[发明专利]一种不对称合成右旋香茅醛的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化学不对称合成技术领域，具体涉及一种以柠檬醛为起始原料经不对称合成右旋香茅醛的方法。

背景技术

香茅醛（3，7-二甲基-6-辛烯醛）有1个手性中心，共有2种立体异构体。它具有柠檬、百合、玫瑰香气。广泛用于食用香精，配制柑橘和樱桃类香精，也用作调制低档皂用香精，为其他香料的原料，例如，氢化香茅醛可生成香茅醇，(S)-香茅醇有非常新鲜的玫瑰花瓣味，而(R)-香茅醇有轻油质带玫瑰花瓣的刺激性味道。

一般来说，香茅醛是获得不同非环萜类香气化合物的重要中间体，例如香茅酯，香茅腈，二氢香茅醛，二氢香茅醇等。而且，香茅醛还是合成薄荷醇的重要中间体。薄荷醇作为世界上销量最大的香料之一，被广泛用于食品工业、日用精细化工和医药卫生等方面。

香茅醛的制法有很多种:（1）用水蒸气法蒸馏香茅油，用亚硫酸氢钠处理提纯而得；（2）以β-蒎烯为原料，进行热解、氯化、水解、催化加氢、空气氧化而得；（3）以柠檬醛为原料，加氢而得；（4）以羟基二氢香茅醛为原料，脱水而得。但是这些方法均很难得到光学纯度较高的香茅醛。

日本高砂公司开发了一条已工业化的不对称合成左旋薄荷醇路线（Tani,K.;Yamagata,T.;Akutagawa,S.;Kumobayashi,H.;Taketomi,T.;Takaya,H.;Miyashita,A.;Noyori,R.;Otsuka,S.J.Am.Chem.Soc.1984,106,5208.），其中就有涉及到右旋香茅醛的合成。第一步是月桂烯和二乙基胺基锂反应得到N,N-二乙基香叶基胺。关键的第二步是N,N-二乙基香叶基胺在(S)-BINAP-Rh^＋型催化剂催化下进行不对称氢迁移得到右旋香茅胺，经水解得到右旋香茅醛：

该路线所生产的产品质量较高；但其中催化不对称异构化反应催化剂制备条件较苛刻且回收利用困难。

德国巴斯夫公司开发了一条以异丁烯和甲醛为起始原料的合成路线(Heydrich,G et al.US2010/0249467A1,2010.),这条路线现已成功工业化生产。该合成路线首先将异丁烯和甲醛反应生成3-甲基-2-丁烯醇，再经过氧化，加成，异构化得到顺反式的柠檬醛。通过精馏得到顺式柠檬醛，再经铑催化剂催化不对称氢化得到右旋香茅醛。具体合成路线如下：

该合成路线合成工艺简单，然而精馏柠檬醛顺反异构混合体得到顺式构型对生产设备要求较高，同时得到的反式柠檬醛难以重新利用。

2005年，MacMillan报道了一种用有机小分子催化剂及二氢吡啶化合物催化α，β-不饱和醛的氢转移还原的新方法。在这一氢转移还原过程中,分别将一种咪唑酮的胺盐作为手性辅剂和一种二氢吡啶化合物作为负氢源，将负氢选择性地转移到不饱和醛的双键中,从而得到了饱和的β-取代的醛(Quellet,S,G.;Tuttle,J,B.;MacMillan,W,C.J.AM.Chem.Soc.2005,127,32)。合成方法如下：

发明内容

本发明的目的是提供一种反应条件温和、合成工艺简单、催化剂制备简单且回收方便的不对称合成右旋香茅醛的方法，适合工业生产右旋香茅醛。

为达上述目的，本发明提供的一种不对称合成右旋香茅醛的方法，其特征在于，以柠檬醛为起始原料，二氢吡啶衍生物为负氢源，并以手性胺盐作为手性辅剂，在双催化体系下发生不对称氢化反应合成右旋香茅醛，其反应式如下：

本发明所述的起始原料柠檬醛为顺反异构混合体，其中两种顺反异构体的比例不定，不需精馏分离得到某种构型的纯品。

本发明所述的手性胺盐的结构式为：

其中手性胺为(R)-2-[双（芳基）]甲基四氢吡咯，Ar代表芳基，具体包括以下化合物：

X为手性胺成盐所用的酸，所述酸为甲酸，乙酸、氯乙酸、TFA(三氟乙酸)或TCA（三氯乙酸），优选TFA(三氟乙酸)或TCA（三氯乙酸）。

本发明所述的二氢吡啶衍生物负氢源为2,6-二甲基-1,4-二氢吡啶-3,5-二羧酸二乙酯，其结构式如下：

本发明所述的不对称氢化反应的介质为四氢呋喃、苯、甲苯、甲醇、乙醇或二氯甲烷，优选四氢呋喃、甲苯。

本发明所述的不对称氢化反应的温度为-30～100℃，优选-20～60℃。