用于差向異構(gòu)環(huán)己烯基酮的方法以及其在羥醛縮合工藝中的應(yīng)用的制作方法

專利名稱：用于差向異構(gòu)環(huán)己烯基酮的方法以及其在羥醛縮合工藝中的應(yīng)用的制作方法
用于差向異構(gòu)環(huán)己烯基酮的方法以及其在羥醛縮合工藝中的應(yīng)用 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及生產(chǎn)用于香料的中間產(chǎn)品、具體地講差向異構(gòu)環(huán)己烯基 酮的方法。本發(fā)明還涉及用于在羥醛縮合工藝中使用差向異構(gòu)反應(yīng)的方 法。
背景技術(shù)：
在香料領(lǐng)域，對具有果香或花香氣味的芬芳材料有相當(dāng)?shù)男枨?。?br> 型的具有果香似花氣味的芬芳材料為諸如5-、 a-和P-二氫大馬酮。這 些二氫大馬酮同分異構(gòu)體在具有它們自己各自的氣味的同時還具有果 香似花的基香。根據(jù)它們的應(yīng)用目的，它們被不同地使用。 二氬大馬酮具有如下文所述的三個依賴于雙鍵的異構(gòu)體。
卩-二氫大馬酮
已報道了大量用于這些二氫大馬酮異構(gòu)體的生產(chǎn)工藝，例如，在 "Review" ( Shigem Tor",等人，Koryo,第125巻，第47至60頁(1979 年))。在這些文獻(xiàn)中，oc-、 P-和5-二氫大馬酮的生產(chǎn)工藝用下列反應(yīng)表示
其中任一虛線表示雙鍵。
a-、 P-和5-二氫大馬酮的合成涉及兩個基本步驟，即，狄爾斯-阿德爾環(huán)加成和羥醛縮合。狄爾斯-阿德爾環(huán)加成形成2,6,6-三曱基環(huán)己 烯基曱基酮，由其二氬大馬酮按如下步驟形成通過進(jìn)一步反應(yīng)步驟， 通常涉及(a)經(jīng)由烯醇化物形成的順式至反式環(huán)加成產(chǎn)物差向異構(gòu)化， (b)熱力學(xué)烯醇化物加成至乙醛(醋醛)產(chǎn)生相應(yīng)的羥醛產(chǎn)物和(c) 羥醛產(chǎn)物的脫水產(chǎn)生二氫大馬酮。
2,6,6-三甲基環(huán)己烯基甲基酮(l)是作為合成oc-、 P-和5-二氫大 馬酮中間體有用的化合物。其可通過介于1,3-戊二烯和異丙叉丙酮之間 的狄爾斯-阿德爾反應(yīng)合成，如下列反應(yīng)方案中所示
順式環(huán)加成產(chǎn)物 反式環(huán)加成產(chǎn)物
壞狀的非極性中間體
通常，比反式-環(huán)加成產(chǎn)物產(chǎn)生更多的順式環(huán)加成產(chǎn)物。 需要有新的合成方法來改善環(huán)加成產(chǎn)物立體化學(xué)的控制。還需要擁 有新的合成方法來改善所需二氫大馬酮產(chǎn)品的收率。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了 一種用于將順式環(huán)加成產(chǎn)物差向異構(gòu)成反式環(huán)加成 產(chǎn)物的方法。具體地講，本發(fā)明提供了一種使用氫化物催化劑來用于差 向異構(gòu)環(huán)加成產(chǎn)物的方法。此外，所述方法在具有至少兩個雜原子的配 體存在下實施，所述雜原子獨立地選自O(shè)、 N和S。
作為另外一種選擇，本發(fā)明提供了一種使用金屬氫化物催化劑和離子液體介質(zhì)來差向異構(gòu)環(huán)加成產(chǎn)物的方法。此外，所述方法在具有至少
兩個雜原子配體的存在下實施，所述雜原子獨立地選自0、 N和S。此 外，所述離子液體可包含可用作配體的限定的官能度。
本發(fā)明還提供了用醛在羥醛加成反應(yīng)中使用上述差向異構(gòu)反應(yīng)產(chǎn) 生P-羥烷基環(huán)己烯基酮的方法。
根據(jù)下列發(fā)明詳迷，附加的實施方案、目的和優(yōu)點將變得更充分地 顯而易見。
發(fā)明詳述 差向異構(gòu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種用于差向異構(gòu)可差向異構(gòu)的化合物的新方法。具 體地講，2，6,6-三甲基環(huán)己烯基甲基酮被用作適用于本發(fā)明差向異構(gòu)化方 法的原料。其通過上文描述的反應(yīng)方案被合成，更具體地講通過介于1,3-戊二烯和異丙叉基丙酮之間的狄爾斯-阿德爾反應(yīng)并在催化劑，諸如鋁
(III)氯化物的存在下合成。
本發(fā)明的差向異構(gòu)方法涉及用金屬氫化物催化劑，具體地講第l主 族和第2主族金屬的氫化物，包括但不限于NaH、 KH、 LiH、 CaH2、 MgH2等，來接觸環(huán)己烯基甲基酮的步驟。
盡管反應(yīng)速率隨著催化劑的量的增加而加快，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)和安 全因素。因此，催化劑的典型用量按所述反應(yīng)混合物的重量計在約50% 至約95%,優(yōu)選至少約65%，并且更優(yōu)選至少約80%的范圍內(nèi)。
反應(yīng)溫度根據(jù)催化劑、包含醚官能度配體的存在以及原料濃度而變 化。通常，反應(yīng)溫度在約25。C至約80°C的范圍內(nèi)。
適量的溶劑可用于實施差向異構(gòu)化反應(yīng)。通常，溶劑的含量按所述 反應(yīng)混合物的重量計為約50%至約95%。適宜的溶劑包括但不限于醚 和離子液體。
在一個實施方案中，反應(yīng)在配體的存在下進(jìn)行實施，所述配體具有 至少兩個雜原子，所述雜原子獨立地選自氧原子(O)、氮原子(N) 和硫原子(S)。示例性的配體包括冠醚，具體地講具有如下所示結(jié)構(gòu) 的18-冠-6醚<formula>formula see original document page 8</formula>
當(dāng)使用冠醚時，反應(yīng)溫度優(yōu)選為約25。C至約80。C。包含配體的材 料的量按所述反應(yīng)混合物重量計通常在約25%至約50%的范圍內(nèi)。
在另一個實施方案中，反應(yīng)在離子液體介質(zhì)中實施。示例性的離子 液體在下文中描述。
可將金屬氫化物催化劑加入到反應(yīng)混合物中。示例性的金屬氫化物 為第1主族和第2主族金屬的氫化物，包括但不限于NaH、 KH、 LiH、 CaH2、 MgH2等。
此外，包含至少兩個雜原子的配體也可以存在于反應(yīng)混合物中，所 述雜原子選自O(shè)、 N和S。例如，離子液體可以為包含配體的離子液體， 其中所述配體可以存在于Ri至RS基團(tuán)。
在一個實施方案中，催化劑為NaH并且配體為冠醚或三胺，如二亞 乙基三胺以及其它亞烷基三胺。
在另一個實施方案中，離子液體已被官能化以摻入供體部分，從而 向離子液體遞送類似配體的性能。更具體地講，官能化的離子液體包含 限定的配體，所述配體具有至少三個雜原子，所述雜原子獨立地選自O(shè)、 N和S;例如，限定的配體為限定的醚鍵。
當(dāng)使用離子液體時，反應(yīng)溫度優(yōu)選為約25。C至8(TC。如果存在， 包含配體材料，如冠醚或三胺的量按所迷反應(yīng)混合物重量計在約25% 至約50%的范圍內(nèi)。
羥醛方法
用于生產(chǎn)P-羥烷基環(huán)己烯基酮的方法描述于下文。具體地講，所述 方法涉及在金屬卣化物催化劑的存在下用醛結(jié)合烷基環(huán)己烯基酮并且 差向異構(gòu)化所述烷基環(huán)己烯基酮，從而產(chǎn)生P-羥烷基環(huán)己烯基酮；所述 方法在配體的存在下實施，所述配體具有至少兩個雜原子，所述雜原子 獨立地選自O(shè)、 N和S。
示例性的醛為直鏈或支鏈的，C2-C6脂族醛。
示例性的催化劑為第1主族或第2主族金屬的氫化物，如NaH、KH、 LiH、 CaH2、 MgH2等。示例性的配體為冠醚，三胺和包含配體的離子液體，更具體地講具
有至少三個雜原子的限定的配體，所述雜原子獨立地選自0、 N和S。 示例性的三胺包括二亞乙基三胺、1,4,7-三氮雜庚烷或其曱基化的衍生 物，如1,4,7-三氮雜-1,1,4,7,7-五烷基庚烷。
在一個實施方案中，乙醛和2,6,6-三曱基環(huán)己烯基甲基酮化合以產(chǎn) 生所得的產(chǎn)品-甲基三甲基環(huán)己烯基酮。
在另一個實施方案中，所迷方法在NaH和冠醚，更具體地講18-冠 -6的存在下實施。
在另一個實施方案中，所述方法在NaH和離子液體的存在下實施， 所述離子液體包含限定的配體。更具體地講，所述限定的配體為限定的 醚鍵。
在整個完整的方法中，反應(yīng)溫度優(yōu)選為約25°C至8CTC。如果存在， 包含配體的材料的量按所述反應(yīng)混合物的重量計為約25%至約50%。 羥醛加成產(chǎn)物的脫水
通過上述方法生產(chǎn)的P -羥烷基環(huán)己烯基酮還可進(jìn)一步進(jìn)行脫水步 驟以將其轉(zhuǎn)變成烯酮，更具體地講5-二氫大馬酮。
脫水步驟可通過將反應(yīng)在約l(TC至約3(TC的溫度范圍內(nèi)置于空 氣或真空下實施。任選地，可以使用普通的脫水劑，如對曱苯磺酸。
5-二氫大馬酮的完整方法。 5-二氬大馬酮的合成
在一個實施方案中，所述方法包括以下步驟
第一步，在金屬氫化物的存在下使烷基環(huán)己烯基酮與醛結(jié)合；以及 差向異構(gòu)烷基環(huán)己烯基酮，從而產(chǎn)生P-羥烷基環(huán)己烯基酮；和
第二步，將P-羥基烷基環(huán)己烯基酮脫水，從而將其轉(zhuǎn)變成烯酮。
在另一個實施方案中，所述方法包括以下步驟
第一步，使可差向異構(gòu)的環(huán)己烯基酮與金屬氫化物反應(yīng)，其中該步 驟在冠醚、三胺、包含配體離子液體、或它們的混合物中實施；
第二步，在金屬氫化物的存在下使烷基環(huán)己烯基酮與醛結(jié)合；以及 差向異構(gòu)烷基環(huán)己烯基酮，從而產(chǎn)生P-羥烷基環(huán)己烯基酮；和
第三步，將(3-鞋烷基環(huán)己烯基酮脫水，從而將其轉(zhuǎn)變成烯酮。
離子液體
9如本文所用，術(shù)語"離子液體"是指具有約IO(TC或更低，或者約 60°C或更低，或者約40。C或更低熔融溫度的鹽。 一些離子液體表現(xiàn)出 無可辨別的熔點(基于DSC分析)，但是在約10CTC或以下的溫度為 "易流動的"(或玻璃質(zhì)的)；其它離子液體在約20°C至約80°C的 溫度下為"易流動的"。如本文所用，術(shù)語"易流動的"是指離子液體 在約IO(TC或以下或約20°C至約8(TC的溫度下表現(xiàn)出小于約 10,000mPa.s的粘度。因此，離子液體的"流體狀態(tài)"旨在包括所有這 些實施方案，包4舌熔融態(tài)和流動態(tài)。
應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語"離子液體"、"離子化合物"和"IL"是指離子 液體的離子性液體、離子液體復(fù)合材料和混合物(或合劑)。離子液體 包括陰離子組分和陽離子組分而保持電中性。當(dāng)離子液體為其液體形式 時，這些組分將自由地彼此結(jié)合(即混合)。如本文所用，術(shù)語"離子 液體合劑，，是指兩種或更多種的、優(yōu)選至少三種不同且?guī)щ姷腎L組分的 混合物，其中至少一種IL組分是陽離子，并且至少一種IL組分是陰離 子。這些離子液體二元、三元或更復(fù)雜的混合物(每個混合物憑借其自 身是唯一的并且是可定義的離子液體)可通過混合具有不同IL組分的單 獨離子液體制備，其更精細(xì)的方法是通過組合化學(xué)技術(shù)。上述組合以及 它們的制備更詳細(xì)地論述于US 2004/0077519A1和US 2004/00977S5A1 中。如本文所用，術(shù)語"離子液體復(fù)合材料，，是指鹽(其在室溫下為固 體)與質(zhì)子供體Z (其可以是液體或固體)的混合物，如上文剛剛提及 的參考文獻(xiàn)中所述。在混合時，這些組分轉(zhuǎn)變成在約IO(TC或較低溫度 下火容融或流動的離子液體。
可用于本發(fā)明的離子液體包含具有下式的陽離子組分其中R至RS獨立地選自由下列組成的組Cl-C6烷基、鏈烯基、羥烷 基、卣代烷基、烷氧基烷基；C6-C10芳基或C8-C16亞烷基芳基；以及 它們的混合物。
可用于本發(fā)明的離子液體包含陰離子組分，其在與所述陽離子組分 配對時形成離子液體。所述陰離子組分選自由下列組成的組面素、 Cl-C16羧酸根、C1-C16烷基硫酸根、 一或二 C1-C10琥珀酸烷基酯磺 酸根(mono- or di- C1-C10 alkyl sulfosuccinate )、 一或二 Cl-C10磺基 J虎珀酸酯才艮(mono- or di- C1-C10 ester sulfosuccinate )、以及它們的'混 合物。
在一些實施方案中，離子液體的陽離子包括具有下式限定的配體
R3 R3、
「惡唑啉l
1，2,3-三唑啉4
1,2,4-三唑啉4<formula>formula see original document page 12</formula>其中取代基Ri至W獨立地為Cl-C6烷基，優(yōu)選甲基基；并且n為1至 4的整數(shù)，優(yōu)選1至2。在一個實施方案中，至少一個R取代基為不同 于曱基的烷基，同時其它R取代基為甲基以保持在陽離子中某些非對稱 度；并且陰離子組分X為卣化物或C1-C6烷基、鏈烯基、羥烷基或卣代 烷基部分。
通常，離子液體在室溫下可具有高粘度(大于約1000mPa.s)。高 粘度在配制產(chǎn)品時可能是有問題的。因此，在本發(fā)明的具體實施方案中， (沒有用助劑、共溶劑或游離水進(jìn)行稀釋的)離子液體或離子液體的合 劑在20。C下測量時具有小于約750mPa.s,優(yōu)選小于約500mPa.s的粘度。 在一些實施方案中，未稀釋的離子液體的粘度在約0.1至約400mPa.s, 優(yōu)選約0.5至約300mPa.s,并且更優(yōu)選約1至約250mPa.s的范圍內(nèi)。
在20。C下，可在型號LVDVII+的Brookfield粘度計上測量離子流 體的粘度，該粘度計配有S31號的轉(zhuǎn)子以適宜的轉(zhuǎn)速測量不同粘度的物 質(zhì)。通常，測量在12rpm的速度下進(jìn)行以測量粘度大于約1000mPa.s的 產(chǎn)品；用30rpm的速度以測量具有粘度介于約500mPa.s至約1000mPa.s 之間的產(chǎn)品；和用60rpm的速度以測量具有粘度小于約500mPa.s的產(chǎn) 品?？扇缦绿幚砦聪♂尃顟B(tài)室溫下，在測量粘度前，將離子液體或合 劑在包含干燥劑(如氯化鈣)的干燥器中保存至少約48小時。這個平 衡周期使未稀釋樣本中固有水的量達(dá)到一致。
實施例
實施例1:使用KH做為堿的合成方法
將氫化鉀(1.15g， 30%漿液，9.5mmo1)加入到包含順-4-乙?；?-3,5,5-三甲基環(huán)己烯(1.66g, lOmmol)于無水的THF ( 20mL )的燒瓶 中；在回流下加熱反應(yīng)混合物。每隔一定時間，將少量樣本的等分試樣 取出，用水-己烷洗滌，并且用氣相色譜(GC)分析有機(jī)層。用KH在 回流下加熱約6小時后，觀察到反式異構(gòu)體的完全轉(zhuǎn)換。 實施例2:使用NaH和18-冠-6啦丈為堿的合成方法 在20。C,向包含順-4-乙?；?3,5,5-三甲基環(huán)己烯(0.34g, 2mmo1),帶有18-冠-6 (0.13g, 0,25mmol, 25mol% )于2mL干燥THF的燒瓶加入一部分氫化鈉(0.07g的在油中的60%NaH, 1.8mmol)。立刻看到氣體逸出。將該反應(yīng)燒瓶在80°C, N2下加熱3小時并用GC監(jiān)控。在2小時后，觀察到約96%向反式異構(gòu)體的轉(zhuǎn)換。實施例3:使用NaH/PMDETA的合成方法
在20。C,向包含順-4-乙?；?3,5,5-三曱基環(huán)己烯(0.17g， lmmol)于PMDETA( lmL)的燒瓶中加入一部分氬化鈉(40mg的在油中的60%NaH， lmmol)。清楚地看到黃色著色。將反應(yīng)混合物在8(TC, 1\[2下加熱，并用GC監(jiān)控。在18小時后，觀察到約96%向反式異構(gòu)體的轉(zhuǎn)換。
實施例4:使用NaH/BIL-6的合成方法
在2(TC,向包含順-4-乙?；?3,5,5-三甲基環(huán)己烯(0.34g, 2mmo1)溶解于BIL6 (0.5mL)的燒瓶中加入一部分氫化鈉(0.07mg的在油中的60%NaH, 1.8mmol)。清楚地看到氣體逸出。將反應(yīng)混合瓶在80。C,N2下加熱，并用GC監(jiān)控。在18小時后，觀察到約47%向反式異構(gòu)體的轉(zhuǎn)換。
廣、N N—入 Z
PMDETA
應(yīng)當(dāng)理解，在整個說明書中給出的每一最大數(shù)值限度包括每一較低數(shù)值限度，就像這樣的較低數(shù)值限度在本文中是明確地寫出一樣。在整個說明書中給出的每 一 最小數(shù)值限度包括每 一較高數(shù)值限度，就像這樣的較高數(shù)值限度在本文中是明確地寫出一樣。在整個說明書中給出的每一數(shù)值范圍包括落在該較寬數(shù)值范圍內(nèi)的每一較窄數(shù)值范圍，就像這樣的較窄數(shù)值范圍在本文中是明確地寫出一樣。
本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴(yán)格地限于所述的精確值。相反，除非另外指明，每個這樣的量綱均是指所引用的數(shù)值和圍繞該數(shù)
值的功能上等同的范圍。例如，公開為"40mm"的量綱旨在表示"約40mm"。
在發(fā)明詳述中引用的所有文件都在相關(guān)部分中以引用方式并入本文中。對于任何文件的引用不應(yīng)當(dāng)解釋為承認(rèn)其是有關(guān)本發(fā)明的現(xiàn)有技
NTf。
BIL6
13術(shù)。當(dāng)本發(fā)明中術(shù)語的任何含義或定義與以引用方式并入的文件中術(shù)語的任何含義或定義矛盾時，應(yīng)當(dāng)服從在本發(fā)明中賦予該術(shù)語的含義或定義。
雖然已經(jīng)舉例說明和描述了本發(fā)明的具體實施方案，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不背離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情況下可以做出多個其他改變和變型。從而，權(quán)利要求書意欲包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這樣的改變和變型。
1權(quán)利要求
1.一種差向異構(gòu)環(huán)己烯基酮的方法，所述方法包括以下步驟用金屬氫化物與可差向異構(gòu)的環(huán)己烯基酮反應(yīng)，所述金屬氫化物優(yōu)選為第1主族或第2主族金屬的氫化物，更優(yōu)選地其中所述金屬氫化物選自由下列組成的組LiH、NaH、KH、CaH2以及它們的混合物。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述方法在配體的存在下實施,所述配體具有至少2個獨立地選自O(shè)、 N和S的雜原子，優(yōu)選地其中所迷配體為冠醚，更優(yōu)選18-冠-6,并且優(yōu)選地其中所述氫化物為NaH。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法在離子液體介質(zhì)中實施，優(yōu)選地其中所述離子液體包含具有下式的陽離子組分其中W至RS獨立地選自由下列組成的組Cl-C6烷基、鏈烯基、羥烷基、卣代烷基、烷氧基烷基；C6-C10芳基或C8-C16亞烷基芳基；以及它們的混合物；和陰離子組分，所述陰離子組分選自由下列組成的組卣素、Cl-C6羧酸根、Cl-C6烷基硫酸根、 一或二 C1-C10琥珀酸烷基酯磺酸根、一或二 Cl-C10磺基琥珀酸酯根、以及它們的混合物。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述方法在配體的存在下實施，所述配體具有至少2個獨立地選自0、 N和S的雜原子，優(yōu)選地所述配體為冠醚，更優(yōu)選18-冠-6或三胺，更優(yōu)選二亞乙基三胺、1,4,7-三氮雜庚烷、或它們的甲基化衍生物，并且更優(yōu)選地其中所述氫化物為NaH。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述離子液體的陽離子包括配體，優(yōu)選地所述配體為限定的配體，所述配體具有至少三個獨立地選自0、 N和S的雜原子，并且更優(yōu)選地其中所述限定的配體為限定的醚鍵。
6. —種制造P-羥烷基環(huán)己烯基酮的方法，所述方法包括以下步驟在金屬氫化物的存在下使烷基環(huán)己烯基酮與醛結(jié)合，所述醛優(yōu)選為直鏈或支鏈的C2-C6脂族醛，所迷金屬氫化物優(yōu)逸為第1主族或第2主族金屬的氫化物；和差向異構(gòu)所述烷基環(huán)己烯基酮，優(yōu)選地包括甲基三曱基環(huán)己烯基酮；其中所述方法在配體的存在下實施，所述配體具有至少2個獨立地選自O(shè)、 N和S的雜原子，優(yōu)選冠醚、三胺、包含配體的離子液體、或它們的混合物。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所迷金屬氫化物為NaH,并且所述配體為冠醚。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述金屬氬化物為NaH，并且所述配體為包含限定配體的離子液體，優(yōu)選地其中所述離子液體的陽離子包含限定的配體，所述配體具有至少三個獨立地選自O(shè)、 N和S的雜原子。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述限定的配體為限定的醚鍵。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括將P-羥烷基環(huán)己烯基酮脫水、從而將其轉(zhuǎn)變成烯酮的附加步驟，優(yōu)選地其中所述脫水步驟在10°C至30。C范圍內(nèi)的溫度下完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了生產(chǎn)用于香料的中間產(chǎn)品、具體地講差向異構(gòu)環(huán)己烯基酮的方法。還公開了在羥醛縮合反應(yīng)中使用差向異構(gòu)反應(yīng)的方法。用于差向異構(gòu)環(huán)己烯基酮的方法包括以下步驟用金屬氫化物與可差向異構(gòu)的環(huán)己烯基酮反應(yīng)，所述金屬氫化物優(yōu)選第1主族和第2主族金屬的氫化物，更優(yōu)選地其中所述金屬氫化物選自由下列組成的組LiH、NaH、KH、CaH2以及它們的混合物。
文檔編號C07C45/67GK101495437SQ200780028010
公開日2009年7月29日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者D·M·布爾茹瓦, E·博羅斯, G·S·米拉克爾, H·Q·N·古納拉特內(nèi), J·韋弗斯, K·R·塞頓, S·P·卡特達(dá)爾, T·B·貝洛欽, Y·G·奧亞德 申請人:寶潔公司