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1、中州大学大学二氢茉莉酮酸甲酯的合成工艺研究姓名专业指导教师摘要二氢茉莉酮酸甲酯是人工合成的类茉莉酮类化合物，本论文以正戊醛和环戊酮为基本原料，经缩合反应、异构化反应、Michael加成反应和选择性脱羧反应制备二氢茉莉酮酸甲酯，反应的总收率为509。正戊醛与环戊酮为原料，研究了不同类型催化剂对缩合反应特性的影响。在y-A1203催化作用下，以间二甲苯为溶剂，反应温度为140。C，反应时间为5 h，缩合产物2-亚戊基环戊酮得率为882。以2-亚戊基环戊酮为原料，经异构化得到2戊基环戊烯酮，得率可达836。在催化剂作用下，应用正戊醛与环戊酮为基本原料，将缩合反应与异构化反应合为一步。能直接得到同样高
2、产率的2-戊基环戊烯酮。控制反应温度为5，无水甲醇用量为2-戊基环戊烯酮的261，钠用量为2-戊基环戊烯酮质量的24，反应时间1h，由2-戊基环戊烯酮合成了3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯，产率能达到835。尝试了用三甲氨磷为催化剂，无溶剂的Michael加成在200反应温度下，3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯先发生水解，再进行选择性脱羧，以826的产率获得目标化合物二氢茉莉酮酸甲酯.关键词：环戊酮，2-戊基环戊烯酮，二氢茉莉酮酸甲酯，y-A1203，催化缩AbstractMethyl dihydrojasmonate is synthetic ketone belong to
3、 the type ofjasmine，which could be synthesized in total yield of 509by a key intermediate 2-pentylidene cyclopentanone from a condensation of cyclopentanone and valeraldehyde，followed by isomerization，Michael addition and a selective decarboxylationThe characteristics of the condensation between cyc
4、lopentanone and valeraldehyde in different catalytic systems were studiedThe 2-pentylidene cyclopentanone，a condensation intermediate，was obtained in a yield of 882by using -A1203 as catalyst and m-xylene as solvent at 1 40and reaction time of 5hWinl 2-pentylidene cyclopentanone as a precursor,2-pen
5、tyl cyclopentenone Was synthesized in 836yieldIt was also found that the compound could be directly formed in one pot by employing cyclopentanone and拧-valeraldehyde as raw materials in the presence of catalystFollowed by Michael addition，835yield of 3(3OXO-2-pentyl)cyclopentyl dimethyl malonate Was
6、obtainedusing sodium alcoholate catalyst at一5C261wt of methyl alcohol to 2-Pentyl cyclopentenone，24wt of natrium to 2-Pentyl cyclopentenone，reaction time of l hSimilarly,a trimethylamino phosphorus catalyst was applied to the solvent-free Michael additionFinally,methyl dihydrojasmonate Was synthesiz
7、ed through the hydrolyzation and selective decarboxylation of 3(3OXO-2-pentyl)cyclopentyl dimethyl malonate，up to a yield of 826Keywords：cyclopentanone，2-pentyl cyclopentenone，methyl dihydrojasmonate，y-A1203，catalytic condensation,synthesis1引言11选题的背景及意义二氢茉莉酮酸甲酯是配制茉莉特征香气的主要化合物之一，在配制化妆品香精、食品香精及烟酒香精中，是
8、不可缺少的。其分子式为C13H2203，其结构式如下：二氢茉莉酮酸甲酯是茉莉酮类化合物，它的合成方法较为方便，价格较低廉，适合大量生产，是现代香料工业中十分重要的一种香料。自六十年代EDemolel等人在茉莉花精油中分离得到茉莉酮酸甲酯并加氢得N-氢茉莉酮酸甲酯以来，二氢茉莉酮酸甲酯已成为年耗量最大和最成功的人工合成香料之一。二氢茉莉酮酸甲酯为无色至淡黄色液体，具有优雅柔和的茉莉花香韵和留香，又带有清新兰惠雅香，和舒适的柠檬样果香气息，整个香气轻盈飘逸，挥发缓慢平缓，留香持久，调香效果好，不溶于水，溶于乙醇等有机溶剂中。它可以不经配制直接作为合成香料用来调配人造茉莉油，在香型香精中还可以作为食
9、品香精的增效剂。此香料不仅香气清新幽雅，而且用于调香不会引起变色，作为茉莉系列的主香剂，在香精配方中的用量高达20，也可以用于其它花香型香精的协调剂。二氢茉莉酮酸甲酯作为合成香料的重要有机化学品不仅被用于调香，而且被用于作食品香料。它的香型好，留香时间长。近年来有不少单位研究，但由于种种原因一直未能实现工业化。二氢茉莉酮酸甲酯在国外虽已商品化，但它的生产工艺还不十分理想还在不断改进，同时由于它的需求量与日俱增，要求不断缩短工艺线路和降低成本，因而促使人们不断去寻找新的，更经济的方法。所以，自四十年代以来，许多有机化学合成家和香料化学家对其进行了大量的研究，取得相当大的成功，专利、文献报道大量涌
10、现。目前全世界合成香料年产量已接近30万吨，年销售额超过20亿美元，一直以5左右的年递增率增长，显示了蓬勃的生机和强大的活力；故研究更为简便的二氢茉莉酮酸甲酯的合成工艺确实具有重要的现实意义。12二氢茉莉酮酸甲酯合成研究进展综合国内外文献的报道，在二氢茉莉酮酸甲酯的合成过程中，2戊基环戊烯酮为关键的中间体产物，根据二氢茉莉酮酸甲酯的合成反应过程中有无2戊基环戊烯酮这种中间体产物的生成，对于二氢茉莉酮酸甲酯的合成可以分为以下两大类路线：121以合成2戊基环戊烯酮为关键中间体的合成路线1962年，Wilson等以环戊酮为原料，首先，环戊酮在碱性条件下与正戊醛进行羟醛缩合反应，得到p羟基碳基化合物，
11、再经脱水后，得到2亚戊基环戊酮，2亚戊基环戊酮再经过异构化后生成关键中间体2戊基环戊烯酮，它是合成二氢茉莉酮酸甲酯的重要中间体，此中间体与丙二酸二甲酯进行Michael加成得到化合物3(3氧2戊基) 环戊基丙二酸二甲酯，该化合物再经脱羧反应得到二氢茉莉酮酸甲酯。此方法因其原料易得，条件温和，一直到现在还在使用。荣国斌等在1983年以环戊二烯为原料，在KOHPEG存在的条件下，被1溴代正戊烷取代，生成正戊基环戊二烯，然后经氧化、加成、水解，最后经过酯化等反应过程，得到目标产物二氢茉莉酮酸甲酯。其总产率为10-20，此种方法的优点是原料易得，路线较短。Ravid和Ikan以环戊酮衍生物为起始原料，
12、经过七步反应，得到产物。环戊酮衍生物a-乙氧羰基环戊酮经1-溴正戊烷的取代、脱羧等反应，得到重要中间体2-戊基环戊烯酮，2-戊基环戊烯酮再经Michael加成、脱羧、以得到产物二氢茉莉酸甲酯，整个反应总产率为11.2。Sisido等在1969年直接以2戊基环戊烯酮为原料制备二氢茉莉酮酸甲酯。2-戊基环戊烯酮与重氮乙酸甲酯作用，生成了两种化合物，这两种化合物经还原都可以得到二氢茉莉酮酸甲酯。但此反应的缺点是用到重氮类化合物，生产时比较危险，污染较大且成本较高。Tsuji等以钯做催化剂，丁二烯与乙酰乙酸乙酯为原料，丁二烯与乙酰乙酸乙酯相互作用得到链状乙酰乙酸乙酯类化合物，该化合物再经选择性加氢、脱
13、酰、水解、酰氯化、环化等反应过程，得到重要中间体2-戊基环戊烯酮，2-戊基环戊烯酮再经过加成和脱羧反应，最后得到产物二氢茉莉酮酸甲酯。1980年YalIll等以环戊酮衍生物a-Z,氧羰基环戊酮为原料，在KeLiDMF存在的条件下，被1-溴代正戊烷取代，取代产物在氯化钠和二甲基亚砜的水溶液中脱羧，再用S02Ch的四氯化碳溶液使脱羧产物中被烷基取代了的碳原子氯代，所得产物在2，4，6三甲基吡啶溶剂中回流，得到中间体2-戊基环戊烯酮。2-戊基环戊烯酮再通过Michael加成、脱羧、甲酯化反应，得到最终产物二氢茉莉酮酸甲酯。 Minamiitl等以呋喃甲醇为原料，经异构，还原，脱水等反应，得到中间体2
14、-戊基环戊烯酮，2-戊基环戊烯酮再经与丙二酸二甲酯进行Michael加成、脱羧、甲酯化，得酯到最终产物二氢茉莉酮酸甲。122不经过2戊基环戊烯酮关键中间体的合成路线刘铸晋等以庚醛为原料，与顺丁烯二酸二乙酯进行加成，得到庚酰基丁二酸二乙酯，接着经脱羧、环化得到中间体2-戊基-1，3-环戊二酮。2-戊基1，3-环戊二酮再与重氮甲烷作用得到2-戊基-3-甲氧基环戊2-烯酮，2-戊基-3-甲氧基环戊-2-烯酮与丙二酸二乙酯反应得到2-戊基-3-甲氧基乙酸甲酯，再经还原得到产物二氢茉莉酮酸甲酯，总得率30。1986年，孙诗澄等以环戊烯酮为原料，原料与CH2(COOEt)2进行加成反应，接着经脱羧、甲酯化
15、，得到重要中间体3-乙酸甲酯环戊酮，3-乙酸甲酯环戊酮再与正戊醛缩合，经脱水及还原得到二氢茉莉酮酸甲酯。本法在缩合反应中，同时得到两种异构体，因为这两种异构体不易分离，故这两种异构体经后面的反应过程后得到的也是两种产物。虽然二氢茉莉酮酸甲酯的另外一种异构体也具有茉莉香气，但其香气另有特点，因此二氢茉莉酮酸甲酯的产率及品质都受到了影响。综上所述，在二氢茉莉酮酸甲酯的合成中，催化缩合和Michael加成是主要的反应步骤，在催化缩合中常用的催化剂根据其所具有的酸碱活性中心，可以分为酸性催化剂、碱性催化剂、酸碱催化剂。随着绿色化学的发展基本有机反应的实施也应该满足和接近绿色化学的条件和要求，绿色化学使
16、用化学方法消灭或减少对人体和环境有害的原料、化学产品和废物，其目标是不使用，不生产一切有害物质14引。绿色化学的核心内容是采用“原子经济”反应，即避免仅用经济性衡量工艺是否可行的传统做法，改用新的标准(选择性和原子经济性) 去评估化学工艺过程，这便要求尽可能地节约那些不可再生的原料、资源，最大限度减少废物排放。通常体现在提高原料的转化率、原料的回收利用、溶剂的回收利用上例。本课题将就绿色合成方法进行初步探讨。13本论文的主要研究内容和任务本课题将在课题组前人所作研究的基础上，探讨不同的实验条件，对工艺进行进一步优化。以正戊醛和环戊酮为基本起始原料通过缩合、异构化反应、Michael加成、脱羧反
17、应得到产物。（1）正戊醛和环戊酮为原料，通过使用不同类型的催化剂，研究缩合反应选择特性。探讨反应条件，为工业应用奠定基础。（2）探索合适的催化剂，温度等反应条件，以正戊醛和环戊酮为原料，缩合反应与异构化反应合为一步进行，直接得到2-戊基环戊烯酮中间体化合物。(3)经Michael加成反应和脱羧反应得到目标产物二氢茉莉酮酸甲酯，探讨影响反应的因素，确定影响目标产物得率和纯度的因素，寻求较优的反应条件和工艺技术参数。(4)探讨无溶剂的绿色合成方法，减少对环境的污染，以求符合“环境经济特性”的要求。改进合成工艺，优化反应条件，提高反应的选择性，减少副反应的发生，提高目标产物的收率，为工业应用奠定基础
18、。成为本课题的主要任务。2实验部分21 2戊基环戊烯酮的合成2- 戊基环戊烯酮为无色或淡黄色液体，密度09219ml，不溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。本文以2-亚戊基戊酮为原料，通过异构化反应制得2-戊基环戊烯酮，反应式如下：231以2-亚戊基戊酮为原料的合成方法在具有搅拌器、温度计和球形冷凝器的反应瓶中加入15.2g 2-亚戊基环戊酮及40ml氢溴酸浓度为5的正丁醇溶液，加热及搅拌的条件下于1 10回流4h，反应完成后冷却至室温，依次用饱和NaCI溶液和10的NaHC03溶液洗涤，无水Na2SO4干燥后，蒸去溶剂，减压精馏，在15mmHg(2kPa)下，收集113-117下的馏分，GC分析纯
19、度为972，得率为836。IR(KBr，cm1)：295288(X2键一H)，163367(C=C)，285168(-CH2-)，170434(五元环酮)，291956(-CH3)。232以正戊醛与环戊酮为原料直接合成法以二甲胺盐酸盐-乙酸为催化剂在滴液漏斗中加入10.1g的环戊酮与8.6g的正戊醛，在三口烧瓶中加入二甲胺盐酸盐溶入等量乙酸的混合物作为催化剂，再加入0.6g的相转移催化剂聚乙二醇-600，在加热回流的条件下，开始滴加环戊酮和正戊醛的混合物，待反应完成后，GC跟踪反应结束。用367,酸调节体系酸碱度至pH=56，静止分层，水层用甲苯萃取，将萃取液与有机相合并，转入另一带有分水器的
20、烧瓶中，加入029的脱水催化剂和甲苯，再加入异构化反应的溶剂和催化剂，反应完毕后分出水层，油层用饱和NaCl溶液和5NaHC03溶液洗涤，无水Na2S04干燥。常压蒸去溶剂，在15mmHg(2kPa)下，减压精馏，113-117收下的馏分，其收率为798。以碱为催化剂在三口烧瓶中加入15ml浓度为1的氢氧化钠水溶液，再加入0.6g的相转移催化剂聚乙二醇-600，在滴液漏斗中加入8.6g的正戊醛和10.1g的环戊酮，在搅拌条件下，滴加正戊醛与环戊酮的混合物，滴加完毕后保持体系温度为30，GC跟踪反应结束。用36乙酸调节体系酸碱度至pH=5-6，静止分层，将有机层转入另一带有分水器的烧瓶中，加入一
21、定量的催化剂和甲苯，加入正丁醇溶液与氢溴酸作为异构化反应的溶剂和催化剂，反应完成后，分出水层，油层经饱和NaCI，5NaHC03洗涤，无水Na2S04干燥后蒸去溶剂，再减压蒸馏，在15mmHg(2kPa)下，收集113-117下的馏分，GC分析纯度为95.6，得率为84.6。24 3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯的合成以醇钠为催化剂，2-戊基环戊烯酮与丙二酸二甲酯进行Michael加成反应生成3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯，其反应方程式如下：2.4.1醇钠催化合成法在室温及氮气条件下，在装有滴液漏斗和回流冷凝管(含有氯化钙干燥管)的烧瓶中加入50ml无水甲醇和0.4g钠片。待
22、钠溶解完全后，在搅拌条件下加入13.2g丙二酸二甲酯(0.1mol)，然后将反应物冷却至-5以下，开始滴加2-戊基环戊烯酮，并在此温度下继续搅拌1 h。然后在上述反应液中再加入乙酸，终止反应，继续搅拌使温度逐渐升至室温。反应完成后，有机层用饱和食盐水溶液洗涤，无水Na2S04干燥后，先回收溶剂，再减压精馏得产物，GC检测含量为92.9，得率为83.5。2.4.2无溶剂的Michael加成法我们选用三甲氨磷作为催化剂，在无溶剂的条件下，2-戊基环戊烯酮与丙二酸二甲酯进行Miehael加成反应生成3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯，其反应方程式如下：在烧瓶中加入13.2g丙二酸二甲酯，再加入
23、1.63g的三甲氨磷，氮气保护，控制反应温度为0，用滴液漏斗滴加15.2g2-戊基环戊烯酮，搅拌反应lh，反应完成后，将溶液过滤、滤液进行减压精馏，得到产物，GC检测含量为82.6，得率为78.6。2.5二氢茉莉酮酸甲酯的合成二氢茉莉酮酸甲酯又名2-戊基环戊酮-3-乙酸甲酯。分子式C13H2203，式量：226.31。为浅黄色油状液体，具有水果，茉莉花，甘桔，木香香气和味道，是应用较为广泛的一种合成香料。沸点109-112266Pa,相对密度为1.002(235)折射率为1.457-1.458，几乎不溶于水，溶于乙醇等有机溶剂。3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯在加热的条件下，先发生水解
24、，再进行选择性脱羧，得到二氢茉莉酮酸甲酯，其反应方程式如下：2.5.1二氢茉莉酮酸甲酯的合成方法在具有搅拌器、滴液漏斗、温度计及回流冷凝器管的四口烧瓶中加入14.2g3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯，氮气保护，并逐渐升高温度至200，在此温度下经1.5 h滴加完水。在此反应过程中放出二氧化碳和甲醇，后者可以回收再用。水滴完再反应0.5h，冷却反应混合物，再经提取、分离及减压精馏等操作，在15mmHg(2KPa)下，收集沸程为265271下的馏分。GC检测含量976得率82.6。3实验结果与讨论31 2亚戊基环戊酮的合成311反应原理讨论碱催化下的反应原理t首先是在碱性条件下，环戊酮失去
25、一个a氢原子，形成一个负离子(碳负离子和烯醇负离子的共振杂化体)，该碳负离子活性很强，很快去进攻醛中羰基发生亲核加成反应，形成新的碳碳单键，得到加成的烷氧负离子，该烷氧负离子与水作用夺取氢，生成p一羟基羰基化合物，由于a氢原子比较活泼，含有a氢原子的p羟基羰基化合物在酸的催化作用下，失去一分子水形成具有更加稳定共轭双键结构的2-亚戊基环戊酮。其反应过程如下：酸催化下的反应原理：环戊酮与正戊醛在酸性条件下反应，经过缩合反应，脱水反应得到2-亚戊基环戊酮。首先是环戊酮在酸催化下由酮式转化为烯醇式，然后烯醇与质子化的正戊醛发生亲核加成反应，生成质子化的p-羟基羰基化合物，然后再经质子转移，在酸的催化
26、作用下，脱水生成2-亚戊基环戊酮。其反应过程如下：312不同催化剂对反应的影响无机碱催化剂催化效果较好，无机碱催化时，是由环戊酮或正戊醛脱去伍氢形成的碳负离子作为亲核试剂进攻另一分子的羰基化合物。碳负离子的稳定性对反应的难易有着很大的影响。环戊酮与正戊醛在碱性条件下都易形成碳负离子，其上的负电荷因氧原子的分散而稳定存在，故较易发生交叉缩合，生成2-亚戊基环戊酮。所以无机碱催化体系中2-亚戊基环戊酮的得率较高。有机碱催化效果不太好，可能是在有机体系中，在极性小的条件下，不利于a氢的离去，不利于碳负离子(或者烯醇负离子)的形成，从而不利于烷氧负离子夺取氢，生成p羟基羰基化合物，影响产物的得率，以甲
27、醇钠做碱催化剂，2-亚戊基环戊酮得率不太理想，而以二甲胺做催化剂时，主产物的得率为763。这是由于二甲胺的碱性较弱，使得环戊酮与正戊醛的羰基活性与其氢的活性区别较大，效率得以进一步提高，但同时由于碱性的减弱，反应速率减慢，反应时间延长。313反应时间的确定随着反应时间的延长，正戊醛的转化率变大，但是反应选择性变差，这是因为反应刚开始主要进行生成2-亚戊基环戊烯酮的主反应，随着反应的进行，正戊醛与环戊酮的自缩合的反应程度增大，故其选择性变差，当反应时间为5 h时，正戊醛的转化率达到最大，再延长反应时间其转化率不再变化，且随着反应时间的延长，副反应增加，产物得率下降，故确定较优的反应时间为5 h。
28、314反应温度的确定温度是有机反应极其重要的一个参数，直接影响到反应的速度、收率能耗、副反应等一系列问题。温度还可以影响到反应中催化剂的活性及催化能力，因此为选择一个合适的反应温度。反应温度对环戊酮和正戊醛的缩合反应具有一定的影响温度太低，反应速度慢，且催化剂的活性较差，催化效果不明显；温度过高，副反应加快，可能会影响p-羟基羰基化合物在脱水催化剂作用下脱水生成2-亚戊基环戊酮的过程。使得目的产物2-亚戊基环戊酮的产率降低，且温度过高，对反应设备也会有一定影响。通过实验，发现在以y-A1203为催化剂的条件下，环戊酮和正戊醛缩合反应温度在130140比较适宜。在此温度下，催化剂的活性达到最大，
29、反应的得率最高。 315小结以正戊醛与环戊酮为原料，探讨了不同类型催化剂对反应特性的影响，最终以y-A1203为催化剂，固体催化剂y-A1203具有易分离、腐蚀性小、活性及选择性高等特点。确定较优的工艺为：催化剂y-A1203的用量为正戊醛与环戊酮量之和的10，反应温度恒为140，搅拌回流。32 2-戊基环戊烯酮的合成321反应原理讨论2-亚戊基环戊酮在酸性条件下，双键断裂，加上一个氢，形成一个碳正离子，质子溶剂失去一个氢形成负离子，碳正离子在该负离子的进攻下，发生电子转移，生成一个环上的双键，得到2-戊基环戊烯酮。其具体过程以下图所示：其中第一步决定反应的速度，为E1反应机理，第二步决定产物
30、组成，第二步中所生成的消除产物的过渡态能量与烯烃的稳定性有关，形成环上双键较为稳定，这是因为环上的双键与C=O可形成共扼体系，且环上双键的氢电子可以发生离域，使能量降低，所以其稳定性比形成直链上的双键稳定，相应达到过渡态所需的活化能小，故产物主要以形成环上双键为主。323反应时间对反应的影响在烧瓶中加入15.2克醇-亚戊基环戊酮，40ml氢溴酸浓度为5的正丁醇溶液，于110度下加热及搅拌，选择不同的回流时间，观察反应时间对反应的影响。由实验我们可以看出，当反应时间为4h时产物得率最高，这是因为反应时间过短，不利于反应的充分进行，反应时间过长，增大了Br游离基的生成概率，促进副反应的发生，影响反
31、应得率。综上所述，我们选择反应时间为4h。随着反应时间的再延长，产物的得率增大，当反应时间为12h时，产物2-戊基环戊烯酮得率最大，再延长反应时间，副反应增加，产物得率减小。故选择反应时间为12 h。 324反应温度的确定温度对产物得率的影响较大，温度在90以下时，反应的产物得率很小，说明在此温度下催化剂的活性很小，不利于2-亚戊基环戊酮与氢结合形成碳正离子，当逐渐升高温度时，产物得率增大，但温度不能太高，温度过高会促进副反应中间体仲碳离子的形成，因为仲碳离子的稳定性不好，故形成该产物时，达到过渡态所需的活化能较高，因此高温有利于该副反应的进行。综上所述，应选择一个温度的平衡点，由上表我们可以
32、看出，当温度为110时，得率最高，为798，故110度为反应的较适温度。325小结以2-亚戊基环戊酮为原料，通过异构化反应制备2-戊基环戊烯酮。考察了溶剂用量及反应时间等因素对反应的影响，确定较合适的工艺条件为：在110下，正丁醇作为溶剂，氢溴酸作为异构化的催化剂，回流反应4h。33 3(3氧2一戊基)环戊基丙二酸二甲酯的合成无溶剂条件下进行的有机反应，不论对于合成化学的理论性研究，还是绿色化工等均具有重要意义，因此，无溶剂MichaeUJIl成反应已成为当前的一个热点研究领域而且无溶剂条件下使用各种催化效率高廉价易得的碱性、酸性催化剂，可以有效地避免缩合、重排、聚合等副反应的发生，无溶剂的反
33、应与常规的溶液反应相比，无溶剂有机反应具有许多优点，如反应迅速、实验操作相对简单、环境友好、经济可行，因此在工业化生产中具有非常重要的意义。三(二甲氨基)磷是一种非常有效的MiehaelJJIl成催化剂，由于相对于其他有机磷试剂来说，毒性较低，易水解，廉价易得，且具有较高的蒸汽压，无溶剂反应完成以后只需抽取真空即可除去。我们选用三甲氨磷作为催化剂，在无溶剂的条件下，2-戊基环戊烯酮与丙二酸二甲酯进行Michael力I成反应生成3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯，其反应方程式如下： 331反应原理讨论a，p不饱和羰基化合物醛，酮，酯，以及腈类分子中的双键和活波亚甲基化合物在碱性催化剂的作用
34、下，发生共轭加成即为Michael加成。是亲核机理的反应。本反应的机理是：在醇钠的作用下，活波亚甲基化合物丙二酸二甲酯失去一个质子生成碳负离子，该碳负离子作为亲核试剂进攻a，p不饱和羰基化合物2-戊基环戊烯酮分子中双键上的p-碳原子，电子转移到羰基的氧原子上，得到一个新的碳负离子，这样氢原子就加成到新碳负离子中带有负电的氧原子上，这样得到的烯醇结构不稳定，很快又变为更加稳定的酮结构，使得加上去的氢原子又转移到a碳原子上，所以最后的结果就是发生了碳碳双键上的加成反应。整个过程如下式所示： 332金属钠用量对反应的影响在本反应中，醇钠作为催化剂，由于醇钠的用量对于该反应的影响较大，故其量的控制很重
35、要，而醇钠为金属钠与甲醇反应得到，因此考虑金属钠的用量在此反应中亦很重要。金属钠的用量对反应的产率影响较大，当钠的用量低于0.4克时，反应的得率随着金属钠用量的增加而增加，当金属钠用量高于0.46克时，纯度和得率都会有所下降，这是因为金属钠用量过多时，造成催化剂醇钠的用量有所增加，当催化剂过量时，发生了分子内的Claisen缩合反应，影响了反应的产品得率，故我们选用金属钠的用量为0.4克。333甲醇用量对反应的影响在该步中，甲醇既作为制各催化剂醇钠的反应物，又作为反应的溶剂，故甲醇的量对反应影响较大，甲醇的用量在此反应中较为关键。甲醇用量对反应产率有影响，当甲醇量较少时，产率不高，随着甲醇用量
36、的增加，产率增大，但是甲醇用量增力50ml后，再增加甲醇的量产率反而降低，这可能是因为在此反应中，加入过多甲醇会使催化剂量过大，发生副反应分子内的Claisen缩合反应，而且作为溶剂甲醇的量过大会降低了底物的浓度，影响反应的速率。334温度对反应的影响MichaelN成反应是放热反应，低温有利于反应的进行，因此考虑温度对反应的影响较为重要.看出温度对反应的影响较大，温度是有机反应极其重要的一个参数，直接影响到反应的速度、收率、能耗、副反应等一系列问题。Michael加成反应是一个放热反应，在较低的温度下就能进行，高温不利于反应的发生，降低温度有利于反应进行。但考虑到物质分子本身的一些特性，温度
37、不能无限制的降低。且温度过低，反应速度过慢，运行费用也会随之增加。从上表可得出，在0度时，产率最高。故我们选择0度为较优的工艺参数。335小结本章以2-戊基环戊烯酮为原料，与丙二酸二甲酯进行Michael加成反应生成3环戊基丙二酸二甲酯。以甲醇与钠反应生成的醇钠为催化剂，考察了甲醇用量，钠用量及反应温度等因素对反应的影响，确定了较优的反应条件为：控制反应温度为0.5，无水甲醇用量为2-戊基环戊烯酮的261，钠用量为2-戊基环戊烯酮的24。反应时间为lh，反应得率达到835。并以三甲氨磷为催化剂，探索无溶剂的Michael加成，其优点是：实验操作相对简单、环境友好，并确定了可行的实验方案为：反应
38、温度为0，催化剂三甲氨磷的量为2-戊基环戊烯酮的107，反应时间为1h，反应得率达到786。34二氢茉莉酮酸甲酯的合成在本课题中，二氢茉莉酮酸甲酯通过下列方式合成，第三步产物3环戊基丙二酸二甲酯先进行水解，再在200的温度下发生选择性脱羧反应，脱去一个羧基，就可得到最终产物二氢茉莉酮酸甲酯。相关反应过程可用下式表示：上述过程中，我们的目的是让3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯的一个酯基发生水解，而另外一个酯基不发生水解，而理论上另外一个酯基完全可能发生水解而产生副反应，故为了尽量减少副反应的发生，我们必须严格控制实验条件，下面我们讨论水的用量，水的加入方式及反应时间等因素对反应的影响，以
39、寻求较优的反应条件，提高产物收率。341水量对反应的影响水量对于脱羧反应的影响较大，当水的量比较少时，由于酯基的水解反应进行的不完全，必然会给脱羧反应带来一定的影响，使纯度和得率不高。随着水用量的增多，得率逐步增加，但是当水的用量高于1.3:1时，产率下降。可能是随着水量的增加，3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯上所带的两个酯基全部发生了水解，因此控制水量在该步反应中是比较重要的，要将水量控制在一个合理的量。综合考虑，本实验选用水的滴加量为3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯量的1.3倍。342原料滴加时间对反应的影响在200的温度下，取142克中间体原料3(3-氧-2-戊基)环戊基
40、丙二酸二甲酯，滴加一定量的水，改变水的滴加速度，讨论滴加水的时间对于反映的影响。 水的滴加时间对反应的产率有所影响，滴加时间太短，产率较低，这可能是由于滴加时间太短，滴加速度过快，大量的水进入体系，使丙二酸二甲酯上所带的两个酯基全部发生了水解。而滴加时间过长也不行，降低了反应速率，也增加了副反应的发生，造成反应的产率下降，综合考虑，选择水的滴加时间为15h(约l滴2秒)。 343小结以环戊基丙二酸二甲酯为原料，在加热的条件下，3环戊基丙二酸二甲酯先发生水解，再进行选择性脱羧，得到二氢茉莉酮酸甲酯。并探讨了反应机理及可能发生的副反应。因为在本实验中，3环戊基丙二酸二甲酯的水解为较关键的一步，决定
41、着主产物的得率及纯度，所以实验详细考查了水的加入方式，水的量，及水的滴加时间等因素对反应的影响，确定了较优的反应条件为：采用滴加水的方式，水的量为3环戊基丙二酸二甲酯的13倍，反应温度为200，滴加时间为1.5小时，滴加完成后再反应05个小时。得到目标产物二氢茉莉酮酸甲酯。GC检测其含量976。得率826。4结论本课题在已有合成路线的基础上，对二氢茉莉酮酸甲酯的合成工艺进行了优化，同时也探索了新的合成方法，最终得到一条较优的合成工艺路线。论文主要得到以下结论：(1) 以正戊醛与环戊酮为原料经缩合反应，合成2-亚戊基环戊酮，探索不同类型催化剂对反应特性的影响，最终确定以固体y-A1203为催化剂
42、，较优的工艺为：以间二甲苯作为溶剂，催化剂y-A1203用量为正戊醛与环戊酮用量之和的10，反应在140下，搅拌回流，反应时间为5个小时，得率可达882。(2) 2-戊基环戊烯酮的合成反应，以2-亚戊基环戊酮为原料，在110下，正丁醇溶液作为溶剂，氢溴酸作为催化剂，回流反应4个小时。得率达到836。论文还探索了直接以正戊醛与环戊酮为原料，制得2-戊基环戊烯酮的反应条件。采用二甲胺盐酸盐与乙酸的混合物作为缩合反应的催化剂，在正戊醛和环戊酮缩合后的反应体系中，直接加入脱水催化剂，甲苯，异构化的催化剂与溶剂。使缩合反应与异构化反应在同一体系中进行，其优点是简化了操作，且原料不需要精制处理。(3) 以
43、醇钠为催化剂2-戊基环戊烯酮经过Michael加成得到3环戊基丙二酸二甲酯，确定了较优的反应条件为：控制反应温度为5，无水甲醇用量为2-戊基环戊烯酮的261，钠用量为2-戊基环戊烯酮量的24。反应lh，3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯得率达到835。探索了无溶剂的Michael加成，其优点是：实验操作相对简单、环境友好。并确定了可行的实验方案为：反应温度为0，催化剂三甲氨磷的量为2-戊基环戊烯酮量的10.7，反应1h，得率达到786。(4) 3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯经水解，选择性脱羧得到最终产物二氢茉莉酮酸甲酯。确定较优的反应条件为：200C下，滴加相当于3(3-氧-2-戊基)环戊基丙二酸二甲酯13倍量的水。约1.5h滴完，滴加完成后再反应0.5h。得率为826%参考文献（1）茉莉酮酸二甲酯的合成. 广州化工（2）茉莉酮酸二甲酯的合成新方法. 化学世界（3）茉莉酮酸二甲酯的简便合成方法. 有机化学(4) 水相中一些有机合成反应的研究进展有机化学( 5) 论文二氢茉莉酮酸甲酯的合成工艺研究(6 ) 刘振德，何煦昌微波辅助的Michael加成反应化学进展( 7) 黄陪强，高景星绿色合成：一个逐步形成的科学前沿化学进展.( 8) 孙诗澄，陈周甲，李残基等简便合成二氢茉莉酮酸甲酯和二氢新茉莉酮酸甲酯有机化学25