用乙酸甲酯替代丙二酸二甲酯合成二氢茉莉酮酸甲酯新工艺

黄珍丽，李广学，房永亮，施建林，林伟，王安顺

（安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001）

用乙酸甲酯替代丙二酸二甲酯合成二氢茉莉酮酸甲酯新工艺

黄珍丽，李广学，房永亮，施建林，林伟，王安顺

（安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001）

以环戊酮和正戊醛为原料，经缩合和异构化反应合成2-戊基环戊烯酮，再与乙酸甲酯在碱性试剂作用下进行Michael加成，合成二氢茉莉酮酸甲酯。产物经过核磁共振氢谱、红外等方法进行表征和定性、定量测定，结果表明，所合成产物是二氢茉莉酮酸甲酯。在所选择的合理的反应条件下，产率为42%。

二氢茉莉酮酸甲酯；环戊酮；正戊醛；乙酸甲酯

茉莉花香类化合物已被研究了数十载，随着人们对这类化合物需求的与日俱增，其工业化进度已经远远不能满足需要。二氢茉莉酮酸甲酯（Methyl Dihydro Jasmonate，MDJ）属于茉莉酮类化合物,是人工合成的重要茉莉香料之一，至今还没有发现它存在于天然香料中的相关报道[1]。由于价格相对低廉，应用范围较广，因此它是现代香料行业中重要的一种香料品种[2]。

MDJ的外观为无色或淡黄色透明液体，化学性质较稳定，具有挥发缓慢，香气停留时间长，用于调香不会引起变色等优点。不仅在化妆品中应用，还在食品香精中作增效剂，还可用于其它花香型香精的协调剂[3]。

由于工艺路线和原料成本的瓶颈，MDJ在国内还未能实现工业化生产，近几年来国内出现了不少的研究，效果也不是十分明显，因而寻求该目标化合物较为简便的合成工艺具有现实的重要意义。本工艺仍沿用中间体内酮为原料，但是用原料成本较低的乙酸甲酯替代丙二酸二甲酯，从温度、碱性试剂用量、滴加方式和顺序等因素考虑，选择出一组较优的工艺参数。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

乙酸甲酯，阿拉丁试剂；2-戊基环戊烯酮（内酮），安耐吉化学试剂；二异丙基氨基锂（LDA），阿拉丁试剂；干冰（上海振信）。

气质联用分析仪（日本shimadzu公司）；ZFl三用紫外分析仪（日本岛津公司）；Bruker Tensor 27型红外光谱仪（美国Analect公司）；核磁共振氢谱仪（中国科学技术大学）。

1.2 实验步骤

LDA是一种非常有名的大位阻强碱，选择性较强，仅与质子作用，亲核性较差，对乙酸甲酯进行拔氢脱质子化，形成碳负离子，与内酮加成，发生酯的烷基化反应[4]，其反应式如下：

在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的三口烧瓶中通入N2保护，用干冰降温到-78℃保温，开始加入一定量的醋酸甲酯，在搅拌下加入一定量的LDA，搅拌至溶解后将温度调到-5℃再向滴液漏斗中加入一定量的内酮，并调节合理的滴加速度，滴加完毕后再搅拌反应2h，终止反应，加稀HCl调节pH（6～7），用饱和食盐水洗静置分层，洗涤2～3次，收集上层有机相，常压蒸馏除去溶剂和水，后减压精馏，收集在105℃、2Pa下的馏分，用核磁氢谱和GC-MS分析产率。

2 结果与讨论

2.1 温度对Michael加成反应的影响

本实验取内酮0.34mol，醋酸甲酯0.34mol，得出实验结果见图1。

图1 温度对Michael加成反应的影响Fig.1 Effe ct of temperature on the Michael addition reaction

由图1可知，当温度达到-5℃时，MDJ收率达到最大值，继续增加反应温度收率反而降低，这是因为Michael加成反应过程是一个放热反应，在较低温度下就可进行，虽然温度过高有利于提高反应速度，但原料长时间处于较高温度下会引起体系副反应增加，导致MDJ收率降低。根据实验结果，确定最佳反应温度为-5℃。

2.2 碱酯物质的量比对Michael加成反应的影响

“其一是要有风趣，其二是有常识，常识分开来说，不外人情与物理，前者可以说是健全的道德，后者是正确的智识，合起来就可成为智慧，比常识似稍适切亦未可知。风趣今且不谈，对于常识的要求是这两点：其一，道德是是人道、或为人的思想。其二，知识上是唯理的思想。”〔8〕

本实验取内酮0.20mol，醋酸甲酯0.25mol，反应时间为2h，实验结果见图2。

由图2可知，在一定范围内增加LDA的用量，能够显著提高MDJ收率。但当碱酯比过大时，收率反而下降，主要是由于碱过量会导致原料内酮和部分酯的自身缩合副反应。因此，合理的碱加入量非常重要。有研究表明，在碱与酯同等摩尔量的情况下，能够很好地将活泼亚甲基转变为烯醇式结构，得到的收率较高，产品纯度较好[5]。实验结果表明，碱酯物质的量比为1∶5（LDA/酯）时，MDJ收率最高。

图2 碱酯物质的量比对Michael加成反应的影响Fig.2 Effect of mole ratio of alkali to ester on the Michael addition reaction

2.3 滴加方式对产物收率的影响

不同的加料方式对反应会产生不同的影响，合理的改变底物的加料方式有利于提高产物的收率和降低副产物的产生[6]。考虑到原料内酮和乙酸甲酯在碱性条件下容易发生自身缩合反应，从而影响收率。本实验对滴加方式进行研究，取内酮0.20mol，醋酸甲酯0.25mol，LDA取5mL搅拌反应2h，实验结果见表1。

表1 滴加方式对产物收率的影响Tab.1 Effect of dropping way on the yield

从表1可知，采用先乙酸甲酯然后滴加LDA，最后滴加内酮的方式得到的产物收率最高。这是因为内酮和乙酸甲酯在碱性条件下容易发生自身缩合反应，选择性就会降低，从而影响收率。

2.4 超声辅助对Michael加成的影响

表2 超声辅助对Michael加成的影响Tab.2 Effe ct of ultrasonic-assisted on the Michael addition reaction

由表2可知，超声辅助对Michael加成反应具有一定的促进作用，这是因为超声波辐射溶液时可以产生机械作用，如促进传质、传热、分散和乳化等作用，因而可以大大促进反应进行[7]。

2.5 对目标产物进行核磁氢谱、红外分析

图3 二氢茉莉酮酸甲酯标准样品（左图）与目标产物（右图）的1H NMR图谱Fig.31H NMR of MDJ standard sample（light）and target product（right）

由图3可知，从取代烷烃化合物（RY）的化学位移表得出化学位移在3.7位置的是-COOCH3，与目标产物进行分析对比，是酯基的基团[8]，表明乙酸甲酯加成到内酮上，得到目标产物。从特征峰的面积比较，得出产物的得率为42%。

图4 二氢茉莉酮酸甲酯的红外谱图Fig.4 IR spectra for MDJ

由图4可知，MDJ的特征吸收峰为：C-O，1184cm-1；五元环酮，1750cm-1；双键上的-H，3000cm-1。从图中的吸收峰位置和峰形可以判定产物为二氢茉莉酮酸甲酯。

3 结论

以2-戊基环戊烯酮和乙酸甲酯为基本原料，在LDA作用下对乙酸甲酯脱a-氢、Michael加成得到二氢茉莉酮酸甲酯，分别从温度、碱性试剂用量、滴加方式和顺序等因素，探讨不同的实验条件对反应的影响，得出如下结论：

（1）Michael加成反应的温度为-5℃，反应时间取2h收率较高。

（2）实验的最佳催化剂用量比为1∶5（LDA/酯）。

（3）先滴加乙酸甲酯，然后滴加LDA，最后滴加内酮的滴加方式得到的效果最好，产物收率也最高。

采用超声辅助的条件对Michael加成反应具有一定的促进作用，反应在很温和的条件下进行，具有产物较易分离，产率高等特点。

[1]范有成.香料及其应用（第一版）[M].北京：化学工业出版社, 1990.

[2]许绍东，陈海明，付建龙.茉莉家族化学品的研究[J].沈阳化工，1997，26（3）：51-55.

[3]贺建伟，郑福平，孙宝国.顺式-二氢茉莉酮酸甲酯的合成进展[R].北京工商大学化学与环境工程学院，2009（5）：14.

[4]杨光富.有机合成[M].上海：华东理工大学出版社，2010：11，35-47.

[5]Masanori Yoshida a，b，*，Yuki Nagasawa c，Ami Kubara b. Mechanistic study of asymmetric Michael addition of malonates to enones catalyzed by a primary amino acid lithium salt.2013.

[6]黄致喜，徐晓瑾.茉莉香料化学[M].上海：爱普香料公司，2004：6.

[7]纪顺俊，史达清.现代有机合成新技术[M].北京：化学工业出版社，2009：179-202.

[8]孟令芝，龚淑玲，何永炳.有机波谱分析[M].湖北：武汉大学出版社，2011：7.□

Synthesis Process of Dihydro Jasmono Acid Methyl Ester to Relace Malonic Acid with Methyl Acetate

HUANG Zhen-li，LI Guang-xue，FANG Yong-liang，SHI Jian-lin，LIN Wei，WANG An-shun
（College of Chemical Engineering，Anhui University ofScience and Technology，Huainan 232001，China）

With cyclopentanone and valeraldehyde as rawmaterial，by condensation and isomerization reaction ofsynthesis of 2-pentyl cyclopentenone，again with methyl acetate under the effect of alkaline reagents for Michael addition，synthetic methyl dihydrojasmonate.Products through the1HNMR，IR and other methods of characterization and qualitative，quantitative determination，the results showthat the synthesized product is methyl dihydrojasmonate，at select proper reaction conditions，the production rate of42%.

methyl dihydrojasmonate；cyclopentanone；valeraldehyde；methyl acetate

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.01.009

TQ655

A

1008-553X（2016）01-0038-04

2015-10-23

大学生创新创业训练计划项目（201510361230）

黄珍丽（1991-），女，在读硕士研究生，研究方向：有机合成及香料化工产品，13155450635，hzl_jenny@163.com。