几种香料在超声格氏反应下的制备

几种香料在超声格氏反应下的制备袁金亮1甄宏爝2(1.广州道明化学有限公司，广东广州510665；2.广州百花香料股份有限公司，广东广州510725)摘要：以超声波为引发条件，引发制备格氏试剂，从而制备几种香料：二甲基苄基原醇、4-甲基-3-癸烯-5-醇、1-辛烯-3-醇、8-烯丙基-8-羟基三环[5,2,1,02,6]癸烷。与常规引发条件相比，超声波引发格氏反应具有反应时间短、节约能源、操作简便、产率高等优点。关键词:合成；超声波；格氏反应；香料SynthesisofsomeAromaChemicalsbyGrignardReactionwithSupersonicasrevulsantYUANJin-liang1ZHENHong-jue2（1.GuangzhouDaomingchemicalcorporationlimited,Guangzhou,510665,China;2.GuangzhouBaihuaFlavors&FragrancesCo.,Ltd.,Guangzhou,510370,China）Abstract:ThispapersummarizesthesynthesisofDimethylBenzylCarbinol、4-Methyl-3-decene-5-ol、1-Octene-3-ol、8-Allyl-8-hydroxytricyclo[5,2,1,02,6]decanebyGrignardReactionwithSupersonicasrevulsant.Comparewiththeordinaryconditions,thismethodhaveuniqueadvantagesuchasshorttimeforreaction,saveresource,simpleoperationandhighyield,etc.Keywords:synthesis;Supersonic;GrignardReaction;Aroma1前言在无水溶剂（一般为乙醚、四氢呋喃）中，镁可以和许多脂肪烃或芳香烃的卤素化合物发生反应，生成镁有机化合物，人们称为格氏试剂；格氏试剂活性很高，易和－OH、－C=O、－C－X等各种化合物反应，反应活性也各不相同，与镁有机化合物发生的反应称为格氏反应，Grignard所进行的有机镁化合物的合成一般表示如下[1]:RX+Mg无水乙醚引发剂RMgX因为卤代烷基反应活性各不相同，一般需要采用单质碘为引发剂[2]。单质碘虽然用量很少，但其有剧毒；传统格氏反应要求使用严格干燥的乙醚，不好操作，而在超声波辐射下，反应可用普通试剂而无需干燥，反应诱导期可缩短到几秒[3]。使用超声波辐射法对格氏试剂工业化生产具有非常重要的意义[4]。格氏试剂是一种极为有用的试剂，它可以进行许多反应，主要反应如下：1作者简介：袁金亮（1979－），男(汉)，江西宜春人，工程师，毕业于中山大学化学与化学工程学院，主要从事精细有机化学品的研究和开发。电话:[phone],E-mail:[e-mail]'R''CR'OMgXRR''CR'OHRR''+水解R',R''=HorOH格氏反应最早用于合成香料是苯乙醇的合成，近代一些花香型原醇类香料也沿用格氏反应[5]。随着合成香料的发展以及有机化学家对香气和化学结构关系的探索，格氏反应在合成香料中的应用越来越广，发展潜力越来越大。2超声波引发下一些香料的合成作者在研究过程中，利用超声波引发格氏反应制备以下几种香料，在产品产率、纯度都有不同程度的提高，在香气方面更显得透发、殷实。现介绍如下：2.1二甲基苄基原醇二甲基苄基原醇为一种柔和芳香的香原料，具有丁香香气，并带有草香和木香香调，是丁香型香精的主要成分，外观为无色至浅黄色液体，易趋于结晶[6]。它广泛用于百合、素心兰、水仙、铃兰等花香型香精中，也可用于食用香精配方中。随着香精香料行业的快速发展，其用量迅速扩大，每年用量超过300多吨。二甲基苄基原醇的合成大多采用格氏反应，先将氯化苄与镁在超声波辐射下反应生成氯化苄格氏试剂，再将丙酮滴加入上述格氏试剂中缩合，继而水解而得。反应式如下：ClMgMgClONH4Cl/H2OOH超声波2)1)在超声波清洗器（CQ250型，功率250W，频率33KHz，上海超声波仪器厂，下同）里，装上500ml三口烧瓶，并装上搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗，加入10.0g金属镁、40ml四氢呋喃，开动超声波辐射，在搅拌下滴加50g氯化苄和40ml四氢呋喃预混物。滴加完毕保持微沸0.5h，停止超声波，然后滴加30g丙酮和30ml四氢呋喃的预混物。料加毕后继续反应3h，然后用氯化铵饱和溶液水解，粗品进行精馏，收集85℃～87℃/900Pa的馏分，得产品二甲基苄基原醇54.5g，含量98.2%（GC法），反应得率91.6%。2.24-甲基-3-癸烯-5-醇4-甲基-3-癸烯-5-醇（商品名：Undecarertol）是奇华顿公司的新产品，它具有强烈清新的花香香气，并伴有紫罗兰叶和铃兰类青花香韵，能跟现代月下香很好的调和，它还具有椴花的香韵，在花香、木香、麝香香精中，加入会产生明显的清鲜头香效果，在玫瑰、紫罗兰、粉香、果乡香水中会发出自然扩散的效果，这些特征使它成为调香师青睐的理想香料。4-甲基-3-癸烯-5-醇的天然存在未见文献报道[7]，主要以1-溴戊烷经格氏反应制得正戊剂溴化镁，再加入2-甲基-2-戊烯醛进行缩合，然后水解而得。反应式如下：BrMgMgBrOHOHH+2)1)超声波在超声波清洗器里，装上500ml三口烧瓶，并装上搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗，加入24.0g金属镁、150ml四氢呋喃，开动超声波辐射，在搅拌下滴加150g1-溴戊烷和150ml四氢呋喃预混物。滴加完毕保持微沸0.5h，然后停止超声波，缓慢滴加78.5g甲基戊烯醛和60ml四氢呋喃的预混物。料加毕后继续反应3h，然后用氯化铵饱和溶液水解，粗品进行精馏，收集108℃～110℃/300Pa下的馏分221.5g，含量98.0%（GC法），验证为产品4-甲基-3-癸烯-5-醇，反应得率92.5%。2.31-辛烯-3-醇1-辛烯-3-醇又叫松覃醇或蘑菇醇，其具有强烈的泥土、药草香气和愉快的蘑菇香气，主要用于日化和食品香精以及肉类、奶制品和蘑菇香制品中，也有用于配制人造精油、重组精油或制成酯类产品等，由于用途广泛，香气独特，其需求量越来越大。据文献报道，1-辛烯-3-醇可以通过卤代戊烷的格氏试剂与丙烯醛加成制取[8][9]，但由于丙烯醛毒性较大，操作要求比较高，而且工业化制备时产率较低，促使成本提高，影响1-辛烯-3-醇的市场价格。现以价格便宜的氯乙烯制成格氏试剂，再与正己醛缩合，然后水解制得蘑菇醇。反应式如下：H+CH2CH2ClCH2CH2MgClOHOHMg超声波2）1）在超声波清洗器里，装上500ml三口烧瓶，并装上搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗和导气管，加入12.0g金属镁、150ml四氢呋喃，开动超声波辐射，在搅拌下通入氯乙烯气体，金属镁慢慢溶解直至反应物为胶粘糊状，格氏试剂制备完毕，然后停止超声波，开始滴加40g正己醛和50ml四氢呋喃的预混物。料加毕后继续反应3h，然后用氯化铵饱和溶液水解，粗品进行精馏，收集79℃～81℃/2KPa的馏分得产品1-辛烯-3-醇48.5g，含量97.2%（GC法），反应得率88.0%。2.48-烯丙基-8羟基三环[5,2,1,02,6]癸烷8-烯丙基-8羟基三环[5,2,1,02,6]癸烷具有甜润的动物香香气，是可用于配制人造海狸香的为数不多的香料，用量为100PPM至1000PPM就可以获得逼真的、令人满意的海狸香香气[10]，它也是调制高级香精不可缺少的原料[5]。烯丙基溴在超声波辐射下与镁作用生成烯丙基溴化镁，然后将三环癸烷酮滴加入烯丙基溴化镁中缩合，水解后可得8-烯丙基-8羟基三环[5,2,1,02,6]癸烷。反应式如下：BrMgBrOH+HOMg超声波2）1）在超声波清洗器里，装上500ml三口烧瓶，并装上搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗，加入10.0g金属镁、40ml四氢呋喃，开动超声波辐射，在搅拌下滴加52.3g烯丙基溴和40ml四氢呋喃预混物。滴加完毕保持微沸0.5h，然后停止超声波，开始滴加56g三环癸烷酮和60ml四氢呋喃的预混物。料加毕后继续反应3h，然后用氯化铵饱和溶液水解，粗品进行精馏，收集80℃～82℃/130Pa的馏分得产品66.2g，含量97.3%（GC法），反应得率90.1%。3总结以上介绍的几种香原料都在超声波辐射下由格氏反应合成，总产率和产品含量都获得比较满意的结果，见下表：表1超声波辐射与常规条件下格氏反应的比较Tab.1ComparisonofSupersonicandconventionalconditions项目超声波辐射常规条件[5]-[11]总产率/%含量/%总产率/%含量/%二甲基苄基原醇91.698.282.097.04-甲基-3-癸烯-5-醇92.598.052.3pure1-辛烯-3-醇88.097.275.296.58-烯丙基-8-羟基三环[5,2,1,02,6]癸烷90.197.387.196.0由表1可知，超声波辐射对格氏反应有促进作用，从而使整个反应的产率得到提高，主要因为超声辐射能不断的剥除金属镁表面吸附的反应物，暴露出新的金属镁，从而有效地提高了金属镁的活性，促进反应向正方向进行。而且，反应所引起的副反应少，精馏后产品含量也相应提高了，由此可见，利用超声辐射制备格氏试剂是一个非常有效的方法，相信以后以超声辐射为条件格氏反应在合成香料中的应用将更加广泛。参考文献：[1]中国科学院《中国植物志》编委会.中国植物志（第66卷）[M].北京:科学出版社,1977,561.[2]王葆仁.有机镁化合物.有机合成反应[M].北京:科学出版社,1985,1031-1080.[3]SprichJD,LewandosGS.Sonochemicalremovalofadsorbedwaterandalcoholfrommagnesiumsurfaces,InorganicaChimicaActa[J],1983,76(1),241-242.[4]赵逸飞,鲍慈光,冯若,等.声化学研究新进展[J].化学通报,1994,57（8）:26-29.[5]黄亚文,陶骅,何锡敏,等.由格氏反应制备若干合成香料[J].香料香精化妆品,2004,32(3):1-2.[6]刘树文.合成香料技术手册[M].北京:中国轻工业出版社,2000,56-57.[7]RomanK,DietmarL,Wangen.Acyclicalcoholodorantandflavoringsubstances[P].US:45585662，1986-04-29.[8]王建新,朱同胜.食用香料1-辛烯-3-醇的合成[J].无锡轻工大学学报,1998,17(01):25-28.[9]崔建国,朱汝葵,万锋锋,等.一种磨茹香气香料——1-辛烯-3-醇的合成与应用研究[J].广西师院学报(自然科学版),1998,42(01):16-18.[10]TorreyS.FragrancesandFlavorsRecentDevelopments[M].London,NoyesDataCorp.，1980.174-177.[11]金敬红.二甲基苄基原醇的合成[J].香料香精化妆品,2001,29(2):3-4.