第01期a-甲基-縮二乙醇酸二乙酯的合成研究香料色素α-甲基-縮二乙醇酸二乙酯的合成研究李樹彬金欣(青島科技大學(xué)化工學(xué)院山東青島26042)摘要:25-二甲基4羥基-3(2H)-呋喃酮是一種非常重要的原料,而a-甲基-縮二乙醇酸二乙酯是合成呋喃酮的重要中間體。本論文采用苯的同系物為溶劑,用金屬鈉和乳酸乙酯為原料制得乳酸乙酯鈉鹽然后與氯乙酸乙酯制得該中間體。研究了加料順序、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間物料摩爾比溶劑效應(yīng)對收率的影響,找到了最佳反應(yīng)條件:采用正加的加料方式;反應(yīng)溫度90℃;反應(yīng)時間3h;n( Ethyl chloracetate)nNa=1210所用溶劑為甲苯。在此條件下該中間體的總收率高達(dá)586%。關(guān)鍵詞:呋喃酮;a-甲基-縮二乙醇酸二乙酯;乳酸乙酯;香料中間體分類號:TQ218文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-8114(2009)01-005603呋喃酮是一種非常重要的香料品種,主要用甲苯中和乳酸乙酯鈉進(jìn)行反應(yīng)得目標(biāo)產(chǎn)物,并對于食品、飲料、香煙等方面?；瘜W(xué)方法合成呋喃酮反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化,獲得了最佳的反應(yīng)條件和最有多條途徑,目前國內(nèi)所釆用的途徑是由乳酸乙高的收率,該方法原料價格低廉、易得,適合工業(yè)酯出發(fā),在強(qiáng)堿條件下與a-鹵代乙酸乙酯進(jìn)行親化生產(chǎn)。核取代反應(yīng),生成α-甲基-縮二乙醇酸二乙酯,然后該化合物與草酸二乙酯縮合閉環(huán),再經(jīng)皂化、酸1實(shí)驗部分化和甲基化得目標(biāo)產(chǎn)物。其中a-甲基-縮二乙醇1.1試劑與儀器酸二乙酯是合成香料呋喃酮的關(guān)鍵中間體。合成對乳酸乙酯,天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中該化合物具體有三種方法,其一是用金屬鈉和乳心,化學(xué)純;對氯乙酸乙酯,上海錦源精細(xì)化工廠,酸乙酯制得的乳酸乙酯鈉鹽在乙醚溶劑中與溴乙化學(xué)純。酸乙酯反應(yīng)制得,收率為60%;其二是日本專利GC122型氣相色譜儀,上海精密科學(xué)儀器有公開的方法,即用Na和乳酸乙酯反應(yīng)制得的乳限公司; Varian Saturn200RCC/MS氣質(zhì)聯(lián)用儀;酸乙酯鈉鹽在四氫呋喃溶劑中與溴乙酸乙酯反應(yīng) Varian Unity plus50M超導(dǎo)核磁共振波譜儀;A制得,收率為82%2。但上述兩種方法的不足之處 VATAR360FT-IR紅外光譜儀,美國 Nicolet公是:采用的溴乙酸乙酯不僅價格高、不易得,而且司。對人特別是對人的眼睛刺激性特別大,不易于工12原理業(yè)化生產(chǎn)和操作。第三種方法是采用氯乙酸乙酯代替溴乙酸乙酯,在甲苯或二甲苯中與乳酸乙酯鈉進(jìn)行反應(yīng)得目標(biāo)產(chǎn)物,原料價格低廉易得,適合工業(yè)化生產(chǎn),但收率偏低,一般在50%,因此有必要對工藝進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。本論文采用氯乙酸乙酯代替溴乙酸乙酯,在作者簡介:李樹彬(1981-),女,青島科技大學(xué)碩士研究生。13方法1.3.1乳酸乙酯鈉的合成化工中間體Chemical Intermediate009年第01期取一定量的金屬鈉,在甲苯中升溫至105℃,不大,一般將時間控制在3h較合適待鈉融化后,開動攪拌將鈉打成鈉砂,然后滴加24物料摩爾比對收率的影響乳酸乙酯在甲苯/鈉的體系中,維持反應(yīng)在35℃,滴加完畢維持反應(yīng)一小時,直到無鈉為止,即得乳酸乙酯鈉鹽。1.3.2α-甲基-縮二乙醇酸二乙酯的合成滴加氯乙酸乙酯于上述體系中。反應(yīng)幾小時,受既得含α-甲基-縮二乙醇酸二乙酯的甲苯混合>47液。待反應(yīng)液冷卻后,反復(fù)水洗,直到反應(yīng)液呈中性,取上層的有機(jī)層,將有機(jī)層放入燒瓶中,先常壓蒸出甲苯,再初步減壓蒸餾,蒸出未反應(yīng)的乳酸乙酯和氯乙酸乙酯,然后再減壓蒸餾,收集100~405060708090100102℃,5mmHg下的餾分,既得a-甲基-縮二乙醇T/C酸二乙酯。圖1反應(yīng)溫度對收率的影響2結(jié)果與討論2.1加料順序?qū)κ章实挠绊懕?表明了加料順序?qū)Ξa(chǎn)品收率的影響。正55加表示將氯乙酸乙酯加到乳酸乙酯鈉的甲苯溶液中;反加是指將乳酸乙酯鈉加到氯乙酸乙酯的甲苯溶液中表1加料順序?qū)κ章实挠绊?.02.53.03.54.04.55.0加料順序 T/e n (Ethyl lactate)n( thyl chloracetate)nt/h;I01.01:10:I圖2反應(yīng)時間對收率的影響a反應(yīng)溶荊為甲苯;b收率基于金屬鈉的計算從表中數(shù)據(jù)可以看出,正加的反應(yīng)收率明顯好于反加的收率,這種情況的發(fā)生可能與在不同加料順序下副反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)。在反加的情況下氯乙酸乙酯始終保持較高的濃度,在醇鈉的存在下更易發(fā)生自身的縮合反應(yīng),從而導(dǎo)致主產(chǎn)物的56降低。因此在以下的實(shí)驗中一律采用正加的加料方式進(jìn)行。22反應(yīng)溫度對收率的影響圖1表明了反應(yīng)溫度對目標(biāo)產(chǎn)物收率的影1.0:1.01.1:1.01.2:1.01.3:1.01.4:1.0響。從圖中數(shù)據(jù)可以看出,反應(yīng)溫度升高對主產(chǎn)物的生成有利,在溫度達(dá)到90℃左右時收率達(dá)到最n(Eth yl chloracetate): n(Na)大,繼續(xù)升溫可能導(dǎo)致副產(chǎn)物的增加,收率降低。圖3氯乙酸乙酯和金屬鈉的鏖爾比對反應(yīng)收率的影響最佳的反應(yīng)溫度為90~100℃從圖中可以看出,氯乙酸乙酯和金屬鈉的摩23反應(yīng)時間對收率的影響爾比對反應(yīng)收率具有較顯著的影響。隨著氯乙酸實(shí)驗數(shù)據(jù)表明,反應(yīng)時間對目標(biāo)產(chǎn)物收率的乙酯比例的增加,目標(biāo)產(chǎn)物的收率明顯提高。這可影響并不顯著,反應(yīng)時間從2h-5h,產(chǎn)物收率變化以解釋為,氯乙酸乙酯的量增加讓其與乳酸乙酯第01期a-甲基-縮二乙醇酸二乙酯的合成研究的反應(yīng)更徹底,乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率提高,因此主產(chǎn)174.62(CO),176.97(CO);Ms(EI,m/z)205(M+物收率也提高。但氯乙酸乙酯的量過高可能也會1,41),131(100),73(30),45(36);IR(cm-)2986導(dǎo)致一些副反應(yīng)的發(fā)生,因此比例控制在1.2左(CH),2909(CH2),1748(C=0),1141(C-0-C)右較合適。25反應(yīng)的溶劑效應(yīng)3結(jié)論表2不同極性的溶劑對產(chǎn)品收率的影響本論文采用 Williamson反應(yīng),用金屬鈉和乳料vamm,0w酸乙酯制得的乳酸乙酯鈉鹽在甲苯中與氯乙酸乙,1;i2:L0嫗6酯反應(yīng)制備了香料呋喃酮的關(guān)鍵中間體-a-甲甲革90L.1:12:10基-縮二乙醇酸二乙酯?？疾炝巳軇?、加料方式L. I: 12 L0反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和物料比例等因素對目標(biāo)產(chǎn)溶劑在不同類型的反應(yīng)中往往起到不同的物收率的影響。以甲苯為溶劑,采用正加的加料方作用,從而影響最終產(chǎn)品的收率。氯乙酸乙酯和乳式,反應(yīng)溫度90℃,反應(yīng)時間3h,當(dāng)氯乙酸乙酯和酸乙酯鈉發(fā)生的反應(yīng)為S2親核取代反應(yīng),由于金屬鈉的摩爾比為121.0時,目標(biāo)產(chǎn)物收率最高S2機(jī)制在形成過渡態(tài)時,由原來電荷比較集中的為586%,高于文獻(xiàn)報道收率(50-5%)。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)親核試劑變成電荷比較分散的過渡態(tài),所以極性采用HNMR、13CNMR、Ms、FT-R等波譜分析方大的溶劑不利于SM反應(yīng),在表2-2中,DMF屬于法進(jìn)行了表征。偶極非質(zhì)子溶劑,具有較強(qiáng)的極性,因此在DMF中產(chǎn)物收率相對較低。而甲苯和二甲苯為典型的參考文獻(xiàn)非極性溶劑,對穩(wěn)定S2反應(yīng)的過渡態(tài)有利,因此1 Solladie- Cavallo A,iee,P, Bull. Soc. Chim. Fr N。9.-om收率相對較高,其中甲苯的效果最好bution a l'etude de quelques composes se rattachant aux2.6產(chǎn)品結(jié)構(gòu)鑒定ries ory et thiodiacetique(), 1967. (2),517-523H NMR(DMSO-d6)81.19(t, 3H, CH,), 1.20(t, [23 Masanao M Preparation of Dihydrofuranone bervative and Now3H,CH3),1.32(d,3H,CH3),4.07-4.23(m,7H,el Intermediate[PJJP54115369(P791369),1979-09-07MCH2, COCHMe0, OCHCO);13CNMR(DMO)【3]賈為民,鄭慶生,鬧圣剛等,一種制備a-甲著-縮二乙醇酸二81884(2C,CH3),23.0(CH1),65.19(MeCH4O),65.35乙酯的方法[P]CN1246471,20003-08(MeCH20), 71.47 (OCHCO), 79.19 (OCCHMeO)收稿日期:20081015Synthetic Process of ethyl 2-(2-ethoxy-2-oxoethoxyh-propionateLI Shubin Jin Xin(College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)Abstract: 2, 5-dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-franone is an very important perfume, and theethyl 2-(2-ethoxy-2-oxoethoxy)-propionate is an important intermediate in the synthetic of furanoneThe benzene derivative is used for solvent and the sodium and ethyl lactate is used for raw materialto make the intermediate in the thesis. The effects of addition order, reaction temperature reaction timeratio of raw material and solvent on the yield were studied, the optimum condition was found:reaction temperature 90 C, reaction time 3h, n(Ethyl chloracetate): n(Na)=1. 2: 1.0, the solvent wastoluene and the total yield was 58.6%Keywords: franone; ethyl 2-(2 -ethoxy -2 -oxoethoxy)-propionate; ethyl lactate; flavorintermediate