洋茉莉醛的合成工藝改進(jìn)

崔新強(qiáng)，李新志，張 彬，孔祥雨，于治見，劉文濤，楊 利

（山東省藥學(xué)科學(xué)院 山東省化藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250101）

洋茉莉醛（piperonal，1），又名：胡椒醛、天芥菜精，化學(xué)名為3, 4-二氧亞甲基苯甲醛，洋茉莉醛天然存在于篤斯越橘、甜瓜、香胡椒和香莢蘭豆等植物中。

洋茉莉醛是一種非常重要的合成香料，有廣泛的用途。其作為原料還可制備很多化工產(chǎn)品，如新洋茉莉醛、洋茉莉腈、胡椒基丙酮等[1]。

洋茉莉醛的合成方法主要分為天然物半合成法和化學(xué)全合成法。半合成法包括：（1）胡椒堿與堿液加熱水解后得胡椒酸，胡椒酸經(jīng)高錳酸鉀氧化制得洋茉莉醛，此法原料不易得，成本高。（2）黃樟油異構(gòu)化為黃樟油素，黃樟油素經(jīng)氧化后制得洋茉莉醛，此法用堿量大，廢水較多且廢棄物難處理，環(huán)保壓力大[2-6]?；瘜W(xué)全合成法包括：（1）香蘭素水解脫甲基制得原兒茶醛，原兒茶醛與二氯甲烷環(huán)合制得洋茉莉醛，此法副反應(yīng)多，收率較低，成本高[7]。（2）對(duì)甲苯酚經(jīng)酯化、轉(zhuǎn)位、氧化、閉環(huán)、氯化、水解制得洋茉莉醛，此法收率尚可，但步驟較長(zhǎng)，廢水較多，環(huán)保壓力大[8]。（3）鄰苯二酚與二氯甲烷環(huán)合制得胡椒環(huán)，胡椒環(huán)與乙醛酸經(jīng)縮合、氧化脫羧制得洋茉莉醛，此路線為目前最為理想的全合成路線[9-13]。但該路線中縮合反應(yīng)體系較濃稠，攪拌困難；氧化脫羧一般以硝酸、硝酸銀、硝酸銀和過(guò)硫酸鹽為氧化劑，容易過(guò)氧化，造成產(chǎn)品收率低。我們?cè)诖寺肪€（見圖1）基礎(chǔ)上，開發(fā)了適合工業(yè)化生產(chǎn)洋茉莉醛的方法。該方法可以高收率、高純度、低成本得到洋茉莉醛，降低了勞動(dòng)保護(hù)要求，符合綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展理念。

圖1 洋茉莉醛的合成路線

1 材料

1.1 儀器

B-545熔點(diǎn)儀（瑞士Buchi，溫度未校正）；Inova-300核磁共振波譜儀（美國(guó)Varian，內(nèi)標(biāo)TMS）；4000 QTRAP波譜儀（美國(guó)AB）；Agilent 1260高效液相色譜儀（美國(guó)Agilent）；LCQ型質(zhì)譜儀（美國(guó)Finnigan）。

1.2 藥品與試劑

胡椒環(huán)（國(guó)藥集團(tuán)，純度99 %）；40 %乙醛酸溶液（山東西亞，純度98 %）；次氯酸鈉水溶液（萊陽(yáng)康德，有效氯含量≥10 %）；2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氧化物（山東西亞，分析純）；其余試劑均為分析純。

2 方法

2.1 3, 4-亞甲二氧基苯乙醇酸（化合物2）的合成

取40 %乙醛酸溶液（18.5 g，0.1 mol），置入250 ml三口瓶，攪拌降溫，于-5～ -10 ℃下緩慢滴加濃硫酸（20 g，0.2 mol），滴畢，保溫?cái)嚢?0 min。反應(yīng)液中加入二氯甲烷（37 ml），于-5～ -10 ℃下緩慢滴加胡椒環(huán)（14.6 g，0.12 mol），滴畢，保溫反應(yīng)。體系中有大量白色固體析出，HPLC監(jiān)控至反應(yīng)完全（胡椒環(huán)＜25 %），于5 ℃下往反應(yīng)液中緩慢滴加水（40 ml），攪拌1 h，過(guò)濾，濾餅用水（20 ml×2）洗，得白色固體，真空干燥，得化合物2（16.4 g，83.6 %）。mp：157～158 ℃（文獻(xiàn)[10]：157～158 ℃）。

2.2 洋茉莉醛（化合物1）的合成

取化合物2（9.8 g，0.05 mol）、水（30 ml）置入250 ml三口瓶，室溫?cái)嚢?，緩慢加入NaHCO3（約8 g），調(diào)pH 8～9，調(diào)畢，加入二氯甲烷（30 ml）和2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氧化物（0.1 g）。室溫下滴加次氯酸鈉溶液（44.4 g，0.06 mol），滴畢，加熱攪拌至回流，HPLC監(jiān)控至反應(yīng)完全（化合物2＜1 %），降溫至室溫。分液，水相用二氯甲烷（30 ml×2）萃取，合并有機(jī)相，有機(jī)相以30 ml飽和NaHCO3溶液和30 ml飽和NaCl溶液洗，無(wú)水硫酸鈉干燥有機(jī)相，有機(jī)相減壓濃縮至干，得黃色固體。所得固體用乙醇重結(jié)晶，為類白色固體，減壓干燥，得化合物1（6.3 g，84 %）。mp：36～37 ℃（文獻(xiàn)[13]：35～37 ℃）。純度99 %（HPLC歸一化法）。ESI-MS（C8H6O3，m/z）實(shí)測(cè)值（計(jì)算值）：150.3（150.13） [M-H]－。1H NMR（300 MHz，DMSO-d6）δ：6.08（s，2H），6.93～6.95（d，1H），7.34（s，1H），7.43～7.44（d，1H），9.82（s，1H）。

3 結(jié)果與討論

3.1 本工藝第一步加入二氯甲烷有利于反應(yīng)體系的攪拌，解決了反應(yīng)后期體系黏稠攪拌困難的問(wèn)題；胡椒環(huán)稍過(guò)量，剩余的胡椒環(huán)溶于二氯甲烷，母液分液后可循環(huán)使用。

3.2 本工藝第二步以廉價(jià)的次氯酸鈉為氧化劑，降低了成本；加入催化劑TEMPO可以避免產(chǎn)品的過(guò)氧化，提高了產(chǎn)品的收率和純度。

3.3 本工藝以胡椒環(huán)和乙醛酸為原料，經(jīng)縮合、氧化脫羧、重結(jié)晶得到高純度洋茉莉醛（純度為99 %），反應(yīng)總收率70.2 %。所得產(chǎn)品經(jīng)熔點(diǎn)測(cè)定、MS和1H NMR等方法確證結(jié)構(gòu)。

3.4 本工藝操作簡(jiǎn)單，無(wú)條件苛刻反應(yīng)；所用有機(jī)溶劑均可回收利用，環(huán)保壓力?。贿m合工業(yè)化生產(chǎn)。