α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成研究

第03期α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成研究香料色素α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成研究李树彬金欣(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)摘要:2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮是一种非常重要的原料,而α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯是合成呋喃酮的重要中间体。本论文采用苯的同系物为溶剂,用金属钠和乳酸乙酯为原料制得乳酸乙酯钠盐,然后与氯乙酸乙酯制得该中间体。研究了加料顺序、反应温度、反应时间、物料摩尔比、溶剂效应对收率的影响,找到了最佳反应条件:采用正加的加料方式;反应温度90℃;反应时间3h;n( Ethyl chloracetate:n(Na)=1.2:10;所用溶剂为甲苯。在此条件下该中间体的总收率高达58关键词:呋喃酮;a-甲基-缩二乙醇酸二乙酯;乳酸乙酯;香料中间体中图分类号:TQ2254文献标识码:A文章绵号:1672-8114(200903-0057-0呋喃酮是一种非常重要的香料品种,主要用本论文采用氯乙酸乙酯代替溴乙酸乙酯,在于食品、饮料、香烟等方面。化学方法合成呋喃酮甲苯中和乳酸乙酯钠进行反应得目标产物,并对有多条途径,目前国内所采用的途径是由乳酸乙反应条件进行优化,获得了最佳的反应条件和最酯出发,在强碱条件下与α-卤代乙酸乙酯进行亲高的收率,该方法原料价格低廉、易得,适合工业核取代反应,生成α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯,然化生产。后该化合物与草酸二乙酯缩合闭环,再经皂化、酸化和甲基化得目标产物。其中a-甲基-缩二乙醇1实验部分酸二乙酯是合成香料呋喃酮的关键中间体。合成1.1试剂与仪器该化合物具体有三种方法,其一是用金属钠和乳对乳酸乙酯,天津市科密欧化学试剂开发中酸乙酯制得的乳酸乙酯钠盐在乙醚溶剂中与溴乙心,化学纯;对氯乙酸乙酯,上海锦源精细化工厂,酸乙酯反应制得,收率为60%;其二是日本专利化学纯公开的方法,即用NaH和乳酸乙酯反应制得的乳GCl22型气相色谱仪,上海精密科学仪器有酸乙酯钠盐在四氢呋喃溶剂中与溴乙酸乙酯反应限公司; Varian Saturn2000kcC/MS气质联用仪;制得,收率为82%。但上述两种方法的不足之处 Varian Unity plus50M超导核磁共振波谱仪;A是:采用的溴乙酸乙酯不仅价格高、不易得,而且 VATAR360FT-IR红外光谱仪,美国 Nicolet公司。对人特别是对人的眼睛刺激性特别大,不易于工1.2原理业化生产和操作。第三种方法是采用氯乙酸乙酯代替溴乙酸乙酯,在甲苯或二甲苯中与乳酸乙酯钠进行反应得目标产物,原料价格低廉易得,适合工业化生产,但收率偏低,一般在50%,因此有必要对工艺进行优化和改进。作者简介:李树彬(1981-),女,青岛科技大学硕土研究生。aH中国煤化工CNMHG通讯联系人1.3方法化工中间体Chemical Intermediate009年第03期1.3.1乳酸乙酯钠的合成影响并不显著,反应时间从2h-5h,产物收率变化取一定量的金属钠,在甲苯中升温至105℃,不大,一般将时间控制在3h较合适待钠融化后,开动搅拌,将钠打成钠砂,然后滴加51乳酸乙酯在甲苯/钠的体系中,维持反应在35℃滴加完毕维持反应一小时,直到无钠为止,即得乳酸乙酯钠盐。1.3.2α-甲基一缩二乙醇酸二乙酯的合成滴加氯乙酸乙酯于上述体系中。反应几小时既得含α-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的甲苯混合液。待反应液冷却后,反复水洗,直到反应液呈中性,取上层的有机层,将有机层放入烧瓶中,先常压蒸出甲苯,再初步减压蒸馏,蒸出未反应的乳酸4060708090100乙酯和氯乙酸乙酯,然后再减压蒸馏,收集100~T/C102℃,5 mmHg下的馏分,既得α-甲基-缩二乙醇图1反应温度对收率的影响酸二乙酯。2结果与讨论2.1加料顺序对收率的影响表1表明了加料顺序对产品收率的影响。正加表示将氯乙酸乙酯加到乳酸乙酯钠的甲苯溶液>54中;反加是指将乳酸乙酯钠加到氯乙酸乙酯的甲苯溶液中表1加料顾序对收率的影响2.02.53.03.54.04.55.0正加80t:10;1.0图2反应时间对收率的影响24物料摩尔比对收率的影响a反应溶剂为甲苯;b收率基于金属钠的计算图3氯乙酸乙酯和金属钠的摩尔比对反应收率的影响从表中数据可以看出,正加的反应收率明显从图中可以看出,氯乙酸乙酯和金属钠的摩好于反加的收率,这种情况的发生可能与在不同尔比对反应收率具有较显著的影响。随着氯乙酸加料顺序下副反应的发生有关。在反加的情况下,乙酯比例的增加,目标产物的收率明显提高。这可氯乙酸乙酯始终保持较高的浓度,在醇钠的存在以解释为,氯乙酸乙酯的量增加让其与乳酸乙酯下更易发生自身的缩合反应,从而导致主产物的的反应更彻底,乳酸乙酯的转化率提高,因此主产降低。因此在以下的实验中一律釆用正加的加料物收率也提高。但氯乙酸乙酯的量过高可能也会方式进行导致一些副反应的发生,因此比例控制在1.2左22反应温度对收率的影响右较合适。图1表明了反应温度对目标产物收率的影2.5反应的溶剂效应响。从图中数据可以看出,反应温度升高对主产物溶剂在不同类型的反应中往往起到不同的作的生成有利,在温度达到90℃左右时收率达到最用,从而影响最终产品的收率。氯乙酸乙酯和乳酸大,继续升温可能导致副产物的增加,收率降低。乙酯」中业光取代反应,由于S最佳的反应温度为90~100℃中国煤化2机电荷比较集中的23反应时间对收率的影响亲核CNMHG渡态,所以极性实验数据表明,反应时间对目标产物收率的大的溶剂不利于S2反应,在表2-2中,DMF属于第03期a-甲基-缩二乙醇酸二乙酯的合成研究偶极非质子溶剂,具有较强的极性,因此在 DMF MeCH2, COCHMe0, OCH CO);"℃NMR(DMSO)中产物收率相对较低。而甲苯和二甲苯为典型的818.84(2C,CH3),23.0(CH2),65.19( MeCH,0),65.35非极性溶剂,对稳定S2反应的过渡态有利,因此( MeCH,0),71.47( OCH,CO),79.19( OCCHMeo),收率相对较高,其中甲苯的效果最好。174.62(CO),17697(Co);Ms(EI,m/z)205(M+2.6产品结构鉴定1,41),131(100),73(30),45(36);IR(cm-)2986HNMR(DMSO-d68119(t,3H,CH),120(t,(CH),2909(CH2),1748(C=0),1141(C-0-C)。3H,CH3),1.32(d,3H,CH),4.07-4.23(m,TH,表2不同极性的溶剂对产品收率的影响溶剂n( Ethyl lactate ) n(Ethyl chloracetate ) n(Na)甲苯1.1:1.2:1.0二甲苯1.1:1.2:1.033354.9DMF1.1:1.2:1.046.43结论本论文采用 Williamson反应,用金属钠和乳参考文献:酸乙酯制得的乳酸乙酯钠盐在甲苯中与氯乙酸乙[ 1] Solladie- Cavallo A,vels,P, Bull. Soc. Chim. Fr N92.酯反应制备了香料呋喃酮的关键中间体-a-甲contribution a I'etude de quelqurattachant基-缩二乙醇酸二乙酯。考察了溶剂、加料方式、aux series oxy et thiodiacetique(*), 1967. (2).517-523反应温度、反应时间和物料比例等因素对目标产[2] Masanao M Preparation of Dihydrofuranone bervative and物收率的影响。以甲苯为溶剂,采用正加的加料方Novel Intermediate [P]-JPS4115369(JP 79115369), 1979-09-07式,反应温度90℃,反应时间3h,当氯乙酸乙酯3]贾为民郑庆生圣刚等,一种制备a-甲基缩二乙爵艘二和金属钠的摩尔比为121.0时,目标产物收率最酯的方法[P」CN246471,20003-08高为586%,高于文献报道收率(50-55%)。产物结构采用 IHNMR、13CNMR、MS、FT-IR等波谱分析收稿日期:200方法进行了表征。Synthetic Process of ethyl 2-(2-ethoxy-2-oxoethoxyh-propionateCollege 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 usedw materialto make the intermediate in the thesis. The effects of addition order, reaction temperature reaction time,ratio of raw material and solvent on the yield weren wasreaction temperature 90 C, reaction time 3h, n(Ethyl中国煤化工e solvent wastoluene and the total yield was 58.6%.CNMHGKeywords: franone; ethyl 2-(2 -ethoxy -2-oxoethoxy)-propionate; ethyl lactate;flavorntermediate