專利名稱:萜品烯-4-醇及中間體的制備的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于1-萜品烯-4-醇，1(7)-萜品烯-4-醇及它們的中間體的制備方法。
1-萜品烯-4-醇是-香料化學(xué)藥品，具有悅目的綠色和略帶胡椒木的氣味。它是合成精油，特別是老鶴草油、熏衣草油和玫瑰花油的重要組分，并且有能夠增加所有香料成分的天然性和擴(kuò)散性等所希望的作用。但因成本昂貴，而且該天然產(chǎn)物的供應(yīng)靠不住(從茶樹油中分離出)，因而開發(fā)了1-萜品烯-4-醇的合成途徑，主要是萜品油烯的光氧化反應(yīng)或環(huán)氧化反應(yīng)。這兩種方法都只有不大的總收率，而且是多步化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)方法還需要昂貴的專業(yè)化裝置。
1(7)-萜品烯-4-醇是迷迭香油的次要組分，在市售的松油中只有痕量，松油中主要含有α-，β及γ-萜品醇;見有機(jī)化學(xué)雜志，31卷，2419頁(1966)，由天然或合成來源都得不到純凈的1(7)-萜品烯-4-醇。在化學(xué)文獻(xiàn)中很少提到此化合物。它的明確的合成方法，只敘述過一次(印度化學(xué)雜志，9卷9期899頁1971)。該實(shí)驗(yàn)室的合成包括四步反應(yīng)，需要昂貴的含汞和含磷的試劑?？偰柺章手挥?2%。
本發(fā)明的方法比先行技術(shù)制備方法主要有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)第一，是一步反應(yīng)過程。第二，有很高的選擇性，根據(jù)反應(yīng)條件的不同，可以得到所希望的兩個(gè)4-醇產(chǎn)物或其中的一個(gè)。第三，所用的原料是成本低的副產(chǎn)物，即1，4-桉樹腦，后者是在生產(chǎn)松油時(shí)，對(duì)松節(jié)油中豐富的組分α-蒎烯的水合作用產(chǎn)生的。
本發(fā)明的方法是通過對(duì)1，4-桉樹腦分子中的醚橋鍵的斷開而進(jìn)行的。反應(yīng)為E2消去反應(yīng)，是1，4-桉樹腦與消去試劑進(jìn)行反應(yīng)。典型的消去試劑為堿金屬的芳基化合物。這里用的“芳基”一語，是指由母體單環(huán)或多環(huán)芳烴或取代的芳烴上除去一氫原子得到的部分。芳基的代表有苯基，甲苯基，二甲苯基，對(duì)一苯氧苯基，聯(lián)苯基，對(duì)-三苯基，萘基，蒽基，菲基和芘基這里所用的“堿金屬”一語，是指鋰，鈉，鉀，銣和銫。
最好的消去試劑里用芳基堿金屬代表，如苯鋰，甲苯鈉，萘鈉和等價(jià)的芳族堿金屬。
芳基堿金屬可用多種已知方法制備，例如，芳香鹵化物與堿金屬反應(yīng)，如同潘斯和斯達(dá)里克合著的“碳?xì)浠衔锛坝嘘P(guān)化合物的堿催化反應(yīng)”(科學(xué)出版社，1977)所敘述的那樣。另一個(gè)方法是某些多環(huán)芳烴與金屬直接反應(yīng)。例如鮑爾，里伯金和威斯曼報(bào)導(dǎo)的金屬鈉與萘、蒽和菲反應(yīng)的詳細(xì)情況(見美國化學(xué)會(huì)志，78卷，116頁(1956)。
最好的消去試劑是由金屬鈉與蒽反應(yīng)得到的產(chǎn)物。該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)尚未完全確證，但一般認(rèn)為具有如下的分子式Na+-(蒽)-或2Na+-(蒽)-2本發(fā)明的方法是將1，4-桉樹腦與必要的消去試劑混合而進(jìn)行反應(yīng)可用如下圖式表示，式中鈉-蒽的作用是芳基金屬消去試劑
開始生成的中間異構(gòu)件(Ⅱ)，在環(huán)外含有雙鍵，若使反應(yīng)進(jìn)行則(Ⅱ)轉(zhuǎn)變成(Ⅲ)。將水(R＝H)，酸(例如酯酸R＝CH3CO)，或醇(例如異丙醇(R＝異丙基)加到反應(yīng)混合物中，則中間生成的萜品烯醇鈉分別轉(zhuǎn)變成游離醇1(7)-萜品烯-4-醇(Ⅳ)及1-萜品烯-4-醇(Ⅴ)。
當(dāng)反應(yīng)過程中形成的二氫蒽失去一分子氫轉(zhuǎn)變成蒽時(shí)，則應(yīng)用該鈉-蒽試劑特別方便。該蒽烴進(jìn)而與鈉反應(yīng)。因而蒽在本反應(yīng)中實(shí)際是個(gè)催化劑。反應(yīng)終結(jié)時(shí)，蒽和二氫蒽一并回收，該混合物并且可以再重復(fù)使用。
金屬鈉本身不是有效的消去試劑，如實(shí)施例所示的那樣。
雖然所希望的消去反應(yīng)只要將各反應(yīng)物混合就能進(jìn)行，但可在1，4-桉樹腦和蒽的反應(yīng)混合物中加入溶劑，惰性溶劑是優(yōu)良的溶劑，例如，甲苯，二甲苯，庚烷，礦物油及相當(dāng)?shù)娜軇?。溶劑還可以是在生產(chǎn)桉樹腦時(shí)與它有關(guān)的萜烯物質(zhì)，特別是對(duì)一散花烴，苧烯，α-萜品烯和其它萜烯烴。溶劑還可以是醚類物質(zhì)，例如四氫呋喃，乙醚等等。這些溶劑通常是制備許多芳基堿金屬時(shí)所用的溶劑，因而既可用于制備消去試劑，也可用于消去試劑與1，4-桉樹腦的反應(yīng)。
雖然我們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的溫度和(或)壓力并非關(guān)鍵條件，但上述的反應(yīng)以于約。30°-250℃的溫度進(jìn)行為方便，最好是在大約60°到180℃。較低的反應(yīng)溫度有利于1(7)-異構(gòu)體的生成而較高的反應(yīng)溫度有利于1-異構(gòu)體的生成。
本發(fā)明所述方法中采用的諸反應(yīng)物的比例也不是很嚴(yán)格的。若欲制備1(7)-異構(gòu)體，可采用化學(xué)計(jì)量比例的堿金屬。為了獲得到混合萜品烯-4-醇產(chǎn)物，要用稍微過量的消去試劑。若只想得到1-異構(gòu)體，需用較多過量的消去試劑。本發(fā)明的最好實(shí)施方案中所用的蒽催化劑比例，大約為桉樹腦用量的1%到100%(重量比)蒽的最好用量約為1，4-桉樹腦的5%到60%(重量比)該反應(yīng)可在常規(guī)儀器中方便地進(jìn)行。反應(yīng)的進(jìn)程可用已知的分析技術(shù)跟蹤。反應(yīng)通常在1到36小時(shí)內(nèi)完成。反應(yīng)液中加入酸、醇或水，反應(yīng)終止后，可由反應(yīng)混合物中分離出品烯-4-醇，并用常規(guī)技術(shù)如液相色譜或蒸餾法將產(chǎn)物分開。任何未轉(zhuǎn)化的1，4-桉樹腦都易于回收并可在此法中重新使用。
下面的實(shí)施例說明了應(yīng)用本發(fā)明的制備過程和方法，并闡述和說明實(shí)施本發(fā)明的最好方式，但不能把這些實(shí)施例看作是對(duì)本發(fā)明的限制。熟悉本領(lǐng)域的人作出的相似方案，只要不偏離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求
范圍，都是屬于本發(fā)明范圍之內(nèi)的。
實(shí)施例1金屬鈉(0.8g)加到攪拌下的1，4-桉樹腦(3，4g，純度90%)與苧烯(10g)的混合物中?；旌衔锛訜岵⒒亓?約177℃)16小時(shí)。然后將混合物冷卻，用水洗滌，得到油狀產(chǎn)物含有相對(duì)量為3.2%的兩個(gè)萜品烯-4-醇和96.4%的未變化的1.4-桉樹腦，4-醇的總摩爾收率為4%。
實(shí)施例2金屬鈉(0.6g)加到攪拌下的1，4-桉樹腦(3.4g，純度90%)苧烯(10g)和蒽(0.6g)的混合物中?；旌衔锛訜峄亓?.5小時(shí)，冷卻后加入水使反應(yīng)終止，得到油狀產(chǎn)物，含有22.7%的1-萜品烯-4-醇，3.7%的蒽，0.5%的二氫蒽，和只有痕量的未反應(yīng)的1。4-桉樹腦。按加入的1，4-桉樹腦計(jì)算，1-萜品烯-4-醇的摩爾收率為95%。
實(shí)施例3金屬鈉(6.2g)加到攪拌下的1，4-桉樹腦(34g)，苧烯(100g)和蒽(3g)的混合物中。混合物加熱回流35小時(shí)，之后再加入2g鈉。再反應(yīng)5.5小時(shí)，混合物冷卻到室溫，用125ml水處理。油狀產(chǎn)物分離后用水洗滌一次?；厥盏挠蜖钗镏?32.34g。估計(jì)有4g的產(chǎn)品用于氣相色譜分析，故總共有136.34g。經(jīng)分析有占總重量的20.76%是-萜品烯-4-醇，原料經(jīng)分析有占重量的90.16%是1，4-桉樹腦。因而1-萜品烯-4-醇的摩爾收率為92.6%。
實(shí)施例4按照實(shí)施例2的方法進(jìn)行，但所用的蒽和二氫蒽(0.4g)的混合物是由實(shí)例3的反應(yīng)回收來的，而不是用新鮮的原料，混合物中加0.8g鈉，3.4g1，4-桉樹腦和10g苧烯。反應(yīng)進(jìn)行5.5小時(shí)后加水使反應(yīng)終止，得到油狀物，含有相對(duì)量為42.2%的未反應(yīng)的1，4-桉樹腦和57.8%的產(chǎn)物萜品烯-4-醇。這證明回收的催化劑對(duì)1，4-桉樹腦轉(zhuǎn)化仍是有活性的。
實(shí)施例5按實(shí)施例2的方法進(jìn)行，但只加0.3g的蒽。反應(yīng)7.5小時(shí)后，得到的油狀產(chǎn)物，含有相對(duì)量為23.3%的未反應(yīng)的1，4-桉樹腦，41.3%的1(7)-萜品烯-4-醇和35.4%的11-萜品烯-4-醇。4-醇的異構(gòu)體的摩爾收率分別為約38%和33%，兩個(gè)4-醇的選擇性至少為90%。
實(shí)施例6按照實(shí)例2的方法，只是用甲苯代替苧烯，并且蒽的用量為1.96g?；亓?.5小時(shí)(約110℃)后，反應(yīng)混合物中加水使反應(yīng)終止，油狀產(chǎn)物用氣相色層分析表明已轉(zhuǎn)化約80%，經(jīng)氧化鋁色譜柱用庚烷洗脫，含醇的組分收集并合并后，得油狀產(chǎn)物，含有68.7%的1(7)-萜品烯-4-醇和30.7%的1-萜品烯-4-醇。
實(shí)施例7
鈉(0.8g)加到1，4-桉樹腦(3.4g，純度90%)，苧烯(10g)和蒽烴(2g)的混合物中，將混合物浸入到超聲波浴后，超聲7.5小時(shí)，然后除去超聲浴，加熱到60℃攪拌3小時(shí)，后于110℃再加熱3小時(shí)。反應(yīng)混合物冷卻，用水洗滌，得油狀產(chǎn)物，含有10.2%的1(7)-萜品烯-4-醇、2.5%的1-萜品烯-4-醇和4.2%未反應(yīng)的1，4-桉樹腦。萜品烯-4-醇的異構(gòu)體的摩爾收率分別為約60%和15%。
實(shí)施例8下面表1中所列的各芳族化合物1g，與鈉(1g)、1，4-桉樹腦(3.4g)和萜品烯(10g)于混合物的回流溫度下反應(yīng)。在一定時(shí)間以后反應(yīng)混合物中產(chǎn)物與原料的相對(duì)量列于表1內(nèi)。
表1芳族化合物 時(shí)間(分鐘) 1-萜品烯 1(7)-萜品 1，4--4-醇 烯-4-醇 桉樹腦芘 160 100 0 0苊 165 1.7 7.4 90.9
165 2.3 1.8 95.8菲 240 2.5 2.5 95.0磷-氯甲苯 290 46.2 13.5 40.權(quán)利要求
1.制備1-萜品烯-4-醇和1(7)-萜品烯-4-醇的方法，該方法包括1，4-桉樹腦的E2消去反應(yīng)，其中消去試劑是堿金屬的芳族化合物。
2.權(quán)利要求
1所述的方法，其中芳基堿金屬是堿金屬與多環(huán)芳烴反應(yīng)制得的。
3.權(quán)利要求
2所述的方法，其中堿金屬選自由鈉、鋰和鉀組成的金屬族。
4.權(quán)利要求
2所述的方法，其中多環(huán)芳烴是蒽。
5.權(quán)利要求
4所述的方法，其中堿金屬是鈉。
6.權(quán)利要求
5所述的方法，其中反應(yīng)溫度范圍是由約60℃到約180℃，蒽的用量為1，4-桉樹腦重量的約5%到約60%之間。
7.權(quán)利要求
2所述的方法，其中多環(huán)芳烴是芘。
8.權(quán)利要求
7所述的方法，其中堿金屬是鈉。
專利摘要
萜品烯-4-醇及其中間體的制備方法，是1，4-桉樹腦與堿金屬芳族化合物反應(yīng)，導(dǎo)致1，4-桉樹腦的E2-消去反應(yīng)。
文檔編號(hào)B01J31/00GK86106642SQ86106642
公開日1987年4月8日 申請(qǐng)日期1986年9月27日
發(fā)明者彼得·W·D·米徹爾 申請(qǐng)人:友聯(lián)坎普公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan