N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法及其在卷煙加香中的應用
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種五元含氮雜環化合物及其應用，具體涉及一種N-烴基-2-甲 基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法及其在卷煙加香中的應用。 二、
【背景技術】：
[0002] 吡咯作為一種重要的五元含氮雜環化合物，不斷地從爆米花、煙草、蘑菇等食品中 被檢出；目前，在食品揮發性成分中已經發現的吡咯衍生物有50多種，主要包括吡咯和它 的烷基、酰基取代物、加氫產物和吲哚類化合物，它們大都具有焦香、堅果香、壤善香韻等特 性。吡咯類化合物與食品香味關系十分密切，并不斷應用于食品香精中。目前，已被正式應 用于食品香料的有11種。
[0003] 在研宄的過程中，人們發現各類吡咯含氮雜環化合物香料香氣特征突出，閾值低 (用量一般在百萬分之一），但是這些物質由于揮發性較強，往往在加工、運輸和貯藏環節 中極易造成香味物質揮發。另外，隨著人們對健康的重視，吸煙與健康的矛盾越加突出，卷 煙焦油降低引起的香氣損失，使得卷煙產品易失去特色，質量降低。因此，需要一種在常溫 下不揮發或揮發性較弱，但在卷煙燃吸時能夠發生熱裂解，并能均勻地釋放出香氣的潛香 類物質。大分子的N-取代吡咯衍生物在常溫時沒有氣味，但是在熱裂解時，分子鍵斷裂和 重新組合，生成小分子的物質。如果小分子物質是有香味的物質，那么該種衍生物則可以作 為一種很好的釋放型煙用潛香香料。鑒于吡咯類化合物對煙草香味的重要貢獻，非常有必 要開發新型吡咯類化合物并進行卷煙加香研宄。 三、
【發明內容】
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[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯 的制備方法及其在卷煙加香中的應用。利用本發明技術方案制備的N-烴基-2-甲基-5-甲 酰基-3-吡咯甲酸酯熱裂解時，通過分子鍵斷裂和重新組合，生成小分子的物質；并且生成 的小分子物質具有特殊的香味。因此，利用本發明技術方案制備的N-烴基-2-甲基-5-甲 酰基-3-吡咯甲酸酯可以作為煙用香料。
[0005] 為了解決上述問題，本發明采取的技術方案為：
[0006] 本發明提供一種N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，所述制 備方法包括以下步驟：
[0007] a、首先將D-氨基葡萄糖鹽酸鹽溶于水中，完全溶解后加入乙酰乙酸酯類和 NaHCO3;加熱至85~95°C進行回流反應8~10h，反應過程中進行TLC檢測；反應結束后， 在4~8°C條件下靜置24~26h，靜置后析出白色物質，減壓抽濾，抽濾所得白色固體用丙 酮進行重結晶，得到白色粉末狀固體化合物I即2-甲基-5-1'，2'，3'，4'-四羥基丁 基-3-吡咯甲酸酯；
[0008] 所述D-氨基葡萄糖鹽酸鹽和水的質量比為I : 10~50 ;所述D-氨基葡萄糖鹽酸 鹽、乙酰乙酸酯類和NaHCO3三者之間的摩爾比為I :1. O~I. 3 :1. 3~I. 6 ;
[0009] b、將步驟a得到的化合物I和高碘酸鈉溶解于甲醇中，加熱至40~45°C條件下進 行反應3~5h，經TLC檢測；反應結束后加入濃度為0. 25mol/L的乙醇溶液，除去未反應的 高碘酸鈉，減壓濃縮得到米黃色固體化合物II即2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；
[0010] 所述化合物I和高碘酸鈉二者之間的摩爾比為I :1. 1~1. 3,所述化合物I和甲 醇的質量比為1 :1〇~50 ;所述化合物I和0. 25mol/L的乙醇溶液質量比為1 :10~50 ;
[0011] C、在步驟b得到的化合物II中，加入鹵代烴、四丁基溴化銨、乙腈和無水碳酸鉀， 在55~65°C條件下油浴加熱反應8~12h，反應過程中進行TLC檢測；反應結束后減壓蒸 除乙腈，在殘余物中加入水溶解碳酸鉀，分出有機層；所得水相用乙酸乙酯進行萃取，萃取 后合并有機相，用無水Na2SO4進行干燥；干燥后靜置24~26h、過濾，濾液減壓濃縮，所得粗 產物經柱層析分離純化得到化合物III即N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；
[0012] 所述化合物II、鹵代烴和四丁基溴化銨三者之間的摩爾比為I :1. 1~1.3 : 0. 02~0. 05 ;所述化合物II和乙腈的質量比為I : 10~50 ;所述化合物II與無水碳酸鉀的 摩爾比為I :3. 0~3. 1。
[0013] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟a中所 述D-氨基葡萄糖鹽酸鹽由合肥博美生物科技有限責任公司生產，型號為分析純；所述乙酰 乙酸酯類化合物為乙酰乙酸乙酯或乙酰乙酸甲酯。
[0014] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟a反 應過程中TLC檢測時采用的展開劑為氯仿和甲醇的混合物，氯仿和甲醇混合時的體積比為 10 :1〇
[0015] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟b中所 述減壓濃縮時真空度為0. 09~0.1 MPa，溫度為40~50 °C。
[0016] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟b中TLC 檢測時采用的展開劑為石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚和乙酸乙酯混合時的體積比為 2 :1〇
[0017] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟c中所 述在殘余物中加入水溶解碳酸鉀，其加水量為碳酸鉀的質量的10~50倍；所述所得水相 用乙酸乙酯進行萃取，萃取時所述乙酸乙酯與水的體積比為2:1 ;所述減壓濃縮時溫度為 40~50°C，真空度為0· 09~0· IMPa。
[0018] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟c中TLC 檢測時采用的展開劑為石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚與乙酸乙酯混合時二者之間的 體積比為3 :1。
[0019] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯的制備方法，步驟c中所 述鹵代烴為溴代正戊烷、溴代異戊烷、溴代異丙烷、溴代異丁烷和溴代正丙烷中的任一種；
[0020] 步驟c中粗產物進行柱層析分離純化過程中，采用的洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯 的混合物，二者混合時，混合體積比為10 :1。
[0021] 一種利用上述制備的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷煙加香中 的應用。
[0022] 根據上述的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷煙加香中的應用， N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷煙加香中應用時，添加質量占煙絲質量的 0.0 l ~0. 06%。
[0023] 為了確認本發明所述合成路線合成的目標化合物的結構，通過核磁共振氫 譜、核磁共振碳譜、紅外光譜、高分辨質譜對化合物結構進行分析鑒定。所用儀器為： Perkin-Elmer341型紅外分光光度計（KBr壓片）（美國賽默飛世爾科技公司）；DPX-400 型核磁共振波譜儀（400MHz，TMS為內標）（瑞士 BRUKER公司）；Q-Tof質譜儀（美國 Waters-Micromass公司）。恪點采用WC-I型顯微恪點儀（瑞士 BUchi公司）測定，溫度計 未校正。
[0024] 本發明的積極有益效果：
[0025] 1、本發明技術方案是以氨基葡萄糖鹽酸鹽為原料，分別與乙酰乙酸乙 酯/乙酰乙酸甲酯在水溶液中加熱回流反應，并通過丙酮重結晶，得到2-甲 基-5-1'，2'，3'，4'-四羥基丁基-3吡咯甲酸酯；然后在高碘酸鈉作用下氧化得到 2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯；再通過烷基化反應，合成N-烴基-2-甲基-5-甲酰 基-3-吡咯甲酸酯。本發明方法操作簡單，是一條簡單有效的制備方法。
[0026] 2、本發明技術方案采用烷基化反應的方法操作步驟簡單，條件易于控制，易于操 作、規模化生產。
[0027] 3、本發明制備的N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯在卷煙中有較好的 加香效果，可豐滿煙氣，使香氣柔和細膩，余味舒適。 四、
【附圖說明】：
[0028] 圖1是本發明產品化合物N-烴基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸酯（III)的 其中一個N-異戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯（IIIc)的合成路線示意圖。
[0029] 圖2是本發明產品化合物N-異戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯（IIIc) 的HRMS圖。
[0030] 圖3是本發明產品化合物N-異戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯（IIIc) 的IR圖。
[0031] 圖4是本發明產品化合物N-異戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯（IIIc) 的IHNMR圖。
[0032] 圖5是本發明產品化合物N-異戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯（IIIc) 的 13CNMR 圖。
[0033] 圖6是本發明產品化合物N-異戊基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯（IIIc) 的結構。 五、
【具體實施方式】：
[0034] 以下結合實施例進一步闡述本發明，但并不限制本發明的內容。
[0035] 實施例1 :
[0036] 本發明N-異丙基-2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯的制備方法，其詳細步驟 如下：
[0037] a、首先將D-氨基葡萄糖鹽酸鹽（645. 2mg, 3mmol)溶于15mL水中，完全溶解后 加入乙酰乙酸乙醋（468. 5mg, 3. 6mmol)和NaHC03(377. 9mg,