专利名称：一种硫代薄荷酮香料的合成方法
技术领域：
本发明涉及硫代薄荷酮香料的合成方法。
该方法的步骤如下
A、氯代薄荷酮的制备 在装有碱液尾气吸收装置的烧瓶内加入20-30重量份70-90重量％异胡薄荷酮的胡薄荷粗油，然后通入干燥HC1气体直到饱和，得到氯代薄荷酮溶液；
B、巯基化钠的制备 在装有搅拌器、内置温度计、回流冷凝器、滴液漏斗的三口烧瓶内加入100-140重量份的无水乙醇，然后加入3. 0-4. 0重量份金属钠，加热回流，待金属钠全部溶解后再冷却到室温，或者用市售的8-12重量％工业乙醇钠溶液，然后通入H2S气体，直到pH = 7-8，得到巯基化钠溶液；
C、粗硫代薄荷酮的制备 将步骤B)得到的巯基化钠溶液冷却到l(TC或l(TC以下，然后往其中滴加步骤A)制备的氯代薄荷酮溶液，滴加完后再在室温下继续反应1-3小时，然后加入80-120重量份水和80-120重量份乙醚进行洗涤萃取，相分离，分离乙醚相用饱和食盐水溶液洗涤至中性，再旋转真空蒸去乙醚，蒸余液进行减压蒸镏，收集9-ll重量份的72-92t: /lkp镏分，气相色谱分析，该粗馏分含有22-28重量％硫代薄荷酮，未反应的异胡薄荷酮和胡薄荷酮；
D、粗硫代薄荷酮的精镏 80-120重量份在步骤C)得到的所述粗馏分进行精镏，收集88_92°C /lkp镏分约20-28重量份，该馏分为目标产品硫代薄荷酮。以反应掉的异胡薄荷酮为计算标准，产品得率为17%，好于已有的常压反应制备工艺的得率；同时也避免了高压，低温制备工艺在工业生产实施上的困难。 根据本发明的一种优选实施方式，所述的碱液选自乙醇钠、甲醇钠或异丙醇钠的碱液。 所述碱液的浓度是0. 5-2. 0摩尔/升。 优选地，所述碱液的浓度是1. 0-1. 5摩尔/升。 更优选地，所述碱液的浓度是1. 2-1. 3摩尔/升。 根据本发明的另一种优选实施方式，通入H2S气体的流量是40-100ml/min。
优选地，所述通入H2S气体的流量是50-70ml/min。
更优选地，所述通入H2S气体的流量是60-80ml/min。 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中用水和乙醚分1-3次进行洗涤萃取。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中旋转真空蒸去乙醚与减压蒸馏是在压力3. 0-0. 5KPa下进行的。 在本发明中，在步骤D中收集72_76°C /lkp镏分50_60重量份，该镏分为异胡薄荷酮，返回使用。
在步骤D中还收集78_82°C /lkp镏分12_16重量份，该镏分为胡薄荷酮，返回使用。 下面将详细地描述本发明。 从热力学的角度来说，4S与胡薄荷酮的加成反应难以进行。本发明采用了一种迂
回的合成方法，用亲电效果更好的HC1进行亲电加成，然后用巯基离子亲核取代反应来制
备硫代薄荷酮。
(3) (6) (1) HC1中氯离子的电负性比H2S中硫离子的电负性要大，HC1中的氢原子带有更多的 正电荷，容易进行亲电加成。往胡薄荷酮(3)中通入HCl，生成8-氯代薄荷酮(6)，然后滴 加入含有SH—离子的离子溶液中，进行亲核取代反应。由于氯代薄荷酮中的氯为叔碳氯，亲 核取代反应类型通常为Snl历程，即氯离子先行离去，叔碳电子进行SP3杂化成一平面，由 于位阻的原因，SH—离子总是从上面攻击叔碳离子，产生平伏键，而稳定的薄荷酮结构的甲 基通常也为平伏键，所以合成的硫代薄荷酮多数为反式构型，通常反式硫代薄荷酮(11)和 顺式硫代薄荷酮(13)的比例为4 : 1 :
(11) (13) 把氯代薄荷酮滴加入含有巯基离子的质子溶剂中，由于3位羰基的诱导作用，4位 碳的H+质子，实际上是一个|3位的活泼氢，极易与亲核基团和溶剂中的其他碱性基团结合 而离去，产生4，8位的消除产物，即E工消除反应历程，回复到原料胡薄荷酮。用NaOH水溶 液通入过量的H2S气体，pH为7-8，然后滴加入氯代薄荷酮，只有微量硫代薄荷酮产生，大量 仍为原料胡薄荷酮。产生大量消除反应产物的原因，除了具有P活泼氢外，溶剂本身带有 碱性，溶剂离子体积又小，易与氢离子结合而离去。
虽然4位的质子非常容易离去，但碱性试剂对质子的攻击，由于有空间位阻的原 因，也有一定的难度。水溶液的反应体系，水分子的体积相对较小，易攻击4位质子而生成消除反应产物。本发明使用乙醇为反应溶剂，尽管乙醇和水的碱性几乎相等，它们的PKa分 别为15. 9和15. 75，但乙醇的体积要大于水，由于空间效应，和4位的质子结合相对较难，所 以消除反应的产物也有所减少。本发明在乙醇溶液中通入H2S到pH = 7-8，然后滴加氯代 薄荷酮，最后得到硫代薄荷酮，得率为16%，优于已有的常压反应的文献报道。
本发明硫代薄荷酮香料的合成方法步骤如下
A、氯代薄荷酮的制备 在装有碱液尾气吸收装置的烧瓶内加入20-30重量份70-90重量％异胡薄荷酮的
胡薄荷粗油，然后通入干燥HC1气体直到饱和，得到氯代薄荷酮溶液。 本发明可以使用的碱液尾气吸收装置例如是倒三角漏斗附在碱液储槽上。 所述的碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化镁的碱液。优选地，所述
的碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的碱液。更优选地，所述的碱液选自氢氧化钠或
氢氧化钾的碱液。 所述碱液的浓度是3.0-7.0摩尔/升。 优选地，所述碱液的浓度是3. 5-6. 5摩尔/升。 更优选地，所述碱液的浓度是4. 0-6. 0摩尔/升。 在本发明中，可以采用重量分析方法检测在所得到氯代薄荷酮溶液中的氯代薄荷 酮含量。根据氯代薄荷酮含量不断增加直到不变时，可以确定通入HC1气体已达到饱和。
B、巯基化钠的制备 在装有搅拌器、内置温度计、回流冷凝器、滴液漏斗的三口烧瓶内加入100-140重 量份的无水乙醇，然后加入3. 0-4. 0重量份金属钠，加热回流，待金属钠全部溶解后再冷却 到室温，然后通入H2S气体，直到pH = 7-8，得到巯基化钠溶液。 在本发明中，金属钠的粒度并不关键，但从溶解速度考虑，金属钠的粒度优选地是 0. 5-2. 5mm。更优选地，金属钠的粒度是1. 0_1. Smm。 金属钠全部溶于无水乙醇所得到的溶液可以采用一般的冷却方法进行冷却，例如 用冷却水或冰块进行冷却。 在本发明中，通入H2S气体的流量是40-100ml/min。
优选地，所述通入H2S气体的流量是50-90ml/min。
更优选地，所述通入H2S气体的流量是60-80ml/min。
C、粗硫代薄荷酮的制备 将步骤B)得到的巯基化钠溶液冷却到l(TC或10°C以下，可以采用通常的冷却方 法冷却巯基化钠溶液，例如冷冻水夹套冷却。然后，往其中滴加步骤A)制备的氯代薄荷酮 溶液，滴加速度可以控制在l-2ml/分。滴加完后让该混合物自然地升至室温，再在室温下 继续反应1-3小时，优选地在室温下继续反应2小时。 反应结束后往其中加入80-120重量份水和80-120重量份乙醚进行洗涤萃取，可 以分l-3次进行洗涤萃取。其后进行相分离，分离乙醚相用饱和食盐水溶液洗涤至中性，再 旋转真空蒸去乙醚，蒸余液进行减压蒸镏，收集9-ll重量份的72-92tVlkp镏分，气相色谱 分析该粗馏分含有22-28重量％硫代薄荷酮，及未反应的异胡薄荷酮和胡薄荷酮。
在该步骤C中旋转真空蒸去乙醚与减压蒸镏是在压力3. 0-0. 5KPa下进行的，优选 地压力2. 0-0. 6KPa，更优选地压力1. 3-0. 7KPa。
旋转真空蒸去乙醚使用目前市场上销售的旋转真空蒸发器，例如Looye公司以商 品名ZX98-lRotar即or销售的旋转真空蒸发器。
减压蒸镏可用一般的玻璃蒸镏塔来进行。 减压蒸镏时所收集产物采用气相色谱分析和气质联用分析的方法进行了定性与 定量分析。 所述的定性分析采用质谱分析方法。
所述的定量分析采用气相色谱分析。 使用的分析仪器为Agilent 6890N气相色谱仪；Agilent 7683自动进样器， Agilent 6890N-5873N气相色谱-质谱联用仪。
气相色谱质谱分析条件 气相色谱条件以He为载气，恒流流速1. Oml/min，进样口温度25(TC，升温程序
60-28(TC，升温速率8t:/min，分流比29.0 : 1。定量用FID检测，峰面积积分。 质谱条件接口温度28(TC，电子轰击能量70eV， EI离子源温度23(TC，四极杆
温度15(TC，全扫描范围m/z 50-550。 D、粗硫代薄荷酮的精镏 80-120重量份在步骤C)得到的所述粗馏分进行精镏，本发明在粗硫代薄荷酮精 镏时可使用一般的玻璃精镏塔来进行。 精镏时收集了 88-92°C /lkp镏分，采用上述分析方法进行了定性与定量分析，其 硫代薄荷酮的分析结果如下 MS :m/z :186(M+，24) ， 153 (26) ， 152(13) ， 135(9) ， 123(5) ，112(59) ， 109(62)， 97(25)，81(37)， 75(46)， 69(100)， 67 (33)， 41 (89)。 由上述分析结果可以确定该馏分为目标产品硫代薄荷酮，20-28重量份。 同时，收集了 72_76°C /lkp镏分，采用上述分析方法进行了定性与定量分析，其异
胡薄荷酮的分析结果如下 MS :m/z :152(M+，62) ， 137 (30) ， 125(1) ， 121 (2) ， 119(3) ， 109 (93) ，95(31)， 81 (100) ， 69 (46) ， 68 (60) ， 67 (97) ， 53 (35) ， 41 (76)。 由上述分析结果可以确定该镏分为异胡薄荷酮，50-60重量份，可返回使用。
还收集78_82°C /lkp镏分，采用上述分析方法进行了定性与定量分析，其胡薄荷 酮的分析结果如下 MS :m/z :152 (M+， 100) ， 137 (32) ， 123 (7) ， 121 (5) ， 119 (4) ， 109 (55) ， 95 (23)， 81 (94) ， 69 (31) ， 68 (21) ， 67 (69) ， 55 (21) ， 41 (34)。 由上述分析结果可以确定该镏分为胡薄荷酮，12-16重量份，可返回使用。
[有益效果] 与现有技术相比，本发明方法便于工业实施，设备投资小，易于操作，是现有的 常压，常温工艺条件下制备硫代薄荷酮得率最高的技术；同时避免了高压，低温技术制备 硫代薄荷酮所带来的问题，例如l，必需要大，中型的钢压力釜设备，设备投资大；2，工艺 中的H^对钢设备的腐蚀非常厉害，设备的维修和折旧费用高；3，工艺要求反应温度要达 到-8(TC，需要大量的能耗；4，大，中型的压力釜内温要达到-8(TC，在设计上也是有困难 的，会增加设备的制造成本和操作难度。具体实施方式
实施例1 在装有碱液尾气吸收装置的烧瓶内加入25ml含量80重量％的异胡薄荷酮(23g) 的胡薄荷粗油。然后以流量70ml/min通入HC1气体，直到饱和，反应液约增重6g，，立刻进 行下步反应。另在装有搅拌器，在内设置温度计、回流冷凝器、滴液漏斗的500ml三口烧瓶 内加入120ml无水乙醇，然后加入切成小块的金属钠3. 5g，回流中待金属钠全部溶解，冷却 到室温，通入h2s气体，直到ra = 7. 5。将巯基化钠的溶液冷却到l(TC，然后往其中滴加新 制备的氯代薄荷酮溶液，约一小时滴完，再在室温下搅拌2小时。反应结束后，加入100ml 水和100ml乙醚进行洗涤萃取，相分离，分离乙醚相用饱和食盐水洗涤到中性。再旋转真空 蒸出乙醚，蒸余液进行减压蒸馏，收集72-92°C /lkp镏分约10g，气相色谱分析内含硫代薄 荷酮25%，未反应的异胡薄荷酮59%和胡薄荷酮16%，反应的理论得率为19%。
上述粗蒸液可通过分镏塔进行精镏。投入100g前面得到的粗油，收集 72-76°C /lkp镏分约55g，采用前面描述的方法分析确定为原料异胡薄荷酮，它可以返回投 料；收集78-82°C /lkp镏分约14g，采用前面描述的方法分析确定为胡薄荷酮，它也可以返 回投料；收集88_92°C /lkp镏分约24g ;采用前面描述的方法分析确定为目标产品硫代薄 荷酮。另有少量蒸镏残渣。
经计算最终产品得率为17%。
其硫代薄荷酮产物分析结果如下 MS :m/z :186(M+，24) ， 153 (26) ， 152(13) ， 135(9) ， 123(5) ，112(59) ， 109(62)， 97(25)，81(37)， 75(46)， 69(100)， 67 (33)， 41 (89)。
权利要求
一种硫代薄荷酮香料的合成方法，其特征在于该方法的步骤如下A、氯代薄荷酮的制备在装有碱液尾气吸收装置的烧瓶内加入20-30重量份70-90重量％异胡薄荷酮的胡薄荷粗油，然后通入干燥HCl气体直到饱和，得到氯代薄荷酮溶液；B、巯基化钠的制备在装有搅拌器、内置温度计、回流冷凝器、滴液漏斗的三口烧瓶内加入100-140重量份的无水乙醇，然后加入3.0-4.0重量份金属钠，加热回流，待金属钠全部溶解后再冷却到室温，或者用市售的8-12重量％工业乙醇钠溶液，然后通入H2S气体，直到pH＝7-8，得到巯基化钠溶液；C、粗硫代薄荷酮的制备将步骤B)得到的巯基化钠溶液冷却到10℃或10℃以下，然后往其中滴加步骤A)制备的氯代薄荷酮溶液，滴加完后再在室温下继续反应1-3小时，然后加入80-120重量份水和80-120重量份乙醚进行洗涤萃取，相分离，分离乙醚相用饱和食盐水溶液洗涤至中性，再旋转真空蒸去乙醚，蒸余液进行减压蒸镏，收集9-11重量份的72-92℃/1kp镏分，气相色谱分析该粗馏分含有22-28重量％硫代薄荷酮，及未反应的异胡薄荷酮和胡薄荷酮；D、粗硫代薄荷酮的精镏80-120重量份在步骤C)得到的所述粗馏分进行精镏，收集88-92℃/1kp镏分约20-28重量份，该馏分为目标产品硫代薄荷酮。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的碱液选自乙醇钠，甲醇钠，异丙醇钠 的碱液。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述碱液的浓度是0. 5-2. 0摩尔/升。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于通入H2S气体流量是40-100ml/min。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤C中用水和乙醚分1-3次进行洗涤 萃取。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤C中旋转真空蒸去乙醚与减压蒸镏 是在压力3. 0-0. 5KPa下进行的。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤D中收集72-76°C /lkp镏分50-60 重量份，该镏分为异胡薄荷酮，返回使用。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤D中收集78-82°C /lkp镏分12-16 重量份，该镏分为胡薄荷酮，返回使用。
全文摘要
本发明涉及一种硫代薄荷酮香料的合成方法。该方法包括氯代薄荷酮的制备、巯基化钠的制备、粗硫代薄荷酮的制备与粗硫代薄荷酮的精镏等步骤。与现有技术相比，本发明方法便于工业实施，设备投资小，易于操作，是现有的常压，常温工艺条件下制备硫代薄荷酮得率最高的技术；同时避免了高压，低温技术制备硫代薄荷酮所带来的设备投资大，设备腐蚀大，能耗大，操作困难等问题。
文档编号C07C319/02GK101735120SQ20091020122
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者施友钟, 罗昌荣 申请人:华宝食用香精香料(上海)有限公司