專利名稱：一種4-甲基辛酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及香料4-甲基辛酸的合成。
背景技術(shù)：
4-甲基辛酸天然存在于茶、菠蘿蜜、朗姆酒、蘋果、草莓中，屬天然等同香料。其香氣 特征為具有蠟樣的豬肉、牛肉、焙烤羔羊的脂肪香氣，并有奶油、牛奶和內(nèi)酯香韻。味覺特 征表現(xiàn)在20mg/kg的濃度，具有脂肪、蠟香、奶油、內(nèi)酯風(fēng)味，并有金屬氣息。4-甲基辛酸 應(yīng)用非常廣泛，可用于奶制品、干酪、奶油、白脫油和煉乳中，其用量(通常/最大，mg/kg)
如下冰凍奶制品0.15/3.0;肉產(chǎn)品0.1/0.5;果凍、布丁 0.05/0.15;湯0.05/0.15; 快餐食品1.0/3.0;肉汁0.15;牛奶產(chǎn)品0.3/3.0;干酪0.3/3.0。因此，人們對如何 大量生產(chǎn)4-甲基辛酸非常感興趣。
關(guān)于4-甲基辛酸的制備方法已有一些文獻(xiàn)報(bào)道
1. Hallett等(J.Chem.Ecol., 1995， 21， 10， 1549-1570) 、 Litjens等(Tetrahedron 1999, 55, 12411-12418)提出氧化4-甲基辛醛可得到4-甲基辛酸，該方法所需原料不易得，因此應(yīng)用受 到了限制。
<formula>formula see original document page 3</formula>2. Hedenstrom等(Tetrahedron Asymmetry: 2002,13， 8, 835~844)從2-甲基-l-已醇出發(fā)， 用溴和紅磷合成了 2-甲基-l-溴已烷，然后其和丙二酸二乙酯發(fā)生親核取代反應(yīng)，最后脫羧得 到4-甲基辛酸。該路線方法成熟，但如何獲得原料的問題仍未解決，而且工藝上仍然需要改 進(jìn)。
<formula>formula see original document page 3</formula>3.何錫敏等(CN 101165041 A)中也報(bào)道了一種方法，如下式所示，該方法同樣沒有解 決原料的問題。總而言之，現(xiàn)有的各種方法都具有方法不經(jīng)濟(jì)，不適合用于工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的問題。因此, 人們需要一種改進(jìn)4-甲基辛酸的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種4-甲基辛酸的合成方法，本方法以烯丙基醇為原料，通過四步 反應(yīng)制備4-甲基辛酸，使4-甲基辛酸的合成不僅解決了原料來源問題，而且更為經(jīng)濟(jì)。
4-甲基辛酸的合成路線如下式所示:
C2H500C、c"OOC2H5
H2 I (pOOC2H5 KOH
> ^^^^^^COOC2H5 C00H
H0^0H
4-甲基辛酸的具體合成步驟如下
(1) 以烯丙醇為原料，以體積比為l: 5 10加入到反應(yīng)介質(zhì)正戊烷中，烯丙醇與L2M 或1.6M正丁基鋰發(fā)生烷基化反應(yīng)，正丁基鋰與烯丙醇摩爾比為2.2 2.5: 1，經(jīng)過處理后， 減壓蒸餾高產(chǎn)率地得到2-甲基-l-己醇。
(2) 用2-甲基-l-已醇和甲基磺酰氯反應(yīng)合成2-甲基-l-已醇的甲基磺酸酯，溶劑采用二 氯甲烷，2-甲基-l-己醇和二氯甲垸的體積比為1: 5 10，縛酸劑采用三乙胺，2-甲基-l-已醇 和三乙胺的摩爾比為l: L2 1.6;或用2-甲基-l-已醇和對甲苯磺酰氯反應(yīng)合成2-甲基-l-已 醇對甲苯磺酸酯，溶劑采用二氯甲烷，2-甲基-l-已醇和二氯甲垸的體積比為1: 5 10，縛酸 劑采用三乙胺，2-甲基小已醇和三乙胺的摩爾比為1: 1.2 1.6;或向2-甲基-l-己醇中滴加 三溴化磷，2-甲基-l-己醇和三溴化磷的摩爾比為3: 1.1 1.5，制得2-甲基-l-溴己烷；或?qū)?2-甲基-l-己醇與三氟乙酸酐混合加熱制得2-甲基-l-已醇的三氟乙酸酯，2-甲基-l-已醇和三氟 乙酸酐的摩爾比為l: 1.0 1.2。
(3) 在70%氫化鈉的甲苯溶液中，加入丙二酸二乙酯，丙二酸二乙酯與甲苯的體積比為
1: 5 10,氫化鈉和丙二酸二乙酯的摩爾比為1.0 1.1: 1.0，丙二酸二乙酯在強(qiáng)堿的作用下失去一個(gè)質(zhì)子，生成鈉鹽；然后加入相轉(zhuǎn)移催化劑，相轉(zhuǎn)移催化劑和丙二酸二乙酯的摩爾比 為1.0: 10 40;加熱至甲苯回流，溫度為U0 112'C，這時(shí)加入步驟2中合成的2-甲基-1-已醇的甲基磺酸酯、2-甲基-l-已醇的對甲苯磺酸酯、2-甲基-l-溴己垸、2-甲基-l-巳醇的三氟 乙酸酯中的任何一種，都可制得2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯，它們與丙二酸二乙酯的摩 爾比為1.0 1. 1: 1.0。
(4) 2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯先經(jīng)過皂化，然后在乙二醇中脫掉一個(gè)羧基，接著 再經(jīng)過皂化，最后酸化后得到產(chǎn)物4-甲基辛酸。
相轉(zhuǎn)移催化劑可以是甲基三辛基氯化銨(TBA)、芐基三乙基氯化銨(TEBA)、四丁基溴 化銨(TBAB)、四丁基硫酸氫銨(TBAB)中的任一種。
皂化所用堿為氫氧化鉀或氫氧化鈉，2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯與所用堿的摩爾比 為l: L0 1.1;所用溶液為95%乙醇，2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯與95%乙醇體積比為 1: 1,2 2. 5。
酸化用1 6 M鹽酸或l 6 M硫酸，2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯與酸的摩爾比為1: 2 3。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的合成方法所用原料烯丙醇價(jià)廉易得，所使用的催化劑用 量小，且反應(yīng)條件溫和，總產(chǎn)率高，不污染環(huán)境，后處理方便等優(yōu)點(diǎn)，因而更具工業(yè)化價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
(1) 0 。C下，將20.6克(0.35 mol， 24.24 mL)烯丙醇和200 mL正戊烷混合后，20分 鐘內(nèi)滴加到1.6M正丁基鋰(0.80mol， 500mL)中，室溫下攪拌反應(yīng)1小時(shí)。0 'C下，向反 應(yīng)體系中小心加入200mL水，攪拌反應(yīng)20分鐘，分液，有機(jī)層用30 mL3 M鹽酸洗滌，然 后再用30mL水洗兩次，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去大部分低沸點(diǎn) 溶劑，然后減壓蒸餾得到產(chǎn)品2-甲基-l-己醇35克(87%) (166 167 。C/760mm)。氣相色譜 標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。
(2) 0 。C下，向2-甲基-l-己醇23.2克(0.2 mol)、 二氯甲烷150 mL、三乙胺42 mL (0.3 mol)的混合溶液中滴加甲基磺酰氯25.07克(0.22 mol， 16.94 mL) ,10 15分鐘內(nèi)滴加完畢， 然后攪拌30分鐘，倒入冰水中，分層，除去水層，有機(jī)層依次用10%鹽酸、飽和碳酸鈉溶液 和飽和鹽水洗滌，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，真空抽干得到 粗品2-甲基-l-己醇的甲基磺酸酯35克(98%)。產(chǎn)物未經(jīng)處理可直接用在下步反應(yīng)中。
(3) 70%的氫化鈉13.72克(0.4mol)用甲苯洗滌除去礦物油后，放入燒瓶中，加入甲 苯400毫升，攪拌下滴加丙二酸二乙酯64.03克(0.4 mol， 60.70 mL)，反應(yīng)放出氫氣，直到
5無氣體放出后，加入甲基三辛基氯化銨8.06克(0.02 mol)溶解在20毫升甲苯的溶液，然后加熱回流。滴加溶解在50 mL甲苯中的2-甲基-l-己醇的甲基磺酸酯77.72克(0.4 mol)，滴加完畢后回流8小時(shí)。冷至室溫后加入100mL2M鹽酸酸化，分離有機(jī)層，再分別飽和碳酸鈉溶液洗滌，飽和鹽水洗，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑。剩余物經(jīng)減壓精餾得到產(chǎn)品2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯89.91克，收率為87%。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。
(4)取25.8克(約0.1 mol)2-(2-甲基己基)丙二酸二乙酉旨，加入7.5克82% KOH (0.11mol)和95%乙醇50毫升，回流2小時(shí)。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇，加入乙二醇20毫升，加熱回流3小時(shí)。加入7.5克82。/。KOH (0.11 mol)和95%乙醇50毫升，回流2小時(shí)后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)將乙醇除去。剩余物中加入2M鹽酸(140 mL， 0.28 mol)中和，乙醚萃取，有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除乙醚，剩余物經(jīng)減壓蒸餾得到產(chǎn)物4-甲基辛酸約12克(75%)。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。實(shí)施例2
(1) 0 。C下，將58.08克(1.00 mol， 69.26 mL)烯丙醇和600 mL正戊烷混合后，30分鐘內(nèi)滴加到1.2M正丁基鋰(2.50 mol， 2083 mL)中，室溫下攪拌反應(yīng)1小時(shí)。0 T下，向反應(yīng)體系中小心加入600 mL水，攪拌反應(yīng)30分鐘，分液，有機(jī)層用260 mL 1 M鹽酸洗滌，然后90mL水洗兩次，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去大部分低沸點(diǎn)溶劑，剩余物經(jīng)減壓蒸餾得到產(chǎn)品2-甲基-l-己醇98.8克(85%) (166-167。C/760 mm)。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。
(2) 0 。C下，向2-甲基-1-己醇23.2克(0.2mol)、 二氯甲烷150mL、三乙胺42mL(0.3mol)的混合溶液中滴加二氯甲烷80 mL和對甲基苯磺酰氯41.94克(0.22 mol)的混合溶液，30分鐘內(nèi)滴加完畢，然后室溫下攪拌30分鐘，倒入冰水中，分層，除去水層，有機(jī)層依次用10%鹽酸、飽和碳酸鈉溶液和飽和鹽水洗滌，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，剩余物真空抽干得到粗品2-甲基-l-己醇的對甲基苯磺酸酯51.91克(96%)。產(chǎn)物未經(jīng)處理可直接用在下步反應(yīng)中。
(3) 70%的氫化鈉13.72克(0.4md)用甲苯洗滌除去礦物油后，放入燒瓶中，加入甲苯400毫升，攪拌下滴加丙二酸二乙酯64.03克(0.4mol， 60.70mL)，反應(yīng)放出氫氣，直到無氣體放出后加入芐基三乙基氯化銨4.56克(0.02 mol)溶解在20毫升甲苯的溶液，然后加熱至甲苯回流。滴加溶解在200毫升甲苯中的2-甲基-l-己醇的對甲基苯磺酸酯108.16克(0.4mol)，滴加完畢后回流8小時(shí)。冷至室溫后加入100mL2M鹽酸酸化，分離有機(jī)層，有機(jī)層再分別用飽和碳酸鈉溶液洗滌，飽和鹽水洗滌，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑。剩余物經(jīng)減壓精餾得到產(chǎn)品2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯85.76克，收率為83%。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。
(4)取51.6克C0.2mo1) 2-(2-甲基己基)丙二酸二乙酯，加入8.8克NaOH (0.22 mol)和95%乙醇IOO毫升，回流3小時(shí)。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇，加入乙二醇40毫升，加熱回流3小時(shí)后加入8.8克NaOH (0.22 mol)和95%乙醇100毫升，回流2小時(shí)后將乙醇旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去。剩余物中加入280mL2M鹽酸中和，用乙醚萃取，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除乙醚，剩余物經(jīng)減壓蒸餾得到產(chǎn)物4-甲基辛酸約25.6克(80%)。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。實(shí)施例3
(1) 0 。C下，向2-甲基-l-己醇116.2克(1.0 mol)中滴加三溴化磷108.28克(0.40 mol)，30分鐘內(nèi)滴加完畢，然后室溫下攪拌15小時(shí)，反應(yīng)物倒入冰水中，分層，除去水層，有機(jī)層依次用5 mL濃硫酸酸洗兩次，20mL水洗兩次，飽和碳酸鈉溶液20 mL洗滌，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，剩余物減壓蒸餾得到產(chǎn)品2-甲基-l-溴己垸89.55克(50%)。
(2) 70%的氫化鈉13.72克(0.4md)用甲苯洗滌除去礦物油后，放入燒瓶中，加入甲苯400毫升，攪拌下滴加丙二酸二乙酯64.03克(0.4 mol， 60.70 mL),反應(yīng)放出氫氣，直到無氣體放出后加入相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基溴化銨6.45克(0.02 mol)溶解在20毫升甲苯的溶液，然后加熱回流。滴加溶解在200毫升甲苯中的2-甲基-l-溴己烷71.64克(0.4 mol)，滴加完畢后回流10小時(shí)。冷至室溫后加入100mL2M鹽酸酸化，分離有機(jī)層，有機(jī)層再用飽和碳酸鈉溶液洗滌，飽和鹽水洗滌，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑。剩余物經(jīng)減壓精餾得到產(chǎn)品2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯77.51克，收率為75%。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。
(4)取103.2克(0.4mol)2-(2-甲基己基)丙二酸二乙酯，加入17.6克NaOH (0.44 mol)和95%乙醇200毫升，回流4小時(shí)。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇，加入乙二醇80毫升，加熱回流3小時(shí)。加入17.6克NaOH (0.44 mol)和95%乙醇200毫升，回流2小時(shí)后將乙醇旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去，加入1100mLlM硫酸中和，乙醚萃取，有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除乙醚，剩余物經(jīng)減壓蒸餾得到產(chǎn)物4-甲基辛酸約54.4克(85%)。氣相色譜標(biāo)測化學(xué)純度為>98%。
權(quán)利要求
1.一種4-甲基辛酸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)以烯丙醇為原料，以體積比為1∶5～10加入到反應(yīng)介質(zhì)正戊烷中，烯丙醇與1.2M或1.6M正丁基鋰發(fā)生烷基化反應(yīng)，正丁基鋰與烯丙醇摩爾比為2.2～2.5∶1，經(jīng)過處理后，減壓蒸餾高產(chǎn)率地得到2-甲基-1-己醇；(2)用2-甲基-1-己醇和甲基磺酰氯反應(yīng)合成2-甲基-1-己醇的甲基磺酸酯，2-甲基-1-己醇和二氯甲烷的體積比為1∶5～10，2-甲基-1-己醇和三乙胺的摩爾比為1∶1.2～1.6；用2-甲基-1-己醇和對甲苯磺酰氯反應(yīng)合成2-甲基-1-己醇對甲苯磺酸酯，2-甲基-1-己醇和二氯甲烷的體積比為1∶5～10，2-甲基-1-己醇和三乙胺的摩爾比為1∶1.2～1.6；向2-甲基-1-己醇中滴加三溴化磷，2-甲基-1-己醇和三溴化磷的摩爾比為3∶1.1～1.5，制得2-甲基-1-溴己烷；2-甲基-1-己醇與三氟乙酸酐混合加熱制得2-甲基-1-己醇的三氟乙酸酯，2-甲基-1-己醇和三氟乙酸酐的摩爾比為1∶1.0～1.2；(3)在70％氫化鈉的甲苯溶液中，加入丙二酸二乙酯，丙二酸二乙酯與甲苯的體積比為1∶5～10，氫化鈉和丙二酸二乙酯的摩爾比為1.0～1.1∶1.0，丙二酸二乙酯在強(qiáng)堿的作用下失去一個(gè)質(zhì)子，生成鈉鹽；然后加入相轉(zhuǎn)移催化劑，相轉(zhuǎn)移催化劑和丙二酸二乙酯的摩爾比為1.0∶10～40；加熱至甲苯回流，溫度為110～112℃，這時(shí)加入2-甲基-1-己醇的甲基磺酸酯、2-甲基-1-己醇的對甲苯磺酸酯、2-甲基-1-溴己烷、2-甲基-1-己醇的三氟乙酸酯中的任何一種，都可制得2-(2-甲基己基)丙二酸二乙酯，它們與丙二酸二乙酯的摩爾比為1.0～1.1∶1.0；(4)2-(2-甲基己基)丙二酸二乙酯先經(jīng)過皂化，然后在乙二醇中脫掉一個(gè)羧基，接著再經(jīng)過皂化，最后酸化后得到產(chǎn)物4-甲基辛酸。
2、 如權(quán)利要求l所述的4-甲基辛酸的制備方法，其特征在于，所述相轉(zhuǎn)移催化劑為甲基 三辛基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基硫酸氫銨中的任一種。
3、 如權(quán)利要求l所述的4-甲基辛酸的制備方法，其特征在于，所述皂化所用堿為氫氧化 鉀或氫氧化鈉，2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯與所用堿的摩爾比為1: 1.0 1. 1;皂化所用 溶液為95°/。乙醇，2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯與95%乙醇體積比為1: 1.2 2.5。
4、 如權(quán)利要求l所述的4-甲基辛酸的制備方法，其特征在于，所述酸化采用1 6M鹽 酸或1 6 M硫酸，2- (2-甲基己基)丙二酸二乙酯與酸的摩爾比為1: 2 3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種4-甲基辛酸的制備方法，包括以下步驟以烯丙醇為原料，合成關(guān)鍵中間體2-甲基-1-己醇，然后合成其衍生物。丙二酸二乙酯在強(qiáng)堿的作用下失去一個(gè)質(zhì)子后和2-甲基-1-己醇的一系列的衍生物發(fā)生親核取代反應(yīng)，產(chǎn)物均為2-(2-甲基己基)丙二酸二乙酯，其經(jīng)過皂化，脫羧，皂化和酸化后得到產(chǎn)物4-甲基辛酸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法具有原料易得、所使用的催化劑用量小、產(chǎn)品收率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，因而更具工業(yè)化價(jià)值。
文檔編號C07C51/38GK101525286SQ20091008039
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者劉旭東, 劉锎揚(yáng), 躍 周, 趙興韋 申請人:北京科技大學(xué)