一種光學(xué)純香茅醇的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光學(xué)純香茅醇的制備方法，具體涉及橙花醛或香葉醛在具有光學(xué) 純的過(guò)渡金屬催化劑的作用下通過(guò)選擇性的不對(duì)稱氫化，制備得到光學(xué)純香茅醇，屬于不 對(duì)稱催化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 香茅醇具有新鮮的玫瑰香，是一種非常重要的香料原料，通常作為香料被調(diào)配成 各種花香型香精，具有廣泛的用途。香茅醇具有左旋和右旋兩種光學(xué)異構(gòu)體，左旋香茅醇 通常稱為玫瑰醇，主要存在于玫瑰油和天竺葵屬植物的精油中，具有玫瑰似特殊香氣，左旋 香茅醇的香氣比右旋香茅醇的幽雅，是玫瑰香型香精的主香劑，也可用于食用香精中。光學(xué) 純左旋的香茅醇相較于消旋香茅醇具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003] 天然左旋香茅醇主要存在植物的精油中，由于分離困難，左旋香茅醛主要通過(guò)化 學(xué)合成的途徑獲取。
[0004] CN03817019. 1公開(kāi)了一種將香茅醛連續(xù)氫化為香茅醇的方法；CN201110261275. 7 公開(kāi)了一種利用間歇?dú)浠ㄖ苯舆€原檸檬醛得到香茅醇的方法；CN200710008530. 0公開(kāi) 了一種采用二氫月桂烯為原料制備香茅醇的方法，以上三篇專利所描述的方法均為通過(guò)非 手性催化劑選擇性催化氫化得到香茅醇，缺點(diǎn)是只能得到香茅醇左旋和右旋兩種光學(xué)異 構(gòu)體的混合物。
[0005] US20100035315中使用酶對(duì)不飽和烯烴進(jìn)行不對(duì)稱還原的方法，以檸檬醛為原料 通過(guò)酶的催化作用，制備得到左旋香茅醇，基于原料的轉(zhuǎn)化率為99%，得到產(chǎn)物的ee值為 95%，但是在酶催化的反應(yīng)具有酶難以與產(chǎn)物分離提取、難以回收利用等困難，難以實(shí)現(xiàn)大 規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006] 中國(guó)公開(kāi)專利CN200580040615. 6公開(kāi)了一種以香葉醇為原料，使用Ru/BINAP催 化體系，通過(guò)不對(duì)稱氫化制備得到ee值為95. 2%右旋香茅醇，收率為97. 2%。由于所使用 的原料香葉醇在工業(yè)上是通過(guò)選擇性氫化檸檬醛，并通過(guò)精餾純化的方法獲得的，通過(guò)兩 步氫化反應(yīng)得到產(chǎn)品具有流程復(fù)雜、設(shè)備投資高等缺點(diǎn)，在成本上不具有優(yōu)勢(shì)。
[0007] 因此，需要尋找一種新的制備香茅醇的方法，實(shí)現(xiàn)高選擇性、低成本制備光學(xué)純香 茅醇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種香茅醇的制備方法，使用可大規(guī)模廉價(jià)獲得的檸檬醛的 順式異構(gòu)體橙花醛或反式異構(gòu)體香葉醛為原料，在過(guò)渡金屬化合物和膦配體組成的催化 劑，以及堿金屬鹽助催化劑的作用下，選擇性不對(duì)稱氫化制備得到左旋或右旋香茅醇。該方 法具有操作簡(jiǎn)單、收率高、三廢少等優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] 一種光學(xué)純香茅醇的制備方法：
[0011] 在過(guò)渡金屬催化劑和助催化劑的作用下，對(duì)橙花醛或香葉醛進(jìn)行不對(duì)稱催化氫 化，制備得到光學(xué)純香茅醇；
[0012] 本發(fā)明中，所述光學(xué)純香茅醇（I)的結(jié)構(gòu)式分別為
(I)，所述反應(yīng)底物橙花醛（II)和香葉醛（III)的結(jié)構(gòu)式分別為
[0013] 本發(fā)明中，所述不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)過(guò)程如下所示：
[0014]
[0015] 本發(fā)明通過(guò)不對(duì)稱氫化反應(yīng)底物橙花醛（II)或香葉醛（III)而獲得光學(xué)純香茅 醇（I)，所述橙花醛和香葉醛互為E/Z雙鍵異構(gòu)體。
[0016] 本發(fā)明中，所述的過(guò)渡金屬催化劑由過(guò)渡金屬化合物和膦配體組成。
[0017] 本發(fā)明中，所述的過(guò)渡金屬為元素周期表中的第W族的金屬，優(yōu)選為Ru、Rh、Pd、Ir 或Pt，更優(yōu)選為Rh。
[0018] 本發(fā)明中，所述過(guò)渡金屬化合物為可溶于反應(yīng)混合物的過(guò)渡金屬化合物，包括但 不限于過(guò)渡金屬鹵化物，過(guò)渡金屬碳酸鹽，過(guò)渡金屬與羰基化合物、乙酸丙酮化合物、羥基 化合物、環(huán)辛二烯、降冰片二烯、環(huán)辛烯、甲氧基化合物、乙酰基化合物、脂肪族羧酸或芳香 族羧酸配位的配合物，優(yōu)選過(guò)渡金屬鹵化物、過(guò)渡金屬與羰基化合物、環(huán)辛二烯或乙?；?合物配位的配合物。
[0019] 作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明可使用的過(guò)渡金屬化合物的實(shí)例為RhCl3、Rh(0Ac)3、 Rh(cod)2BF4、[Rh(cod)Cl]2、Rh(C0)2acac、[Rh(cod)0H]2、[Rh(cod)0Me]2、Rh4(C0)12、 Rh6(C0)16、11*4(0))12或[Ir(cod)Cl]2等，其中，"acac"為乙酰丙酮配體，"cod"為環(huán)辛二稀 配體。
[0020] 本發(fā)明中，所述過(guò)渡金屬催化劑的膦配體含有1-2個(gè)磷原子，具有以下通式：
[0021]
[0022]
該配體具有2個(gè)磷原子且與過(guò)渡金屬形成螯合 物。
[0023] 其中，札、R2、私和R4相同或不同，分別獨(dú)立地表示C「C3的烷基，C4_C5的支化、未支 化的烷基或環(huán)狀烷基并可任選地含有1-2個(gè)烯屬雙鍵和/或1-4個(gè)相同或不同的選自 烷氧基、鹵素、。雜芳基取代基，或C6_C2。的支化、未支化的烷基或環(huán)狀烷基并可任選含 有1-4個(gè)烯屬雙鍵和/或1-4個(gè)相同或不同的選自C「C4烷氧基、鹵素、（VQ。雜芳基取代 基。
[0024] 作為更優(yōu)選的方案，通過(guò)舉例列出的如下化合物為本發(fā)明使用的配體：
[0026] 作為進(jìn)一步優(yōu)選的方案，本發(fā)明使用的膦配體為
[0027]
(1，1 '-Bis[dimethylphospholane-1-yl]-ferrocene)或
[0028] 本發(fā)明中，所述膦配體各自可以以其兩種對(duì)映體（R，R)或（S，S)的形式使用。
[0029] 原則上，本發(fā)明中，原料E/Z雙鍵異構(gòu)體比例以及所用膦配體的對(duì)映異構(gòu)體類型 均會(huì)影響所獲得產(chǎn)物香茅醇的光學(xué)純度。
[0030] 本發(fā)明中，所述過(guò)渡金屬催化劑中，手性含膦配體與過(guò)渡金屬原子的摩爾比為 (0· 5-10) :1，優(yōu)選為（1-4) :1。
[0031] 本發(fā)明中，所述反應(yīng)底物橙花醛或香葉醛與過(guò)渡金屬催化劑中過(guò)渡金屬原子的摩 爾比為5000:1~100:1 ;優(yōu)選為1000:1~500:1。
[0032] 本發(fā)明中，在加入助催化劑的條件下進(jìn)行不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)。所述助催化劑為 堿/堿土金屬鹽，優(yōu)選為陰離子為鹵素的堿/堿土金屬鹽，包括但不限于氯化鈉、碘化鈉、氟 化鈉、溴化鈉、氯化鉀、碘化鉀、氟化鉀、溴化鉀、氯化鉀、碘化鈣、溴化鈣、氟化鈣、氯化鈣、碘 化鎂、氟化鎂、溴化鎂和氯化鎂中的一種或兩種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選為碘化鉀。
[0033] 本發(fā)明中，所述助催化劑與過(guò)渡金屬催化劑中金屬原子的摩爾比為1:10~50:1; 優(yōu)選1:1~10:1。
[0034] 本發(fā)明中，所述不對(duì)稱催化氫化可以在有溶劑條件下進(jìn)行，也可以在無(wú)溶劑條件 下進(jìn)行。所述溶劑為可溶解本發(fā)明所述過(guò)渡金屬催化劑和反應(yīng)底物橙花醛或香葉醛，且與 反應(yīng)產(chǎn)品不具有反應(yīng)性的溶劑；所述溶劑優(yōu)選為c5-c2。的脂肪烴、c6-c2。的芳香烴、C 。的 醇、CfCi。的酮和^-心。的醚中的一種或兩種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選為甲醇。
[0035] 本發(fā)明中，所述反應(yīng)底物的起始濃度為5~100wt%，優(yōu)選10~50wt%，基于溶劑 和反應(yīng)底物的總質(zhì)量。
[0036] 本發(fā)明中，所述不對(duì)稱催化氫化的反應(yīng)溫度為0~120°C，優(yōu)選20~80°C;反應(yīng)時(shí) 間為1~48小時(shí)，優(yōu)選10~20小時(shí)。
[0037]本發(fā)明中，所述不對(duì)稱催化氫化的反應(yīng)壓力（絕壓）為1~100巴，優(yōu)選10~50 巴。
[0038] 本發(fā)明中，所述不對(duì)稱催化氫化使用的氫氣的體積純度為99-100%。
[0039] 本發(fā)明中，所述不對(duì)稱氫化的反應(yīng)容器原則上為所有允許在本發(fā)明所述反應(yīng)條件 下，尤其是本發(fā)明所述反應(yīng)壓力和溫度下進(jìn)行氫化反應(yīng)的容器，包括但不限于高壓釜、管式 反應(yīng)器和泡罩塔等。
[0040] 本發(fā)明方法可適用于實(shí)驗(yàn)室小試和工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。
[0041] 本發(fā)明方法成功地以高對(duì)映體過(guò)量，即大于90ee%對(duì)映體過(guò)量提供了光學(xué)純度的 橙花醇。通常而言，可獲得的最大對(duì)映體過(guò)量取決于所用底物的純度，尤其是待氫化的原料 中E/Z雙鍵異構(gòu)體比例，本發(fā)明取決于橙花醛或香葉醛的純度，本發(fā)明中反應(yīng)底物的純度 為 50-100mol%，優(yōu)選 90-100mol%。
[0042] 本發(fā)明中，橙花醛或香葉醛選擇性不對(duì)稱氫化得到光學(xué)純香茅醇的化學(xué)選擇性達(dá) 到98% -99. 9%，立體選擇性達(dá)到96% -99%，產(chǎn)品收率可達(dá)到88% -99%，原料轉(zhuǎn)化率可 達(dá)到90% -99. 9%，產(chǎn)品光學(xué)純度可達(dá)89-99ee%。
[0043] 本發(fā)明方法中，過(guò)渡金屬催化劑中的過(guò)渡金屬原子受橙花醛或香葉醛中醛基的誘 導(dǎo)作用優(yōu)先與底物的α，不飽和雙鍵配位，并由于手性膦配體的空間位阻效應(yīng)，使得催 化劑與底物結(jié)合時(shí)，形成了一個(gè)非常接近底物的手性環(huán)境，有效地控制了催化氫化過(guò)程的 立體專一性，從而得到光學(xué)純的中間體即香茅醛；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，α，β-不飽和雙鍵不 斷減少，過(guò)渡金屬催化劑進(jìn)而繼續(xù)對(duì)醛基進(jìn)行氫化得到光學(xué)純產(chǎn)物香茅醇。堿/堿土金屬 鹽助催化劑的陰離子部分通過(guò)與過(guò)渡金屬催化劑的相互作用形成一個(gè)更加穩(wěn)定的配體，提 高了催化劑的催化活性及穩(wěn)定性，從而使反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和催化劑的循環(huán)使用次數(shù)增加。
[0044] 本發(fā)明中，催化劑體系可與產(chǎn)物進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用，所述分離可以 通過(guò)多種方式，包括但不限于蒸餾、萃取或結(jié)晶等方法，優(yōu)選蒸餾法。左旋香茅醇通過(guò)蒸餾 與催化劑體系分離的壓力（絕壓）為10_5000Pa，優(yōu)選100-1000Pa，溫度為25-150°C，優(yōu)選 50-120°C;分離后的催化劑體系可重復(fù)使用。
[0045] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0046] 1、在不對(duì)稱催化氫化體系中，同時(shí)使用過(guò)渡金屬催化劑和助催化劑，顯著提高了 反應(yīng)的化學(xué)選擇性和立體選擇性，并且助催化劑的存在提高了主催化劑的穩(wěn)定性；實(shí)現(xiàn)了 選擇性不對(duì)稱氫化以橙花醛或香葉醛為原料一步得到光學(xué)純的香茅醇。
[0047] 2、所選用的膦配體在與銠鹽的配位中，獲得了合適的二面角，該具有合適二面角 的催化劑，在與底物反應(yīng)時(shí)，其手性氛圍更加接近底物，從而更加有效地控制了產(chǎn)物的手 性；該膦配體與銠鹽配位形成的催化劑對(duì)醛基也具有催化加氫活性，從而實(shí)現(xiàn)了以橙花醛 或香葉醛為原料一步得到光學(xué)純的香茅醇。
[0048]3、產(chǎn)品的化學(xué)選擇性達(dá)到99. 9%、光學(xué)純度達(dá)到99ee%。
[0049] 4、本發(fā)明原料易得，工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和容易控制、產(chǎn)物易于分離純化，具有 工業(yè)化生產(chǎn)價(jià)值。
[0050] 附圖
[0051] 圖1為右旋香茅醇產(chǎn)品的氣相色譜圖；
[0052]圖2為左旋香茅醇產(chǎn)品的氣相色譜圖；
【具體實(shí)施方式】
[0053] 以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不限于所列出的實(shí)施 例，還應(yīng)包括在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)其他任何公知的改變。
[0054]氣相色譜儀：Agilent7890,色譜柱SupelcoP-DEX? 225,進(jìn)樣 口溫度：220°C;分 流比50:1 ;升溫程序：初始溫度100°C;以5°C/min的速率升至120°C，保持Omin;以20°C/ min的速率升至200°C，保持7min，檢測(cè)器溫度：300°C;
[0055] 如附圖1和附圖2所示，其中，保留時(shí)間8.7min的色譜峰是右旋香茅醇；保留時(shí)間 8. 2min的色譜峰是左旋香茅醇。
[0056]澄花酸，99wt%，Aldrich ;
[0057]檸檬醛，96wt%，Aldrich ;
[0058]Rh(cod)2BF4,98wt%,Aldrich；
[0059] 1，1 ' -Bis[(2S，5S)-dimethylphospholane-l-yl]-ferrocene，97wt%，Aldrich;
[0060] 1，1 '-Bis[ (2R，5R)-dimethylphospholane-l-yl]-ferrocene，97wt%，Aldrich;
[0061]1，1 '-