背景及概述[1][2]
覆盆子酮(又稱(chēng)懸鉤子酮) 存在于天然的覆盆子果汁中，含量約為( 0.1~0.2) ×10-6，是盆子精油的重要香味成分，是國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的一種具有幽雅果香的香料，其化學(xué)名稱(chēng)為4-對(duì)羥基苯基-2 -丁酮，為具有光澤的顆粒或針狀白色結(jié)晶，熔點(diǎn)83 ℃，沸點(diǎn)161 ℃( 0.67 kPa) ，可溶于醇類(lèi)和油類(lèi)，幾乎不溶于水。覆盆子酮具有很大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注，需求量也逐年增多。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)盆子酮的需求量逐年提高，而天然覆盆子原料來(lái)源稀少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。以石化原料合成的覆盆子酮因其原料來(lái)源充足、質(zhì)量好，具有較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值受到廣泛的關(guān)注。
目前工業(yè)上多采用以對(duì)羥基苯甲醛和丙酮為原料、以苯酚和4 -丁醇-2 -酮為原料方法合成覆盆子酮，但由于大量使用堿、酸等，存在設(shè)備腐蝕、污染環(huán)境等問(wèn)題，環(huán)保問(wèn)題不容樂(lè)觀；以苯酚和甲基乙烯基酮為原料方法合成覆盆子酮中甲基乙烯基酮不穩(wěn)定，易發(fā)生聚合，收率較低。因此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)綠色、環(huán)保、能耗低、收率高的合成覆盆子酮的新工藝新方法顯得尤為重要。
應(yīng)用[1][2]
覆盆子酮不僅大量用于配制食用香精和日用香精，且還用于合成制造醫(yī)藥、興奮劑、化妝品、卷煙、染料等，此外覆盆子酮及其乙酰化合物是果蠅性引誘劑，可合成作為農(nóng)藥使用。同時(shí)，由于覆盆子酮的分子結(jié)構(gòu)中含芳環(huán)、羥基和酮基，具有特殊的化學(xué)活性，也是重要的精細(xì)化學(xué)品中間體。隨著香料工業(yè)和有機(jī)合成工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，覆盆子酮的研究?jī)r(jià)值也穩(wěn)步增長(zhǎng)，除用作香料外，在其他領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
例如將覆盆子酮和沒(méi)食子酸表兒茶素作為一種新的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充組合物，主要用于治療或預(yù)防肥胖、或與肥胖相關(guān)癥狀；以覆盆子酮為原料合成萊克多巴胺，可作為一種強(qiáng)心藥，用于治療充血性心力衰減癥、肥胖癥和肌肉萎縮的治療；此外，覆盆子酮在環(huán)保、中式卷煙等領(lǐng)域的應(yīng)用也有研究。隨著今后對(duì)覆盆子酮的深入研究和不斷完善，覆盆子酮應(yīng)用領(lǐng)域還會(huì)不斷擴(kuò)大。
制備[1][3]
近年來(lái)已研發(fā)出合成覆盆子酮不同的工藝方法，從起始原料角度分主要包括天然提取物原料和石化原料等。
1. 天然級(jí)覆盆子酮的提取及合成
由于人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，近年來(lái)，國(guó)際市場(chǎng)更青睞天然香料產(chǎn)品。以天然植物覆盆子為起始原料，經(jīng)提取、脫色、濃縮、精制等步驟得到天然級(jí)覆盆子酮;以天然大茴香醛和發(fā)酵丙酮為起始原料，通過(guò)Claisen －Schmidt 反應(yīng)、選擇性加氫、脫甲基反應(yīng)得到天然級(jí)覆盆子酮，總收率為75.75%( 以大茴香醛計(jì)) ，含量為98.65%，香氣純正；以天然大茴香醛為原料，與發(fā)酵法生產(chǎn)的天然丙酮縮合制得茴香叉丙酮，再經(jīng)氫化得到茴香丙酮，最后將茴香丙酮進(jìn)行脫甲基反應(yīng)，制得天然覆盆子酮，并采用測(cè)量同位素14C 方法，確定其天然度為98% 以上。
此外，此類(lèi)方法在不少專(zhuān)利中也有報(bào)道。目前天然級(jí)覆盆子酮的合成工藝已較成熟，但成本較高且收率還有待提高，僅限于高檔產(chǎn)品的使用，需進(jìn)一步探索成本更低更有效的合成方法。
2. 石化級(jí)覆盆子酮的合成
隨著世界覆盆子酮總需求量的逐年增加，同時(shí)天然級(jí)覆盆子酮原料有限且價(jià)格昂貴，無(wú)法滿(mǎn)足普通消費(fèi)者需求，因此植物提取是不經(jīng)濟(jì)的；而以石油化工原料合成的覆盆子酮由于原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，在日化香精調(diào)配和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用普遍，目前覆盆子酮主要來(lái)源于合成。石化級(jí)覆盆子酮從起始原料角度分主要包括以對(duì)羥基苯甲醛和丙酮為原料、以苯酚和4 -丁醇-2 -酮為原料、以苯酚和甲基乙烯基酮為原料等。
1）以對(duì)羥基苯甲醛和丙酮為原料
在堿催化下經(jīng)Claisen －Schmidt 縮合，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝合成得到4 -對(duì)羥基苯基-3 -丁烯-2 -酮( 收率88.4%) ，繼續(xù)在鈀炭催化下加氫合成覆盆子酮(收率84.0%)；以NaOH 溶液為Claisen -Schmidt 縮合催化劑，合成對(duì)羥基苯基－3 -丁烯-2 -酮，再分別采用5% Pd /C 和甲酸鎳作為第二步反應(yīng)的催化劑，得到的覆盆子酮收率分別為72.55%和65.7%。
用正交試驗(yàn)研究對(duì)羥基苯甲醛與丙酮的縮合反應(yīng)條件，得到優(yōu)選的工藝條件為：物料物質(zhì)的量比n(對(duì)羥基苯甲醛)∶ n(丙酮)∶n( NaOH) = 1.0∶ 25∶ 25( 30 ℃下反應(yīng)5 h)，再經(jīng)常規(guī)加氫還原、減壓蒸餾、混合溶劑重結(jié)晶得到覆盆子酮(收率61.8%)；以對(duì)羥基苯甲醛和丙酮為原料，采用NaOH 催化Claisen -Schmid縮合反應(yīng)，再以甲酸鎳為催化劑，異丙醇作溶劑，加氫還原制得覆盆子酮(收率42.0%) 。
2）以苯酚和4 -丁醇-2 -酮為原料
以丙酮和甲醛為原料先合成中間體4 -丁醇-2 -酮，再采用濃硫酸為催化劑，使其與苯酚縮合反應(yīng)，提純，兩步法合成覆盆子酮(收率達(dá)70%以上)；采用苯酚與4-丁醇-2 -酮在強(qiáng)酸性固體酸的催化下，一步合成覆盆子酮產(chǎn)品(收率92.5%，純度99%) ；以甲醛和丙酮為原料，固載堿KF /A12O3為催化劑合成丁酮醇，再將丁酮醇與苯酚反應(yīng)，以離子交換樹(shù)脂D218 為催化劑合成覆盆子酮粗品(收率46.0%~71.0%)。
采用θ 環(huán)不銹鋼填料固定床反應(yīng)器，以甲醛和丙酮為原料，NaOH 為催化劑合成丁酮醇，再以丁酮醇與苯酚為原料，采用流化床反應(yīng)器，離子交換樹(shù)脂D218 為催化劑，催化合成覆盆子酮；以苯酚和4 -羥基-2 -丁酮為原料，進(jìn)行 Claisen -Schmidt 縮合反應(yīng)后合成4 -( 4 -羥基苯基) -3 -丁烯-2 -酮，再在酸催化下進(jìn)行傅克烷基化反應(yīng)得到覆盆子酮。
3）以苯酚和甲基乙烯基酮為原料
采用以苯酚和甲基乙烯基酮為原料，在酸性催化劑使苯酚與甲基乙烯基酮經(jīng)縮合反應(yīng)合成制得覆盆子酮；在以酸性離子液體為催化劑和溶劑的條件下，以苯酚和甲基乙烯基酮為起始原料，進(jìn)行選擇性加成反應(yīng)合成覆盆子酮。
檢測(cè)[1]
人們對(duì)檢測(cè)覆盆子酮的方法做了大量研究，有研究建立了一種覆盆子酮的分光光度測(cè)定法：覆盆子酮與Ni( NO3)2形成穩(wěn)定的配合物，配位比為1∶1，配位常數(shù)為8.520，其標(biāo)準(zhǔn)曲線在(8.152~73.370) × 10 -6 mol /L 范圍內(nèi)服從朗伯-比爾定律，相關(guān)系數(shù)r = 0.996 6，回收率為102.80%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD) 為0.190%。
還有研究建立了用核磁共振內(nèi)標(biāo)法快速、準(zhǔn)確測(cè)定覆盆子酮對(duì)照品含量的方法： 以氘代DMSO 為溶劑、苯甲酸為內(nèi)標(biāo)、測(cè)定溫度25 ℃和掃描32 次條件下，采集覆盆子酮和苯甲酸混合物的核磁共振氫譜，以覆盆子酮中化學(xué)位移δ 在6.97 和苯甲酸中化學(xué)位移δ 在7.95 的質(zhì)子信號(hào)峰為定量峰，其峰面積比y( As∶Ar) 與其質(zhì)量比x( ms mr) 的線性回歸方程為y = 0.197x + 0.783，相關(guān)系數(shù)r =0.9970，其中，As為被測(cè)樣品定量峰的積分面積，Ar為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)定量峰的積分面積，ms為樣品質(zhì)量，mr為稱(chēng)取的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)質(zhì)量。含量測(cè)定重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的RSD 值為0.47% ( n = 6)，穩(wěn)定性的RSD值為0.58%，加樣回收率的RSD 值為1.18%。
主要參考資料
[1] 覆盆子酮研究進(jìn)展
[2] 谷運(yùn)璀, 錢(qián)莉群, 宦月琴, 等. 天然覆盆子酮的制備[J]. 香料香精化妝品, 2013 (S1): 39-41.
[3] 杜志達(dá), 曾昭國(guó). 覆盆子酮的合成研究[J]. 精細(xì)化工, 2000, 17(6): 331-333.