CN102070423A - (e)-假性紫罗兰酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备(E)-假性紫罗兰酮的方法，包括：在极性溶剂或无溶剂条件下，以(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇为原料，以2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物自由基与氯化亚铜为催化体系，制得(E)-柠檬醛；将(E)-柠檬醛与丙酮混合搅拌，控制温度为35～45℃在稀的氢氧化钠水溶液中进行反应制得(E)-假性紫罗兰酮。本发明的制备方法收率高，操作简便，成本低且环保，而且所得的(E)-反式假紫罗兰酮的纯度达95％以上。
Description
技术领域
本发明涉及生物化工领域，具体地说，涉及一种(E)-假性紫罗兰酮的制备方法。
背景技术
番茄红素是类胡萝卜素的一种，具有抗氧化、消除自由基、调控肿瘤增殖、诱导细胞间信号传递、减轻动脉粥样硬化形成等功能，对于预防胃癌、***癌、皮肤癌、乳腺癌和心脑血管病有重要作用(Francesclic S，etc.Int J Cancer，1994，59：181-184)。而番茄红素是含40个碳的多烯化合物，存在全反式(E)和顺式(Z)异构体，两种异构体的化学性质和在人体内的生物利用度是不一样的。一般认为全反式具有更大的生理活性。由于番茄红素本身结构特点，天然存在的全反式番茄红素很容易在加工、储存过程中发生氧化降解和异构化为顺式结构，使得获得高纯度全反式番茄红素变得困难。
假性紫罗兰酮，结构式为
是合成维生素A、维生素E及胡萝卜素类化合物的重要原料，故常用于合成番茄红素。因假性紫罗兰酮也具有顺反异构体，要想制备高纯度全(E)-番茄红素以(E)-假性紫罗兰酮为起始原料最佳(Hansgeorg Eenst.Recent advances in industrial carotenoid synthesis[J]Pure Appl.Chem.，Vol.74，No.8，pp.1369-1382，2002.)。
最早是1893年由Tiemann采用柠檬醛在碱性条件下与丙酮缩合制得。现在Tiemann法仍然作为工业和实验室合成假性紫罗兰酮的重要方法。要想合成(E)-假性紫罗兰酮，首先应合成(E)-柠檬醛。
何宗耀(华南理工大学学报(自然科学版)，2000，28(04)，63-65)发现使用氯铬酸吡啶盐(PCC)作为氧化催化剂将香叶醇氧化制备为(E)-柠檬醛(拢牛儿醛)具有较好的产率、且对反应物立体化学几乎无影响。但氯铬酸吡啶盐对环境污染大，成本高，已不适合作氧化催化剂。宋焕玲(CN00138024.9)以香叶醇、空气、水蒸汽按一定比例的气体混合物通过以碱金属和碱土金属为助催化剂的银或银-铜催化剂固定床后，气相选择氧化制备柠檬醛，该工艺需要用到银等贵金属且工程复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备式(I)所示的(E)-假性紫罗兰酮的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)以式(II)所示的(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇为原料，以2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物自由基与氯化亚铜为催化体系，在极性溶剂或无溶剂条件下，真空气氛下用纯氧加压至压力为0.1～0.2MPa，控制反应温度为30～50℃进行催化氧化反应，得到式(III)所示的(E)-柠檬醛，反应方程式如下：
(2)将式(III)所示的(E)-柠檬醛与丙酮混合搅拌，控制温度为35～45℃在稀的氢氧化钠水溶液中进行Claisen-Schmidt缩合反应，得到式(I)所示的(E)-反式假紫罗兰酮，反应方程式如下：
最好，(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇与2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物自由基及氯化亚铜的摩尔比为1∶0.01∶0.015。
最好，在步骤(1)中，所述极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
最好，在步骤(1)中，控制反应温度为30～50℃反应5～10小时。
最好，在步骤(1)中，当GC分析原料小于0.5％时，抽真空氮气冲至常压，加入非极性溶剂，搅拌分层，浓缩上层，得到(E)-柠檬醛；其中，所述非极性溶剂为正己烷或石油醚。
最好，在步骤(1)中，所述搅拌分层后的下层中直接加入原料(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇重复步骤(1)反应。
最好，在步骤(2)中，(E)-柠檬醛与丙酮的摩尔比为1∶3～5。
最好，在步骤(2)中，所述稀的氢氧化钠水溶液的浓度为2.7％～3％。
最好，在步骤(2)中，控制温度为35～45℃在稀的氢氧化钠水溶液中进行反应3～4小时。
最好，在步骤(2)中，当GC分析(E)-柠檬醛含量小于1.0～1.5wt.％时，冷却至25～30℃后，加非极性溶剂搅拌分层，水洗非极性溶剂层，分层，干燥油层，浓缩得到(E)-反式假紫罗兰酮；其中，所述非极性溶剂为二氯甲烷或石油醚，所述干燥是无水硫酸钠干燥。
本发明提供的制备(E)-假性紫罗兰酮的方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1)在制备(E)-柠檬醛时，以香叶醇为原料，以TEMPO与CuCl为催化体系，成本低，对环境无污染，操作简单，并且反应分层后获得的含催化剂的下层溶液可以反复使用，加入原料香叶醇反应即可以重复进行；
2)(E)-柠檬醛通过在稀的氢氧化钠水溶液中与丙酮进行Claisen-Schmidt缩合反应，制得的(E)-假性紫罗兰酮的收率在91％以上，且其纯度也达到了95％。
具体实施方式
为使贵审查员能进一步了解本发明的技术方案及其目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1
1000mL低压不锈钢反应釜中投入DMF300mL，香叶醇154.5g(1.0mol)，TEMPO1.5g，氯化亚铜1.5g，釜内抽真空后，控制内温在40～50℃，缓慢通入纯氧至压力0.1MPa，控制反应温度在40～50℃，继续反应5小时，GC分析原料小于0.5％，***抽真空，用氮气冲至常压，加入正己烷500mL，搅拌分层，上层浓缩得(E)-柠檬醛145g，收率95.4％，GC含量97.8％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：9.68(1H，m)，5.77(1H，m)，5.20(1H，m)，2.00～2.04(4H，m)，1.71～1.73(9H，m).
实施例2
实施例1中的下层投入到低压釜中，加入香叶醇154.5g，釜内抽真空后，通入氧气至压力0.2MPa，控制反应温度在30～40℃，反应10小时，GC分析原料小于0.5％，***抽真空，用氮气冲至常压，加入石油醚500mL，搅拌分层，上层浓缩得(E)-柠檬醛147g，收率96.7％，GC含量97.5％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：9.68(1H，m)，5.77(1H，m)，5.20(1H，m)，2.00～2.04(4H，m)，1.71～1.73(9H，m).
实施例3
1000mL低压不锈钢反应釜中投入，香叶醇154.5g(1.0mol)，TEMPO1.5g，氯化亚铜2.3g，釜内抽真空后，控制内温在40～50℃，缓慢通入纯氧至压力0.15MPa，控制反应温度在40～50℃，继续反应7小时，GC分析原料小于0.5％，***抽真空，用氮气冲至常压，加入石油醚500mL，搅拌分层，上层浓缩得(E)-柠檬醛143g，收率94.0％，GC含量97.1％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：9.68(1H，m)，5.77(1H，m)，5.20(1H，m)，2.00～2.04(4H，m)，1.71～1.73(9H，m).
实施例4
1000mL低压不锈钢反应釜中投入二甲基亚砜(DMSO)200mL，香叶醇154.5g(1.0mol)，TEMPO1.5g，氯化亚铜2.0g，釜内抽真空后，控制内温在40～50℃，缓慢通入纯氧至压力0.18MPa，控制反应温度在40～50℃，继续反应8小时，GC分析原料小于0.5％，***抽真空，用氮气冲至常压，加入正己烷500mL，搅拌分层，上层浓缩得(E)-柠檬醛140g，收率92.1％，GC含量97.5％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：9.68(1H，m)，5.77(1H，m)，5.20(1H，m)，2.00～2.04(4H，m)，1.71～1.73(9H，m).
实施例5
在1000mL三口烧瓶中投入(E)-柠檬醛147g(0.967mol)，丙酮170g搅拌，2.7wt.％氢氧化钠水溶液245g，温度控制在40～45℃反应3h，取样气相分析(E)-柠檬醛含量小于1％，冷却至25～30℃后，加二氯甲烷200mL搅拌，静止分层，二氯甲烷层用水200mL洗涤，分层，油层用无水硫酸钠干燥，浓缩干二氯甲烷得(E)-假性紫罗兰酮177g，收率95.3％，GC分析含量95％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：7.40(1H，m)，6.33(1H，m)，5.99(1H，m)，5.20(1H，m)，2.30(3H，s)，2.01～2.04(4H，m)，1.72～1.74(9H，m).
实施例6
在1000mL三口烧瓶中投入(E)-柠檬醛76g(0.5mol)，丙酮150g搅拌，3wt.％氢氧化钠水溶液200g，温度控制在35～40℃反应4h，取样气相分析(E)-柠檬醛含量小于1.5％，冷却至25～30℃后，加石油醚200mL搅拌，静止分层，石油醚层用水200mL洗涤，分层，油层用无水硫酸钠干燥，浓缩干得(E)-假性紫罗兰酮88g，收率91.7％，GC分析含量96％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：7.40(1H，m)，6.33(1H，m)，5.99(1H，m)，5.20(1H，m)，2.30(3H，s)，2.01～2.04(4H，m)，1.72～1.74(9H，m).
实施例7
在1000mL三口烧瓶中投入(E)-柠檬醛76g(0.5mol)，丙酮87g搅拌，2.9wt.％氢氧化钠水溶液200g，温度控制在35～40℃反应3.5h，取样气相分析(E)-柠檬醛含量小于1.5％，冷却至25～30℃后，加石油醚200mL搅拌，静止分层，石油醚层用水200mL洗涤，分层，油层用无水硫酸钠干燥，浓缩干得(E)-假性紫罗兰酮85g，收率88.5％，GC分析含量95％。
1H NMR(CDCl3，200MHz)δ：7.40(1H，m)，6.33(1H，m)，5.99(1H，m)，5.20(1H，m)，2.30(3H，s)，2.01～2.04(4H，m)，1.72～1.74(9H，m).
需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种制备式(I)所示的(E)-假性紫罗兰酮的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)以式(II)所示的(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇为原料，以2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物自由基与氯化亚铜为催化体系，在极性溶剂或无溶剂条件下，真空气氛下用纯氧加压至压力为0.1～0.2MPa，控制反应温度为30～50℃进行催化氧化反应，得到式(III)所示的(E)-柠檬醛，反应方程式如下：
(2)将式(III)所示的(E)-柠檬醛与丙酮混合搅拌，控制温度为35～45℃在稀的氢氧化钠水溶液中进行Claisen-Schmidt缩合反应，得到式(I)所示的(E)-反式假紫罗兰酮，反应方程式如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇与2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物自由基及氯化亚铜的摩尔比为1∶0.01∶0.015。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，控制反应温度为30～50℃反应5～10小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，当GC分析原料小于0.5％时，抽真空氮气冲至常压，加入非极性溶剂，搅拌分层，浓缩上层，得到(E)-柠檬醛；其中，所述非极性溶剂为正己烷或石油醚。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述搅拌分层后的下层中直接加入原料(E)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇重复步骤(1)反应。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，(E)-柠檬醛与丙酮的摩尔比为1∶3～5。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述稀的氢氧化钠水溶液的浓度为2.7％～3％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制温度为35～45℃在稀的氢氧化钠水溶液中进行反应3～4小时。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，当GC分析(E)-柠檬醛含量小于1.0～1.5wt.％时，冷却至25～30℃后，加非极性溶剂搅拌分层，水洗非极性溶剂层，分层，干燥油层，浓缩得到(E)-反式假紫罗兰酮；其中，所述非极性溶剂为二氯甲烷或石油醚，所述干燥是无水硫酸钠干燥。
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