α-大马酮的制备工艺研究

Vol.42No.32019年6月JournalofUniversityofScienceandTechnologyLiaoning

Jun.2019

α-大马酮的制备工艺研究

胡君一1，王龙龙1，徐英黔1，潘常升2，郭爱强1，未兴福1，胡知之1，吴希慧1

（1.辽宁科技大学化学工程学院，辽宁鞍山

114051；2.集佳绿色建筑科技有限公司，辽宁鞍山

114051）

摘要：α-大马酮作为香料在食品、化妆品等领域有着广泛的应用，因生产工艺的国内的生产厂家较少。

本文提出一种新的制备α-大马酮的制备工艺，选用价格较为低廉的α-紫罗兰酮为原料，经羰基的肟化、双键的环氧化、脱水和还原反应得到α-大马酮。该路径操作简便，收率高，成本低，是一种适合工业化生产α-大马酮的方法。

关键词：α-大马酮；α-紫罗兰酮；制备

中图分类号：TQ655文献标识码：A文章编号：1674-1048（2019）03-0197-05DOI：10.13988/j.ustl.2019.03.007

α-大马酮（CAS：35044-68-9）是近几十年来发料，Bovolenta［8］以环柠檬醛（Cyclocitral）为原料，

展的名贵香料，具有特殊玫瑰花和水果的柔和香Boulin［9］以单萜类（Pyronenes）为原料，采用格氏试

气［1］，一直深受人们的喜爱。它不仅是一些高档化剂方法合成α-大马酮。工艺条件中使用的原料二妆品调香剂，也经常用在食品香精当中。随着调硫酯（Dithioesters）、环柠檬醛（Cyclocitral）、单萜类香技术日趋成熟，α-大马酮在烟草中的使用要求也（Pyronenes）化合物的制备非常困难，了该工逐渐提高。α-大马酮的国际国内市场需求呈现每艺条件的工业化。此后，虽然有相关文献［10］对该年递增的趋势。国内目前仍需进口，且价格昂贵。

路径进行了优化，但仍未解决副产物量大的问α-大马酮的制备方法有两类。一类是α-大马题。Serra等人［11］利用α-紫罗兰酮合成出了二醇中酮可以从一些天然植物黑茶［2］或烟草［3］中获取，但间体后，使用酶催化，合成出具有单一构型的α-大在天然产物中α-大马酮含量较低小于0.3%［4］，提取马酮。但该反应的条件要求苛刻，步骤多，仅限于工艺复杂，提取产物的纯度较低，成本高。另一类实验室操作。Sarandeses等人［12］在Serra的基础上是通过有机化学反应方式合成制备α-大马酮，但通利用四溴化碳和三苯基膦进行取代反应，再通过常合成路径较为复杂，反应条件苛刻，难以实现量还原得到α-大马酮，工艺中使用了强致癌物质四溴产。李卫明等［5］曾使用柠檬醛为反应的起始原料，化碳，存在安全隐患。Buechi曾在1972年报道了反应经过4步，成功合成出α-大马酮。但反应中使一种合成方法［13］，原料可通过生成异恶唑衍生物用了格氏试剂，反应体系需在无水条件进行，极大后，还原得到α-大马酮，但路径中使用了大量的卤了工业化的生产。

素试剂，存在着产品脱色难、操作成本高、环境污α-紫罗兰酮是α-大马酮的异构体，国内已有多染严重等问题。

家企业生产，价廉易得。以α-紫罗兰酮为原料合成目前，人们已经掌握了β-大马酮的制备方法［14］，α-大马酮已有相关文献报道。早期，Ohloff等人［6］原料同样经过生成异恶唑衍生物后还原得到β-大报道Wharton重排反应成功合成出了α-大马酮，该马酮，该项工作在国内已经实现工业化的量产。路径虽然短，但生成了大量的环化副产物，产品收基于β-大马酮的制备方法和前人工作的启发，本文率较低。Gosselin［7］使用二硫酯（Dithioesters）为原

对异恶唑衍生物中间体的合成路线进行设计，采

收稿日期：2018-07-03。

作者简介：胡君一（1974—），男，辽宁鞍山人，教授。※※通讯作者：徐英黔(1974—)，女，辽宁鞍山人，副教授。

·198·辽宁科技大学学报

第42卷

用盐酸羟胺肟化反应［15-16］、双氧水氧化［17］、浓盐酸在醋酸钠条件下，制备α-紫罗兰酮肟2；再通过双脱水环合［18］、金属钠还原［19］等反应制备α-大马酮，氧水制备α-紫罗兰酮环氧化肟3；在浓盐酸的作用各步骤收率高，操作成本大大降低，废弃物排放较下脱水制备α-紫罗兰酮异恶唑衍生物4；最后通过少，是一种适合工业化生产α-大马酮的新方法。

金属钠和乙醇体系还原生产α-大马酮5。制备的1实验部分

路线如图1所示。1.2主要试剂与仪器

1.1

α-大马酮的制备路线

试剂：α-紫罗兰酮（工业品）购于广州日化化工以α-紫罗兰酮1为制备原料与盐酸羟胺反应，

有限公司，盐酸羟胺（分析纯），30%双氧水（工业

图1α-大马酮的制备路线

Fig.1Synthesisofα-damascone

品），盐酸（工业品）。

谱显示有22个氢，其中含有4个甲基，化学位移δH仪器：1100seriesGC气相色谱仪，AVANCE分别为2.00、1.55、0.、0.81，3个烯烃氢化学位移500MHZ核磁共振波普仪。δ、5.42。核磁碳谱显示含有13

1.3α-大马酮的制备方法

H分别为6.12、5.86个碳，其中含有1个肟基，化学位移δC为155.7，41.3.1

α-紫罗兰酮肟化合物2的合成

10.0g

个烯烃碳化学位移δC分别为136.5、132.8、127.9、（52mmol）的α-紫罗兰酮，用20mL乙醇溶解后，加120.9。结合气相质谱和核磁的分析确定产物为α-至烧瓶内。依次向烧瓶内一次性加入3.8g（60紫罗兰酮肟。mmol）的盐酸羟胺，6.4g（70mmol）的醋酸钠及151.3.2

α-紫罗兰酮环氧化肟化合物3的合成

mL去离子水。加毕后，体系温度提升至55℃，控5.1g（24mmol）α-紫罗兰酮肟2加至70mL去离子制反应时间3h。反应后，向体系内加入60mL去水中，加至反应瓶内，维持体系温度0℃。搅拌下，离子水，分别用60mL乙酸乙酯萃取3次，合并有缓慢加入3.7mLCTAOH（10wt%），体系由无色透机相。用60mL饱和亚硫酸氢钠水溶液洗涤有机明变乳白色液体，再缓慢加入35mL双氧水（30%）相，无水MgSO4干燥，蒸出溶剂后得橘黄色液体，与5mL氢氧化锂（6mol/L）的混合液，加毕后，将放置冰箱内成为固体，即为α-紫罗兰酮肟化合物体系温度升至25℃，反应时间15h。反应完毕后，2，收率为99.6%。

加入150mL去离子水，分别用100mL二氯甲烷萃GC-MS［M］+=207；1HNMR（500MHz，取3次，合并有机相，用无水MgSO4干燥，蒸出溶剂CDCl3）δH9.86（s，1H），6.12（d，J=15.8Hz，后得到α-紫罗兰酮环氧化肟化合物3，收率为1H），5.86（dd，J=15.7，9.5Hz，1H），5.42（s，98.8%。

1H），2.22（d，J=9.4Hz，1H），2.00（m，5H），GC-MS［M］+=223；1HNMR（500MHz，1.55（s，3H），1.51-1.34（m，1H），1.18（d，J=CDCl3）δH5.52（s，1H），3.42（m，1H），2.8413.2Hz，1H），0.（s，3H），0.81（s，3H）.13C（dd，J=15.9，8.7Hz，1H），2.04（s，3H），1.NMR（125MHz，CDCl3）δC155.7，136.5，

（m，1H），1.80（m，1H），1.71（d，J=5.1Hz，132.8，127.9，120.9，53.9，31.7，30.9，28.2，

3H），1.56（m，1H），1.42（d，J=8.7Hz，1H），27.0，26.3，22.2，9.3.

1.25（m，1H），1.11（s，3H），0.95（s，3H）.13C气相质谱联用仪测定化合物2的分子量为NMR（125MHz，CDCl3）δC

155.4，130.3，

207，与α-紫罗兰酮肟的计算分子量一致。核磁氢

123.5，56.4，56.1，51.7，32.6，31.9，31.3，26.7，

第3期

胡君一，等：α-大马酮的制备工艺研究

·199·

23.0，22.4，7.6.

的去离子水，溶液分别用50mL二氯甲烷萃取3气相质谱联用仪测定化合物3的分子量为次，合并有机相，再用50mL饱和碳酸氢钠水溶液223，与α-紫罗兰酮环氧化肟的计算分子量一致。洗涤，无水MgSO4干燥；蒸出溶剂后的液体再经减核磁氢谱显示有20个氢，其中含有4个甲基，化学压蒸馏，得到α-大马酮，收率为90.8%。

位移δH分别为2.04、1.71、1.11、0.95，1个烯烃氢化GC-MS［M］+

=192.1HNMR（500MHz，CD-

学位移δH为5.52。核磁碳谱显示含有13个碳，其Cl3）δH6.85（m，1H），6.30（d，J=15.4Hz，中含有1个肟基，化学位移δC为155.4，1个烯烃碳1H），5.59（m，1H），2.88（s，1H），2.07（dt，J=化学位移δC分别为130.3、123.5，2个与氧相连接19.8，15.3Hz，2H），1.87（t，J=11.4Hz，3H），的碳，化学位移δC分别为56.4、51.7。结合气相质1.68（m，1H），1.54（m，3H），1.14（dt，J=19.8，谱和核磁的分析确定产物为α-紫罗兰酮环氧化肟。10.0Hz，1H），0.93（s，3H），0.84（s，3H）.13C1.3.3

α-紫罗兰酮异恶唑衍生物4的合成

用

NMR（125MHz，CDCl3）δC201.6，141.6，

40mL环己烷溶解4.0g（18mmol）α-紫罗兰酮环氧131.6，129.9，122.9，60.7，31.8，30.7，27.4，

化肟3，加至烧瓶内，体系温度维持40℃。取4mL27.3，22.6，22.0，17.5.

的浓盐酸，缓慢滴加至反应体系内。加毕后，体系气相质谱联用仪测定化合物5的分子量为温度升至回流，反应时间6h。反应后的溶液中加192，与α-大马酮的计算分子量一致。核磁氢谱显入50mL去离子水，用饱和NaHCO3水溶液中和，示有20氢，其中含有4个甲基，化学位移δH分别为调节pH=7，再分别使用50mL乙酸乙酯萃取3次，1.87、1.54、0.93、0.84，3个烯烃氢化学位移δH分别合并有机相，用无水MgSO4干燥，蒸出溶剂得到α-为6.85、6.30、5.59。核磁碳谱显示含有13个碳，其紫罗兰酮异恶唑衍生物4，收率为98.3%。

中含有1个羰基，化学位移δC为201.6，4个烯烃碳GC-MS［M］+=205；1

HNMR（500MHz，CD-

化学位移δC分别为141.6、131.6、129.9、122.9。与Cl3）δH5.72（s，1H），5.50（s，1H），2.91（s，文献［11］的报导一致，结合气相质谱和核磁的分1H），2.20（s，3H），2.03（m，2H），1.50（s，3H），析确定产物为α-大马酮。

1.15（m，2H），0.94（s，3H），0.68（s，3H）.13CNMR（125MHz，CDCl3）δC173.9，158.7，

2结果与讨论

130.8，122.2，102.5，48.8，32.2，32.1，30.2，

α-紫罗兰酮是α-大马酮的同分异构体，这两个27.3，25.9，22.2，10.8.

化合物的母核结构一致，只是羰基和双键的位置气相质谱联用仪测定化合物4的分子量为不同。α-紫罗兰酮的原料来源广泛，制备成本低，205，与α-紫罗兰酮异恶唑的计算分子量一致。核是最理想的制备α-大马酮的原料。α-紫罗兰酮肟磁氢谱显示有19氢，其中含有4个甲基，化学位移化合物2的制备采用盐酸羟胺与酮生成肟的反应，δH分别为2.20、1.50、0.94、0.68，2个烯烃氢化学位

该反应为经典制备过程，在工业上广泛应用。

移δH分别为5.72、5.50。核磁碳谱显示含有13个α-紫罗兰酮肟化合物2的双键环氧化实验，本碳，其中含有1个肟基，化学位移δC为173.0，4个文尝试使用水作为一种清洁的反应溶剂，以十六烯烃碳化学位移δC分别为158.7、130.8、122.2、烷基三甲基氢氧化铵（CTAOH）作为反应的相转移102.5。结合气相质谱和核磁的分析确定产物为α-转化促进剂，通过控制制备条件，产物的选择性紫罗兰酮异恶唑。高，收率较高，反应试剂的价格低廉，工艺操作成1.3.4

α-大马酮5的合成

三口烧瓶内加入4.0

本降低，反应后溶剂可循环使用。α-紫罗兰酮环氧g（19mmol）α-紫罗兰酮异恶唑衍生物4、70mL的化肟3在盐酸的作用下脱水生成α-紫罗兰酮异恶环己烷和2.0g（86mmol）的Na，维持体系温度唑衍生物4的过程中，通过盐酸的作用脱水重排，40℃，加入8mL无水乙醇，至未有金属钠剩余后，得到目标化合物。α-紫罗兰酮异恶唑衍生物4的反应时间8h；反应完毕后，加6g氯化铵和30mL

还原过程，传统方法采用钠和液氨还原，条件苛

·200·辽宁科技大学学报

第42卷

刻，污染严重，反应周期长达35h，本文通过使用金［8］BOVOLENTAM，CASTRONOVOF，VADALAA，et

属钠直接还原法，反应周期8h，条件相对温和，成al.Asimpleandefficienthighlyenantioselectivesynthe-本有较大的降低，是一种适合工业化生产α-大马酮sisofr-iononeandr-damascone［J］.JournalofOrganic的新方法。

Chemistry，2004，69（25）：59-62.

［9］BOULINB.Newpreparationmethodsforα-damascone，

3结论

γ-damascone，andβ-damascenoneusingpyronenes［J］.SyntheticCommunications，2007，37（15）：2579-2591.本文设计了一条新的α-大马酮制备工艺路线，［10］郑爱莲，吴元鎏.α-二氢大马酮和1，5，5，9-四甲基双

原料经过肟化、环氧化、脱水和还原，成功合成出α-环［4.3.0］壬-8-烯-7-酮的合成改进［J］.香料香精化妆大马酮。路线的步骤操作简便，且收率均达到品，1992（2）：14-15.

90%以上。其中双键环氧化步骤使用CTAOH作［11］SERRAS，FUGANTIC.Synthesisoftheenantiomeric

为催化剂，水作为溶剂，该步骤收率可达98.8%，操formsofα-andγ-damasconestartingfromcommercial作成本大大降低。使用盐酸作为脱水剂，反应6h，racemicα-ionone［J］.TetrahedronAsymmetry，2006，该步骤收率可达98.3%。通过使用金属钠将α-紫17（10）：1573-1580.

［12］SARANDESESLA，LUCHEJL.Anewsynthesisof.

罗兰酮异恶唑衍生物还原，反应8h，成功得到α-大alpha.-and.beta.-damasconesfromtheionones［J］.马酮，收率90.8%。结合质谱、核磁氢谱、碳谱对得JournalofOrganicChemistry，2002，57（9）：569-578.到的中间体进行了结构解析和确证。该工艺路线［13］BUECHIG，VEDERASJC.Interchangeoffunctional-经济合理、操作方便、产率较高，适合工业制备。ityinconjugatedcarbonylcompoundsthroughisoxa-参考文献：

zoles［J］.JournaloftheAmericanChemicalSociety，1972，94（26）：9128-9132.

［1］于军，和承尧.大马酮类香料的合成方法［J］.云南化工，

［14］黄光斗，徐涛.大马酮香料的合成研究进展［J］.化工时

1991（1-2）：49-52.

刊，2001，15（3）：14-16.

［2］MORIK，AMAIKEM，ITOUM.Synthesisof（S）-α-［15］RAMACHANDRANPV，GAGAREPD，SAKA-damascone［J］.Tetrahedron，1993，49（9）：1871-1878.VUYIK，etal.Reductiveaminationusingammoniabo-［3］WERKHOFFP，BRETSCHNEIDERW，GÜNTERT

rane［J］.TetrahedronLetters，2010，51（24）：3167-M，etal.Chirospecificanalysisinflavorandessentialoil3169.

chemistryPartB.Directenantiomerresolutionoffrans-α-［16］ABDELMAGIDAF，CARSONKG，HARRISB

iononeandtrans-α-damasconebyinclusiongaschroma-D，etal.Reductiveaminationofaldehydesandketonestography［J］.ZeitschriftfürLebensmittel-Untersuchungwithsodiumtriacetoxyborohydride.studiesondirectundForschung，1991，192（2）：111-115.

andindirectreductiveaminationprocedures1［J］.［4］YAMADASI，SHIBASAKIM，TERASHIMAS.Abio-Cheminform，1996，27（39）：3849.

genetic-typeasymmetriccyclizationsynthesesofoptical-［17］ALEUJ，BRENNAE，FUGANTIC，etal.Lipase-me-lyactiveα-cyclocitralandtrans-α-damascone［J］.Tetra-diatedsynthesisoftheenantiomericformsof4，5-epoxy-hedronLetters，1973，14（5）：381-384.

4，5-dihydro-α-iononeand5，6-epoxy-5，6-dihydro-β-io-［5］李卫明，王植材，陈浩林.α-大马酮香料合成方法的改

none.Anewdirectaccesstoenantiopure（R）-and（S）-进［J］.化学试剂，2006，28（11）：699-700.

α-ionone［J］.JournaloftheChemicalSociety，Perkin［6］OHLOFFG，UHDEG.Übereineungewöhnlichecycli-Transactions1，1999，30（24）：271-278.

sationsreaktionbeiderumsetzungvon（+）-epoxy-α-dihy-［18］CHERTONJC，LANSONM，LADJAMAD，etal.

drojononmithydrazinhydrat［J］.HelveticaChimicaAc-Cheminformabstract：synthesisofisoxazolessubstitut-ta，2004，53（3）：531-541.

edαtonitrogenbyanalkyloralkenylsidechain［J］.［7］GOSSELINP.Nouvelleapplicationdelareactiondesor-Cheminform，2010，22（5）：205-206.

ganomagnesienssurlesdithioesters：Synthesedelagam-［19］BARCOA，BENETTIS，POLLINIGP，etal.1，4-dik-ma-damascone［J］.TetrahedronLetters，1986，27（45）：etonesviaisoxazoleintermediates［J］.TheJournalof5495-5496.

OrganicChemistry，1979，44（1）：105-106.

第3期

胡君一，等：α-大马酮的制备工艺研究

·201·

Preparationprocessofalpha-damascone

HUJunyi1，WANGLonglong1，XUYingqian1，PANChangsheng2，

GUOAiqiang1

，WEIXingfu1，HUZhizhi1，WUXihui1

（1.SchoolofChemicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyLiaoning，Anshan114051，China；

2.JijiaGeenBuildingTchnologyCo.，LTD，Anshan114051，China）

Abstract：Thealpha-damascenoneiswidelyusedinfoodandcosmeticsasaspice.Therearefewmanufactur-ersofthealpha-damascenoneinChinaduetotechnicallimitations.Anewsynthesizingroutewasproposedbyusingthelow-costrawmaterialofalpha-ionone，andthealpha-damascenonecanbesynthesizedthroughoxi-mationofcarbonyl，epoxidationofdoublebond，dehydration，andreduction.Thisrouteiseasyandsimplewithhighyieldandlowcost，andisapplicabletoindustrialproduction.Keywords：alpha-damascenone；alpha-ionone；preparation

（ReceivedJuly3，2018）

［上接第196页］

MagneticpropertiesofclusterFe3Cr3

LIAOWei，FANGZhigang，ZHAOZhenning，LILihong，QINYu

（SchoolofChemicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyLiaoning，Anshan114501，China）

Abstract：TakingclusterFe3Cr3asamodel，14optimizedconfigurationswereobtainedfromthedesignedini-tialconfigurationsbyusingB3LYP/Lan12dzmethodindensityfunctionaltheory.Themagneticpropertiesofeightconfigurationsintripletstatewerestudiedfromtheaspectofdensityofstatesofelectronsspinningandmagneticmoment.ItisfoundthatthemagnetismoftheoptimizedtripletconfigurationsofclusterFe3Cr3ismainlycontributedbyunpairedalphaelectronsindorbital，andtheporbitalisasecondarycontributor.Un-pairedelectronsareuneasytoexistinsorbitalwhichhaslowerenergybutstillmakealittlecontributiontothemagnetism.FromtheanalysisofthemagneticmomentsofeachatomitwasfoundthattheeffectandintensityofFeatomandCratomonmagnetismofconfigurationsintripletstatewithdifferentenergyofclusterFe3Cr3aredifferent.Intheconfigurationswiththesamepositiveandnegativedistributionsofatomicmagneticmo-ment，thedistributionrangeofmagneticmomentinthelowerenergygroupisgenerallylargerthanthatinthehigherenergygroup，andintheconfiguration5(3)，thedistributionrangeofatomicmagneticmomentisthelargest，followedbythatintheconfiguration4(3).

Keywords：clusterFe3Cr3；spindensityofstate；magneticproperty；densityfunctionaltheory

（ReceivedJanuary25，2019）