专利名称：一种合成氧代α或β-紫罗兰酮的方法
技术领域：
本发明属精细化工技术领域，涉及一种由α或β-紫罗兰酮制取相应的氧代α 或紫罗兰酮的方法。
背景技术：
氧代α或β _紫罗兰酮包括4-氧代_ β _紫罗兰酮⑴和3-氧代_ α _紫罗兰酮(II)，它们是一种非常重要的烟用香料和有机合成中间体，常用于香精的配制和杂环化 合物的制备及烟用香料巨豆三烯酮的合成中间体等。<formula>formula see original document page 3</formula>
(I )( II)4"氧代-紫罗兰酮是一种很好的烟用香料，其加入到卷烟中，能起到细腻、柔 和卷烟烟气的作用，同时以它为中间体合成的类胡萝卜素类化合物应用于医药及材料科学 领域，近年来得到了广泛的关注。3-氧代- α _紫罗兰酮主要应用于食品、化妆品及香料行 业，也是合成类胡萝卜素类化合物的关键中间体，尤其是合成绿色营养性香料如葡萄糖苷 衍生物的重要原料。目前，合成氧代α或β _紫罗兰酮的方法有比较多，已报道的有氯酸钠氧化法，分 子氧氧化法，铬盐氧化法等。但是，这些合成方法所得的产率不令人满意，或是合成过程冗 长，工艺复杂；或是使用一些贵重的金属与它配合物；或是使用对环境不友好的试剂，如三 氧化铬，三氧化铬_吡啶，铬酸叔丁酯，重铬酸吡啶，氯铬酸吡啶等。而Hagenjaedicke等人 报导的专利US =4209450[P]中，其用氯仿作溶剂，其氧化剂使用的是氯酸钠和碘化钾组成 的氧化剂对，反应时间达24小时，产率不到40%，且后处理比较复杂。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种操作简单方便，成本低廉，环境友好，反应速度快，产 率高的氧代α或紫罗兰酮的制取方法。本发明的目的是通过下述方式实现的在磁力搅拌下将称取好的反应原料α或β _紫罗兰酮加入到亲水性有机溶剂中， 再向其中加入酸溶液(酸溶液和亲水性有机溶剂组成混合溶剂)，再慢慢加入溴酸钠，控制 反应温度不高于80°C，反应0. 5-12小时后停止，分液，水洗，去除水相，得淡黄色溶液，减压 下蒸出溶剂，得相应的氧代α或紫罗兰酮。经简单处理后，产品纯度不低于98%。上述亲水性有机溶剂占混合溶剂体积的60% ；加入酸溶液使反应体系的ρΗ值维持在1-3。上述的酸溶液是指6-15%的无机酸或有机酸溶液；优选7%左右的硫酸溶液。α 或β -紫罗兰酮溴酸钠硫酸溶液为Imol (0. 01 5mol) (0. 01-0. 5mol)。上述反应中的有机溶剂是指传统的水溶性较好的亲水性有机溶剂，如乙腈，乙酸， 丙酮，乙醇，乙酰丙酮，叔丁醇或四氢呋喃等。上述的最佳反应温度为35_60°C。上述的最佳反应时间为1-3小时。本发明优点是避开了以往方法中有毒害的溶剂氯仿，使用亲水性溶剂，对人体无 毒害；氧化剂使用单一的溴酸盐，不需使用有污染的氧化剂(如以往用到的氧化剂三氧化 铬，三氧化铬_吡啶，铬酸叔丁酯，重铬酸吡啶，氯铬酸吡啶等反应产生的含铬化合物对环 境产生很大的污染)，本发明采用的氧化剂溴酸盐本身分解后的产物为溴化钠，对环境无污 染，经简单处理可以作为其他的化工原料，属环境友好型。此外，因为本发明的氧化性能的 强弱是根据溴酸盐的氧化性能的强弱确定的，而溴酸盐的氧化性能又根据反应的酸度来确 定，酸度越强，氧化性能越强，从而导致反应更加强烈，本发明反应体系的PH值为1-3，所以 酸性条件下使得反应时间大大缩短，本发明最佳反应时间仅为1-3小时，而以往的方法则 需要上十小时，大大缩短了反应时间，提高了反应效率。而且后处理简化，产率提高到60%。 总之，该方法简单，高效，安全，环保，且成本低，产物易于纯化，其工业生产的操作性强。
具体实施例以下实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。实施例1 合成4-氧代- β _紫罗兰酮β-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，7%的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温度 在45 °C左右反应，2. Oh后，取样进行GC-MS检测，原料基本转化完全，停止反应。从GC-MS检 测结果表明，4-氧代-β -紫罗兰酮的色谱峰面积比例为91. 7%，5，6-环氧-β -紫罗兰酮 的色谱峰面积为7. 5%。分液，水洗，除去盐溶液，水溶液用2*20ml乙醚萃取，合并有机相， 旋转蒸发，将溶剂蒸干，得(收率67% ) 4-氧代-β -紫罗兰酮。分离出的4-氧代- β _紫罗兰酮为无色结晶体，熔点50°C 52°C。经GC-MS分 析，其分子离子峰为206 (分子离子峰M+，丰度72% )，163 (M+CH3CO, 100% ), 149 (M+-C2H5CO, 20 % ), 135 (M+-C4H7O, 25 % ), 121 (M+-C5H90,47 % ) ； IR/v :1667cm_1 ；NMR 1H (CDCl3, 300MHz) :1. 010(s，3H)，1. 082(s，3H)，1. 898-1. 903(s，3H)，2. 123-2. 184(d，J = 17. 1Hz, 1H), 2. 287 (s, 3H), 2. 337-2. 395 (d, J = 16. 8Hz, 1H), 2. 699-2. 731 (d, J = 9·6Ηζ，1Η)， 5. 984-5. 993 (m，1H) ,6. 161-6. 216 (q, J = 15. 6Hz, 1H) ,6. 632-6. 716 (q, J1 = 15. 6Hz, J2 = 9. 6Hz, 1H). 13C(CDCl3) :198. 247，197. 485，159. 106，143. 528，133. 680，126. 852,55. 366， 47. 264，36. 630，27. 842，27. 514，27. 270，23. 440.与文献值符合。元素分析由分子式C13H18O2计算值，C 75. 25%, H 9.66%。实测 值=C 75. 68%, H9. 81%。实施例2 合成4-氧代_ β _紫罗兰酮β -紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12%的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温度 在45°C左右反应，1. 5h后，取样进行GC-MS检测，原料基本转化完全，停止反应。从GC-MS检测结果表明，4-氧代-β-紫罗兰酮的色谱峰面积比例为84.5%。得(收率58%)4_氧 代-β-紫罗兰酮。后续反应同实施例1，下同。实施例3 合成4-氧代_ β _紫罗兰酮β-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，7%的硫酸溶液40g，60ml丙酮，控制温度在45 °C左右反应，2. Oh后取样经过GC-MS检测，4-氧代-β-紫罗兰酮的色谱峰峰面积达 78%。得(收率47%)4_氧代-β-紫罗兰酮。实施例4 合成4-氧代_ β _紫罗兰酮β-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，7%的硫酸溶液40g，60ml乙醇，控制温度在 45°C左右反应，2. Oh后，取样经过GC-MS检测，4-氧代-β -紫罗兰酮积分面积只有53%。实施例5 合成4-氧代_ β _紫罗兰酮β -紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12%的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温度 在35 °C左右反应，2. Oh后，取样进行GC-MS检测，原料大部分转化完全，停止反应。从GC-MS 检测结果表明，4-氧代-β-紫罗兰酮的色谱峰面积比例为63.4%。得(收率40%)4_氧 代-β-紫罗兰酮。实施例6 合成4-氧代_ β _紫罗兰酮β -紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12%的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温度 在35 °C左右反应，3. Oh后，取样进行GC-MS检测，原料基本转化完全，停止反应。从GC-MS检 测结果表明，4-氧代-β -紫罗兰酮的色谱峰面积比例为68. 2%。得(收率41. 3% ) 4-氧 代-β-紫罗兰酮。实施例7 合成4-氧代- β _紫罗兰酮β -紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12%的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温度 在60°C左右反应，2. Oh后，取样进行GC-MS检测，原料基本转化完全，停止反应。从GC-MS检 测结果表明，4-氧代-β -紫罗兰酮的色谱峰面积比例为63. 6%。得(收率39. 5% ) 4-氧 代-β-紫罗兰酮。实施例8 合成3-氧代_ α -紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，7 %的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温度 在45°C左右反应，2. Oh后，3-氧代-α-紫罗兰酮的色谱峰面积为81. 0%。5，6_环氧-α-紫 罗兰酮的色谱峰面积为12. 5%。分液，水洗，除去盐溶液，水溶液用2*20ml乙醚萃取，合并 有机相，旋转蒸发，将溶剂蒸干，得到14. 8g(收率71. 8% ) 3-氧代α -紫罗兰酮。分离出的3-氧代α-紫罗兰酮为淡黄色结晶体，熔点71°C 72°C。经GC-MS分 析，其分子离子峰为206 (分子离子峰M+，丰度)，191(1% )，163(1% ),150(23% ), 135(6% ),121(3% ), 108(100% ),91(5% ),77(10% ),65(2% )；NmriH(Cdci3JOOmHz) :1. 199(s,6H), 1. 802(s,3H), 1. 897-1. 925(t, J = 6. 9Hz, 2H)，2· 364(s，3H)，2· 539-2. 565(t，J = 6. 9Hz，2H)，6. 165-6. 220 (d，J = 16. 5Hz，1H)， 7. 218-7. 277 (q, J1 = 16. 5Hz, J2 = J3 = 7. 2Hz, 1H). 13C 匪R (CDCl3) : 198. 514，197. 393， 157. 694，140. 271，133. 451，131. 254,37. 164,35. 432,34. 067,27. 865,27. 193，13. 332. 与文献值符合。元素分析由分子式C13H18O2计算值，C 75. 25%, H 9.65%。实测值C 75. 71%, H9. 79%。
实施例9 合成3-氧代_ α -紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12 %的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温 度在45°C左右反应，2. Oh后，3-氧代-α-紫罗兰酮的色谱峰面积为76.3%。得(收率 67.2% )3_氧代α-紫罗兰酮.后续反应同实施例8，下同。实施例10 合成3-氧代_ α -紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，7 %的硫酸溶液40g，60ml丙酮，45°C下反应， 2. Oh后，取样进行GC-MS检测，原料基本转化完全，停止反应。从GC-MS检测结果表明，3-氧 代-α-紫罗兰酮的色谱峰面积为67.6%。得(收率52.4%)3_氧代α-紫罗兰酮。实施例11 合成3-氧代-α-紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，7 %的硫酸溶液40g，60ml乙腈，35 °C下反应， 2. Oh后，取样进行GC-MS检测，原料基本转化完全，停止反应。从GC-MS检测结果表明，3-氧 代- α -紫罗兰酮的色谱峰面积为58. 8%，得(收率49. 6% )3_氧代α -紫罗兰酮。实施例12 合成3-氧代_ α -紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12 %的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温 度在35°C左右反应，2. Oh后，3-氧代-α-紫罗兰酮的色谱峰面积为56.7%。得(收率 50.2%)3_氧代α-紫罗兰酮，得(收率48.8%)3_氧代α-紫罗兰酮。实施例13 合成3-氧代_ α -紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12 %的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温 度在35°C左右反应，3. Oh后，3-氧代-α-紫罗兰酮的色谱峰面积为61.3%。得(收率 51.3%)3_氧代α-紫罗兰酮。实施例14 合成3-氧代_ α -紫罗兰酮α-紫罗兰酮19. 2g，溴酸钠13. 5g，12 %的硫酸溶液40g，60ml四氢呋喃，控制温 度在60°C左右反应，2. Oh后，3-氧代-α-紫罗兰酮的色谱峰面积为58.2%。得(收率 47. 5%) 3-氧代α-紫罗兰酮。
权利要求
一种合成氧代α或β-紫罗兰酮的方法，其特征在于将α或β-紫罗兰酮与溴酸钠在酸溶液和亲水性有机溶剂组成的混合溶剂中在不高于80℃下反应0.5-12小时后，分液，水洗，去水相，得淡黄色溶液，减压下蒸出溶剂，得到相应的氧代α或β-紫罗兰酮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述亲水性有机溶剂包括乙腈，丙酮，乙 醇，乙酰丙酮，叔丁醇、四氢呋喃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述亲水性有机溶剂占混合溶剂体积的 60%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的酸溶液为6-15%的无机酸或有机 酸溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加入酸溶液使反应体系的PH值维持在1-3。
6.根据权利要求1或4或5所述的方法，其特征在于所述的酸溶液为7%的硫酸溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的反应中α或紫罗兰酮溴酸 钠硫酸的摩尔比为Imol 0. 01 5mol 0. 01-0. 5mol。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于控制反应温度在35-60°C。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于反应时间为1-3小时。
全文摘要
本发明属精细化工技术领域，公开了一种合成氧代α或β-紫罗兰酮的方法，此方法是将α或β-紫罗兰酮和溴酸钠在与酸溶液及亲水性有机溶剂组成的混合溶剂中低于80℃下反应0.5-12小时，一步合成相应的氧代α或β-紫罗兰酮。本发明的操作简单，反应时间短、条件温和，对环境友好、产率高，生产得到的氧代α或β-紫罗兰酮纯度高，广泛用于食品添加剂，化妆品，医药，卷烟中等，具有很高的应用价值。
文档编号C07C45/30GK101805249SQ20101014088
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者朱卓越, 杨华武, 苏利霞, 谭新良, 赵瑜, 钟科军, 陈雄, 黎艳玲 申请人:湖南中烟工业有限责任公司