从异佛尔酮合成香原料

从异佛尔酮合成香原料 陈恩治金涛 (上海爱普香料有限公司，上海201908) 摘要：本文对利用异佛尔酮作为起始原料来合成香料的研究作了一简介，包括一些天然存在于植物中 的类胡萝卜素降解产物以及其他一些香原料的合成。 关键词：异佛尔酮；合成；香料；类胡萝卜素 AReviewontheSynthesisofAromaChemicalsfromIsophorone ChenEnzhiJintao (ShanghaiAppleFlavor&FragranceCo．Ltd．，Shanghai201809) Abstract：AbriefreviewOIlthesynthesisofaromachemicalsfromisophorone，includingsomecarotenoid degradationproductsfoundinplantsandsomeotherrawmaterials． Keywoods：Isophorone，Synthesis，AromaChemicals，Carotenoids 一．前言 异佛尔酮(Isophorone)化学名为3，5，5-三甲基．2．环己烯一1．酮，结构式为： 异佛尔酮是类胡萝卜素的C。降解产物，天然存在烟草、蘑菇、酒、菊花、圆柚汁等中，具有类似 樟脑样的木香，可以作为一种香原料用于各种香精中。目前主要作为一种重要的高沸点溶剂用于涂料 中，也作为一种医药、塑料、香料合成的中间体得到广泛应用。异佛尔酮工业上作为丙酮的衍生产品 之一，由丙酮在碱性催化剂和水的存在下，经醇醛缩合反应，然后经脱水、环化等工序而得。 由于异佛尔酮作为类胡萝卜素的C9降解产物，与其他类胡萝卜素C】3、C11、C10和C9降解产 物具有结构的相似之处，而这些C13、C1l、C10和C9化合物通常是各种植物精油最主要的发香成分， 因而如何利用通俗易得价廉物美的异佛尔酮来合成各种类胡萝卜素的降解产物及其他衍生物引起各国 合成香料化学家的广泛兴趣，发了大量文章【lJ。 表1：植物中存在的一些主要类胡萝卜素降解产物 名 字 结 构 香 气 4．酮代异佛尔酮 上文 具有绿茶，烟草样和干草的香味，香气自然，浓郁 4-Ketoisophorone 13一环柠檬醛 P争⋯ 具有果香、青香、薄荷样的香气beta—Cyclocitral＼—7＼ 藏红花醛 次。 新鲜的甜的草香、辛香、青香香气，并带有花香和Safranal 木香香韵 二氢猕猴桃内酯 连又 具有酸甜的木质香气、桃味、烟味兼有茶叶芳香Dihydroactinodiolide Q一紫罗兰酮 ．×．A八 具有酷似紫罗兰花样的花香香气和木香气息，并带 Q．ionone U 有果香香韵 13一紫罗兰酮 渺 具有酷似紫罗兰花样的花香香气和强烈的木香气13一ionone 息 a一突厥酮 I×1人八 有强烈持久的玫瑰似的花香以及苹果样的果香香Q．damascone f√ 气 13一突厥酮 。×lI几给 有强烈的玫瑰似的花香以及黑加仑、梨、蜂蜜和烟叶香气13．damascone 乙义 21 13一突厥烯酮 0 有强烈的玫瑰似的花香香气，以及李子、圆柚、复 B．damascenone。><。几殄． 盆子、茶叶和烟叶香韵U 茶螺烷酮 闰孓 具有强烈的樟脑、红茶样香气Theaspirone 办从 3一氧代一a一紫罗兰酮 O 具有类似烟叶、茶叶样香气 3-Oxo—alpha-Ionone诲p 4一氧代一13一紫罗兰 o 具有类似烟叶、茶叶样香气 酮 ．×．A几 4．Oxo-bcta-ionone≯ 大柱三烯酮 ＼／ 具有强烈持久的烟草样、甜香、暖香和干香香气， Megastigmalrienone．夕＼．∥＼∥＼ 并有辛香的底韵，能很好改善烟味 ∥人∥＼ 二．综述 (一)从异佛尔酮合成c9香原料 1．4一酮代异佛尔酮(4-Ketoisophorone，4-Oxoisophorone) 酮代异佛尔酮商品名为茶香酮，化学名为2，6，6．三甲基一2一环己烯．1，4．二酮，CAS1125-21．9， FEMA3421，天然存在于白肋烟叶，红茶和藏红花挥发成分中，具有绿茶，烟草样和干草的香味，香气自 然，浓郁。此外，酮代异佛尔酮还是～种非常重要的中间体，可以用来合成其他香原料及药物。 酮代异佛尔酮可以用异佛尔酮直接烯丙基氧化得到，也可以先异构为B．异佛尔酮，再氧化得到 【2，3’4⋯56 71。 2．4-羟基异佛尔酮(4一Hydroxyisophorone) 4．羟基异佛尔酮商品名为茶香醇，化学名为2，6，6-三甲基-4-羟基．2．环己烯-1-酮，具有类似茶叶、 烟草样的香气；可以将异佛尔酮先异构为B．异佛尔酮，再用双氧水在甲酸存在下氧化得到【引。 I-1202 HCooH 3．3，5，5一三甲基一1，2-环己二酮(3，5，5．Trimethyl-cyclohexane-1，2一dione) 3,5，5．三甲基一1，2．环己二酮商品名为烟酮，CAS4883．60．7，FEMA3459。天然存在于烟叶中，具 有烟草特征香气，略带凉甜感；可以将异佛尔酮先用双氧水在氢氧化钠存在下环氧化得到环氧异佛尔 酮，再经酸性异构得至lJ[9,10]。 4． 3,5，5-三甲基-2一环氧·l，4一环己二酮(Epoxyoxophorone) 3，5，5一三甲基-2一环氧一l，4一环己二酮，商品名Epoxyoxophorone，CAS38284．11-6，FEMA4109， 具有甜的，樟脑样的香气；可以将异佛尔酮先氧化得到4．酮代异佛尔酮，再用过酸在碳酸钠存在下环 氧化得到【1¨。 【o】 5．3，5，5．三甲基环己醇及其酯 3,5，5-三甲基环己醇，商品名Cyclonol(Huls)，Homomenthol，CAS116．02．9，FEMA3962，具有薄 荷和樟脑样的香气，可以由异佛尔酮催化氢化得到‘121；其乙酸酯商品名Cyclonolacetate(Huls)， Mintonat(Symrise)，Homomenthylacetate(Bedoukian)，CAS67859．96．5，FEMA4512，具有果香和草 香，并伴有薄荷香韵，可由3，5，5．三甲基环己醇乙酰化得到。 (二)从异佛尔酮合成C¨香原料 1．二氢猕猴桃内酯(Dihydroactinodiolide) 二氢猕猴桃内酯化学名为2，6，6-三甲基．2．羟基环己叉基乙酸．Y．内酯，CASl7092．92．1，FEMA 4020，天然存在于烟草、红茶、杏子、西红柿和鸡蛋果中，具有酸甜的木质香气、桃味、烟味兼有茶 叶芳香。 通过异佛尔酮为原料来合成可以先从异佛尔酮氧化合成4．酮代异佛尔酮，再还原，脱水氢化得到 2，6，6一三甲基环己酮，与溴乙酸乙酯经Reformasky反应得2．(2，6，6．三甲基．1一羟基环己烷)．乙酸乙酯， 再经脱水、皂化、溴化、脱HBr最后得二氢弥猴桃内酯[13,14]。 ——许坠掣：飓弋?人Zn 澌～器淑 (三)从异佛尔酮合成C13香原料 I．异突厥酮(Isodamascone) 异突厥酮化学名为1·(2，4，4-三甲基环．2．己烯基)．2．丁烯．1．酮，CAS39872．57．6，具有透发的花香 一果香。玫瑰香气。 通过异佛尔酮为原料可以将异佛尔酮先经黄鸣龙还原得到2,4。4．三甲基．1．环己烯，再与巴豆酸酐 在氯化锌催化下反应得到【l51。 2．a．突厥酮(a．Damascone) Q-突厥酮化学名为1·(2，6，6一三甲基·2一环己烯基)一2一丁烯-1-酮，CAS43052．87．5，FEMA4088，天 然存在于玫瑰油、香叶油和红茶等中，具有强烈持久的玫瑰似的花香以及苹果样的果香香气。 通过异佛尔酮为原料可以先将异佛尔酮异构再还原得到1，3，3-三甲基．1．环己烯，再与巴豆酸酐在 氯化锌催化下反应得到‘蚓。 3．B．突厥酮(B．Damascone) B一突厥酮化学名为1-(2，6，6．三甲基．1．环己烯基)．2．丁烯．1．酮，CAS23726．91．2，FEMA3243， 天然存在于玫瑰油、香叶油和红茶等中，具有强烈的玫瑰似的花香以及黑加仑、梨、蜂蜜和烟叶香气。 通过异佛尔酮为原料来合成可以先从异佛尔酮氧化合成4．酮代异佛尔酮，再还原，脱水氢化得到 2，6，6一三甲基环己酮，再与3一烷氧基．1．丁炔反应得到2，6，6．三甲基．1．羟基．1．(3．烷氧基．1．丁炔．1． 基)．环己烷，再在酸性下重排得到B．突厥酮【17j。 4．B．突厥烯酮(B．Damascenone) 13一突厥烯酮化学名为1-(2。6，6-三甲基一1，3-环己二烯基)．2．丁烯．1．酮，CAS23696．85．7，FEMA 3420，天然存在于玫瑰油、香叶油和红茶等中，具有强烈的玫瑰似的花香香气，以及李子、圆柚、复 盆子、茶叶和烟叶香韵。 通过异佛尔酮为原料来合成可以先从异佛尔酮氧化合成4．酮代异佛尔酮，再与丁炔叔丁基醚在乙 基溴化镁催化下反应得到2，6，6．三甲基一l一羟基。1．(3．叔丁氧基．1．丁炔．1．基)．2．环己烯．4．酮，再经 锂铝氢还原并重排得到2，6，6．三甲基．4．羟基一1．(2．叔丁氧基．3，4．丁二烯．4．基)．2．环己烯，再在甲 酸催化下脱水重排反应得到B．突厥烯酮【181。 5．大柱三烯酮(Megastigmatrienone) 大柱三烯酮商品名为太白酮(Tabanon)(Symrise)，化学名为4．(2．亚丁二烯基)．3，5，5．三甲基．2．环 己烯一1一酮，CAS13215-88-8，FEMA4663，天然存在于白肋烟叶中，具有强烈而持久的烟草样、甜香、 暖香和干香香气，并有辛香的底韵，能很好地改善烟味，是白肋烟叶香型的重要组成原料．。 通过异佛尔酮为原料来合成有以下几种： (1)先从异佛尔酮合成异佛尔酮三甲基硅烷烯醇醚，再与巴豆醛在路易斯酸催化下反应得到3．氧代 ．E1．．突厥醇，再经脱水得到大柱三烯酮【19,20J。 ／鱼≮，cHo BF3．Et20 (2)先从异佛尔酮氧化合成4．酮代异佛尔酮，再与7,--醇反应得到2，6，6．三甲基．4．乙撑二氧基，2一 环己烯-l-酮，再与3-丁炔一2一醇在锂存在下反应得到1．(3．羟基．1．丁炔．1．基)．2，6，6．三甲基．4．乙撑 二氧基．2．环己烯。1．醇，再经锂铝氢还原，水解并重排得到大柱三烯酮[211。 (3)先从异佛尔酮氧化合成4一酮代异佛尔酮，再与乙炔在锂存在下反应得到3，5，5．三甲基．4．羟 基-4-乙炔基一2一环己烯一l-酮，再经重排得到(2，6，6．三甲基．4．氧代．2．环己烯．1．叉基)乙醛，再与乙 基碘化镁反应得到3，5，5一三甲基．4．(2．羟基丁叉基)．2．环己烯．1。酮，再经乙酰化得到3，5，5．三甲 基4．(2．乙酰氧基丁叉基)．2．环己烯一1．酮，最后经裂解得到大柱三烯酮口21。 24 吖 吖阻 年 6．8,9．脱氢茶螺烷酮(8，9-dehydrotheaspirone) 8,9一脱氢茶螺烷酮化学名为2，6，10，10．四甲基一1一氧杂-螺环【4，5卜2，6-癸二烯一8-酮，CAS 80722．28—7，FEMA4518，天然存在于烟草中，具有木香、花香香气。 通过异佛尔酮为原料来合成，可以先氧化合成4．酮代异佛尔酮，再与乙二醇反应得到2，6，6．三甲 基-4．乙撑二氧基．2．环己烯．1．酮，再与4．氯．2．丁酮的乙二醇缩酮在金属锂存在下反应得到2，6，6．三 甲基一4．乙撑二氧基．1一羟基．1．(3一乙撑二氧基丁基)．2．环己烯，再经水解得到2，6，6．三甲基．1．羟基．1． (3．氧代丁基)．2．环己烯-4．酮，再经酸性环化得到8,9．脱氢茶螺烷酮【Z^川。 积擎I 7．茶螺烷酮(Theaspirone) 茶螺烷酮化学名为2，6，10，10一四甲基一1．氧杂一螺环【4，5】_6-癸烯·8一酮，CAS19377。59。4， 77841-36-2，天然存在于红茶中，具有樟脑、红茶样香气，与二氢猕猴桃内酯合用可得可口的茶香．。 通过异佛尔酮为原料来合成，可以先氧化合成4．酮代异佛尔酮，再与乙二醇反应得到2，6，6一三 甲基-4．乙撑二氧基．2．环己烯．1一酮，再与2．烷氧基丁基锂反应得到2，6，6．三甲基．4．乙撑二氧基-1一羟 基．1．(3．烷氧基丁基)．2．环己烯，再经水解、环化得到茶螺烷酮【2引。 8．3．氧代．a．紫罗兰酮(3．Oxo-a-ionone) 3．氧代．a．紫罗兰酮化学名为4．(3．氧代一2一丁烯基)．3，5，5-三甲基一2-环己烯一1一酮，CAS79734-43-3， 天然存在于烟草、茶叶中，具有类似烟叶、茶叶样香气。 通过异佛尔酮为原料来合成有以下几种方法： (1)先从异佛尔酮合成异佛尔酮三甲基硅烷烯醇醚，再与丁烯酮在路易斯酸催化下经Diels．Alder 双烯合成反应，再经酸性水解、重排得到3．氧代．Q．紫罗兰酮【2引。 纩Y 呈 - Alcl3 (2)可以先将异佛尔酮氧化合成4．酮代异佛尔酮，再与7,--醇反应得到2，6，6．三甲基-4．乙撑二 氧基-2一环己烯一l一酮，再与重氮甲烷反应，再经重排得到4．乙撑二氧基一a一环柠檬醛，再在氢氧化钾催 化下与丙酮缩合并水解得到3．氧代．Q．紫罗兰酮【27】。 (四)从异佛尔酮合成其他香原料 1． 2一甲基-4一(3，5，5一三甲基环己基)-3-丁烯一2一醇 (2-Methyl一4一(3，5，5一trimethylcyclohexyl)一3-buten-2-one) 2-甲基一4-(3，5，5-三甲基环己基)．3．丁烯．2．醇具有强烈的木香香气，可由异佛尔酮催化氢化得 到3，5，5-三甲基环己酮，在与氯乙酸甲酯经Darzcns反应，水解得到3，5，5．三甲基环己基甲醛， 再与2一丁酮缩合得到2．甲基．4．(3，5，5．三甲基环己基)．3．丁烯．2．酮，再经硼氢化钠还原得到‘2引。 2．三甲基双环【2，2，21辛-7-烯甲醛(FormyltrimethylbicycIo【2，2，2]oct-7．ene) 三甲基双环[2，2，2】辛．7．烯甲醛具有青的药草样的香气，可由异佛尔酮经还原得到3，5，5．三甲基．2． 环己烯一l一醇，在酸性条件下脱水得到3，5，5．三甲基环己二烯混合物，再与丙烯醛在氯化锌催化下经 Dicls-Alder双烯合成反应得到[291。 CHO-t- 3．4一丁基-3，4，5一三甲基-2，5-环己二烯一1-酮(4-Butyl-3，4，5一trimethyl-2，5．cyclohexadien．1．one) 4一丁基-3，4，5一三甲基-2，5·环己二烯一1-酮具有青的、药草和茉莉花样的香气，可以由异佛尔酮 氧化得4．酮代异佛尔酮，再与乙二醇反应得到2，6，6．三甲基一4一乙撑二氧基．2．环己烯．1．酮，再与丁基 锂反应并水解得4-丁基．4．羟基．3，5，5．三甲基．2．环己烯．1．酮，再在酸性下脱水重排得到【301。 4． 3，5，5一三甲基一2一(2一甲基一2一丙烯基)-2-环己烯-1-酮 (3，5，5-trimethyl一2一(2-methyl一2-propenyl)-2-cyclohexen-l-one) 3，5，5一三甲基一2一(2一甲基-2一丙烯基)一2一环己烯．1．酮具有强烈的烟草、木香、樟脑样香气，可以 由异佛尔酮与甲基氯丙烯在氢氧化钾存在下反应得到【311。 -I- 5。1．烯丙基-3，5，孓三甲基．2-环己烯-1-醇(1一Allyl-3，5，5一trimethyl-2-cyclohexen一1一01) 1．烯丙基．3，5，5．三甲基．2．环己烯．1．醇具有烟草、木香、薄荷样香气，可以由异佛尔酮与烯丙基 溴化镁经格氏反应得到‘321。 6．4，4，6-三甲基-2，5司；己二烯一2-醇-l一酮(4，4，6-trimethyi-cyclohexa-2，5一dien-2-01-1一one) 4，4，6．三甲基．2，5．环己二烯．2．醇．1．酮具有烟草、茶叶样香气，可以由异佛尔酮经NBS溴化反 应得到4．溴异佛尔酮，再经脱溴、氧化、重排得到‘331。 TrimethylamineN—Oxide o 7．3．甲基．5．(3，3．二甲基环己基)-3．戊烯．2．醇 (3一Methyl-5-0，3-dimethylcyclohexyl)一3-penten一2-01) 3．甲基．5．(3，3．二甲基环己基)．3一戊烯．2．醇具有甜的干草、木香、烟草、茶叶样香气，可以由异 佛尔酮与DMF在POCl3催化下反应，并还原得到3，3．二甲基环己基乙醛，再与丁酮缩合，还原得到‘341。 8．8，8，10，-三甲基螺环【4，Sl-9一癸烯一6_醇(8，8，10一Trimethylspiro[4，5ldecan-9一ene-6-01) 8，8，10，一三甲基螺环[4，5】．9-癸烯．6一醇具有龙涎样、木香香气，可以由异佛尔酮与1，4---二溴丁 烷格氏试剂反应得到8，8，10，．三甲基螺环[4，5】．9．癸烯．6．酮，再经还原得到【35】。 三．结论 综上所述，利用异佛尔酮作为原料可以合成一系列高附加值的香原料，能广泛使用于各种香精中， 大大拓宽异佛尔酮的应用前景。由此可以联想到，如何利用通俗易得价廉物美的大宗化工原料来开发 一系列合成香料，是摆在我们广大合成化学工作者面前的一个现实而具有光明前景的课。 参考文献： [1]黄致喜，王慧辰．萜类香料化学[M]．北京：中国轻工业出版社，1999：178—224． [2]赵增国等．3，5，5一三甲基一2一环己烯一1，4一二酮的合成[J]．精细化工，1998，15：42． [3】BeckerJoseph，HochstrasserUlrich．Processforthepreparationofoxophorones：US3944620[P]． 1976．3．16． [4]BeckerJoseph，Schulteeltekarl-Heinrich．Processforthepreparationofadiketonederivative：DE 2457157[P]．1975-06—12． ， [5】BellutHans．Processforpreparing2,6，6-trimethylcyclohex-2一ene-1，4dione： DE3842547[P]．1990—06-21． [6】WidmerErich，SeuretMarcel．Ketoisophoronemanufacture：US3960966[P]．1976-06-01． [7】陈恩治．茶香酮的合成：爱普香料内部资料，1998．8．20． 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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7407402.aspx