徐初培

(廈門歐米克生物科技有限公司，福建 廈門 361000)

藏紅花酸乙酯又稱作脫氫環(huán)香葉酸乙酯，由α、β、γ 三種異構(gòu)體組成[1]，具有橘油、蘋果、玫瑰和突厥酮的香型，香氣具有很強(qiáng)的穿透力和滲透性，廣泛應(yīng)用于玫瑰香型的日化香精配方中，即使含量很低也能起到強(qiáng)的穿透效果。藏紅花酸乙酯除了作為日化香原料直接用于日化香精的調(diào)配外，還可作為藏紅花醛、突厥烯酮和脫落酸的前體化合物[2]。藏紅花酸乙酯的合成方法不多，主要有以下3 種：1）以乙酰乙酸乙酯與異丙叉丙酮為原料的環(huán)化合成法，即目前工業(yè)生產(chǎn)所采用的方法，一般二者環(huán)化采用ZnCl2為催化劑[3-6]。1962 年，HARRY RUBINSTE 報(bào)道可采用三氟化硼乙醚作為環(huán)化催化劑[7]；2）以乙位環(huán)香葉酸乙酯為原料，經(jīng)過環(huán)氧化、開環(huán)、消除，得到藏紅花酸乙酯[8]；3）以甲位環(huán)香葉酸乙酯為原料，經(jīng)過氧化、水解、消除，得到藏紅花酸乙酯[9]。

基于藏紅花酸乙酯優(yōu)異的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，我們開發(fā)了一種簡潔、廉價(jià)、具有工業(yè)化應(yīng)用前景的合成工藝，以乙酰乙酸乙酯和異丙叉丙酮為原料，經(jīng)過有機(jī)堿吡咯烷催化的羅賓森環(huán)化、Luche 還原、對甲苯磺酸脫水等三步反應(yīng)，高效、便捷地制備得到藏紅花酸乙酯。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

儀器：Agilent7890B 氣相色譜儀，GCMS-QP2010 Ultra 氣-質(zhì)聯(lián)用儀。

試劑：乙酰乙酸乙酯、異丙叉丙酮(均為市售分析純)。吡咯烷、環(huán)己烷、硼氫化鈉、七水合氯化鈰、NaHCO3、乙醇、硫酸(均為市售化學(xué)純)。

1.2 合成路線

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 乙氧羰基異佛爾酮(3)的合成

500mL 的反應(yīng)瓶中裝好磁轉(zhuǎn)子和恒壓滴液漏斗，向反應(yīng)瓶中加入124g 乙酰乙酸乙酯和80g 異丙叉丙酮，混合液加熱至90～100℃。隨后從恒壓滴液漏斗中滴加吡咯烷32g 至反應(yīng)瓶中，滴畢保持反應(yīng)液回流21h。隨后稍降溫，再加入乙酰乙酸乙酯20g, 回流至GC 顯示乙氧羰基異佛爾酮(3)的含量幾乎不再變化。降溫，粗品蒸餾，回收得到異丙叉丙酮(2)40g，蒸出沸點(diǎn)為89～95℃（133Pa）的乙氧羰基異佛爾酮(3)的粗品122g。粗品用柱層析分離（乙酸乙酯∶環(huán)己烷=1∶5）， 得產(chǎn)品77g，GC 含量為94%，收率為89%（按回收異丙叉丙酮計(jì)）。

1.3.2 羥基環(huán)香葉酸乙酯(4)的合成

往裝有溫度計(jì)的1L 反應(yīng)瓶中加入乙氧羰基異佛爾酮(3)77g，再加入乙醇700g，CeCl3·7H2O 27g，開啟攪拌，往其中加入NaBH4水溶液(7.3g 的NaBH4溶于154g 含催化量NaOH 的水)，控制反應(yīng)液溫度在28～32℃，30min 加完。之后保持此溫度，攪拌2h。取樣檢測，若原料消耗完全，往其中滴加30%的硫酸溶液淬滅至pH=4～5。減壓濃縮除去乙醇，加入乙酸乙酯萃取(3×100mL)，合并有機(jī)相，減壓濃縮，得反應(yīng)粗品77.7g，直接投入下一步反應(yīng)。

1.3.3 藏紅花酸乙酯(5)的合成

在裝好回流分水器、冷凝管、溫度計(jì)和磁轉(zhuǎn)子的反應(yīng)瓶中，加入1.3.2 得到的粗品，環(huán)己烷200g，對甲苯磺酸7g，加熱回流5h，至原料轉(zhuǎn)化完全，無水分出時(shí)停止反應(yīng)。降溫，往反應(yīng)瓶中加入飽和NaHCO3中和，清水洗滌，油相減壓蒸餾，收集沸點(diǎn)為 94～98℃/1.13kPa 的餾分50g，3 個(gè)異構(gòu)體的含量之和為93.6%，兩步收率為70%。

1.3.4 檢測方法

色譜分析條件：進(jìn)樣口溫度250℃，程序升溫：起始溫度70℃，保持3min，之后以5℃·min-1升溫至230℃。高純氮作載氣(純度≥99.99%)，流量1 mL·min-1。進(jìn)樣量0.2μL，分流比50∶1。采用面積歸一法定量。

柱條件：30m×320μm×0.25μm 的毛細(xì)管柱(HP-5)和30m×250μm×0.25μm 的毛細(xì)管柱(DBWAX)。

質(zhì)譜條件：接口溫度250℃，離子源(EI)電壓350V，溫度200℃，發(fā)射電流150 mA。掃描時(shí)間0.3s·次-1，掃描范圍15～500 amu，掃描速度：1666。檢測器增益0.9 kV，溶劑延遲時(shí)間0.2 min。

2 結(jié)果與討論

本文著重研究了第一步羅賓森環(huán)化反應(yīng)，探討了在不同有機(jī)堿的催化下的環(huán)化反應(yīng)效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，只有在吡咯烷和L-脯氨酸的催化下，才能夠發(fā)生羅賓森環(huán)化反應(yīng)，其他的有機(jī)堿哌啶、吡啶、嗎啡啉、三乙胺幾乎沒有催化效果。

以有機(jī)堿吡咯烷、哌啶和嗎啡啉作為催化劑時(shí)，得到的副產(chǎn)物是與乙酰乙酸乙酯反應(yīng)形成的酰胺6、7 和8。

表1 不同有機(jī)堿催化乙酰乙酸乙酯與異丙叉丙酮的羅賓森環(huán)化反應(yīng)效果

第三步脫水消除得到的產(chǎn)物，與外來標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行了比較，比例和含量基本與標(biāo)樣吻合。

3 結(jié)論

從乙酰乙酸乙酯和異丙叉丙酮出發(fā)，以有機(jī)堿吡咯烷為催化劑，進(jìn)行羅賓森環(huán)化反應(yīng)，之后經(jīng)Luche 還原、對甲苯磺酸催化脫水等反應(yīng)，可簡便、高效地得到藏紅花酸乙酯。該工藝的反應(yīng)收率高，環(huán)化的化學(xué)選擇性較好，未采用傳統(tǒng)工藝的氯化鋅為催化劑，減少了廢水的產(chǎn)生，降低了對設(shè)備的腐蝕，是一種適合工業(yè)化生產(chǎn)的工藝。