專利名稱：一種硫代薄荷酮香料的合成方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及硫代薄荷酮香料的合成方法。
該方法的步驟如下
A、氯代薄荷酮的制備 在裝有堿液尾氣吸收裝置的燒瓶內(nèi)加入20-30重量份70-90重量％異胡薄荷酮的胡薄荷粗油，然后通入干燥HC1氣體直到飽和，得到氯代薄荷酮溶液；
B、巰基化鈉的制備 在裝有攪拌器、內(nèi)置溫度計、回流冷凝器、滴液漏斗的三口燒瓶內(nèi)加入100-140重量份的無水乙醇，然后加入3. 0-4. 0重量份金屬鈉，加熱回流，待金屬鈉全部溶解后再冷卻到室溫，或者用市售的8-12重量％工業(yè)乙醇鈉溶液，然后通入H2S氣體，直到pH = 7-8，得到巰基化鈉溶液；
C、粗硫代薄荷酮的制備 將步驟B)得到的巰基化鈉溶液冷卻到l(TC或l(TC以下，然后往其中滴加步驟A)制備的氯代薄荷酮溶液，滴加完后再在室溫下繼續(xù)反應1-3小時，然后加入80-120重量份水和80-120重量份乙醚進行洗滌萃取，相分離，分離乙醚相用飽和食鹽水溶液洗滌至中性，再旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚，蒸余液進行減壓蒸鎦，收集9-ll重量份的72-92t: /lkp鎦分，氣相色譜分析，該粗餾分含有22-28重量％硫代薄荷酮，未反應的異胡薄荷酮和胡薄荷酮；
D、粗硫代薄荷酮的精鎦 80-120重量份在步驟C)得到的所述粗餾分進行精鎦，收集88_92°C /lkp鎦分約20-28重量份，該餾分為目標產(chǎn)品硫代薄荷酮。以反應掉的異胡薄荷酮為計算標準，產(chǎn)品得率為17%，好于已有的常壓反應制備工藝的得率；同時也避免了高壓，低溫制備工藝在工業(yè)生產(chǎn)實施上的困難。 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述的堿液選自乙醇鈉、甲醇鈉或異丙醇鈉的堿液。 所述堿液的濃度是0. 5-2. 0摩爾/升。 優(yōu)選地，所述堿液的濃度是1. 0-1. 5摩爾/升。 更優(yōu)選地，所述堿液的濃度是1. 2-1. 3摩爾/升。 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，通入H2S氣體的流量是40-100ml/min。
優(yōu)選地，所述通入H2S氣體的流量是50-70ml/min。
更優(yōu)選地，所述通入H2S氣體的流量是60-80ml/min。 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C中用水和乙醚分1-3次進行洗滌萃取。
根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C中旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚與減壓蒸餾是在壓力3. 0-0. 5KPa下進行的。 在本發(fā)明中，在步驟D中收集72_76°C /lkp鎦分50_60重量份，該鎦分為異胡薄荷酮，返回使用。
在步驟D中還收集78_82°C /lkp鎦分12_16重量份，該鎦分為胡薄荷酮，返回使用。 下面將詳細地描述本發(fā)明。 從熱力學的角度來說，4S與胡薄荷酮的加成反應難以進行。本發(fā)明采用了一種迂
回的合成方法，用親電效果更好的HC1進行親電加成，然后用巰基離子親核取代反應來制
備硫代薄荷酮。
(3) (6) (1) HC1中氯離子的電負性比H2S中硫離子的電負性要大，HC1中的氫原子帶有更多的 正電荷，容易進行親電加成。往胡薄荷酮(3)中通入HCl，生成8-氯代薄荷酮(6)，然后滴 加入含有SH—離子的離子溶液中，進行親核取代反應。由于氯代薄荷酮中的氯為叔碳氯，親 核取代反應類型通常為Snl歷程，即氯離子先行離去，叔碳電子進行SP3雜化成一平面，由 于位阻的原因，SH—離子總是從上面攻擊叔碳離子，產(chǎn)生平伏鍵，而穩(wěn)定的薄荷酮結(jié)構(gòu)的甲 基通常也為平伏鍵，所以合成的硫代薄荷酮多數(shù)為反式構(gòu)型，通常反式硫代薄荷酮(11)和 順式硫代薄荷酮(13)的比例為4 : 1 :
(11) (13) 把氯代薄荷酮滴加入含有巰基離子的質(zhì)子溶劑中，由于3位羰基的誘導作用，4位 碳的H+質(zhì)子，實際上是一個|3位的活潑氫，極易與親核基團和溶劑中的其他堿性基團結(jié)合 而離去，產(chǎn)生4，8位的消除產(chǎn)物，即E工消除反應歷程，回復到原料胡薄荷酮。用NaOH水溶 液通入過量的H2S氣體，pH為7-8，然后滴加入氯代薄荷酮，只有微量硫代薄荷酮產(chǎn)生，大量 仍為原料胡薄荷酮。產(chǎn)生大量消除反應產(chǎn)物的原因，除了具有P活潑氫外，溶劑本身帶有 堿性，溶劑離子體積又小，易與氫離子結(jié)合而離去。
雖然4位的質(zhì)子非常容易離去，但堿性試劑對質(zhì)子的攻擊，由于有空間位阻的原 因，也有一定的難度。水溶液的反應體系，水分子的體積相對較小，易攻擊4位質(zhì)子而生成消除反應產(chǎn)物。本發(fā)明使用乙醇為反應溶劑，盡管乙醇和水的堿性幾乎相等，它們的PKa分 別為15. 9和15. 75，但乙醇的體積要大于水，由于空間效應，和4位的質(zhì)子結(jié)合相對較難，所 以消除反應的產(chǎn)物也有所減少。本發(fā)明在乙醇溶液中通入H2S到pH = 7-8，然后滴加氯代 薄荷酮，最后得到硫代薄荷酮，得率為16%，優(yōu)于已有的常壓反應的文獻報道。
本發(fā)明硫代薄荷酮香料的合成方法步驟如下
A、氯代薄荷酮的制備 在裝有堿液尾氣吸收裝置的燒瓶內(nèi)加入20-30重量份70-90重量％異胡薄荷酮的
胡薄荷粗油，然后通入干燥HC1氣體直到飽和，得到氯代薄荷酮溶液。 本發(fā)明可以使用的堿液尾氣吸收裝置例如是倒三角漏斗附在堿液儲槽上。 所述的堿液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣或氫氧化鎂的堿液。優(yōu)選地，所述
的堿液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣的堿液。更優(yōu)選地，所述的堿液選自氫氧化鈉或
氫氧化鉀的堿液。 所述堿液的濃度是3.0-7.0摩爾/升。 優(yōu)選地，所述堿液的濃度是3. 5-6. 5摩爾/升。 更優(yōu)選地，所述堿液的濃度是4. 0-6. 0摩爾/升。 在本發(fā)明中，可以采用重量分析方法檢測在所得到氯代薄荷酮溶液中的氯代薄荷 酮含量。根據(jù)氯代薄荷酮含量不斷增加直到不變時，可以確定通入HC1氣體已達到飽和。
B、巰基化鈉的制備 在裝有攪拌器、內(nèi)置溫度計、回流冷凝器、滴液漏斗的三口燒瓶內(nèi)加入100-140重 量份的無水乙醇，然后加入3. 0-4. 0重量份金屬鈉，加熱回流，待金屬鈉全部溶解后再冷卻 到室溫，然后通入H2S氣體，直到pH = 7-8，得到巰基化鈉溶液。 在本發(fā)明中，金屬鈉的粒度并不關鍵，但從溶解速度考慮，金屬鈉的粒度優(yōu)選地是 0. 5-2. 5mm。更優(yōu)選地，金屬鈉的粒度是1. 0_1. Smm。 金屬鈉全部溶于無水乙醇所得到的溶液可以采用一般的冷卻方法進行冷卻，例如 用冷卻水或冰塊進行冷卻。 在本發(fā)明中，通入H2S氣體的流量是40-100ml/min。
優(yōu)選地，所述通入H2S氣體的流量是50-90ml/min。
更優(yōu)選地，所述通入H2S氣體的流量是60-80ml/min。
C、粗硫代薄荷酮的制備 將步驟B)得到的巰基化鈉溶液冷卻到l(TC或10°C以下，可以采用通常的冷卻方 法冷卻巰基化鈉溶液，例如冷凍水夾套冷卻。然后，往其中滴加步驟A)制備的氯代薄荷酮 溶液，滴加速度可以控制在l-2ml/分。滴加完后讓該混合物自然地升至室溫，再在室溫下 繼續(xù)反應1-3小時，優(yōu)選地在室溫下繼續(xù)反應2小時。 反應結(jié)束后往其中加入80-120重量份水和80-120重量份乙醚進行洗滌萃取，可 以分l-3次進行洗滌萃取。其后進行相分離，分離乙醚相用飽和食鹽水溶液洗滌至中性，再 旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚，蒸余液進行減壓蒸鎦，收集9-ll重量份的72-92tVlkp鎦分，氣相色譜 分析該粗餾分含有22-28重量％硫代薄荷酮，及未反應的異胡薄荷酮和胡薄荷酮。
在該步驟C中旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚與減壓蒸鎦是在壓力3. 0-0. 5KPa下進行的，優(yōu)選 地壓力2. 0-0. 6KPa，更優(yōu)選地壓力1. 3-0. 7KPa。
旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚使用目前市場上銷售的旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器，例如Looye公司以商 品名ZX98-lRotar即or銷售的旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器。
減壓蒸鎦可用一般的玻璃蒸鎦塔來進行。 減壓蒸鎦時所收集產(chǎn)物采用氣相色譜分析和氣質(zhì)聯(lián)用分析的方法進行了定性與 定量分析。 所述的定性分析采用質(zhì)譜分析方法。
所述的定量分析采用氣相色譜分析。 使用的分析儀器為Agilent 6890N氣相色譜儀；Agilent 7683自動進樣器， Agilent 6890N-5873N氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。
氣相色譜質(zhì)譜分析條件 氣相色譜條件以He為載氣，恒流流速1. Oml/min，進樣口溫度25(TC，升溫程序
60-28(TC，升溫速率8t:/min，分流比29.0 : 1。定量用FID檢測，峰面積積分。 質(zhì)譜條件接口溫度28(TC，電子轟擊能量70eV， EI離子源溫度23(TC，四極桿
溫度15(TC，全掃描范圍m/z 50-550。 D、粗硫代薄荷酮的精鎦 80-120重量份在步驟C)得到的所述粗餾分進行精鎦，本發(fā)明在粗硫代薄荷酮精 鎦時可使用一般的玻璃精鎦塔來進行。 精鎦時收集了 88-92°C /lkp鎦分，采用上述分析方法進行了定性與定量分析，其 硫代薄荷酮的分析結(jié)果如下 MS :m/z :186(M+，24) ， 153 (26) ， 152(13) ， 135(9) ， 123(5) ，112(59) ， 109(62)， 97(25)，81(37)， 75(46)， 69(100)， 67 (33)， 41 (89)。 由上述分析結(jié)果可以確定該餾分為目標產(chǎn)品硫代薄荷酮，20-28重量份。 同時，收集了 72_76°C /lkp鎦分，采用上述分析方法進行了定性與定量分析，其異
胡薄荷酮的分析結(jié)果如下 MS :m/z :152(M+，62) ， 137 (30) ， 125(1) ， 121 (2) ， 119(3) ， 109 (93) ，95(31)， 81 (100) ， 69 (46) ， 68 (60) ， 67 (97) ， 53 (35) ， 41 (76)。 由上述分析結(jié)果可以確定該鎦分為異胡薄荷酮，50-60重量份，可返回使用。
還收集78_82°C /lkp鎦分，采用上述分析方法進行了定性與定量分析，其胡薄荷 酮的分析結(jié)果如下 MS :m/z :152 (M+， 100) ， 137 (32) ， 123 (7) ， 121 (5) ， 119 (4) ， 109 (55) ， 95 (23)， 81 (94) ， 69 (31) ， 68 (21) ， 67 (69) ， 55 (21) ， 41 (34)。 由上述分析結(jié)果可以確定該鎦分為胡薄荷酮，12-16重量份，可返回使用。
[有益效果] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法便于工業(yè)實施，設備投資小，易于操作，是現(xiàn)有的 常壓，常溫工藝條件下制備硫代薄荷酮得率最高的技術(shù)；同時避免了高壓，低溫技術(shù)制備 硫代薄荷酮所帶來的問題，例如l，必需要大，中型的鋼壓力釜設備，設備投資大；2，工藝 中的H^對鋼設備的腐蝕非常厲害，設備的維修和折舊費用高；3，工藝要求反應溫度要達 到-8(TC，需要大量的能耗；4，大，中型的壓力釜內(nèi)溫要達到-8(TC，在設計上也是有困難 的，會增加設備的制造成本和操作難度。具體實施方式

實施例1 在裝有堿液尾氣吸收裝置的燒瓶內(nèi)加入25ml含量80重量％的異胡薄荷酮(23g) 的胡薄荷粗油。然后以流量70ml/min通入HC1氣體，直到飽和，反應液約增重6g，，立刻進 行下步反應。另在裝有攪拌器，在內(nèi)設置溫度計、回流冷凝器、滴液漏斗的500ml三口燒瓶 內(nèi)加入120ml無水乙醇，然后加入切成小塊的金屬鈉3. 5g，回流中待金屬鈉全部溶解，冷卻 到室溫，通入h2s氣體，直到ra = 7. 5。將巰基化鈉的溶液冷卻到l(TC，然后往其中滴加新 制備的氯代薄荷酮溶液，約一小時滴完，再在室溫下攪拌2小時。反應結(jié)束后，加入100ml 水和100ml乙醚進行洗滌萃取，相分離，分離乙醚相用飽和食鹽水洗滌到中性。再旋轉(zhuǎn)真空 蒸出乙醚，蒸余液進行減壓蒸餾，收集72-92°C /lkp鎦分約10g，氣相色譜分析內(nèi)含硫代薄 荷酮25%，未反應的異胡薄荷酮59%和胡薄荷酮16%，反應的理論得率為19%。
上述粗蒸液可通過分鎦塔進行精鎦。投入100g前面得到的粗油，收集 72-76°C /lkp鎦分約55g，采用前面描述的方法分析確定為原料異胡薄荷酮，它可以返回投 料；收集78-82°C /lkp鎦分約14g，采用前面描述的方法分析確定為胡薄荷酮，它也可以返 回投料；收集88_92°C /lkp鎦分約24g ;采用前面描述的方法分析確定為目標產(chǎn)品硫代薄 荷酮。另有少量蒸鎦殘渣。
經(jīng)計算最終產(chǎn)品得率為17%。
其硫代薄荷酮產(chǎn)物分析結(jié)果如下 MS :m/z :186(M+，24) ， 153 (26) ， 152(13) ， 135(9) ， 123(5) ，112(59) ， 109(62)， 97(25)，81(37)， 75(46)， 69(100)， 67 (33)， 41 (89)。
權(quán)利要求
一種硫代薄荷酮香料的合成方法，其特征在于該方法的步驟如下A、氯代薄荷酮的制備在裝有堿液尾氣吸收裝置的燒瓶內(nèi)加入20-30重量份70-90重量％異胡薄荷酮的胡薄荷粗油，然后通入干燥HCl氣體直到飽和，得到氯代薄荷酮溶液；B、巰基化鈉的制備在裝有攪拌器、內(nèi)置溫度計、回流冷凝器、滴液漏斗的三口燒瓶內(nèi)加入100-140重量份的無水乙醇，然后加入3.0-4.0重量份金屬鈉，加熱回流，待金屬鈉全部溶解后再冷卻到室溫，或者用市售的8-12重量％工業(yè)乙醇鈉溶液，然后通入H2S氣體，直到pH＝7-8，得到巰基化鈉溶液；C、粗硫代薄荷酮的制備將步驟B)得到的巰基化鈉溶液冷卻到10℃或10℃以下，然后往其中滴加步驟A)制備的氯代薄荷酮溶液，滴加完后再在室溫下繼續(xù)反應1-3小時，然后加入80-120重量份水和80-120重量份乙醚進行洗滌萃取，相分離，分離乙醚相用飽和食鹽水溶液洗滌至中性，再旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚，蒸余液進行減壓蒸鎦，收集9-11重量份的72-92℃/1kp鎦分，氣相色譜分析該粗餾分含有22-28重量％硫代薄荷酮，及未反應的異胡薄荷酮和胡薄荷酮；D、粗硫代薄荷酮的精鎦80-120重量份在步驟C)得到的所述粗餾分進行精鎦，收集88-92℃/1kp鎦分約20-28重量份，該餾分為目標產(chǎn)品硫代薄荷酮。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的堿液選自乙醇鈉，甲醇鈉，異丙醇鈉 的堿液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述堿液的濃度是0. 5-2. 0摩爾/升。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通入H2S氣體流量是40-100ml/min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟C中用水和乙醚分1-3次進行洗滌 萃取。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟C中旋轉(zhuǎn)真空蒸去乙醚與減壓蒸鎦 是在壓力3. 0-0. 5KPa下進行的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟D中收集72-76°C /lkp鎦分50-60 重量份，該鎦分為異胡薄荷酮，返回使用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟D中收集78-82°C /lkp鎦分12-16 重量份，該鎦分為胡薄荷酮，返回使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硫代薄荷酮香料的合成方法。該方法包括氯代薄荷酮的制備、巰基化鈉的制備、粗硫代薄荷酮的制備與粗硫代薄荷酮的精鎦等步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法便于工業(yè)實施，設備投資小，易于操作，是現(xiàn)有的常壓，常溫工藝條件下制備硫代薄荷酮得率最高的技術(shù)；同時避免了高壓，低溫技術(shù)制備硫代薄荷酮所帶來的設備投資大，設備腐蝕大，能耗大，操作困難等問題。
文檔編號C07C319/02GK101735120SQ20091020122
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者施友鐘, 羅昌榮 申請人:華寶食用香精香料(上海)有限公司