2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种2,5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮的制备方法，分三步骤进行，具体步骤如下：(1)从易得的3,4‑二乙酰基‑2,5‑己二酮原料出发，在催化剂存在下经分子内脱水关环得到2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰基呋喃；(2)2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰基呋喃经拜依尔‑维利格(Baeyer‑Villiger)氧化得到2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰氧基呋喃；(3)2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰氧基呋喃经水解得到2,5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮。本发明专利技术的原料3,4‑二乙酰基‑2,5‑己二酮由乙酰丙酮在NBS和碱作用下偶联或通过电化学偶联而得，原料制备简单易得，同时本发明专利技术合成路线短、收率较高，合成条件温和和操作简单，提纯方法简单收率高，不产生溴化氢等有毒废气，具有三废较少等优点。

Preparation of 2,5-dimethyl-4-hydroxy-3(2H) furanone

The invention discloses a preparation method of 2,5 dimethyl 4 hydroxy 3 (2H) furanone, which is carried out in three steps as follows: (1) 2,5 dimethyl 3,4 diacetyl furanone is obtained from 3,4 diacetyl 2,5 adipic Dione raw material by intramolecular dehydration in the presence of catalyst; (2,5 dimethyl 3,4 diacetyl furan) via Bayer. Baeyer Villiger oxidized to 2,5 dimethyl 3,4 diacetoxyfuran; (3) 2,5 dimethyl 3,4 diacetoxyfuran was hydrolyzed to 2,5 dimethyl 4 hydroxy 3(2H) furanone. The raw material 3,4 diacetyl 2,5 hexanedione of the invention is obtained by coupling of acetylacetone with NBS and alkali or by electrochemical coupling. The raw material preparation is simple and easy to obtain. At the same time, the synthesis route of the invention is short, the yield is high, the synthesis conditions are mild and the operation is simple, the purification method is simple and the yield is high, the toxic waste gas such as hydrogen bromide is not produced, and has the advantages of less three wastes.

【技术实现步骤摘要】
2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法
本专利技术属于化学合成
，特别涉及一种2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法。
技术介绍
2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮具有强烈的焦糖香气，同时具有浓郁的水果香味及果酱味，稀释后具有复盆子香味，其香味特征似麦芽酚，但焦气重于麦芽酚。2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的香气阈值极低(0.04ppb)，微量添加就具有明显的增香修饰效果，而且香味持久，是甜味香料的重要原料和优良的增香剂，为美国食用香料制造者协会(FEMANo.3174)和欧洲理事会(COENo.536)共同认可的安全食用香料。2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮文献报导的合成方法较多，但真正可用于工业生产的主要有下列4种：1、乳酸乙酯和溴乙酸乙酯在碱性条件下生成α-甲基二甘酸二乙酯，再与草酸二乙酯缩合，然后用卤甲烷进行甲基化，最后水解脱羧得到总收率55％～60％的2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式为：该制备方法路线较长，操作较为复杂，成本较高。2、丙酮醛和锌粉在乙酸水溶液体系中发生pinacol偶联，得到3,4-二羟基-2,5-己二酮，然后在磷酸氢二钠作用下环化得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式为：该制备方法路线较短，但是存在原料不易得，产率较低的缺点。3、乳酸乙酯和α-溴代丙酸乙酯在强碱性条件下发生醚化反应得到α,α’-二甲基二甘酸二乙酯，然后和金属钠发生酮醇缩合，后经催化氧化得到总收率40％左右的2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式为：该制备方法原料虽然价廉易得，但α,α’-二甲基二甘酸二乙酯的制备过程存在较大的安全隐患且产率不高；后续的酮醇缩合，虽然使用活泼碱金属钠，由于反应过程中不产生氢气，在生产安全方面基本可以被接受；后续的氧化步骤带来最终产品不易提纯的缺点，且增加了生产成本。为了克服上述氧化步骤存在的缺陷，中国专利CN106588837A通过使用乳酸酯和来源于乳酸酯的丙酮酸酯先形成缩酮二酯，经金属钠一步还原偶联再经简单水解得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式为：此法虽有其优点，由于反应本身需要使用较大量金属钠，而金属钠的保存和使用存在安全风险。4、3,4-己二酮在乙醚和二氧六环混合溶剂或无溶剂条件下和单质溴反应生成中间体2,5-二溴-3,4-己二酮，经回流水解或在碱金属盐存在下水解，得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。其化学反应式为：该制备方法路线较短，但是存在原料不易得，生产过程中产生大量的溴化氢气体，对设备的腐蚀相对影响大一些；从成本控制方面来看，该制备方法尚存在成本较高的缺点。从3,4-二乙酰基-2,5-己二酮到2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃，中国专利CN107311963(2017)报导用两当量的四氯化钛作为脱水环合试剂以中等收率实现，美国专利US4000165(1976)报导用浓盐酸实现该转化，文献RussianJournalofOrganicChemistry；Vol.32，no.6，(1996)；p.859-864报导用高氯酸和原乙酸三乙酯以高产率实现该转化。上述方法均缺乏绿色化学过程的特点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种从易得的3,4-二乙酰基-2,5-己二酮出发在催化剂存在下经分子内脱水关环得到2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃，2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃经拜依尔-维利格(Baeyer-Villiger)氧化得到2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃，2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃经水解得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。本专利技术的总反应式为：本专利技术的制备方法分三步骤进行，具体步骤如下：(1)2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃的制备：在反应器中加入3,4-二乙酰基-2,5-己二酮、催化剂和第一溶剂，搅拌加热反应直至无水分出，冷至室温，滤去催化剂，减压蒸去溶剂，得到2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃；(2)2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃的制备：在反应器中加入2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃和第二溶剂，冷浴冷却下慢慢加入氧化剂，然后升温至反应结束，分出有机层，用水洗涤1～2次，得2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃；(3)2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备：在反应器中加入2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃，搅拌下慢慢加入酸或碱，加热反应至结束，分出有机层，水层用有机溶剂萃取1～2次，合并后经干燥和脱去有机溶剂得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮粗品，经重结晶得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮纯品。进一步地，所述步骤(1)中的催化剂为硫酸氢钾、固体磺酸、固体膦酸中的任意一种，优选催化剂为硫酸氢钾或固体磺酸。进一步地，所述步骤(1)中的第一溶剂为苯、甲苯、二甲苯、异丙基苯、三甲苯、环己烷中的任意一种，优选第一溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯中的任意一种。进一步地，所述步骤(2)中的氧化剂为70％双氧水、50％双氧水、35％双氧水、30％双氧水、过一硫酸氢钾、过氧乙酸、间氯过氧苯甲酸、过氧三氟乙酸中任意一种或两种以上的组合，优选地，氧化剂为30％双氧水、过一硫酸氢钾、过氧乙酸中任意一种或两种以上的组合，所述步骤(2)中的催化剂为FeCl2、MnSO4、NiCl2、SiO2中的任意一种，优选地，催化剂为MnSO4或SiO2。进一步地，所述步骤(2)中的第二溶剂为水、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇中的任意一种；优选地，第二溶剂为水、二氯甲烷、甲醇中的任意一种。进一步地，所述步骤(2)具体为在反应器中加入2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃和第二溶剂，冷浴冷却到-20℃～0℃时慢慢加入氧化剂，然后升温至20℃～100℃至反应结束，分出有机层，用水洗涤1～2次，得2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃。进一步地，所述步骤(3)中水解所用的酸为6N盐酸、40％硫酸、三氟乙酸、乙酸、固体磺酸中的任意一种，优选6N盐酸、40％硫酸、固体磺酸；所述步骤(3)中水解所用的碱为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钡中的任意一种，优选氢氧化钠或氢氧化锂。进一步地，所述步骤(3)中加热反应的温度为0℃～100℃，优选地，加热反应的温度为70℃～80℃。本专利技术专利的优点和有益效果在于：本专利技术创新性的以3,4-二乙酰基-2,5-己二酮为原料，在催化剂的作用下经分子内脱水关环得到2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃，2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃经拜依尔-维利格(Baeyer-Villiger)氧化得到2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃，2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃经水解得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮。该方法所用原料3,4-二乙酰基-2,5-己二酮由乙酰丙酮在NBS和碱作用下偶联或通过电化学偶联获得，原料易得，合成路线短且收率高，合成中无需使用贵金属作为催化剂，合成操作和提纯简单，合成中无任何有毒三废产生，符合绿色化学的理念，具有较大的经济价值，适合大规模推广应用。具体实施方式为使本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.2,5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于，包括如下三步骤：(1)2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰基呋喃的制备：在反应器中加入3,4‑二乙酰基‑2,5‑己二酮、催化剂和第一溶剂，搅拌加热反应直至无水分出，冷至室温，滤去催化剂，减压蒸去溶剂，得到2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰基呋喃；(2)2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰氧基呋喃的制备：在反应器中加入2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰基呋喃和第二溶剂，冷浴冷却下慢慢加入氧化剂，然后升温至反应结束，分出有机层，用水洗涤1～2次，得2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰氧基呋喃；(3)2,5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮的制备：在反应器中加入2,5‑二甲基‑3,4‑二乙酰氧基呋喃，搅拌下慢慢加入酸或碱，加热反应至结束，分出有机层，水层用有机溶剂萃取1～2次，合并后经干燥和脱去有机溶剂得到2,5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮粗品，经重结晶得到2,5‑二甲基‑4‑羟基‑3(2H)呋喃酮纯品。

【技术特征摘要】
1.2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于，包括如下三步骤：(1)2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃的制备：在反应器中加入3,4-二乙酰基-2,5-己二酮、催化剂和第一溶剂，搅拌加热反应直至无水分出，冷至室温，滤去催化剂，减压蒸去溶剂，得到2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃；(2)2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃的制备：在反应器中加入2,5-二甲基-3,4-二乙酰基呋喃和第二溶剂，冷浴冷却下慢慢加入氧化剂，然后升温至反应结束，分出有机层，用水洗涤1～2次，得2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃；(3)2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备：在反应器中加入2,5-二甲基-3,4-二乙酰氧基呋喃，搅拌下慢慢加入酸或碱，加热反应至结束，分出有机层，水层用有机溶剂萃取1～2次，合并后经干燥和脱去有机溶剂得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮粗品，经重结晶得到2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮纯品。2.根据权利要求1所述的2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的催化剂为硫酸氢钾、固体磺酸、固体膦酸中的任意一种。3.根据权利要求1所述的2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)呋喃酮的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的第一溶剂为苯、甲苯、二甲苯、异丙基苯、三甲苯、环己烷中的任意一种。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方国华，
申请(专利权)人：方国华，
类型：发明
国别省市：上海,31