背景及概述[1][2]
草莓被人們視為水果中的上品，素有水果“皇后”的美稱。草莓香氣受到人們的青睞，具有草莓香氣的食品、飲料和日化產(chǎn)品的消費(fèi)量也不斷增長，因而市場對具有草莓香調(diào)的2-甲基-2-戊烯酸的需求旺盛。2-甲基-2-戊烯酸作為合成香料家族中的重要一員，不僅具有新鮮草莓香氣，且?guī)в刑饾櫟臐{果樣香氣和酸味，它是配制草莓香精的主香原料。
2-甲基-2-戊烯酸既是美國食用香料與提取物制造者協(xié)會(FEMA)認(rèn)可的安全食用香料，也是我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB2760-1996 附錄中允許使用的食用合成香料。2-甲基-2-戊烯酸為無色透明液體，可溶解于乙醇、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑，微溶于水，商品名稱為草莓酸，化學(xué)結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH = C(CH3)COOH。2-甲基-2-戊烯酸有順式和反式-2-甲基-2-戊烯酸種立體異構(gòu)體。
應(yīng)用[2]
2-甲基-2-戊烯酸主要在食用香精配方中使用，用于調(diào)配草莓、覆盆子、菠蘿、杏仁、乳酪、熱帶水果等香型的食用香精，以用于飲料、糖果、餅干、烘烤食品、冰淇淋、果子凍、布丁、調(diào)味料等食品的加香。在對天然草莓香氣進(jìn)行認(rèn)真嗅辨的基礎(chǔ)上，認(rèn)定草莓香精是由青香韻、甜香韻和酸香韻3 種香韻構(gòu)成，香氣濃郁，留香持久。
將研制的2-甲基-2-戊烯酸產(chǎn)品加入配方中，并經(jīng)過配方篩選，研究得到了香氣比較純正的草莓香精配方。2-甲基-2-戊烯酸還可作為日用香料，用于配制草莓和其他新鮮水果香型的日用香精，以用于噴霧劑、香波和蠟燭等日化產(chǎn)品的加香。
此外，反式-2-甲基-2-戊烯酸還可用作制備培養(yǎng)基，如用于一種用于真核細(xì)胞中重組產(chǎn)生多肽的制備，所述方法包括步驟(i)在培養(yǎng)用培養(yǎng)基中培養(yǎng)包含編碼多肽的核酸的真核細(xì)胞，其中所述培養(yǎng)用培養(yǎng)基包含選自反式-2-甲基2-戊烯酸、廣譜HDAC抑制劑Quisinostat和亞型特異性HDAC抑制劑羅米地辛的化合物，和(ii)從細(xì)胞或培養(yǎng)用培養(yǎng)基回收多肽，并且由此在真核細(xì)胞中產(chǎn)生多肽。
制備 [2-3]
首先以丙醛為起始原料合成中間體2-甲基-2-戊烯醛，再通過空氣氧化法將中間體2-甲基-2-戊烯醛氧化，得到2-甲基-2 -戊烯酸。
步驟1：合成中間體2-甲基-2-戊烯醛。以丙醛為起始原料，氫氧化鈉為催化劑，進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng)，合成2-甲基-2-戊烯醛。其反應(yīng)機(jī)理為：氫氧化鈉先與一分子丙醛的α-氫原子結(jié)合，生成碳負(fù)離子，該碳負(fù)離子作為強(qiáng)親核試劑，進(jìn)攻另一分子丙醛的羰基，生成氧負(fù)離子。該氧負(fù)離子從水分子中奪取質(zhì)子而生成β-羥基醛，它稍受熱，發(fā)生分子內(nèi)脫水，生成2-甲基-2-戊烯醛。其化學(xué)反應(yīng)式如式。
具體步驟為：向帶有回流冷凝器、溫度計(jì)、滴液漏斗和攪拌器的反應(yīng)器中，加入1 000 g 丙醛和680g 苯，開動攪拌器。保持溫度≤12℃，通過滴液漏斗緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% 的氫氧化鈉水溶液80 g，加料完畢后，在溫度為12~16℃條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)2 h，即結(jié)束反應(yīng)。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% 的乙酸水溶液將反應(yīng)混合物中和至pH 值為7 ，再用蒸餾水洗滌3 次，先通過常壓蒸餾回收苯，然后進(jìn)行減壓蒸餾，收集(2.39kPa)38~39℃餾分，可得到2-甲基-2-戊烯醛約650 g。
步驟2：合成2-甲基-2-戊烯酸。采用空氣氧化法，以乙酸錳作為催化劑，使中間體2-甲基-2-戊烯醛發(fā)生氧化反應(yīng)，生成2-甲基-2-戊烯酸。其反應(yīng)機(jī)理為：空氣中的氧分子先與一分子2-甲基-2-戊烯醛按游離基機(jī)理反應(yīng)，生成過氧酸，該過氧酸再與另一分子2-甲基-2-戊烯醛反應(yīng)，生成2-甲基-2-戊烯酸。其化學(xué)反應(yīng)式如式。
具體步驟為：向帶有回流冷凝器、附有砂芯片的導(dǎo)氣管和溫度計(jì)的管式反應(yīng)器中，加入650 g 2-甲基-2-戊烯醛、7 g 乙酸錳。保持反應(yīng)溫度為3 0 ~ 4 0 ℃，以1.2L/min的流量通過導(dǎo)氣管向管式反應(yīng)器中通入空氣，進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)4~5 h 后，可取樣分析，當(dāng)反應(yīng)混合物的pH 值達(dá)到1 時，結(jié)束反應(yīng)。待反應(yīng)混合物冷卻至室溫后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 的氫氧化鈉水溶液將反應(yīng)混合物中和至pH 值為8。
然后用約300 g 苯進(jìn)行萃取，分離苯層和水層，用水將苯層洗滌至pH 值為7，再蒸餾分離苯，回收得到未反應(yīng)的2-甲基-2-戊烯醛，可重復(fù)進(jìn)行空氣氧化。同時將水層用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 的硫酸水溶液酸化至pH值為1 ，再進(jìn)行水洗，然后進(jìn)行減壓分餾，取(1.33kPa)94~106.5℃餾分，得到2-甲基-2-戊烯酸粗品。用己烷作溶劑對其進(jìn)行重結(jié)晶，即可得到無色透明的2-甲基-2-戊烯酸約410 g。
主要參考資料
[1] 2-甲基2-戊烯酸的合成新工藝
[2] 2-甲基-2-戊烯酸的合成與應(yīng)用研究
[3] CN201680073781.4 改進(jìn)的重組產(chǎn)生方法