本發(fā)明屬于香料化學(xué)和精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域，具體地說是一種甲基紫羅蘭酮及其中間體的制備方法。
背景技術(shù)：
：甲基紫羅蘭酮為一種很珍貴的合成香料，有六種異構(gòu)體，并有順式和反式異構(gòu)體及旋光異構(gòu)體，成為混合物而存在于合成產(chǎn)品中，通常最具典型香氣特征的α-異甲基紫羅蘭酮(α-IMI)異構(gòu)體占主要成分，為60％以上。合成產(chǎn)品通常呈現(xiàn)淡黃色到黃色液體，具有柔和的紫羅蘭香氣，用于配制多種香精，特別是紫羅蘭型和百合花型等香精和香水。甲基紫羅蘭酮通常由檸檬醛(Citral)和丁酮(MEK)縮合后環(huán)化而制得，其制備方法和β-紫羅蘭酮類似，但遠(yuǎn)比β-紫羅蘭酮復(fù)雜得多，由于丁酮1號位的CH3和3號位的CH2都可以作為親核位點去進(jìn)攻檸檬醛的醛羰基，因此縮合反應(yīng)生成了假性正甲基紫羅蘭酮(PNMI)和假性異甲基紫羅蘭酮(PIMI)兩種異構(gòu)體。和假性紫羅蘭酮環(huán)化生成α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮和γ-紫羅蘭酮三種異構(gòu)體一樣，假性正甲基紫羅蘭酮和假性異甲基紫羅蘭酮分別發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，生成α-正甲基紫羅蘭酮(α-NMI)、β-正甲基紫羅蘭酮(β-NMI)、γ-正甲基紫羅蘭酮(γ-NMI)、α-異甲基紫羅蘭酮(α-IMI)、β-異甲基紫羅蘭酮(β-IMI)和γ-異甲基紫羅蘭酮(γ-IMI)等六種異構(gòu)體。如前所述，在這些異構(gòu)體中α-異甲基紫羅蘭酮(α-IMI)香氣最獨特，最具開發(fā)價值，所以甲基紫羅蘭酮合成工藝的焦點就定位在如何提高縮合步驟中假性異甲基紫羅蘭酮的收率和如何提高環(huán)化步驟中α-異甲基紫羅蘭酮的含量。甲基紫羅蘭酮合成的反應(yīng)路線如下：中國專利CN02134494.9報道了一種假性異甲基紫羅蘭酮的合成方法，其在甲醇-KOH或其它類似的體系中催化合成假性異甲基紫羅蘭酮。反應(yīng)結(jié)束后先回收丁酮和溶劑，然后再中和剩余物料。文獻(xiàn)中雖然述及較高的得率，但并未指明假性異甲基紫羅蘭酮和假性正甲基紫羅蘭酮的比例情況；而且其工藝過程繁瑣，需大量的回收溶劑，還要大批量處理堿催化劑，產(chǎn)生三廢較多。美國專利US7141698也報道了假性甲基紫羅蘭酮和甲基紫羅蘭酮的連續(xù)合成方法，但其采用大量的堿催化劑，也需要利用醋酸中和，一方面浪費大量的堿，另一方面也造成大量的三廢。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種適宜工業(yè)化生產(chǎn)、催化體系可以循環(huán)套用、對環(huán)境友好且合格的甲基紫羅蘭酮及其中間體的制備方法。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種甲基紫羅蘭酮中間體的制備方法，以檸檬醛和丁酮為原料，PEG為溶劑，金屬氫氧化物為縮合劑進(jìn)行Aldol縮合反應(yīng)，合成假性甲基紫羅蘭酮。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為：一種甲基紫羅蘭酮的制備方法，假性甲基紫羅蘭酮在酸催化下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，合成得到甲基紫羅蘭酮。進(jìn)一步，上述制備方法的具體步驟如下：1)以檸檬醛和丁酮為原料，PEG為溶劑，金屬氫氧化物為縮合劑，溫度為0-60℃(優(yōu)選10-20℃)下進(jìn)行Aldol縮合反應(yīng)，反應(yīng)0.5-4h(優(yōu)選1-2h)；反應(yīng)畢，采用不與PEG相溶的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，靜置分層，回收含堿的PEG溶液用于套用，得到的萃取層為假性甲基紫羅蘭酮反應(yīng)液；2)步驟1)得到的假性甲基紫羅蘭酮反應(yīng)液在酸催化、40-80℃(優(yōu)選60-70℃)下進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)1-4h(優(yōu)選1.5-2h)，反應(yīng)畢，水洗、脫溶、精餾，得到甲基紫羅蘭酮。采用丁酮與檸檬醛反應(yīng)制備α-異甲基紫羅蘭酮的機(jī)理為典型的堿催化下的Aldol縮合反應(yīng)，其難度在于丁酮1號位的CH3和3號位的CH2都可以作為親核位點去進(jìn)攻檸檬醛的醛羰基，丁酮結(jié)構(gòu)如下式所示：丁酮上1號位發(fā)生Aldol縮合得到的產(chǎn)物為假性正甲基紫羅蘭酮，3號位上則是得到目標(biāo)產(chǎn)物假性異甲基紫羅蘭酮。然而通常情況下，由于1號位位阻小，加上1號位上的H原子酸性更強(qiáng)，相較于3號位更容易被堿反應(yīng)形成碳負(fù)離子，所以一般情況下，丁酮上1號位發(fā)生Aldol反應(yīng)的選擇性會遠(yuǎn)高于3號位，例如在四氫呋喃或乙腈的溶劑中，丁酮上1號位反應(yīng)生成的正甲基紫羅蘭酮的選擇性都高達(dá)90％以上。本發(fā)明采用PEG直接作為溶劑，重塑了丁酮在反應(yīng)溶劑中的微環(huán)境，使得3號位活性增強(qiáng)，這是因為：(1)采用PEG為溶劑排除了其它小分子溶劑的極性干擾，(2)PEG的醚鏈可以包裹溶液中的金屬離子，從而增強(qiáng)了金屬氫氧化物的堿性，有利于3號位形成碳負(fù)離子，(3)PEG的末端羥基可以和丁酮的酮基形成氫鍵，增加了其與檸檬醛1號位反應(yīng)的位阻，(4)采用PEG的另外一個有益效果體現(xiàn)在其極性較大，不與正己烷互溶，反應(yīng)結(jié)束可以通過正己烷萃取方式分離產(chǎn)物，而反應(yīng)體系可以套用多次。步驟1)中的萃取層(假性甲基紫羅蘭酮反應(yīng)液)可直接用于制備甲基紫羅蘭酮的環(huán)化反應(yīng)；還可以作為中間體保存，具體方法為：將萃取層進(jìn)行水洗、飽和食鹽水洗、脫溶、脫重后即得純度為99％的假性甲基紫羅蘭酮。進(jìn)一步地，所述PEG的分子量為200-600。更進(jìn)一步地，所述的PEG為PEG200、PEG400、PEG600中的一種或多種，優(yōu)選PEG400。進(jìn)一步地，所述PEG溶劑的用量為檸檬醛質(zhì)量的5-15倍。進(jìn)一步地，所述的金屬氫氧化物為LiOH、NaOH、KOH、CsOH、Ba(OH)2中的一種或多種，優(yōu)選KOH或CsOH；金屬氫氧化物與檸檬醛的投料摩爾比為0.1-2：1，優(yōu)選為0.5-1：1，最優(yōu)選為0.8-1：1。進(jìn)一步地，所述檸檬醛與丁酮的投料摩爾比為1:2-20，優(yōu)選1:2-10，最優(yōu)選1:4-6。進(jìn)一步地，所述的縮合反應(yīng)中，檸檬醛以滴加方式加入，滴加時間不超過反應(yīng)時間的一半；所述的環(huán)化反應(yīng)中，假性甲基紫羅蘭酮反應(yīng)液以滴加方式加入，滴加時間不超過反應(yīng)時間的一半。進(jìn)一步地，所述的不與PEG相溶的有機(jī)溶劑為正己烷，其使用量為檸檬醛質(zhì)量的5-25倍，優(yōu)選15-25倍，可分多次進(jìn)行萃取。進(jìn)一步地，所述的環(huán)化反應(yīng)中，所述的酸為硫酸、磷酸、鹽酸或硝酸，優(yōu)選為磷酸，其使用量為檸檬醛摩爾量的0.1-0.5倍。通過采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：(1)本發(fā)明采用的PEG-M(OH)x催化縮合體系不僅提高了假性甲基紫羅蘭酮的合成收率，91-95％，而且使假性異甲基紫羅蘭酮占比維持在68-79％。(2)本發(fā)明采用的磷酸-正己烷催化環(huán)化體系也大大提高了環(huán)化收率至92-95％，其中α-異甲基紫羅蘭酮維持在60-80％。(3)本發(fā)明采用的縮合催化體系可以數(shù)次循環(huán)套用，不僅降低了成本而且減輕了環(huán)境污染。具體實施方式為了更好地理解本發(fā)明，以下通過實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的內(nèi)容。不過這些實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，并不因此而對本發(fā)明的保護(hù)范圍產(chǎn)生任何限制。實施例1在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入PEG-600200g，氫氧化鉀11g，待溶解完畢，加入丁酮100g，在攪拌下將50g檸檬醛和20g丁酮的混合液滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，滴加反應(yīng)溫度10℃，滴加完畢，升溫至20℃繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后分液，將得到的PEG層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用水洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓蒸餾，收集140Pa/115-118℃下的餾分，得到純度99％的假性甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，收率94％，假性異甲基紫羅蘭酮比例為75％。實施例2在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入PEG-200200g，氫氧化鉀11g，待溶解完畢，加入丁酮100g，在攪拌下將50g檸檬醛和20g丁酮的混合液滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，滴加反應(yīng)溫度10℃，滴加完畢，升溫至20℃繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后分液，將得到的PEG層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用水洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓蒸餾，收集140Pa/115-118℃下的餾分，得到純度99％的假性甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，收率92％，假性異甲基紫羅蘭酮比例為73％。實施例3在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入PEG-400200g，氫氧化鉀11g，待溶解完畢，加入丁酮100g，在攪拌下將50g檸檬醛和20g丁酮的混合液滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，滴加反應(yīng)溫度10℃，滴加完畢，升溫至20℃繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后分液，將得到的PEG層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用水洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓蒸餾，收集140Pa/115-118℃下的餾分，得到純度99％的假性甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，收率93％，假性異甲基紫羅蘭酮比例為76％。實施例4在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入PEG-600200g，氫氧化銫29g，待溶解完畢，加入丁酮100g，在攪拌下將50g檸檬醛和20g丁酮的混合液滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，滴加反應(yīng)溫度10℃，滴加完畢，升溫至20℃繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后分液，將得到的PEG層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用水洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓蒸餾，收集140Pa/115-118℃下的餾分，得到純度99％的假性甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，收率93％，假性異甲基紫羅蘭酮比例為78％。實施例5-9取實施例1的PEG層，重復(fù)實施例1的操作步驟，循環(huán)套用5次，結(jié)果如下表。序號異構(gòu)體純度收率假性異甲基紫羅蘭酮占比實施例599％94％75％實施例699％93％76％實施例799％93％75％實施例899％92％75％實施例999％92％74％實施例10在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入85％的磷酸水溶液28g，正己烷21g，在攪拌下將50g假性異甲基紫羅蘭酮滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，反應(yīng)溫度60℃，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后加入250mL正己烷和150mL水，分液，將得到的水層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用飽和碳酸氫鈉水溶液洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓精餾，收集110Pa/95-98℃下的餾分，得到純度99％的甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，收率96％，α-異甲基紫羅蘭酮比例為72％。實施例11在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入60％的磷酸水溶液40g，正己烷21g，在攪拌下將50g假性異甲基紫羅蘭酮滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，反應(yīng)溫度60℃，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后加入250mL正己烷和150mL水，分液，將得到的水層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用飽和碳酸氫鈉水溶液洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓精餾，收集110Pa/95-98℃下的餾分，得到純度99％的甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，收率95％，α-異甲基紫羅蘭酮比例為68％。實施例12在一帶有攪拌裝置、溫度計和滴液漏斗的三口瓶中，加入PEG-400200g，氫氧化鉀11g，待溶解完畢，加入丁酮100g，在攪拌下將50g檸檬醛和20g丁酮的混合液滴加入反應(yīng)體系中，滴加時間1小時，滴加反應(yīng)溫度10℃，滴加完畢，升溫至20℃繼續(xù)保溫反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后分液，將得到的PEG層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層。將包含假性甲基紫羅蘭酮的正己烷溶液滴加到一帶有攪拌裝置和溫度計的三口瓶中，三口瓶事先加入85％的磷酸水溶液40g，滴加時間1小時，反應(yīng)溫度60℃，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)1小時，反應(yīng)結(jié)束后加入250mL正己烷和150mL水，分液，將得到的水層繼續(xù)用正己烷萃取兩次，合并正己烷層，用飽和碳酸氫鈉水溶液洗，飽和食鹽水洗，旋蒸去溶劑后減壓精餾，收集110Pa/95-98℃下的餾分，得到純度99％的甲基紫羅蘭酮產(chǎn)品，以檸檬醛計，總收率為88％，α-異甲基紫羅蘭酮比例為71％。當(dāng)前第1頁1 2 3