專(zhuān)利名稱(chēng)：一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于香精香料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種合成環(huán)十五內(nèi)酯的工藝。
背景技術(shù)：
環(huán)十五內(nèi)酯是一種重要的大環(huán)麝香，不但具有麝香香味，而且持有龍涎香韻。其香氣濃郁、細(xì)膩，但價(jià)格昂貴，是應(yīng)用非常廣泛的香精香料。目前廣泛應(yīng)用于香水、香精、化妝品、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域中，因此采用合成技術(shù)制備環(huán)十五內(nèi)酯是當(dāng)前研究的熱門(mén)課題。現(xiàn)有環(huán)十五內(nèi)酯合成方法，如2008年5月天津大學(xué)的碩士論文“環(huán)十五內(nèi)酯的制備工藝”中，公開(kāi)的方法是先以十二碳二酸和無(wú)水甲醇為原料，以濃硫酸為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)制得十二碳二甲酯，后經(jīng)Claisen酯縮合反應(yīng)制得12-羰基-12-(2-羰基-四氫呋喃-3-)十二酸(甲酯)，再在堿作用下水解脫羧，然后在胼和堿的作用下進(jìn)行黃鳴龍還原反應(yīng)，最后在碳酸鉀作用下及高溫減壓條件下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)而得產(chǎn)品。該方法的缺點(diǎn)是1.該工藝第四步發(fā)生黃鳴龍反應(yīng)生成15-羥基十五酸的操作需要在200°C左右的高溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度過(guò)高，不僅對(duì)反應(yīng)設(shè)備的安全性要求高而且能源的消耗量也大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。并且該反應(yīng)的收率不穩(wěn)定，反應(yīng)重復(fù)性較差。2.該工藝第五步在碳酸鉀和甘油的催化下發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成環(huán)十五內(nèi)酯的反應(yīng)條件較苛刻-高溫負(fù)壓，負(fù)壓條件不易達(dá)到且不好控制，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求也較高；該反應(yīng)需要在180°C的高溫下進(jìn)行，不僅對(duì)反應(yīng)設(shè)備的安全性要求高并且能源的消耗量也大，而且該步的反應(yīng)收率較低，僅有20%左右，從而進(jìn)一步導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高。3.該工藝多次采用重結(jié)晶，洗滌及過(guò)濾工藝，且對(duì)重結(jié)晶后的溶劑及洗滌，過(guò)濾后的水沒(méi)有進(jìn)行處理或回收利用，從而造成資源浪費(fèi)及環(huán)境污染，不利于環(huán)境保護(hù)。4.該工藝第二步的Claisen酯縮合反應(yīng)和第三步的水解脫羧反應(yīng)過(guò)程中，分離操作的難度大，不易控制，易造成產(chǎn)物的浪費(fèi)。從而導(dǎo)致收率降低，僅有60%左右，使生產(chǎn)成本增高。5.該工藝的反應(yīng)收率低，總反應(yīng)收率僅有10%左右，使得該工藝難以推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有合成環(huán)十五內(nèi)酯方法的不足之處，提供一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，重點(diǎn)在于對(duì)合成15-羥基-12-羰基十五酸，15-羥基十五酸及環(huán)十五內(nèi)酯的工藝的改進(jìn)，提高了環(huán)十五內(nèi)酯的產(chǎn)率。因此本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品的產(chǎn)率高，副產(chǎn)物能回收利用，有利于環(huán)境保護(hù)，生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用等特點(diǎn)。本發(fā)明的機(jī)理本發(fā)明首先將十二碳二酸溶于無(wú)水甲醇中，在濃硫酸的催化下發(fā)生酯化反應(yīng)生成十二碳二甲酯，然后與用甲醇鈉活化的Y-丁內(nèi)酯發(fā)生Claisen酯縮合反應(yīng)，再在堿的作用下，水解生成羧酸鹽，然后酸化后脫羧生成15-羥基-12-羰基十五酸。生成的15-羥基-12-羰基十五酸在鋅汞齊的催化下發(fā)生克萊門(mén)森還原反應(yīng)生成15-羥基十五酸，最后在二環(huán)己基碳二亞胺，4-二甲基氨基吡啶，4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽的催化下發(fā)生環(huán)化反應(yīng)即可得到環(huán)十五內(nèi)酯。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案是一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，經(jīng)酯化反應(yīng)， Claisen酯縮合反應(yīng)，水解脫羧及酸化反應(yīng)，克萊門(mén)森還原反應(yīng)及環(huán)化反應(yīng)而得成品。其具體的工藝步驟如下⑴酯化反應(yīng)以無(wú)水甲醇和十二碳二酸為原料，以濃硫酸為催化劑，按照十二碳二酸的質(zhì)量 (g)無(wú)水甲醇的體積(ml)濃硫酸的體積(ml)之比為1 6 7 0. 07 0. 09的比例，在已干燥的回流反應(yīng)器中，先加入十二碳二酸和無(wú)水甲醇并攪拌混合均勻，再在攪拌的條件下加入濃硫酸催化劑，以避免在加入催化劑的過(guò)程中因局部過(guò)熱而導(dǎo)致十二碳二酸氧化。然后，在80 95°C的恒溫下攪拌回流，進(jìn)行酯化反應(yīng)12 14h，再冷卻至室溫并加水稀釋至晶體析出為止。最后，將晶體混合液進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和晶體濾渣。將收集的晶體濾渣，用水做洗滌劑，按照晶體濾渣的質(zhì)量(g)水洗滌劑的體積(ml)之比為1 10 15的比例，進(jìn)行洗滌，分別收集洗滌液和晶體。所收集到的晶體即為制備出的十二碳二甲酯；對(duì)收集的濾液和洗滌液，即為過(guò)濾和洗滌后的水進(jìn)行堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。(2) Claisen酯縮合反應(yīng)及水解，酸化反應(yīng)①Claisen酯縮合及水解脫羧反應(yīng)第(1)步完成后，在已干燥的回流反應(yīng)容器中，先按金屬鈉質(zhì)量(g)無(wú)水甲醇體積(ml)之比為1 7 13. 5的比例，加入金屬鈉和溶劑無(wú)水甲醇，在40 45°C下攪拌回流，直到金屬鈉溶解完全而形成無(wú)色透明的粘稠狀甲醇鈉液體為止。后在粘稠液中加入 Y-丁內(nèi)酯，在40 50°C恒溫下攪拌進(jìn)行活化反應(yīng)40 60min，再加入第(1)步制備出的十二碳二甲酯，在105 115°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行酯縮合反應(yīng)2 8h，然后將酯縮合反應(yīng)的混合物冷卻至室溫。其中Y-丁內(nèi)酯第(1)步反應(yīng)制得的十二碳二甲酯甲醇鈉的摩爾量(mol)之比為1 0. 5 1. 1 0. 9 1. 3。再在酯縮合反應(yīng)的混合物中加入甲醇和濃度為4% 9%氫氧化鈉溶液，在70 95°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行水解脫羧反應(yīng)5 12h，而制備出水解脫羧反應(yīng)的混合物。其中酯縮合反應(yīng)的混合物的質(zhì)量(g)甲醇的體積(ml)氫氧化鈉溶液的體積(ml)之比為1 3 4 3 4。②酸化反應(yīng)第O)-①步完成后，將第O)-①步制得的水解脫羧反應(yīng)混合物放置于容器中冷卻至室溫，按水解脫羧反應(yīng)混合物的質(zhì)量(g) 17%稀鹽酸溶液體積(ml)之比為 1 0.1 0.2的比例，再加入17%稀鹽酸溶液，攪拌2 他，進(jìn)行第一次過(guò)濾，分別收集第一次過(guò)濾的濾液和濾渣。對(duì)收集的第一次的濾液經(jīng)堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。然后在已干燥的回流反應(yīng)器中，按第一次收集的濾渣的質(zhì)量(g)乙醚的體積(ml)正己烷的體積(ml) 之比為1 7 9 7 9的比例，加入第一次收集的濾渣和乙醚及正己烷，在60 80°C 恒溫下攪拌回流20 45min，最后將回流后的混合物轉(zhuǎn)入容器中，密封，靜置結(jié)晶10 40h 后進(jìn)行第二次過(guò)濾，分別收集第二次過(guò)濾的濾液和晶體濾渣。所收集的第二次的晶體濾渣即為制備出的15-羥基-12羰基十五酸；收集的第二次的濾液，可用于下次重結(jié)晶。(3)克萊門(mén)森還原反應(yīng)①制備鋅汞齊第( 步完成后，先按照氯化汞的質(zhì)量(g)質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸的體積(ml)之比為1 20 30的比例，在反應(yīng)器中加入10%的稀鹽酸溶液和氯化汞，攪拌至氯化汞完全溶解而制備出氯化汞溶液。再按照氯化汞溶液中氯化汞鋅粉的質(zhì)量(g)之比為 1 8 12的比例，在氯化汞溶液中加入鋅粉，攪拌進(jìn)行置換反應(yīng)5 20min后再進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和濾渣。所收集的濾渣即為制備出的鋅汞齊；對(duì)收集的濾液經(jīng)堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。②制備15-羥基十五酸第(3)-①步完成后，先按照第O)-②步制備出的15-羥基-12-羰基十五酸的質(zhì)量(g)濃鹽酸的體積(ml)第(3)-①步制備出的鋅汞齊的質(zhì)量(g)之比為1 4 7 0.73 1.76的比例，在已干燥的回流反應(yīng)容器中，加入第O)-②步制備出的15-羥基-12-羰基十五酸和濃鹽酸溶液及第(3)-①步制備出的鋅汞齊，在114 125°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行克萊門(mén)森反應(yīng)5 6h，再冷卻至室溫。后按照克萊門(mén)森反應(yīng)產(chǎn)物硫粉的質(zhì)量(g)之比為1 0. 03 0. 09的比例，再在反應(yīng)器中加入硫粉，攪拌1. 5 他除去汞金屬。然后對(duì)除去汞金屬后的溶液進(jìn)行加熱至沸騰，并進(jìn)行第一次過(guò)濾，分別收集第一次過(guò)濾的濾液和濾渣。再將收集的第一次的濾液靜置冷卻析出固體至固體不再析出為止，分別收集上層清液和下層固體。對(duì)收集的上層清液進(jìn)行堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。最后在已干燥的回流反應(yīng)器中，按下層固體的質(zhì)量(g)丙酮的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為 1 7 9 7 9的比例，加入下層固體和丙酮及正己烷，在65 85°C恒溫下攪拌回流 20 45min，后將回流后的混合物轉(zhuǎn)入容器中，密封，靜置結(jié)晶10 40h后進(jìn)行第二次過(guò)濾，再分別收集第二次過(guò)濾的濾液和晶體濾渣。所收集的第二次的晶體濾渣即為制備出的 15-羥基十五酸；收集的第二次的濾液，可用于下次重結(jié)晶。(4)環(huán)化反應(yīng)①制備4- 二甲基氨基吡啶鹽酸鹽第(3)步完成后，先按照4-二甲基氨基吡啶質(zhì)量(g) 二氯甲烷的體積(ml)之比為1 8 12的比例，在第一個(gè)裝有出氣管的密閉的反應(yīng)器中加入4-二甲基氨基吡啶和二氯甲烷，攪拌混合均勻而制備出4-二甲基氨基吡啶溶液。再按照4-二甲基氨基吡啶的質(zhì)量 (g)濃鹽酸的體積(ml)之比為1 3 7的比例，在第二個(gè)裝有出氣管的密閉的反應(yīng)器中加入濃鹽酸。然后在攪拌條件下，按照濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 1. 7 2. 7 的比例加總量，加入濃硫酸的速度為每秒濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 0.045 0. 076的比例，以避免反應(yīng)不完全，再向第二個(gè)反應(yīng)器中加入濃硫酸，進(jìn)行吸水反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體。對(duì)吸水反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體，經(jīng)過(guò)干燥器在10 35°C下干燥后，導(dǎo)入第一個(gè)反應(yīng)器中，攪拌反應(yīng)30 60min。取出第一個(gè)反應(yīng)器中的反應(yīng)后的混合液，進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和晶體濾渣。對(duì)收集的濾液可再利用；所收集的晶體濾渣即為制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽。②制備環(huán)十五內(nèi)酯第G)-①步完成后，先按照第(3)_②步制備出的15-羥基十五烷酸的質(zhì)量(g) 四氫呋喃的體積(ml)之比為1 232 558的比例，將四氫呋喃加入到第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸中，攪拌至15-羥基十五烷酸完全溶解而制備出15-羥基十五烷酸溶液。再按照15-羥基十五烷酸溶液中的15-羥基十五烷酸的摩爾量(mol) 二環(huán)己基碳二亞胺的摩爾量(mol) 4-二甲基氨基吡啶的摩爾量(mol)第_①步制備出的4-二甲
6基氨基吡啶鹽酸鹽的摩爾量(mol)氯仿的體積(ml)之比為1 1 3 1. 5 6 1 3 30 60的比例，在已干燥的能通入氣體的回流反應(yīng)容器中，加入氯仿、二環(huán)己基碳二亞胺、4- 二甲基氨基吡啶和第⑷-①步制備出的4- 二甲基氨基吡啶鹽酸鹽，并通入氮?dú)猓?65 85°C恒溫和氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，攪拌回流下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)11 17h。同時(shí)向反應(yīng)器中勻速加入第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸溶液，控制加入的速度在10 1 加完。最后將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和濾渣。對(duì)收集的濾渣用于下次環(huán)化反應(yīng)；將收集的濾液在65 75°C下進(jìn)行蒸餾濃縮，當(dāng)蒸餾濃縮物的體積(ml)為原體積的0. 005 0. 01時(shí)，停止蒸餾。分別收集蒸餾出的溶液和蒸餾后的濃縮物。對(duì)收集的蒸餾出的溶液，用于下次溶解15-羥基十五烷酸時(shí)使用；將蒸餾后的濃縮物放置于干燥器中，在25 32°C下干燥10 20h，即制備出收率為22. 39. 2%環(huán)十五內(nèi)酯晶體產(chǎn)品。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果1.本發(fā)明工藝中十二酸二甲酯發(fā)生Claisen酯縮合反應(yīng)，再在堿的作用下，水解生成羧酸鹽，然后酸化后脫羧生成15-羥基-12-羰基十五酸該過(guò)程的收率比原工藝高。本工藝將原工藝第二步的Claisen酯縮合反應(yīng)和第三步的在堿的作用下水解脫羧反應(yīng)合并， 省去分離操作過(guò)程。減少了分離的損失對(duì)產(chǎn)率的影響，簡(jiǎn)化操作步驟，降低能耗，且通過(guò)對(duì)反應(yīng)因素的研究確定出了最佳的反應(yīng)條件，將反應(yīng)收率由60%提高到73%。2.本發(fā)明工藝中15-羥基-12-羰基十五酸發(fā)生克萊門(mén)森還原反應(yīng)生成15-羥基十五酸比原工藝發(fā)生黃鳴龍還原反應(yīng)生成15-羥基十五酸的操作重現(xiàn)率，穩(wěn)定性高?？巳R門(mén)森反應(yīng)更適合含有羧基對(duì)酸不敏感的化合物，而黃鳴龍反應(yīng)適合對(duì)堿不敏感的化合物， 從反應(yīng)機(jī)理上來(lái)看，本工藝比原工藝更適合此化合物的合成。并且本發(fā)明工藝反應(yīng)所需溫度較低，從而對(duì)設(shè)備的安全性要求降低，能耗也相應(yīng)降低，生產(chǎn)成本減少。3.本發(fā)明工藝在二環(huán)己基碳二亞胺和4- 二甲基氨基吡啶及4- 二甲基氨基吡啶鹽酸鹽的催化下發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成環(huán)十五內(nèi)酯的收率比原工藝在碳酸鉀和甘油的催化下發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成環(huán)十五內(nèi)酯的收率高，由原工藝的20%提高到65%，且本發(fā)明工藝不需要高溫負(fù)壓環(huán)境，大大減小了反應(yīng)的操作難度，對(duì)設(shè)備的安全性要求降低，能耗也相應(yīng)降低， 生產(chǎn)成本大大減少。4.本發(fā)明工藝針對(duì)原工藝的重結(jié)晶，洗滌及過(guò)濾工藝進(jìn)行了改進(jìn)，且對(duì)重結(jié)晶后的溶劑及洗滌，過(guò)濾后的水進(jìn)行了處理或回收利用。且對(duì)于方法中使用的溶劑都進(jìn)行了回收處理，提高了對(duì)資源的利用率，降低了生產(chǎn)成本且保護(hù)了環(huán)境。5.本發(fā)明工藝的總收率相對(duì)于原工藝得到了較大的提高，由原工藝的10%提高到了 39 %左右，且降低了生產(chǎn)成本，有利于環(huán)境保護(hù)，便于工業(yè)化推廣應(yīng)用。本發(fā)明工藝可廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)十五內(nèi)酯，采用本發(fā)明工藝合成的環(huán)十五內(nèi)酯產(chǎn)品可廣泛用作為醫(yī)藥、食品、洗化產(chǎn)品等的香精香料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，其具體步驟如下(1)酯化反應(yīng)
以無(wú)水甲醇和十二碳二酸為原料，以濃硫酸為催化劑，按照十二碳二酸的質(zhì)量 (g)無(wú)水甲醇的體積(ml)濃硫酸的體積(ml)之比為1 6.8 0.076的比例，在已干燥的回流反應(yīng)器中，先加入十二碳二酸和無(wú)水甲醇并攪拌混合均勻，再在攪拌的條件下加入濃硫酸催化劑，以避免在加入催化劑的過(guò)程中因局部過(guò)熱而導(dǎo)致十二碳二酸氧化。然后， 在90°C的恒溫下攪拌回流，進(jìn)行酯化反應(yīng)13h，再冷卻至室溫并加水稀釋至晶體析出為止。 最后，將晶體混合液進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和晶體濾渣。將收集的晶體濾渣，用水做洗滌劑，按照晶體濾渣的質(zhì)量(g)水洗滌劑的體積(ml)之比為1 13的比例，進(jìn)行洗滌，分別收集洗滌液和晶體。所收集到的晶體即為制備出的十二碳二甲酯；對(duì)收集的濾液和洗滌液，即為過(guò)濾和洗滌后的水進(jìn)行堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。(2) Claisen酯縮合反應(yīng)及水解，酸化反應(yīng)①Claisen酯縮合及水解脫羧反應(yīng)第(1)步完成后，在已干燥的回流反應(yīng)容器中，先按金屬鈉質(zhì)量(g)無(wú)水甲醇體積(ml)之比為1 9的比例，加入金屬鈉和溶劑無(wú)水甲醇，在42°C下攪拌回流，直到金屬鈉溶解完全而形成無(wú)色透明的粘稠狀甲醇鈉液體為止。后在粘稠液中加入Y-丁內(nèi)酯，在 45°C恒溫下攪拌進(jìn)行活化反應(yīng)45min，再加入第(1)步制備出的十二碳二甲酯，在110°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行酯縮合反應(yīng)池，然后將酯縮合反應(yīng)的混合物冷卻至室溫。其中Y-丁內(nèi)酯第(1)步反應(yīng)制得的十二碳二甲酯甲醇鈉的摩爾量(mol)之比為1 1 1。再在酯縮合反應(yīng)的混合物中加入甲醇和濃度為5%氫氧化鈉溶液，在80°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行水解脫羧反應(yīng)幾，而制備出水解脫羧反應(yīng)的混合物。其中酯縮合反應(yīng)的混合物的質(zhì)量 (g)甲醇的體積(ml)氫氧化鈉溶液的體積(ml)之比為1 3.5 3.5。②酸化反應(yīng)第O)-①步完成后，將第O)-①步制得的水解脫羧反應(yīng)混合物放置于容器中冷卻至室溫，按水解脫羧反應(yīng)混合物的質(zhì)量(g) 17%稀鹽酸溶液體積(ml)之比為1 0.15 的比例，再加入17%稀鹽酸溶液，攪拌池，進(jìn)行第一次過(guò)濾，分別收集第一次過(guò)濾的濾液和濾渣。對(duì)收集的第一次的濾液經(jīng)堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。然后在已干燥的回流反應(yīng)器中，按第一次收集的濾渣的質(zhì)量(g)乙醚的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為1:8:8 的比例，加入第一次收集的濾渣和乙醚及正己烷，在70°C恒溫下攪拌回流30min，最后將回流后的混合物轉(zhuǎn)入容器中，密封，靜置結(jié)晶20h后進(jìn)行第二次過(guò)濾，分別收集第二次過(guò)濾的濾液和晶體濾渣。所收集的第二從的晶體濾渣即為制備出的15-羥基-12羰基十五酸；收集第二次的濾液，可用于下次重結(jié)晶。(3)克萊門(mén)森還原反應(yīng)①制備鋅汞齊第( 步完成后，先按照氯化汞的質(zhì)量(g)質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸的體積 (ml)之比為1 25的比例，在反應(yīng)器中加入10%的稀鹽酸溶液和氯化汞，攪拌至氯化汞完全溶解而制備出氯化汞溶液。再按照氯化汞溶液中氯化汞鋅粉的質(zhì)量(g)之比為1 12 的比例，在氯化汞溶液中加入鋅粉，攪拌進(jìn)行置換反應(yīng)15min后再進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和濾渣。所收集的濾渣即為制備出的鋅汞齊；對(duì)收集的濾液經(jīng)堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。②制備15-羥基十五酸第(3)-①步完成后，先按照第O)-②步制備出的15-羥基-12-羰基十五酸的質(zhì)
8量(g)濃鹽酸的體積(ml)第(3)-①步制備出的鋅汞齊的質(zhì)量(g)之比為1 5 1.25 的比例，在已干燥的回流反應(yīng)容器中，加入第O)-②步制備出的15-羥基-12-羰基十五酸和濃鹽酸溶液及第(3)-①步制備出的鋅汞齊，在116°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行克萊門(mén)森反應(yīng) 5. ，再冷卻至室溫。后按照克萊門(mén)森反應(yīng)產(chǎn)物硫粉的質(zhì)量(g)之比為1 0.05的比例，再在反應(yīng)器中加入硫粉，攪拌4h除去汞金屬。然后對(duì)除去汞金屬后的溶液進(jìn)行加熱至沸騰，并進(jìn)行第一次過(guò)濾，分別收集第一次過(guò)濾的濾液和濾渣。再將收集的第一次的濾液靜置冷卻析出固體至固體不再析出為止，分別收集上層清液和下層固體。對(duì)收集的上層清液進(jìn)行堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放。最后在已干燥的回流反應(yīng)器中，按下層固體的質(zhì)量(g)丙酮的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為1:8:8的比例，加入下層固體和丙酮及正己烷，在75°C恒溫下攪拌回流35min，后將回流后的混合物轉(zhuǎn)入容器中，密封，靜置結(jié)晶20h后進(jìn)行第二次過(guò)濾，再分別收集第二次過(guò)濾的濾液和晶體濾渣。所收集的第二次的晶體濾渣即為制備出的15-羥基十五酸；收集的第二次的濾液，可用于下次重結(jié)晶。(4)環(huán)化反應(yīng)①制備4- 二甲基氨基吡啶鹽酸鹽第(3)步完成后，先按照4- 二甲基氨基吡啶質(zhì)量(g) 二氯甲烷的體積(ml)之比為1 10的比例，在第一個(gè)裝有出氣管的密閉的反應(yīng)器中加入4-二甲基氨基吡啶和二氯甲烷，攪拌混合均勻而制備出4-二甲基氨基吡啶溶液。再按照4-二甲基氨基吡啶的質(zhì)量(g)濃鹽酸的體積(ml)之比為1 5的比例，在第二個(gè)裝有出氣管的密閉的反應(yīng)器中加入濃鹽酸。然后在攪拌條件下，按照濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 2. 5的比例加總量，加入濃硫酸的速度為每秒濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 0. 067的比例， 以避免反應(yīng)不完全，再向第二個(gè)反應(yīng)器中加入濃硫酸，進(jìn)行吸水反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體。對(duì)吸水反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體，經(jīng)過(guò)干燥器在25°C下干燥后，導(dǎo)入第一個(gè)反應(yīng)器中，攪拌反應(yīng) 45min。取出第一個(gè)反應(yīng)器中的反應(yīng)后的混合液，進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和晶體濾渣。對(duì)收集的濾液可再利用；所收集的晶體濾渣即為制備出的4- 二甲基氨基吡啶鹽酸鹽。②制備環(huán)十五內(nèi)酯第G)-①步完成后，先再按照第(3)_②步制備出的15-羥基十五烷酸的質(zhì)量 (g)四氫呋喃的體積(ml)之比為1 460的比例，將四氫呋喃加入到第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸中，攪拌至15-羥基十五烷酸完全溶解而制備出15羥基十五烷酸溶液。再按照15-羥基十五烷酸溶液中的15-羥基十五烷酸的摩爾量(mol) 二環(huán)己基碳二亞胺的摩爾量(mol) 4-二甲基氨基吡啶的摩爾量(mol)第_①步制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽的摩爾量(mol)氯仿的體積(ml)之比為1 2.2 3.3 2 45 的比例，在已干燥的能通入氣體的回流反應(yīng)容器中，加入氯仿、二環(huán)己基碳二亞胺、4-二甲基氨基吡啶和第G)-①步反應(yīng)制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽，并通入氮?dú)?，?0°C 恒溫和氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下攪拌回流下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)16h，同時(shí)向反應(yīng)器中勻速加入第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸溶液，控制加入的速度在1 加完。最后將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和濾渣。對(duì)收集的濾渣用于下次環(huán)化反應(yīng)；將收集的濾液在70°C下進(jìn)行蒸餾濃縮，當(dāng)蒸餾濃縮物的體積(ml)為原體積的0.0065時(shí)，停止蒸餾。分別收集蒸餾出的溶液和蒸餾后的濃縮物。對(duì)收集的蒸餾出的溶液，用于下次溶解15-羥基十五烷酸時(shí)使用；將蒸餾后的濃縮物放置于干燥器中，在30°C下干燥13h，即制備出收率為39. 2%的環(huán)
9十五內(nèi)酯晶體產(chǎn)品。實(shí)施例2一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，同實(shí)施例1，其中第(1)步中，十二碳二酸的質(zhì)量(g)無(wú)水甲醇的體積(ml)濃硫酸的體積(ml) 之比為1 6 0.07，攪拌回流的恒溫度為80°C，進(jìn)行酯化反應(yīng)的時(shí)間為12h，晶體濾渣的質(zhì)量(g)水洗滌劑的體積(ml)之比為1 10。第O)-①步中，金屬鈉質(zhì)量(g)無(wú)水甲醇體積(ml)之比為1 7，在40°C下攪拌回流，在40°C恒溫下攪拌進(jìn)行活化反應(yīng)40min，在105°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行酯縮合反應(yīng)池，Y-丁內(nèi)酯第(1)步反應(yīng)制得的十二碳二甲酯甲醇鈉的摩爾量(mol)之比為 1 0.5 0.9，加入氫氧化鈉溶液濃度為4%，在70°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行水解脫羧反應(yīng)證，酯縮合反應(yīng)的混合物的質(zhì)量(g)甲醇的體積(ml)氫氧化鈉溶液的體積(ml)之比為1丨3 ； 3。第O)-②步中，水解脫羧反應(yīng)的混合物的質(zhì)量(g) 17%稀鹽酸溶液體積(ml) 之比為1 0. 1，加入17%稀鹽酸溶液，攪拌池，濾渣的質(zhì)量(g)乙醚的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為1 7 7，在60°C恒溫下攪拌回流20min，靜置結(jié)晶的時(shí)間為10h。第(3)-①步中，氯化汞的質(zhì)量(g)質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸的體積(ml)之比為1 20，氯化汞溶液中氯化汞鋅粉的質(zhì)量(g)之比為1 8，攪拌進(jìn)行置換反應(yīng)5min。第(3)-②步中，15-羥基-12-羰基十五酸的質(zhì)量(g)濃鹽酸的體積(ml)第 (3)-①步制備出的鋅汞齊的質(zhì)量(g)之比為1 4 0.73，在114°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行克萊門(mén)森反應(yīng)證，克萊門(mén)森反應(yīng)產(chǎn)物硫粉的質(zhì)量(g)之比為1 0. 03，攪拌1. 除去汞金屬，下層固體的質(zhì)量(g)丙酮的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為1 7 7，在 65°C恒溫下攪拌回流20min，靜置結(jié)晶的時(shí)間為10h。第G)-①步中，4-二甲基氨基吡啶質(zhì)量(g) 二氯甲烷的體積(ml)之比為 1 8，4_ 二甲基氨基吡啶的質(zhì)量(g)濃鹽酸的體積(ml)之比為1 3，向第二個(gè)反應(yīng)器中加入濃硫酸的量為濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 1. 7，加入濃硫酸的速度為每秒加入濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 0.076，在35°C下進(jìn)行干燥，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為60min。第G)-②步中，第(3)_②步制備出的15-羥基十五烷酸的質(zhì)量(g)四氫呋喃的體積(ml)之比為1 558，15羥基十五烷酸溶液中的15-羥基十五烷酸的摩爾量 (mol) 二環(huán)己基碳二亞胺的摩爾量(mol) 4-二甲基氨基吡啶的摩爾量(mol)第 G)-①步制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽的摩爾量(mol)氯仿的體積(ml)之比為 1:3:6:3: 60，85°C恒溫下攪拌回流下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)17h，控制加入的速度在16h加完，進(jìn)行蒸餾濃縮的溫度為85°C，蒸餾濃縮物的體積為原體積的0. 005倍，在25°C下干燥 IOh0產(chǎn)品的收率為22.9%。實(shí)施例3一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，同實(shí)施例1，其中第(1)步中，十二碳二酸的質(zhì)量(g)無(wú)水甲醇的體積(ml)濃硫酸的體積(ml) 之比為1 7 0.09，攪拌回流的恒溫度為95°C，進(jìn)行酯化反應(yīng)的時(shí)間為14h，晶體濾渣的質(zhì)量(g)水洗滌劑的體積(ml)之比為1 15。
第O)-①步中，金屬鈉質(zhì)量(g)無(wú)水甲醇體積(ml)之比為1 13.5，在45°〇 下攪拌回流，在50°C恒溫下攪拌進(jìn)行活化反應(yīng)60min，在115°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行酯縮合反應(yīng)他，Y-丁內(nèi)酯第(1)步反應(yīng)制得的十二碳二甲酯甲醇鈉的摩爾量(mol)之比為 1 1. 1 1.3，加入氫氧化鈉溶液濃度為9%，在95°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行水解脫羧反應(yīng) 12h，酯縮合反應(yīng)的混合物的質(zhì)量(g)甲醇的體積(ml)氫氧化鈉溶液的體積(ml)之比為 1 4 4。第O)-②步中，水解脫羧反應(yīng)的混合物的質(zhì)量(g) 17%稀鹽酸溶液體積(ml) 之比為1 0.2，加入17%稀鹽酸溶液，攪拌他，濾渣的質(zhì)量(g)乙醚的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為1 9 9，在80°C恒溫下攪拌回流45min，靜置結(jié)晶的時(shí)間為40h。第(3)-①步中，氯化汞的質(zhì)量(g)質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸的體積(ml)之比為1 30，氯化汞溶液中氯化汞鋅粉的質(zhì)量(g)之比為1 12，攪拌進(jìn)行置換反應(yīng)20min。第(3)-②步中，15-羥基-12-羰基十五酸的質(zhì)量(g)濃鹽酸的體積(ml)第 (3)-①步制備出的鋅汞齊的質(zhì)量(g)之比為1 7 1.76，在125°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行克萊門(mén)森反應(yīng)他，克萊門(mén)森反應(yīng)產(chǎn)物硫粉的質(zhì)量(g)之比為1 0.09，攪拌他除去汞金屬，下層固體的質(zhì)量(g)丙酮的體積(ml)正己烷的體積(ml)之比為1 9 9，在 85°C恒溫下攪拌回流45min，靜置結(jié)晶的時(shí)間為40h。第G)-①步中，4-二甲基氨基吡啶質(zhì)量(g) 二氯甲烷的體積(ml)之比為 1 12，4_ 二甲基氨基吡啶的質(zhì)量(g)濃鹽酸的體積(ml)之比為1 7，向第二個(gè)反應(yīng)器中加入濃硫酸的量為濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 2. 7，加入濃硫酸的速度為每秒加入濃鹽酸濃硫酸的體積(ml)之比為1 0.045，在10°C下進(jìn)行干燥，攪拌反應(yīng)的時(shí)間為30min。第G)-②步中，第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸的質(zhì)量(g)四氫呋喃的體積(ml)之比為1 232，15羥基十五烷酸溶液中的15-羥基十五烷酸的摩爾量 (mol) 二環(huán)己基碳二亞胺的摩爾量(mol) 4-二甲基氨基吡啶的摩爾量(mol)第 G)-①步制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽的摩爾量(mol)氯仿的體積(ml)之比為 1 1 1.5 1 30，65°C恒溫下攪拌回流下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)llh，控制加入的速度在IOh 加完，進(jìn)行蒸餾濃縮的溫度為65°C，蒸餾濃縮物的體積為原體積的0. 01倍，在32°C下干燥 20h。產(chǎn)品的收率為22. 1%。
1權(quán)利要求
1. 一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，其特征在于其具體的工藝步驟如下(1)酯化反應(yīng)以無(wú)水甲醇和十二碳二酸為原料，以濃硫酸為催化劑，按照十二碳二酸的質(zhì)量無(wú)水甲醇的體積濃硫酸的體積之比為Ig 6 7ml 0. 07 0. 09ml的比例，在已干燥的回流反應(yīng)器中，先加入十二碳二酸和無(wú)水甲醇并攪拌混合均勻，再在攪拌的條件下加入濃硫酸催化劑，然后，在80 95°C的恒溫下攪拌回流，進(jìn)行酯化反應(yīng)12 14h，再冷卻至室溫并加水稀釋至晶體析出為止，最后，將晶體混合液進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和晶體濾渣，將收集的晶體濾渣，用水做洗滌劑，按照晶體濾渣的質(zhì)量水洗滌劑的體積之比為Ig 10 15ml的比例，進(jìn)行洗滌，分別收集洗滌液和晶體；(2)Claisen酯縮合反應(yīng)及水解，酸化反應(yīng)①Claisen酯縮合及水解脫羧反應(yīng)第(1)步完成后，在已干燥的回流反應(yīng)容器中，先按金屬鈉質(zhì)量無(wú)水甲醇體積之比為Ig 7 13. 5ml的比例，加入金屬鈉和溶劑無(wú)水甲醇，在40 45°C下攪拌回流，直到金屬鈉溶解完全而形成無(wú)色透明的粘稠狀甲醇鈉液體為止，后在粘稠液中加入Y-丁內(nèi)酯， 在40 50°C恒溫下攪拌進(jìn)行活化反應(yīng)40 60min，再加入第(1)步制備出的十二碳二甲酯，在105 115°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行酯縮合反應(yīng)2 他，然后將酯縮合反應(yīng)的混合物冷卻至室溫，其中Y-丁內(nèi)酯第(1)步反應(yīng)制得的十二碳二甲酯甲醇鈉的摩爾量之比為 1 0.5 1.1 0.9 1.3，再在酯縮合反應(yīng)的混合物中加入甲醇和濃度為4% 9%氫氧化鈉溶液，在70 95°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行水解脫羧反應(yīng)5 12h，其中酯縮合反應(yīng)的混合物的質(zhì)量甲醇的體積氫氧化鈉溶液的體積之比為Ig 3 細(xì)1 3 細(xì)1 ；②酸化反應(yīng)第O)-①步完成后，將第O)-①步制得的水解脫羧反應(yīng)混合物放置于容器中冷卻至室溫，按水解脫羧反應(yīng)混合物的質(zhì)量17%稀鹽酸溶液體積之比為Ig 0.1 0.2ml的比例，再加入17%稀鹽酸溶液，攪拌2 他，進(jìn)行第一次過(guò)濾，分別收集第一次過(guò)濾的濾液和濾渣，對(duì)收集的第一次的濾液經(jīng)堿化處理達(dá)標(biāo)后，排放，然后在已干燥的回流反應(yīng)器中，按第一次收集的濾渣的質(zhì)量乙醚的體積正己烷的體積之比為Ig 7 9ml 7 9ml的比例，加入第一次收集的濾渣和乙醚及正己烷，在60 80°C恒溫下攪拌回流20 45min， 最后將回流后的混合物轉(zhuǎn)入容器中，密封，靜置結(jié)晶10 40h后進(jìn)行第二次過(guò)濾，分別收集第二次過(guò)濾的濾液和晶體濾渣；(3)克萊門(mén)森還原反應(yīng)①制備鋅汞齊第( 步完成后，先按照氯化汞的質(zhì)量質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸的體積之比為 Ig 20 30ml的比例，在反應(yīng)器中加入10%的稀鹽酸溶液和氯化汞，攪拌至氯化汞完全溶解，再按照氯化汞溶液中氯化汞鋅粉的質(zhì)量之比為1 8 12的比例，在氯化汞溶液中加入鋅粉，攪拌進(jìn)行置換反應(yīng)5 20min后再進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和濾渣；②制備15-羥基十五酸第(3)-①步完成后，先按照第O)-②步制備出的15-羥基-12-羰基十五酸的質(zhì)量 濃鹽酸的體積第(3)-①步制備出的鋅汞齊的質(zhì)量之比為Ig 4 7ml 0.73 1.76g 的比例，在已干燥的回流反應(yīng)容器中，加入第O)-②步制備出的15-羥基-12-羰基十五酸和濃鹽酸溶液及第(3)-①步制備出的鋅汞齊，在114 125°C恒溫下攪拌回流進(jìn)行克萊門(mén)森反應(yīng)5 6h，再冷卻至室溫，后按照克萊門(mén)森反應(yīng)產(chǎn)物硫粉的質(zhì)量之比為1 0. 03 0. 09的比例，再在反應(yīng)器中加入硫粉，攪拌1. 5 他除去汞金屬，然后對(duì)除去汞金屬后的溶液進(jìn)行加熱至沸騰，并進(jìn)行第一次過(guò)濾，分別收集第一次過(guò)濾的濾液和濾渣，再將收集的第一次的濾液靜置冷卻析出固體至固體不再析出為止，分別收集上層清液和下層固體， 最后在已干燥的回流反應(yīng)器中，按下層固體的質(zhì)量丙酮的體積正己烷的體積之比為 Ig 7 9ml 7 9ml的比例，加入下層固體和丙酮及正己烷，在65 85°C恒溫下攪拌回流20 45min，后將回流后的混合物轉(zhuǎn)入容器中，密封，靜置結(jié)晶10 40h后進(jìn)行第二次過(guò)濾；(4)環(huán)化反應(yīng)①制備4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽第(3)步完成后，先按照4-二甲基氨基吡啶質(zhì)量二氯甲烷的體積之比為Ig 8 12ml的比例，在第一個(gè)裝有出氣管的密閉的反應(yīng)器中加入4-二甲基氨基吡啶和二氯甲烷， 攪拌混合均勻，再按照4-二甲基氨基吡啶的質(zhì)量濃鹽酸的體積之比為Ig 3 7ml的比例，在第二個(gè)裝有出氣管的密閉的反應(yīng)器中加入濃鹽酸，然后在攪拌條件下，按照濃鹽酸 濃硫酸的體積之比為1 1.7 2. 7的比例加總量，加入濃硫酸的速度為每秒濃鹽酸濃硫酸的體積之比為1 0. 045 0. 076的比例，再向第二個(gè)反應(yīng)器中加入濃硫酸，進(jìn)行吸水反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫氣體，對(duì)吸水反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體，經(jīng)過(guò)干燥器在10 35°C下干燥后， 導(dǎo)入第一個(gè)反應(yīng)器中，攪拌反應(yīng)30 60min，取出第一個(gè)反應(yīng)器中的反應(yīng)后的混合液，進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和晶體濾渣；②制備環(huán)十五內(nèi)酯第G)-①步完成后，先按照第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸的質(zhì)量四氫呋喃的體積之比為Ig 232 558ml的比例，將四氫呋喃加入到第(3)-②步制備出的 15-羥基十五烷酸中，攪拌至15-羥基十五烷酸完全溶解，再按照15-羥基十五烷酸溶液中的15-羥基十五烷酸的摩爾量二環(huán)己基碳二亞胺的摩爾量4-二甲基氨基吡啶的摩爾量第G)-①步制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽的摩爾量氯仿的體積之比為 Imol 1 3mol 1. 5 6mol 1 3mol 30 60ml的比例，在已干燥的能通入氣體的回流反應(yīng)容器中，加入氯仿、二環(huán)己基碳二亞胺、4-二甲基氨基吡啶和第G)-①步制備出的4-二甲基氨基吡啶鹽酸鹽，并通入氮?dú)?，?5 85°C恒溫和氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，攪拌回流下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)11 17h，同時(shí)向反應(yīng)器中勻速加入第(3)-②步制備出的15-羥基十五烷酸溶液，控制加入的速度在10 1 !加完，最后將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，分別收集濾液和濾渣，將收集的濾液在65 75°C下進(jìn)行蒸餾濃縮，當(dāng)蒸餾濃縮物的體積為原體積的 0. 005 0. 01時(shí)，停止蒸餾，分別收集蒸餾出的溶液和蒸餾后的濃縮物，將蒸餾后的濃縮物放置于干燥器中，在25 32°C下干燥10 20h。
全文摘要
一種環(huán)十五內(nèi)酯的合成工藝，屬于香精香料合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明經(jīng)酯化反應(yīng)、Claisen酯縮合反應(yīng)、水解脫羧反應(yīng)、克萊門(mén)森還原反應(yīng)及環(huán)化反應(yīng)而得成品。本發(fā)明簡(jiǎn)化了工藝步驟，充分利用物質(zhì)資源，并具有能耗低，產(chǎn)品收率高，有利于環(huán)境保護(hù)，生產(chǎn)成本低，便與工業(yè)化推廣應(yīng)用等特點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)十五內(nèi)酯，采用本發(fā)明工藝合成的環(huán)十五內(nèi)酯產(chǎn)品可廣泛用作醫(yī)藥、食品、洗化產(chǎn)品等的香精香料。
文檔編號(hào)C07D313/00GK102285956SQ201110277599
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者劉子林, 張紅晶, 徐迪, 楊海燕, 楊靈莉, 田婉潔, 羅自萍, 許其亮, 譚世語(yǔ), 陳紅梅 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)