[发明专利]合成γ-吡喃酮的方法

说明书

                      发明领域

本发明涉及一种生产某些γ-吡喃酮如2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮和2-乙基-3-羟基-γ-吡喃酮的方法，该方法的特征在于使用无水非质子传递溶剂作反应介质。

                      发明背景

2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮是一种在幼小落叶松树的树皮、松针和菊苣中发现的天然存在的物质，其结构如下：2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮是一族叫作γ-吡喃酮的化合物中的一种，这些化合物能增强许多食品的风味和香味且通常具有如下分子式：式中R是氢、(C₁-C₆)烷基、(C₂-C₆)链烯基、苯基或苄基。式中R为甲基(2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮)或乙基(2-乙基-3-羟基-γ-吡喃酮)的化合物适于在食品中用作香味增强剂。此外，这些物质用作香料和香精中的组分。3-羟基对吡喃酮(式II，R＝H)衍生物如美国专利号3,365,469中报道的链烯基3-羟基对吡喃酮能抑制细菌和真菌的生长且可在食品和饮料中用作风味和香味增强剂以及在香料中用作香味增强剂。

业已报道了许多生产2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮的方法。早期的工业生产来自木材干馏。 Spielman和Freifelder在Am.Chem.Soc.，69，2908(1947)中报道了由3-羟基-2-(1-哌啶基甲基)-1，4-吡喃酮合成2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮。Schenck和Spielman由链霉素盐的碱解获得了2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮(J.Am.Chem.Soc.，67，2276(1945))。 Chawla和McGonigal(J.Org.Chem.，39，3281(1974))以及Lichtenthaler和Heidel(Angew.Chem.，81，998(1969))报道了由受保护的碳水化合物衍生物合成2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮。 Shono和Matsumura(TetrahedronLetters No.17，1363(1976))描述了由甲基糠醇开始五步合成2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮。

γ-吡喃酮如3-羟基对吡喃酮、2-甲基-3-羟基-γ-吡喃酮、2-乙基-3-羟基-γ-吡喃酮和其他的2-取代的-3-羟基-γ-吡喃酮的合成在美国专利号3,130,204；3,133,089；3,140,239；3,159,652；3,365,469；3,376,317；3,468,915；3,440,183；3,446,629；4,082,717；4,147,705；4,323,506；4,342,697；4,387,235；4,390,709；4,435,584；和4,451,661中有描述。 Brennan等人的美国专利4,435,584描述了一种制备γ-吡喃酮的典型方法。该专利特别描述了一种基于糠醇的一釜合成法，该方法一般在含水/质子介质中进行。本发明以能使用糠醇前体的化学原理为基础，但相反的是该原理使用无水的非质子传递溶剂作反应介质，以使一种卤代烯酮(haloenone)转化为期望的γ-吡喃酮产品。

                      发明概述

本发明一方面提供一种合成下式化合物方法：式中R为(C₁-C₆)烷基、(C₂-C₆)链烯基、苯基或苄基，该方法包括在约40℃以上、优选约60℃以上的温度下且在作反应介质的无水非质子传递溶剂中用催化有效量的酸处理下式的化合物(卤代烯酮)：式中R如上所定义，R¹为(C₁-C₆)烷基或羟基(C₂-C₄)烷基，和X为氯或溴，从而使所述化合物III转化为所述化合物II。尽管可使用高达200℃或更高的温度，但最优选在约80℃至约120℃范围内的温度下进行反应。

上述讨论说明了卤代烯酮III转化为γ-吡喃酮II的反应。为方便起见，这里使用字首组合词“H-T-GP”作为短语“卤代烯酮到γ-吡喃酮”的缩写。

式III的卤代烯酮可通过相应的式IV糠醇与一种卤素氧化剂在醇R¹OH的水溶液中按如下方案I反应而产生，该方案还表示出上面讨论的倒数第二个H-T-GP转化步骤，因而说明了制备本发明化合物的整个过程。