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δ-内酯的合成方法

发布日期:2020/12/9 16:40:34

内酯是重要的有机化合物和中间体,在香料香精和药物合成领域具有广阔的应用发展前景。如γ-和δ-内酯已经应用于高级化妆品、食品和烟草工业等,并且由于内酯是天然奶油香味的主要成分,而天然奶油中含大量动物性脂肪,过分吸入容易引起心血管疾病,一些发达国家用植物油添加奶油香料作为人造奶油用于食品工业中,风味几乎与天然奶油相同。使用这种新型高质量的奶油香精,减少食品中奶油用量,在保障人们的健康方面起着重要作用。因此,探讨δ-内酯的化学合成具有重要的意义。

δ-内酯的合成方法

关于δ-内酯的合成方法,目前国内外已有不少报道,按其合成路线,综合起来主要有以下三种方法:一是用环己二酮与溴代正己烷反应,再氧化开环、还原和环合而得δ-癸内酯,此法合成过程较繁琐,产率较低;二是用戊二酸二乙酯进行Dieckmann缩合,再用无水K2CO3在丙酮中与溴代正庚烷反应,经脱酸、氧化得8-癸内酯,此法成本合理,但步骤较长,收率不高,难以应用于工业化生产;三是是用正戊醛与环戍酮缩合,再经氢化还原、氧化成δ-内酯,此法合成路线较短,需经过催化氢化反应,难以进行工业化生产。因此,需要寻找一条步骤较简单,收率较高的合成路线使δ-癸内酯的生产得到工业化。

包括以下步骤:

(1)2-戊烯环戊酮的制备:

将质量分数1~10%的氢氧化钠溶液、环戊酮和相转移催化剂聚乙二醇PEG-400加入三口瓶,缓慢滴加正戍醛。由于醛、醛间进行缩合反应的活性大于醛与酮之间进行缩合反应的活性,为避免发生过多的副反应,必须酮过量。然后恒温约20~100°C反应,冷却,用乙酸中和,使混合液pH≈5~6。静置分层,水层用甲苯萃取,合并有机相,用质量分数5~10%NaHCO3和饱和NaCl水溶液洗涤,转入带分水器的装置加热50~100℃,脱水。冷却后再进行洗涤,无水Na2SO4干燥后常压10Pa蒸除甲苯,减压100~300°C/200~400Pa条件下蒸馏,收集馏分2-戊烯环戊酮。

(2)2-戊基环戊酮的制备:

在反应器中加入2-戊烯环戊酮,再加入离子交换树脂载钯催化剂及无水甲醇,通入H,待反应不再吸氢停止反应。用无水甲醇洗涤催化剂。旋转蒸发除去无水甲醇,减压50~200℃/100~300Pa条件下蒸馏,收集馏分2-戊基环戊酮。

(3)δ-癸内酯的合成:

 向三口烧瓶中加入甲醇作溶剂,再加入2-戊基环戊酮和酸促进剂98%的浓硫酸作催化剂,在40~100℃下,搅拌滴加双氧水。滴加完后,恒温,TLC跟踪反应结束,加入水继续搅拌,水洗,用质量分数5~10%NaHCO3中和,甲苯洗涤水层,合并有机相,减压100~300℃/100~200Pa条件下蒸馏去除有机层中的甲苯,控制温度不要超过300℃,剩余物就是粗品δ-癸内酯。

(4)粗的精制:

将上述粗品用真空薄膜蒸馏装置进行蒸馏,控制温度50~200°C、常压105Pa下,收集蒸出来的产物即为δ-癸内酯,纯度为99%,收率达80%以上。

步骤(1)所述的环戍酮与正戊醛的摩尔比为1~3:1,所述的PEG-400催化剂是正戊醛用量的3~10%。

步骤(3)所述的双氧水与2-戊基环戊酮的摩尔比是3~10:1。

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