譚志偉，余愛農(nóng)，劉應(yīng)煊

(湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北恩施445000)

N-1,3,5-二氫二噻嗪基乙酸、2-（N-1,3,5-二氫二噻嗪基）丙酸和3-苯基-2-（N-1,3,5-二氫二噻嗪基）丙酸的合

譚志偉，余愛農(nóng)，劉應(yīng)煊

(湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北恩施445000)

0℃下，在氨基酸的氫氧化鉀溶液中，依次加入38%的甲醛、2mol/L的硫氫化鈉溶液，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，然后讓其自然升至室溫過夜，分別合成N－1，3，5－二氫二噻嗪基乙酸、2－(N－1，3，5－二氫二噻嗪基)丙酸和3－苯基－2－(N－1，3，5－二氫二噻嗪基)丙酸，收率分別為77.2%、73.7%和67.1%。這些化合物結(jié)構(gòu)都通過IR、MS和1H NMR測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了表征，并對(duì)其進(jìn)行了初步香味評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，它們都具有硫磺樣、熱帶水果樣香味特征，閾值為18.5～30.7mg·kg－1。

N－取代基－1，3，5－二氫二噻嗪，合成，硫磺樣、熱帶水果香味，閾值

1，3，5－二氫二噻嗪化合物廣泛應(yīng)用于合成光電材料的中間體［1］，隨著其在各種肉類的揮發(fā)性成分中［2］和植物精油中［3］檢出，這類化合物才逐步用于作為食用香料，并逐步成為含硫香料今后研究和發(fā)展的熱點(diǎn)之一。這類化合物中2，4，6－三甲基－1，3，5－二氫二噻嗪(FEMA號(hào)4018)具有肉湯香、HVP樣、硫磺樣、橡膠樣、吡嗪樣、烤香、烤牛肉香、肉香［4－8］，2，6－二甲基－4－乙基－1，3，5－二氫二噻嗪具有硫磺樣、噻唑樣、糖果樣、烤香、肉香，4，6－二甲基－2－乙基－1，3，5－二氫二噻嗪具有煮蔬菜香、青香、豌豆樣、大蒜香、韭蔥香、烤洋蔥香、烤花生香，2，6－二甲基－4－丙基－1，3，5－二氫二噻嗪具有甘藍(lán)香、大蒜香、青香、蘑菇香［4］，2，6－二甲基－4－異丙基－1，3，5－二氫二噻嗪(FEMA號(hào)3782)具有硫磺樣、青香、枯茗樣、肉香、烤香［4，9］，2，6－二甲基－4－異丁基－1，3，5－二氫二噻嗪(FEMA號(hào)3781)具有熱帶水果香韻、果鄉(xiāng)、青香、烤香、可可香［4，9］，6－甲基－2－乙基－4－異丁基－1，3，5－二氫二噻嗪具有甜的、韭蔥香、洋蔥香、大蒜香［4］，6－甲基－2－異丙基－4－異丁基－1，3，5－二氫二噻嗪具有蘑菇香、麥芽香［4］，6－甲基－2，4－二異丁基－1，3，5－二氫二噻嗪具有硫磺樣、油膩、焦糊、洋蔥香、糖果香、烤香［4］，2，4，6－三異丁基－1，3，5－二氫二噻嗪可用于焙烤食品、肉制品、調(diào)味品等香精［8］。上述幾種1，3，5－二氫二噻嗪在C、S、N組成的六元環(huán)上的C原子上都有取代基，N原子上無取代基，取代基的種類和位置的不同都導(dǎo)致化合物具有不同的香氣。2，4－二甲基四氫－4H－吡咯并［2，1－］－1，3，5－二氫二噻嗪具有硫磺樣、脂肪香、焦糊、洋蔥香、烤花生香、面包樣、咖啡樣、強(qiáng)烈的烤香［4，10］，4－甲基－2－乙基四氫－4H－吡咯并［2，1－］－1，3，5－二氫二噻嗪具有脂肪香、洋蔥香、肉香［10］，4－甲基－2－異丙基四氫－4H－吡咯并［2，1－］－1，3，5－二氫二噻嗪具有脂肪香、酸敗味、焦糊、烤香、烤洋蔥樣、韭蔥香、烤花生香［10］。這幾種1，3，5－二氫二噻嗪的六元環(huán)上C、N原子上都有取代基，取代基的種類和位置對(duì)化合物的香氣也有不同影響。這類化合物文獻(xiàn)報(bào)道的合成方法主要有:利用100%水合肼乙醇溶液與硫粉加熱制得NH3和H2S，將制得氣體通入到醛的乙醇溶液中，在室溫下反應(yīng)30min制得1，3，5－二氫二噻嗪［11］。本文參考文獻(xiàn)［12］方法，從氨基酸出發(fā)，先讓氨基酸溶解在氫氧化鉀溶液中，然后在0℃下與38%甲醛混合均勻，溶液再與NaHS水溶液反應(yīng)合成三種僅N原子上有取代基，而C原子上無取代基的1，3，5－二氫二噻嗪化合物，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，對(duì)香味進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)它們具有硫磺樣、熱帶水果香味，為進(jìn)一步研究這類化合物分子結(jié)構(gòu)與香味的關(guān)系提供了參考。

表1 目標(biāo)化合物的理化性質(zhì)

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

38%的甲醛、硫氫化鈉 為市售化學(xué)純?cè)噭?甘氨酸、L－丙氨酸、L－苯丙氨酸、鹽酸、氫氧化鉀、氯仿、無水乙醇、無水硫酸鎂 為市售分析純?cè)噭?/p>

DFY－1800低溫恒溫反應(yīng)浴 河南鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;AVATAR370傅立葉紅外光譜儀

美國Nicolet公司，KBr壓片;Agilent MS5975質(zhì)譜儀 美國Agilent公司;MERCURY－400超導(dǎo)核磁共振譜儀 美國Varian公司，溶劑CDCl3，內(nèi)標(biāo)物TMS，頻率400Hz。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 N－取代基－1，3，5－二氫二噻嗪的合成 合成路線見圖1。

圖1 N－取代基－1，3，5－二氫二噻嗪的合成路線

將20mmol氨基酸攪拌溶解在50mL 0.4mol/L氫氧化鉀水溶液中。將該溶液冷卻到0℃，然后滴加6.3mL 38%甲醛，所得溶液在0℃下攪拌1.5h，然后滴加25mL的2mol/L的NaHS水溶液。滴完后混合溶液繼續(xù)在0℃攪拌反應(yīng)2h，然后讓其自然升至室溫過夜。加1mL濃鹽酸中和后用20mL氯仿萃取。分出最初的有機(jī)層，而水層加更多的濃鹽酸進(jìn)一步酸化至pH=6，水層再次用氯仿(3×40mL)萃取;將有機(jī)層合并，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸餾除去溶劑。固體產(chǎn)物加入少量無水乙醇回流30min，趁熱過濾，冷卻，重結(jié)晶2次提純產(chǎn)品。

1.2.2 香味初步評(píng)價(jià) 香味的初步評(píng)價(jià)方法參考GB/T14454.2。將合成的三個(gè)化合物分別配成體積分?jǐn)?shù)為1%的1，2－丙二醇溶液，然后各取1mL該溶液，分別加入250mL濃度為2.5mol·L－1的葡萄糖漿水溶液，再分別進(jìn)行試味。

1.2.3 香味強(qiáng)度評(píng)價(jià) 目標(biāo)化合物的香味強(qiáng)度一般用閾值(與空白對(duì)照人類嗅覺或味覺能夠辨別出香料香氣或味道的最低濃度)來表示，本文中閾值的測(cè)定采用溶劑稀釋法。以30人為鑒定小組，先將目標(biāo)化合物分別用水和市售食用菜籽油配成一定濃度的溶液，再將相應(yīng)的溶液用酸式滴定管分別向200g水和食用菜籽油中滴加，讓小組成員逐一嗅辨，若在某一濃度嗅出香味的人數(shù)過半，則此濃度就是該目標(biāo)化合物在水中或植物油中的閾值。平行評(píng)價(jià)3次，取最小值和最大值作為閾值范圍。

2 結(jié)果與討論

2.1 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定與分析

三種N－取代基－1，3，5－二氫二噻嗪的結(jié)構(gòu)通過IR、MS、1H NMR進(jìn)行了鑒定，結(jié)果分別見表2～表4。

2.2 目標(biāo)化合物的香氣特征

三個(gè)目標(biāo)化合物的香氣特征、香味強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。結(jié)果表明，三個(gè)化合物都具有硫磺樣、熱帶水果香味特征;化合物的香味強(qiáng)度較強(qiáng);三個(gè)化合物在水中的閾值比在油中的閾值要低一些，可能原因?yàn)榛衔镆兹苡谟?，其分散程度高，故香味在油中被覆蓋程度高，香味強(qiáng)度較弱，閾值增加。

3 結(jié)論

甘氨酸、L－丙氨酸和L－苯丙氨酸在氫氧化鉀催化作用下，分別與38%甲醛和NaHS水溶液在0℃反應(yīng)，然后讓其自然升至室溫過夜，通過調(diào)節(jié)pH、萃取、去溶劑、重結(jié)晶，分別合成N－1，3，5－二氫二噻嗪基乙酸、2－(N－1，3，5－二氫二噻嗪基)丙酸和3－苯基－2－(N－1，3，5－二氫二噻嗪基)丙酸。通過IR、1H NMR和MS證實(shí)產(chǎn)物為目標(biāo)化合物。通過對(duì)目標(biāo)化合物香氣特征分析，三個(gè)化合物均具有硫磺樣、熱帶水果樣香味特征，香味強(qiáng)度較強(qiáng)，閾值為 18.5～30.7mg·kg－1。因此，本文合成的三種在N原子上有取代基，而C原子上無取代基的1，3，5－二氫二噻嗪化合物，沒有肉味、烤香、烤花生、大蒜香、韭蔥香等香味，說明在N原子上引入取代基對(duì)這類化合物的香味特征影響較大?？蛇M(jìn)一步在N原子上引入其他基團(tuán)，并同時(shí)在C原子引入不同基團(tuán)，通過考察其香味特征，對(duì)這類化合物分子結(jié)構(gòu)與香味的關(guān)系做進(jìn)一步研究，以期指導(dǎo)開發(fā)出新型食用香料。

表2 目標(biāo)化合物的紅外光譜數(shù)據(jù)

表3 目標(biāo)化合物的MS數(shù)據(jù)

表4 目標(biāo)化合物的1H NMR數(shù)據(jù)

表5 目標(biāo)化合物的香氣特征

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Synthesis and aroma characteristic of N－1，3，5－dihydrodithiazinyl acetic acid，2－(N－1，3，5－dihydrodithiazinyl)propanoic acid and 3－phenyl－2－(N－1，3，5－dihydrodithiazinyl)propanoic acid

TAN Zhi－wei，YU Ai－nong，LIU Ying－xuan
(School of Chemical and Environmental Engineering，Hubei Institute for Nationalities，Enshi 445000，China)

The potassium hydroxide in the amino acid solution，followed by adding 38%formaldehyde，2mol/L of sodium hydrosulfide solution under 0℃，fully stirred and then allowed to naturally rise to room temperature overnight，were synthesized N－1，3，5－dihydrodithiazinyl acetic acid，2－(N－1，3，5－dihydrodithiazinyl)propanoic acid and 3－phenyl－2－(N－1，3，5－dihydrodithiazinyl)propanoic acid，yields were 77.2%，73.7%and 67.1%. Structures of these compounds by IR，MS and1H NMR testing techniques were characterized，and their fragrance was taken for a preliminary evaluation.The results showed that they all had sulfur－like，tropical fruit－like flavor characteristics，the threshold value of 18.5～30.7mg·kg－1.

N－substituted－1，3，5－dihydrodithiazine;synthesis;sulfur－like，tropical fruit－like flavor;threshold

TS202.3

A

1002－0306(2011)12－0406－03

2010－04－27

譚志偉(1975－)，男，講師，碩士，主要從事食用香料的合成和天然產(chǎn)物的開發(fā)研究。

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20876036);湖北省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃資助項(xiàng)目(T200707)。