一种(E)型茄酮、其制备方法及用途
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种(E)型茄酮、其制备方法及在烟草加香中用途。
背景技术
茄酮是烟草中最重要的香味成分之一，对改善烟草吃味和强化烟香特征有重要作用。在烟草制品调香中使用，茄酮能使烟香更加丰富饱满，改善口感，具有清新的红茶、清香、草香等香味，且有微甜香味。国外香精公司每年都向我国输入大量的烟用香精，可至今不愿向我国输入茄酮这一单体香料。因为茄酮加入任何烟丝中都显示出独特的效果，其除杂气、增香及增劲头、以及与烟丝的协调性等至今没有任何一个单体香料能与其匹敌。烟用单体香料的生产与烟用香精的配制相比难度要大得多，特别像茄酮这类单体人工合成有很大难度，国内的纯的单体香料茄酮(考虑立体构型)的人工合成路线一直未能有突破性进展。
茄酮在烟叶中含量极微少(仅为干重的0.0036％左右)，用提取的方法获取这类物质显然不具有应用价值。因此，只有通过人工合成的方法才能满足这种需求。关于(E)茄酮的人工合成，目前报道的对茄酮的合成方法有十几种，主要以异戊醛、异戊酸乙酯、丙二酸二乙酯等为起始原料制备。这些合成方法大多路线较长，且使用了对空气和水分敏感的烷基金属试剂，增加了生产中的安全风险和成本。此外，现有的茄酮合成方法中没有一种考虑了产物的立体构型控制(C5手性碳R、S构型)，得到的是茄酮的立体构型混合物或者是对消旋体，纯的茄酮如(E)型的(S,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮、或(R,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮还没有得到。为解决上述问题提出本发明。
发明内容
本发明的技术方案如下：
本发明第一方面公开了一种(E)型茄酮，其立体结构式为：
其名称为：(S,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮、或(R,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮；为淡黄色液体。
本发明第二方面公开了所述(E)型茄酮的制备方法，包括如下步骤：
①将原料异戊醛和甲基乙烯基酮在催化剂和共催化剂作用下，得到化合物(S)-2-异丙基-5-羰基己醛或(R)-2-异丙基-5-羰基己醛；
②将步骤①得到的2-异丙基-5-羰基己醛与(2-甲基烯丙基)膦酸二乙酯进行反应，即得到所述的(E)型茄酮：(S,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮、或(R,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮；
其反应式为：
优选地，步骤①所述催化剂为(S)-2-(甲氧基二苯甲基)吡咯烷、或(R)-2-(甲氧基二苯甲基)吡咯烷，所述共催化剂为3,4-二羟基苯甲酸乙酯；原料甲基乙烯基酮与异戊醛的摩尔比为(1﹕1.0)-(1﹕2.0)；2-(甲氧基二苯甲基)吡咯烷与异戊醛的摩尔比为(0.1﹕1.0)-(0.1﹕2.0)；3,4-二羟基苯甲酸乙酯与异戊醛的摩尔比为(0.2﹕1.0)-(0.2﹕2.0)；步骤①为无溶剂反应；
优选地，步骤①反应温度为-10℃-50℃，反应时间为20-30h。
优选地，步骤②的反应是在碱性溶剂条件下进行，并加入添加剂；所述溶剂为甲基叔丁基醚，碱为六甲基二硅基胺基钠，所用添加剂为六甲基磷酰三胺；六甲基磷酰三胺是一个很好的非质子极性溶剂，可以增加碱性，提高反应活性。
优选地，所述2-异丙基-5-羰基己醛与(2-甲基烯丙基)膦酸二乙酯的摩尔比为(1﹕1.0)-(1﹕1.5)；2-异丙基-5-羰基己醛与六甲基二硅基胺基钠的摩尔比为(1﹕1.0)-(1﹕1.5)；2-异丙基-5-羰基己醛与六甲基磷酰三胺的摩尔比为(1﹕2.0)-(1﹕3.0)。本发明的添加剂六甲基磷酰三胺添加量较少，可以明显提高生成物的产率，可达到50％以上。现有技术使用的添加剂为N,N-二甲基丙烯基脲，且添加的比例较高，一般为2-异丙基-5-羰基己醛与N,N-二甲基丙烯基脲的摩尔比为(1﹕20)左右。
优选地，步骤②的反应温度为-100℃-室温，反应时间为10-20h。
优选地，所述室温为40℃。
本发明第三方面公开了所述的(E)型茄酮用于卷烟烟丝加香的用途。
本发明的有益效果：
1、本发明的纯的(E)型茄酮：(S,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮、或(R,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮为首次得到。现有技术只能得到其混合物消旋体。
2、与现有技术相比，本发明从廉价的化合物异戊醛、甲基乙烯基酮出发，仅以两步能够得到目标分子(E)型茄酮。相较于其他工艺，精准的完成了纯的(E)型茄酮的合成，合成步骤大幅缩短，步骤少，安全性高；且产率可达到50％以上。
3、本发明在(E)型茄酮的合成中添加了少量的添加剂甲基磷酰三胺，可以明显提高生成物的产率。而现有技术使用的添加剂为N,N-二甲基丙烯基脲，且添加的比例较高，一般为2-异丙基-5-羰基己醛消旋体与N,N-二甲基丙烯基脲的摩尔比为(1﹕20)左右。
4、本发明的(E)型茄酮用于卷烟烟丝加香，可以提升烟香饱满度和香气优雅度，降低杂气，提升劲头改善吃味，在卷烟产品调香中有不可替代的作用。
具体实施方式
下面通过实施例进一步阐述本发明，目的仅在于更好地理解本发明内容，而不是对本发明的限制。
实施例1：(S)-2-异丙基-5-羰基己醛的合成
将73mg的(约0.4mmol)3,4-二羟基苯甲酸乙酯置于圆底烧瓶中，依次加入53.48mg的(0.2mmol)(S)-2-(甲氧基二苯甲基)吡咯烷，215μL的(约2mmol)异戊醛和243μL的(约3mmol)甲基乙烯基酮，反应在室温下搅拌，固体溶解，搅拌24小时。
反应结束后，旋转蒸发除去剩余的甲基乙烯基酮，剩余液体用石油醚﹕乙酸乙酯＝20﹕1的柱层析分离得到淡黄色液体230.1mg，产率为74％；分析为(S)-2-异丙基-5-羰基己醛。分析如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ9.59((d,J＝2.8Hz,1H),2.47(m,1H),2.35(m,1H),2.11(s,3H),2.07-1.99(m,2H),1.85-1.70(m,2H),0.98(d,J＝6.6Hz,3H),0.95(d,J＝6.6Hz,3H)。13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ208.05,205.28,57.50,41.23,29.97,28.34,20.25,19.44,19.31。[α]+47.754°(589nm),(c0.54g/100mL,CHCl3)。
当使用催化剂(R)-2-(甲氧基二苯甲基)吡咯烷时，也得到淡黄色液体230.1mg，产率也为74％；分析为(R)-2-异丙基-5-羰基己醛。分析如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ9.59(d,J＝2.8Hz,1H),2.47(m,1H),2.35(m,1H),2.11(s,3H),2.07-1.97(m,2H),1.86–1.69(m,2H),0.98(d,J＝6.6Hz,3H),0.95(d,J＝6.6Hz,3H)。13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ208.04,205.28,57.49,41.23,29.97,28.33,20.24,19.44,19.32。[α]-47.128°(589nm),(c 0.54g/100mL,CHCl3)。
实施例2：(E)-茄酮的合成
将5.2g的(约27.3mmol)(2-甲基烯丙基)膦酸二乙酯置于反应瓶中，加入70mL甲基叔丁基醚溶解，9.5mL的(约54.6mmol)六甲基磷酰三胺，将体系冷却至零下78℃；向其中滴加入13.7mL浓度为2M的(约27.3mmol)六甲基二硅基胺基钠的四氢呋喃溶液，在零下78℃下搅拌30分钟，最后向其中加入实施例1得到的(S)-2-异丙基-5-羰基己醛3.3g(约21mmol)在70mL甲基叔丁基醚中的溶液，在6小时内缓慢升温至室温，在室温下再搅拌10小时。
反应结束后，向体系中加入100mL水，用乙醚萃取三次，合并有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，剩余液体用石油醚﹕乙醚＝40﹕1进行柱层析。得到淡黄色液体2.3g，产率为55％。经分析为纯的产物(S,E)型茄酮即(S,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮。分析如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.05(d,J＝15.6Hz,1H),5.33(dd,1H),4.87(s,2H),2.34(m,2H),2.10(s,3H),1.82(s,3H),1.76(m,2H),1.61(m,1H),1.50(m,1H),0.89(d,3H),0.85(d,3H)。13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ209.38,141.95,134.39,132.19,114.61,49.37,42.09,32.35,30.13,26.26,20.68,19.21,18.75。[α]+16.613°(589nm),(c0.62g/100mL,CHCl3)。
当使用实施例1得到的(R)-2-异丙基-5-羰基己醛时，也得到淡黄色液体2.3g，产率为55％。经分析为纯的产物(R,E)型茄酮即(R,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮。分析如下：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.05(d,J＝15.6Hz,1H),5.34(dd,1H),4.87(s,2H),2.36(m,2H),2.10(s,3H),1.82(s,3H),1.76(m,2H),1.60(m,1H),1.50(m,1H),0.88(d,J＝6.7Hz,3H),0.83(d,J＝6.8Hz,3H)。13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ209.39,141.94,134.38,132.18,114.61,49.36,42.08,32.34,30.12,26.25,20.67,19.21,18.74。[α]-17.258°(589nm),(c 0.62g/100mL,CHCl3)。
实施例3：(E)型茄酮在卷烟烟丝加香中的应用
以某云产品牌样品卷烟为实验对象，根据烟丝重量计算香料添加量，将本发明实施例2合成的两种纯的(E)型茄酮：(S,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮(注射加香烟支为样品1)和(R,E)-5-异丙基-8-甲基-6,8-二烯-2-酮(注射加香烟支为样品2)配成一定浓度的乙醇溶液，用CIJECTOR香精香料注射机，按照香料占烟丝重量百分比0.005％将其乙醇溶液均匀注射到烟支中；以同等条件下注射同样体积乙醇的烟支(样品0)为对照样，在相对湿度60％，22℃条件下平衡48小时，按照烟草行业标准《烟草在制品感官评价方法》(YC/T415-2011)对三个样品进行感官评吸对比评价。评价结果见下表。
备注：9分制评分法
从表中的感官评价结果可以看出，相比于对照样，添加了(E)型茄酮的两个样品都凸显了青滋香、茶香特征香气，与烟草本香的协调性较好，且在香气量、劲头和回甜感方面都有明显提升。比较两个异构体香料的加香效果，(S,E)-型茄酮还在香气质、劲头和烟气浓度上有提升，而口腔干燥感、刺激性则略微下降；(R,E)-型茄酮在烟香透发性和烟气细腻度上有提升。总体来看，两个(E)型茄酮对卷烟烟香的丰富性、饱满感、劲头、细腻优雅程度、回甜感等方面有正面提升作用；(R,E)-型茄酮的综合应用效果更佳。
