覆盆子酮的合成研究摘要:概述了覆盆子酮的性質(zhì)、特征、應(yīng)用和生產(chǎn)情況, 回顧了覆盆子酮的合成工藝路線，研究綜述了采用不同起始原料的覆盆子酮合成四條工藝路線。

重點用正交實驗法專門研究了對羥基苯甲醛與丙酮的縮合反應(yīng)條件，并對覆盆子酮合成技術(shù)的發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞:覆盆子酮；合成;：對羥基苯甲醛；香料；Claisen—Schmidt縮合；氫化反應(yīng)；重結(jié)晶覆盆子酮，又名復(fù)盆子酮、懸鉤子酮(raspberry ketone)，化學(xué)名為4一對羥基苯基一2一丁酮，商品名稱有Frambinon、Oxypheny2lone、Oxanone 等, 是公認(rèn)的較為安全的合成香料(FEMA No. 2588) 。

它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下:覆盆子酮是覆盆子果的主要香氣成分,具有覆盆子果的特征性甜果香香氣和香味, 它在覆盆子汁中的含量約為011 ×10 - 6～012 ×10 - 6 。

具有光澤的顆粒或針狀白色結(jié)晶,熔點82 ℃,沸點161 ℃/0167 kPa ,可溶于醇類和油類,幾乎不溶于水。

是國內(nèi)外大量使用的一種幽雅果香的香料[1～3]，廣泛應(yīng)用于化妝品和食品中，而且還用于合成醫(yī)藥[4-6] 、染料[7] ,此外在農(nóng)業(yè)上是一種誘蟲劑[8] 。

由于香氣優(yōu)良、用量較大，價格較高，所以各國對覆盆子酮及其類似物的研究都非常重視。

由于它在復(fù)盆子中的含量極低,這就決定了難以從復(fù)盆子果中單離出復(fù)盆子酮,因此現(xiàn)在未能商業(yè)化的大量生產(chǎn)天然復(fù)盆子酮[9]。

一、覆盆子酮的制備路線的回顧目前，關(guān)于覆盆子酮的制備路線國內(nèi)外有不少報道，主要有4種。

如采用苯酚與甲基乙烯基酮的合成方法[10] 、苯酚與丁醇酮的合成方法[11]等。

（1）苯酚與甲基乙烯基酮的合成路線[l0]Albertus JohanMulder[12]等人是以苯酚和甲基乙烯基酮為原料來合成覆翁子酮。

在O～3℃，在強酸催化下進行烷基化反應(yīng)，反應(yīng)大約2小時。

用堿中和至一定DH值，再經(jīng)萃取，減壓蒸餾，重結(jié)晶等操作得到覆笳子酮產(chǎn)品。

收率為69％。

此工藝中使用的原料甲基乙烯基酮制備較為復(fù)雜，并且毒性較大。

苯酚和甲基乙烯基酮進行烷基化，傳統(tǒng)工藝使用磷酸、硫酸等強酸作為催化劑，還會帶來環(huán)境污染及設(shè)備腐蝕等問題。

在后來的研究[13]用陽離子交換樹脂作為催化劑，解決了環(huán)境污染及設(shè)備腐蝕等問題，并且反應(yīng)也易于控制，催化劑可以循環(huán)多次使用。

它的缺點是收率不高，苯酚味難除，而且因為反應(yīng)物的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姸纱罅康臉渲惛碑a(chǎn)物，使得必須進行代價頗大的凈化工作才能得到理想純度的物質(zhì)。

（2)苯酚與丁醇酮的合成路線[11]此工藝路線是以苯酚和4一丁醇一2一酮作為原料，在酸催化下進行烷基化反應(yīng)。

使用原料丁醇酮，可以避免使用毒性較大的甲基乙烯基酮。

但4一丁醇一2一酮易失水生成甲基乙烯酮，反應(yīng)中會產(chǎn)生樹脂狀的副產(chǎn)物。

而且此反應(yīng)也要在強酸和低溫條件下進行，同樣存在設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染及后處理難等問題。

傳統(tǒng)工藝使用水溶性酸作催化劑，收率為45～62％，而使用陽離子交換樹脂作催化劑，收率為67～70％。

(3)對甲氧基芐基氯和乙酰乙酸乙酯的合成路線[14]此路線是將乙酰乙酸乙酯在對甲氧基芐氯的a一烷基取代后，進行酮式分解得到4一對甲氧基苯基．2．丁酮。

在濃氫溴酸作用下，’醚鍵斷裂，最后生成4一對羥基苯基-2-丁酮。

收率為63％。

在氫溴酸作用下，甲氧基斷裂不完全，使得分離出覆盆子酮非常困難。

此外，氫溴酸和溴代烷的分離需要昂貴的儀器。

(4)對羥基苯甲醛與丙酮進行Claisen．Schrnidt縮合，加氫還原的合成路線[15]此條工藝路線是用對羥基苯甲醛與丙酮進行Claisen—Schmidt縮合，然后加氫還原，再經(jīng)減壓蒸餾和重結(jié)晶等后處理獲得理想純度的覆盆子酮。

該法的特點是產(chǎn)品收率高，香氣質(zhì)量好，原料來源充足。

但此合成中要使用大量的堿、酸，會帶來設(shè)備腐蝕、污染環(huán)境等問題。

有許多研究者發(fā)現(xiàn)固體堿催化劑與其他催化劑相比，有反應(yīng)條件溫和，催化活性高等優(yōu)點，并對其進行研究。

1984年J．V．Siniserra[16]發(fā)現(xiàn)固體Ba(OH)2對Claisen—Schmidt縮合反應(yīng)有很好的催化作用。

2002年徐景士[17]使用微波法[18]固體堿催化肉桂醛和丙酮縮合，并且收率很高。

除以上4種合成方法外，生物工藝合成方法[18,19]也研究的很多，目前還處于實驗室階段。

二、實驗綜合以上的四種合成方法的優(yōu)劣，現(xiàn)在較好的制備方法是用對羥基苯甲醛與丙酮縮合。

本論文實驗擬定選擇第(4)條工藝路線作為研究方向，即采用以對二羥基苯甲醛和丙酮為原料,采用氫氧化鈉為縮合催化劑,第一步進行克萊森-施密特縮合反應(yīng),制得4-(對- 羥基苯基)-3-丁烯-2-酮;第二步,用甲酸鎳作為催化劑,異丙醇作溶劑,將其加氫還原,合成復(fù)盆子酮。

該法的特點是產(chǎn)品得率高、質(zhì)量好,原料來源充足。

原料：二羥基苯甲醛(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥9918 %) ,自制; 丙酮、氫氧化鈉、甲酸鎳、異丙醇。

合成工藝：(1) 縮合反應(yīng)向裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的三頸燒瓶中,加入約250 mL 20 %氫氧化鈉溶液,在攪拌下通過滴液漏斗滴加122 g 對2羥基苯甲醛和116 g 丙酮,控制反應(yīng)溫度在20～30 ℃。

滴加完畢后,繼續(xù)攪拌反應(yīng)12～24 h ,結(jié)束反應(yīng)。

將反應(yīng)混合物進行過濾,過濾出42(對2羥基苯基)232丁烯222酮的固體酚鹽(鈉鹽) ,然后加水溶解,再用鹽酸溶液酸化,使42(對2羥基苯基)232丁烯222酮析出, 過濾洗滌后, 進行干燥。

得率為70 %～80 %。

(2) 氫化反應(yīng)向帶有攪拌器的高壓反應(yīng)釜中,加入100 g 經(jīng)縮合反應(yīng)制得的42(對2羥基苯基)232丁烯222酮、5 g甲酸鎳和適量異丙醇,將高壓反應(yīng)釜密閉。

用氫氣置換出空氣,然后在攪拌下進行氫化,溫度120～140 ℃,氫壓10 MPa ,反應(yīng)時間約115～2 h ,直到氫氣不再被吸收為止,即結(jié)束反應(yīng)。

待反應(yīng)混合物冷卻后,將其從反應(yīng)釜放出,過濾出甲酸鎳,先蒸餾回收異丙醇,然后進行減壓分餾,收集170～170 ℃/ 667 Pa 餾分,得到復(fù)盆子酮粗品。

(3)重結(jié)晶分別用熱水和甲苯將它進行重結(jié)晶,即可得到復(fù)盆子酮白色晶體,香氣純正,熔點82 ℃,總得率42 %左右。

三、結(jié)果與討論（1）縮合反應(yīng)條件選擇縮合反應(yīng)是合成覆盆子酮的重要步驟,是提高總收率的關(guān)鍵。

影響縮合反應(yīng)的因素很多,為了獲得最佳反應(yīng)條件,采用正交法進行篩選。

即把反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、氫氧化鈉量和丙酮量作為影響縮合反應(yīng)的可變因素進行考察以求獲得縮合反應(yīng)的高收率。

（2）還原不飽和酮的還原是常規(guī)的加氫還原過程,收率較高,一般可達(dá)94 %～95 %。

南開大學(xué)曾報道過常壓的加氫還原方法[20] ,對于缺乏耐壓設(shè)備的生產(chǎn)廠來說提供了便利。

但其采用鈀炭催化劑,所以必須注意催化劑的回收,否則將增加成本。

（3）重結(jié)晶覆盆子酮的重結(jié)晶直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率,故必須予以重視。

可采用甲苯和水作為溶劑,但均有欠缺處。

用甲苯二次重結(jié)晶,產(chǎn)品其他指標(biāo)可達(dá)標(biāo),只因甲苯及其所含的雜質(zhì)難以去除干凈,致使香氣不夠純正。

用水做溶劑經(jīng)二次重結(jié)晶也可制得產(chǎn)品,但收率低于甲苯,且香味不足,達(dá)不到某些較高的要求。

四、結(jié)語覆盆子酮是一種重要的合成香料,用途極為廣泛,同時它還是有機合成工業(yè)的重要中間體。

隨著香料工業(yè)、有機合成工業(yè)的發(fā)展,其市場需求也在穩(wěn)步增長,保持了較好的銷售態(tài)勢。

現(xiàn)在市場上出售的覆盆子酮主要是通過是用對羥基苯甲醛與丙酮縮合生產(chǎn)的。

而通過其他生產(chǎn)的較少。

總之,我們應(yīng)不斷探索開發(fā)合成工藝簡單、生產(chǎn)成本低、三廢污染小、能耗低的覆盆子酮合成新工藝,以提高我國覆盆子酮的市場競爭力。

同時,還應(yīng)加強對覆盆子酮衍生產(chǎn)品誘蠅酮等的合成工藝技術(shù)研究,開發(fā)出競爭力強的產(chǎn)品,以開拓國際市場。

只有通過廣大有機合成工作者的不懈努力,覆盆子酮合成技術(shù)才能得到更好的發(fā)展。

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