內(nèi)酯是重要的有機(jī)化合物和中間體,在香料香精和藥物合成領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。如γ-和δ-內(nèi)酯已經(jīng)應(yīng)用于高級(jí)化妝品、食品和煙草工業(yè)等,并且由于內(nèi)酯是天然奶油香味的主要成分，而天然奶油中含大量動(dòng)物性脂肪,過分吸入容易引起心血管疾病,一些發(fā)達(dá)國(guó)家用植物油添加奶油香料作為人造奶油用于食品工業(yè)中,風(fēng)味幾乎與天然奶油相同。使用這種新型高質(zhì)量的奶油香精,減少食品中奶油用量,在保障人們的健康方面起著重要作用。因此，探討δ-內(nèi)酯的化學(xué)合成具有重要的意義。
δ-內(nèi)酯的合成方法
關(guān)于δ-內(nèi)酯的合成方法，目前國(guó)內(nèi)外已有不少報(bào)道，按其合成路線,綜合起來主要有以下三種方法:一是用環(huán)己二酮與溴代正己烷反應(yīng)，再氧化開環(huán)、還原和環(huán)合而得δ-癸內(nèi)酯,此法合成過程較繁瑣,產(chǎn)率較低;二是用戊二酸二乙酯進(jìn)行Dieckmann縮合,再用無水K2CO3在丙酮中與溴代正庚烷反應(yīng)，經(jīng)脫酸、氧化得8-癸內(nèi)酯，此法成本合理,但步驟較長(zhǎng)，收率不高，難以應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn);三是是用正戊醛與環(huán)戍酮縮合,再經(jīng)氫化還原、氧化成δ-內(nèi)酯,此法合成路線較短,需經(jīng)過催化氫化反應(yīng)，難以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。因此，需要尋找一條步驟較簡(jiǎn)單,收率較高的合成路線使δ-癸內(nèi)酯的生產(chǎn)得到工業(yè)化。
包括以下步驟:
(1)2-戊烯環(huán)戊酮的制備:
將質(zhì)量分?jǐn)?shù)1~10%的氫氧化鈉溶液、環(huán)戊酮和相轉(zhuǎn)移催化劑聚乙二醇PEG-400加入三口瓶，緩慢滴加正戍醛。由于醛、醛間進(jìn)行縮合反應(yīng)的活性大于醛與酮之間進(jìn)行縮合反應(yīng)的活性,為避免發(fā)生過多的副反應(yīng)，必須酮過量。然后恒溫約20~100°C反應(yīng)，冷卻,用乙酸中和，使混合液pH≈5~6。靜置分層，水層用甲苯萃取,合并有機(jī)相，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5~10%NaHCO3和飽和NaCl水溶液洗滌，轉(zhuǎn)入帶分水器的裝置加熱50~100℃,脫水。冷卻后再進(jìn)行洗滌，無水Na2SO4干燥后常壓10Pa蒸除甲苯,減壓100~300°C/200~400Pa條件下蒸餾，收集餾分2-戊烯環(huán)戊酮。
(2)2-戊基環(huán)戊酮的制備:
在反應(yīng)器中加入2-戊烯環(huán)戊酮，再加入離子交換樹脂載鈀催化劑及無水甲醇,通入H,待反應(yīng)不再吸氫停止反應(yīng)。用無水甲醇洗滌催化劑。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去無水甲醇，減壓50~200℃/100~300Pa條件下蒸餾,收集餾分2-戊基環(huán)戊酮。
(3)δ-癸內(nèi)酯的合成:
向三口燒瓶中加入甲醇作溶劑，再加入2-戊基環(huán)戊酮和酸促進(jìn)劑98%的濃硫酸作催化劑,在40~100℃下，攪拌滴加雙氧水。滴加完后，恒溫,TLC跟蹤反應(yīng)結(jié)束,加入水繼續(xù)攪拌,水洗，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5~10%NaHCO3中和,甲苯洗滌水層，合并有機(jī)相,減壓100~300℃/100~200Pa條件下蒸餾去除有機(jī)層中的甲苯,控制溫度不要超過300℃,剩余物就是粗品δ-癸內(nèi)酯。
(4)粗的精制:
將上述粗品用真空薄膜蒸餾裝置進(jìn)行蒸餾，控制溫度50~200°C、常壓105Pa下，收集蒸出來的產(chǎn)物即為δ-癸內(nèi)酯，純度為99%,收率達(dá)80%以上。
步驟(1)所述的環(huán)戍酮與正戊醛的摩爾比為1~3:1,所述的PEG-400催化劑是正戊醛用量的3~10%。
步驟(3)所述的雙氧水與2-戊基環(huán)戊酮的摩爾比是3~10:1。