覆盆子酮的合成研究

第1 罄第6期 2 0 O0年 6 精 细 化 X- FINE CH咖 CAJ vd I7．№ 6 JIm 2 0 0 0 香秘毒香精 ．j3卜弓 覆盆子酮的合成研究 杜志达．曾昭国 (江西师范买军—瓦萼系，五西—雨富 330027 根 6 } 丁良 己 摘要：用正交实验法研究了对羟基苯甲醛与丙酮的缩台反应条件。优选的工艺条件是：物料物 质的量比 n(对羟基苯甲醛)：n(丙酮)： (氢氧化钠)=1 O 2 5：2 5；反应温度为 30℃；反应时间 为5 h。缩合反应产物(不饱和酮)的收率按对羟基苯甲醛计达到84．2％。不饱和酮经常规加氢 还原、减压蒸馏、混合溶剂重结晶岳得覆盆子酮，收率按对羟基苯甲醛计为61 8％。产品为白色 针状晶体，具有强烈的覆盆子香气，熔点82～84℃ 质量分数>99 5％ 达到 QB1632。 关键词：覆盆王塑；香料；缩合 胃 ， 中围分类号：1 44 2 文献标识码^ 文章编号：1003—5214(2000)06—0331—03 覆盆子酮(悬钩子酮；4-对羟基苯基一2一丁酮； pbeⅡy keto~；4-(p—hydI( phenv1)一2-butat~one)，是目前 国内外广泛应用的一种具有幽雅果香的香料 |3 ，不仅 大量用于配制食用香精和日用香精，而且还用于合成 医药 、染料”】，此外在农业上是一种诱虫剂 。覆 盆子酮的制备方法，国内外有不少报道 ’，如采用 苯酚与甲基乙烯基酮的合成方法 或苯酚与丁醇酮的 合成方法 l】】_。这二种方法的缺J 是，原料来源缺乏， 苯酚的异味难以除去等。还有用生物工艺方法 “，尚 处于实验室阶段。现在较好的制备方法是用对羟基苯 甲醛与丙酮缩合，然后加氢还原，再经减压蒸馏和重结 晶等后处理获得 。该法的特点是产品得率高、质 量好，原料来源充足。由于该法还存在一些不足之处， 为此作者进行了系统的研究，取得较为理想的结果，收 率有较大提高。 1 实验 1．1 原料 对羟基苯甲醛(质量分数≥99．8％)，自制；丙 酮 氢氧化钠、无水乙醇和氢气均为工业级。 1．2 仪器 FYx一1型1 L不锈钢高匪釜；02—9A型气柑色{割 。 1．3 步骤 在装有搅拌器、温度计的1 L三口瓶中，加人94 g 丙酮、16 g氢氧化钠、64 g蒸馏水，搅拌均匀，然后将混 收稿 H19j：1999—1o一12 合均匀的对羟基苯甲醛溶液(78 g对羟基苯甲醛、51 g 氢氧化钠、575 g蒸馏水)逐渐加人到反应瓶内，边加边 搅拌，温度控制在 30℃，2 h加完，再继续搅拌 3 h。反 应结束后，用无机酸中和至 DH：5～6，蒸去丙酮，加活 性炭脱色，过滤。滤液冷却、结晶后，滤出滤饼干燥得 对羟基苯甲醛与丙酮的缩合反应产物(不饱和酮)87 2 g，为白色或浅柠檬黄粉末，熔点l。9～llO℃(文献[17] 中为109℃)，收率按对羟基苯甲醛计为84．2％。 将90 g不饱和酮、412 g无水乙醇、3 g Raney Ni，投 人 l L不锈钢高压反应釜内，密闭后检查气密性，用氢 置换反应釜 3次。搅拌下通人 ，搅拌速度为800 r／ min，反应温度控制在70～80℃， 压为0 2～1 MPa，反 应2 h后，取样做色谱分析以控制反应终点。反应液过 滤除去催化剂，蒸馏回收乙醇。在绝对压力 150 Pa，温 度 150～170℃，蒸馏出覆盆子酮粗品。粗品经脱色 重 结晶得产品66．9 g，收率按对羟基苯甲醛计为61．8％， 产品为白色针状晶体，具强烈覆盆子香气，熔点为82～ 阱 ℃(文献[15]中为82—83℃)。 2 结果与讨论 2．1 缩合反应条件选择 缩合反应是合成覆盆子酮的重要步骤，是提高总 收率的关键。影响缩合反应的因素很多，为了获得最 佳反应条件，采用正交法进行筛选。即把反应温度、 反应时间、氢氧化钠量和丙酮量作为影响缩合反应的 维普资讯 http://www.cqvip.com 精 细 化 工 FINE CHEMIC2&kS 町变因素进行考察以求获得缩合反应的高收率。 实验的因素和水平见 1： 表 I 实验的因素及水平 极差分析见表3。各因素对收率的影响趋势见图1。 表3 极差分析 2 35 2 39 2 40 o 783 0 M 0 0．017 2 36 2 38 2 40 0 聊 0 793 0 80o 0 O】3 C 2．45 2 4】 2 28 0 8l7 O 803 0 O．057 D 2．28 2．40 2．48 o 760 o 800 0 820 o 06o l Ⅱ 山 I Ⅱ Ⅲ 。 簪 。 喜。 0 二 二 2 2 5 3 2 2 5 3 30 40 5O 2 3 4 5 A B C D 图 l 各因素对收率影响趋势 由表3和图1可知：各因素对产品收率的影响 太小顺序为 D>C>A>B。又由图1可以看出 优化选择的工艺条件为 A 口，C D 。综合考虑产品 成本等因素，可确定 d B C D 为缩合反应最佳工 艺条件，并按其进行了验证实验，结果见表4。 表 4 缩舍反应工艺条件验证实验 第 17卷 由表4可知，优化选择的工艺条件正确。 2．2 缩合反应工艺条件对收率的影响 2．2．1 丙酮与对羟基苯甲醛物料量比的影响 丙酮与对羟基苯甲醛的缩台反应有： 主反应 cH0 CH— CHC0C — CH ^ 、^ c H1tooth+2[0 一 CJ [0】 (副反应1 、 ＼ OH OH OH 丙酮与对羟基苯甲醛物料量比比值愈大，愈有利 于主反应，不饱和酮收率愈高，正交实验结果(见图1) 证实了这 结论。但当比值超过2．5后，物料量比对收 率的影响减小，并且比筐时大，丙酮耗量增加．故选择n (丙酮)： (对羟基苯甲醛)=2．5：1．0为好 2．2．2 碱量与对羟基苯甲醛物料量比的影响 由图 1可知，碱量与对羟基苯甲醛物料量比比 值愈大，收率愈高。但比值愈大，碱耗量愈大，酸耗 量也相应加大，造成成本升高。故比值不宜太高，以 n(氢氧化钠)：n(对羟基苯甲醛)：2．5：1．O为宜。 2 2．3 反应温度的影响 由图1可知，反应温度高，收率降低，说明反应温 度高时副产物增多。故反应温度控制在 3o℃为宜。 2．2 4 反应时问的影响 反应时间对收率的影响较大，反应时间愈长，反应 愈完全．收率愈高。但如果反应时间过长，不仅影响设 备生产能力，且增加能耗。因此反应时间以5 h为宜。 2．3 还原 不饱和酮的还原是常规的加氢还原过程，收率 较高，一般可达 94％一95％。南开大学曾报道过常 压的加氢还原方法 ，对于缺乏耐压设备的生产厂 来说提供了便利。但其采用钯炭催化剂，所以必须 注意催化剂的回收，否则将增加成本。 2、4 重结晶 覆盆子酮的重结晶直接影响产品质量和收率，故 必须予以重视。可采用甲苯和水作为溶剂，但均有欠 缺处 用甲苯二次重结晶，产品其他指标可达标，只因 一 一人 一 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 旃 6期 杜志达，等：褴盆子酮的台成研究 甲苯及其所含的杂质难以去除干净，致使香气不够纯 正。用水做溶剂经二次重结晶也可制得产品，但收率 低于甲苯，且香味不足，达不到某些较高的要求。作者 选用混合溶剂，所得产品香味浓郁、纯正，各项指标均 达到了QB1632标准。 3 结论 经i蚍 化选择的缩合反应工艺条件是：物料量比 n【对羟基苯 甲醛)： (丙酮)： (氢氧化钠)= 1 0：2．5：2．5；反应温度为3o℃；反应时间为5 h。此条 件下，缩合反应产物(不饱和酮)收率按对羟基苯甲醛 汁为84 2％ 不饱和酮经过加氢还原，减压蒸馏和混 台溶剂重结晶后，覆盆子酮产品收率按对羟基苯甲醛 计为61 8％。 ：品为白色针状晶体，具有强烈的覆盆 子香气，熔点 啦～84 ，质量分数 >99．5％。值得提出 的是，作者还将小试结果进行了扩大实验，取得满意结 果，各项指标达到或超过小试水平。证明方法正确，可 适用于工业生产 参考文献： 1] cl k G~rge S F —hydmx3'pheny hJL Ⅻ1e[】]Peffum lqa~r， l992．17(4 J：21 2．24—6． 21 llehan John Martin．Clements Christ曲 目Francis．M n John Robert． f Pof~me oomtm~tim[P]GB：938 953．199'3—04—30 3{ Hugueny P，ⅡuⅡmm B， 州 r， The raspberry kdl刖e，a bi(It~．hn( (’ way for 1 p~ductim 。】] c 】 一]nst Nail‰ h A ，l995．75：269—73 J 4 Nishinum l'amio，V悄 stun，Toku H_ro出 ，d Acetophenme and be r~alnctcme amidin山 d∞ *[P：DE：2142 494．1972 05—1 s ’ Y” l ，1]m 7~bum P唧卟山l刖0f 4-(4 一hydroxypheny1)一2 mn u e intermediate for dobmanune hydrochlmnde[P]．JP：63 2}6 85】 【988 09～09． 333 l6J Van1)m b~eij，P us C，De』ong， a1．Pmdue*hmof d4aut~nne ~,mpotmds【P．EP：621)208，1994—10 19 [7] llai M~uji，Ae．ano№s ，Y⋯ 0 Y~hio，eg P[eD岫 (耵 (3⋯ oh竹1) 一 red~tive一 1mtIl刖 of(3 tHob0tyl】 benze~es *heir⋯ [ntenr*ediates for dyes[P1 JP：63 258 444． 1988一】0—25 【s Ale~ der B H．Be呻m Mort~，Oda T^， The develoFment of l划t far the r~den fly[』：』Agr Food Chem，1962．10：270 6 L9j 1)umont Bmoil．Hugaeny Patficia．Beiin Jem-Mm Preparation of 1~pbero'ketme by biocom'ers~on[P]EP：707 072．1996—04 17 10 J Asano Masashi．1 【aT】I Ke∞，Yarr,a~ Y 0，d a／Pmpara6~ of 4一(3一删丑[kyI)p】le~ols[P。】P：07 41 452．1995一o2一10． 11 I T~mwa Jun—ichi，L S&ae selectivemz咖c s'mthmis 盯rr m∞ 目。d day catalym[』]Seki~ Gakk~ishi．1997，40(5)： 329—．341 【12】 Gao Hu~,ilong．Su vu ，Li Bi yi． a／Caudystfm pmt'~at6m r 4一(p_hydT。 )-2-bu~nme mdir,~qe tempea'a~re 丑兀d 【⋯ 【P J C'q：85 100 462，1985—11—10 [13 Holdo~mskaya c1．P]atc~'a A1．P&ho~ 'a 01． S~*hesis ”_岬 ketone”from p-hydroxybe~ ldehyde[J]M且s】 小 n一 ．1981．(11)：27—8 l14 ]rlddovanskaya c l，Shimaiskaya G V，Platova A 1．d at 4-f 4_ d、-M m j-2一bu~ e EP]SU：761 451，1980—09—07 ， 15] Meqthllth F】，Old W 0 Mechanisms of c d c h nnm[】]J Chem ．1959．29O2—8 16j lnuchijima shthd~，Mazda Takahito Prep&~lJon 4-r4． h)xkmcyp~eny1)2一butano~ from phendand me*hyl*Snyl ket~e[P] 】P 01 34 94l，1989一o2—06． 1171 7&el s，Sd~to Y，OaoM 0d一 日∞哪n恤entof greentm[,ll Bull Inst Ph 0 m Research，1938．17：216—25 作者简介：杜志选(1941一)．男，江西师范大学副救授 1966年 于清华大学工程化学系毕业。从事化学工程学 、物理 化学教学和科研 3项科研成果通过鉴定，2项获奖。现从 事精细化工的研制和开发。电话：0791—5806404。 DU Zhi—da，ZENG Zhao-guo t凸 眦 删 Chem~ ．Jia,~gxi Normal U~ersi0，Nanchang 3RD27，China) Abstract：The reaction conditions of mndesation between p-hydro~-benzaldehyde(I)and aeeton~(1I)w studied The op6mummolarratio ofthe reaetan~was n(I)： (Ⅱ)：n(NaOH)=1．0：2．5：2 5．The reactantswerc heated at 3o for 5 hto give the unsaturated ketone in 84．2％yield．1hspbem,ketone was obtained frt~n the unsaturated ketone th l hydrogenation ， v~ecl／／ll distillation andmctystaUization with a kind ofmixed sohrent ． Its)leldwas 61_8％，interm ofthe arflooa3t ofI．Its D 竹 was over 99．5％ p／oductwas needle—like co-stals of131．P ． 82—84 ．with slmr,g odonr of raspben3,seed oil and accorded 山the standa~ofQB一1632 Key．words：raspberry ketone：perfume；condensation reaction 维普资讯 http://www.cqvip.com