一种由乙酰丙酸制备α-当归内酯的方法

专利名称：一种由乙酰丙酸制备α-当归内酯的方法技术领域：本发明属于一种制备a-当归内酯的方法，具体地说涉及一种由乙 酰丙酸制备a -当归内酯的方法。 背景技术：a-当归内酯(C5H602， Mw二98. 10)，化学名称为4-羟基-3-戊烯酸 内酯或5-甲基-2(3H)-呋喃酮，具有好闻的甜香和类似烟草香气的草 香，常温下为无色或浅黄色油状液体，当温度低于18i:时为针状结晶。 它能与烟香、焦糖香、巧克力香等发出协调一致的香气，是一种重要 的食用香精，同时也是烟草中主要致香成份之一，在食品和烟草工业 中己得到广泛的应用。但目前在我国，该产品主要依赖进口，严重影 响了该品在食品和巻烟行业的推广利用。a -当归内酯的制取方法主要有两种，分别是从当归中提取和化学 合成。由于当归资源有限，成本较高，并且药材本体中的a-当归内酯 含量较低，其他杂质成分脱除困难，导致a-当归内酯生产成本很高， 不能满足食品和烟草工业的需要。将乙酰丙酸作为合成原料生产a -当 归内酯是一种经济上可行的方法。关于乙酰丙酸制备a -当归内酯的报 道较少，所用工艺都是将乙酰丙酸在高温下进行干馏而成。毛多斌等(郑州轻工业学院学报，1992， 7(1) :43-46.)将乙酰丙 酸在乙酸酐催化下长时间加热脱水制得a -当归内酯，但都没有相关反 应温度的报道，并且由于长时间的加热，使得工艺副反应多，产品的 收率低。杜立春等(中国医药工业杂志，2001， 32(5) :201-202.)在 合成白头翁素时，将乙酰丙酸在磷酸催化下于19(TC制得了中间产物 a-当归内酯，其合成收率仅达69. 5%。山东将军集团的孟广宇(山东 食品发酵，2004， 135， 62-64.)和美国一篇专利(U. S. Pat. No. 2， 809， 203， issued Oct. 8， 1957.)均报道了一种无催化制备a-当归内酯的 方法，但反应温度高，存在副反应，且生成a-当归内酯部分发生异构 化生成了后-当归内酯，产品中约含10%的3-当归内酯。 发明内容本发明的目的是提供一种以乙酰丙酸为原料，通过催化反应分离3一体化工艺制备高纯度a-当归内酯的方法。乙酰丙酸在酸性催化剂存在时，在较低的反应温度下就会发生分 子内脱水生成a-当归内酉旨，抑制了 a-当归内酯向3-当归内酯的转 化。由于a-当归内酯和乙酰丙酸的沸点相差较大，可以通过精馏技术 进行分离，及时地将生成的a-当归内酯脱离反应体系，避免a-当归 内酯进一步发生其它副反应，并且产物的分离可以促进反应平衡向生 成a-当归内酯的方向移动，提高反应转化率和选择性。本发明的具体操作步骤如下在乙酰丙酸中加入其重量1_10%的无机液体酸或固体酸催化剂， 100-15(TC温度下，控制真空度为20-150mmHg，反应体系气相中的乙酰 丙酸和a-当归内酯通过精馏进行分离，乙酰丙酸回流至反应体系，a-当归内酯冷凝，控制冷凝温度60-9CTC，分离精制得产品。如上所述，液体酸催化剂是指硫酸、磷酸、盐酸等；如上所述固体酸催化剂是指S0/7A1203、 S0427Zr02、 S042—/Zr02 — Ti02、磷鸽杂多酸或ZSM-5沸石分子筛催化剂等。如上所述精馏可以通过筛板塔或填料塔进行，塔顶流出反应产物 a-当归内酯和水，乙酰丙酸流回反应体系继续反应。如上所述填料精馏塔中的填料为陶瓷或金属网制成的拉西环、阶 梯环、共轭环或e环等。如上所述的分离精制是指减压蒸馏、溶剂萃取或结晶等进行。 本发明的优点1、 选择合适的催化剂在较低温度下进行，避免了 a-当归内酯向 当归内酯的转化；2、 低温体系避免了乙酰丙酸发生其他副反应，提高了选择性；3、 采用催化反应分离一体化工艺将生成的cx-当归内酯及时分离可以 避免其进一步发生其它副反应，同时可以使反应平衡向着生成a-当归 内酯的方向移动；4、 制备的a-当归内酯的纯度高；5、 适合连续化工业生产。 具体实施例方式实施例1:4(1) 称取46g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入lml磷酸，在搅拌下升温至 150°C，控制反应体系真空度为150mmHg，反应体系气相中的乙酰丙酸 和a-当归内酯通过e环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流至反应体系， a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为87-90°C，收 集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品，在60ramHg压力下真空蒸馏，收集75 78 "C的馏分，得到35g a-当归内酯，纯度为90%。实施例2:(1) 称取45g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入3ml硫酸，在搅拌下升温 至15(TC，控制反应体系真空度为140mmHg，反应体系气相中的乙酰 丙酸和a-当归内酯通过拉西环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流至反 应体系，a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为 84-87 °C，收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品，在50mmHg压力下真空蒸馏，收集70 74 。C的馏分，得到34.5g a-当归内酯，纯度为94%。实施例3(1) 称取48g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入5ml盐酸，在搅拌下升温至 140°C，控制反应体系真空度为120mmHg，反应体系气相中的乙酰丙酸 和a-当归内酯通过拉西环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流至反应体 系，a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为80-83t:， 收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品，在50ramHg压力下真空蒸馏，收集70 74 。C的馏分，得到37g a-当归内酯，纯度为92%。实施例4(1) 称取50g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入2g S0/7A1203，在搅拌下升 温至14CTC，控制反应体系真空度为lOOmmHg，反应体系气相中的乙酰 丙酸和a -当归内酯通过阶梯环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流至反应 体系，a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为75-78 °C，收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品用石油醚萃取，蒸去石油醚后，得到40 g a -当归内酯，纯度为95%;5实施例5(1) 称取46g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入3g磷钨杂多酸，在搅拌下 升温至130°C，控制反应体系真空度为80mmHg，反应体系气相中的乙 酰丙酸和ct-当归内酯通过共轭环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流至反 应体系，a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为70-73 °C，收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品用正己垸萃取，蒸去正己烷后，得到34 g a -当归内酯，纯度为9P/。。实施例6(1) 称取54g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入3g S0/7Zr02，在搅拌下升 温至120°C，控制反应体系真空度为60mmHg，反应体系气相中的乙酰 丙酸和a -当归内酯通过共轭环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流至反应 体系，a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为66-69 °C，收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品冷冻结晶得到42g a -当归内酯，纯度为93%。 实施例7(1) 称取56g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入3g S0427Zr0「TiO2，在搅 拌下升温至11(TC，控制反应体系真空度为40mmHg，反应体系气相中 的乙酰丙酸和a-当归内酯通过共轭环填料柱分离开来，乙酰丙酸回流 至反应体系，a-当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为 63-66°C，收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品冷冻结晶得到43g a -当归内酯，纯度为91%。 实施例8(1) 称取45g乙酰丙酸放入烧瓶中，加入4g ZMS-5沸石分子筛，在 搅拌下升温至IO(TC，控制反应体系真空度为20mmHg，反应体系气相 中的乙酰丙酸和a-当归内酯通过筛板塔分离开来，乙酰丙酸回流至反 应体系，a -当归内酯蒸汽从蒸馏头处溜出，控制蒸馏头处温度为60-63 °C，收集冷凝液体。(2) 将收集到的液体产品用环己烷萃取，蒸去环己垸后，得到32 g a -当归内酯，纯度为90%。权利要求1、一种由乙酰丙酸制备α-当归内酯的方法，其特征在于包括如下步骤在乙酰丙酸中加入其重量1-10％的无机液体酸或固体酸催化剂，100-150℃温度下，控制真空度为20-150mmHg，反应体系气相中的乙酰丙酸和α-当归内酯通过精馏进行分离，乙酰丙酸回流至反应体系，α-当归内酯冷凝，控制冷凝温度60-90℃，分离精制得产品。2、 如权利要求1所述的一种由乙酰丙酸制备a-当归内酯的方法，其 特征在于所述的液体酸催化剂是硫酸、磷酸或盐酸。3、 如权利要求1所述的一种由乙酰丙酸制备a-当归内酯的方法，其 特征在于所述的固体酸催化剂是S0/7A1203、 S042—/Zr02、 S047Zr02_ Ti02、磷钩杂多酸或ZSM-5沸石分子筛催化剂。4、 如权利要求1所述的一种由乙酰丙酸制备a-当归内酯的方法，其 特征在于所述的精馏通过筛板塔或填料塔进行。5、 如权利要求4所述的一种由乙酰丙酸制备a-当归内酯的方法，其 特征在于所述的填料精馏塔中的填料为陶瓷或金属网制成的拉西环、阶梯环或共轭环或e环。6、 如权利要求1所述的一种由乙酰丙酸制备a-当归内酯的方法，其 特征在于所述的分离精制是减压蒸馏、溶剂萃取或结晶。全文摘要一种由乙酰丙酸制备α-当归内酯的方法是在乙酰丙酸中加入其重量1-10％的无机液体酸或固体酸催化剂，100-150℃温度下，控制真空度为20-150mmHg，反应体系气相中的乙酰丙酸和α-当归内酯通过精馏进行分离，乙酰丙酸回流至反应体系，α-当归内酯冷凝，控制冷凝温度60-90℃，分离精制得产品。本发明具有选择性高，纯度高，适合连续化工业生产的优点。文档编号C07D307/58GK101475545SQ200910073688公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日发明者侯相林, 邓天昇, 陈铁牛 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所