加氫反應釜中加入(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸甲酯(III)(40g，0.18mol)，T1型雷尼鎳1g，再加入乙醇25mL，攪拌下加熱至135-137℃，再通入氫氣至40atm，保持反應溫度和壓力攪拌15h，反應完畢，降溫、瀉壓后拆卸反應釜，過濾反應液，濾液減壓蒸去溶劑，得(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸甲酯粗品38，收率92％，經GC分析，純度95.5％。
實施例7 9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮(I)的制備 在250mL三口瓶中加入(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸甲酯(IV)(27g，0.12mol)、70mL水和30mL濃硫酸，磁力攪拌下，反應體系用油浴加熱至60℃左右，并維持反應溫度在60℃攪拌4h，GC檢測原料反應完畢，反應體系冷至室溫，用50％氫氧化鈉水溶液中和反應液，中和至中性，再乙酸乙酯(100mL×2)萃取，飽和食鹽水(150mL)水洗，分出有機相，有機相用無水硫酸鎂干燥，過濾，減壓旋干溶劑得到粗品，粗品再用油泵減壓蒸餾，收集165-168℃/133pa的產品餾分18g，收率77％，經GC分析，純度96％。
如圖1所示1H NMR(CDCl3，δ)0.79-1.23(d，6H，CH3)，1.27-1.67(m，8H，CH2)，1.79-2.21(m，2H，CH2)，2.46-2.66(t，2H，CH2)，3.86-4.38(m，2H，CH2)。
如圖2所示MS(70eV)(EI)m/z196；164；148；122；95；77；55；44. 以上所述內容僅為本發(fā)明構思的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術方案所做的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種制備結構式為(I)的9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮的方法，包括下列步驟
a.將艾薇醛與吡咯烷在溶劑中混合，用酸催化的方法，進行脫水反應，得到化學式為(II)的二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺，反應過程中需進行油水分離，及時去除水分，其中，所述溶劑選自乙腈、苯、甲苯、環(huán)己烷中的一種或一種以上的混合物，所述酸性催化劑選自對甲苯磺酸、苯磺酸或硫酸中的一種；
b.將化學式為(II)的二甲基-環(huán)己烯基吡咯烯胺與丙烯酸酯在溶劑中加熱回流進行michael加成反應，之后反應混合物用酸處理水解，加熱回流，掉吡咯胺基，裸露醛基，反應獲得結構式為(III)的艾薇醛的酯衍生物即(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸酯，其中，所述丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯；溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇中一種或一種以上的混合物溶劑，酸性水解溶劑為醋酸、鹽酸或硫酸；
c.將化學式為(III)的(1-甲酰-4，6二甲基-3環(huán)己烯烷)丙烯酸酯加入高壓反應釜中，加入溶劑和加氫催化劑，充入氫氣并升高釜體溫度，反應獲得化學式為(IV)的(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸酯產物，其中，所述溶劑選自甲醇、乙醇或異丙醇中一種或一種以上的混合物，加氫催化劑為pd/c、pt/c或雷尼鎳；
d.將化學式為(IV)的(1-羥甲基-4，6二甲基-3環(huán)己烷)丙烯酸酯和酸性環(huán)合試劑進行混合加熱，獲得產物9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮，其中，所述酸性催化劑選自對甲苯磺酸、苯磺酸或濃硫酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成9，11-二甲基-2-氧雜螺[5，5]-十一烷-3-酮方法，以艾薇醛為起始原料，成烯胺然后和丙烯酸甲酯加成，水解，通過雷尼鎳加氫還原，硫酸催化關環(huán)形成新型螺環(huán)內酯化合物，具有香豆氣息，適用于調配香豆類內酯香精。該方法成本低，反應條件易于實現(xiàn)，且反應收率高、產品質量穩(wěn)定，便于工業(yè)化生產。
文檔編號C07D311/96GK101602755SQ20091005498
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權日2009年7月17日
發(fā)明者王曉科, 潘仙華, 何錫敏, 豐 劉, 歐文華 申請人:上海應用技術學院