Page 230 - 《精细化工》2021年第6期

·1292· 精细化工 FINE CHEMICALS
要来源。
1-甲基葡萄糖为非天然存在的半缩酮结构的七
碳糖，相比半缩醛结构的葡萄糖，其在 C1 位多一
个甲基。葡萄糖主要裂解产物为糠醛、5-甲基糠醛、
5-羟甲基糠醛，根据其裂解机理推测，1-甲基葡萄
糖裂解产物应以香气更加突出的 2-乙酰基呋喃等酮
类结构为主，是完全不同于葡萄糖的新型香味前体
物质，在食品和卷烟领域具有较好的应用前景。然
而目前文献报道的几种 1-甲基葡萄糖的合成方法均
较为繁琐。HEHRE 等 [12] 以腈基古洛庚酮糖为原料，
通过 6 步反应合成了 1-甲基葡萄糖。KLEIN 等
认为该方法的最后一步也可以利用磷酸化酶催化
的方式合成，该路线反应步骤多、产率低，且原料
也需要多步制备；ZHU 等 [14] 以 1-O-甲基葡萄糖苷为
原料，通过苄基化、脱甲基、氧化、甲基加成、脱
苄基 5 步反应合成了 1-甲基葡萄糖，该路线步骤较
多，且用到戴斯-马丁氧化剂、Pd/C 等贵重试剂，不
适合工业生产。因此，从简单原料出发，探索高效
便捷的合成方法对 1-甲基葡萄糖的开发应用具有重
要意义。
本文提出以葡萄糖酸 δ-内酯为原料，通过 3 步
反应来制备 1-甲基葡萄糖，通过热裂解-气相色谱-
质谱联用技术（Py-GC/MS）对 1-甲基葡萄糖的热裂
解产物和热裂解行为进行考察，旨在提供简便的合
成方法，为特色香原料的研发提供参考。合成路线
如下所示。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
葡萄糖酸 δ-内酯、三甲基氯硅烷（TMSCl），质
量分数均为 99%，上海阿拉丁生化科技股份有限公
司；甲基锂（CH 3 Li）二乙氧基甲烷溶液（3 mol/L）、
+
甲基溴化镁二乙醚溶液（3 mol/L）、H 阳离子交换
树脂（试剂级），西格玛奥德里奇（上海）贸易有限
公司；其他试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有
限公司。无水四氢呋喃（THF）精制方法：THF 加
入金属钠，回流 48 h 后蒸馏。
AvanceⅢ 600 MHz 核磁 共振波谱仪 ，瑞士
第 38 卷
Bruker 公司；Sciex Triple TOF 6600 型高分辨质谱
仪，美国 AB 公司；5250T-7890A-5975C 型热裂解-
气相色谱-质谱联用仪，美国 Agilent 公司。
1.2 合成方法
1.2.1 2,3,4,6-四-O-三甲基硅烷基-葡萄糖酸内酯
（Ⅰ）的合成
将葡萄糖酸 δ-内酯 12 g（67.4 mmol）悬浮于无
水 THF 中，加入 N-甲基吗啉 54.5 g（540 mmol），
然后冷却至 0 ℃，加入 TMSCl 44 g（404 mmol），
升至室温反应 20 h，TLC 跟踪反应进程〔展开剂 V(石
[13] 油醚)∶V(乙酸乙酯)= 20∶1〕。反应液冷却至 0 ℃，
加入 80 mL 水，分出有机层，水相用正庚烷萃取，
合并的有机相用饱和 KH 2 PO 4 溶液洗涤 2 次，然后
用饱和 NaCl 溶液洗涤 2 次，无水 Na 2 SO 4 干燥，减
压浓缩得到三甲基硅烷（TMS）保护的葡萄糖酸 δ-
内酯（Ⅰ）29.8 g，为无色油状物，产率为 98%（产
率为目标产物所得实际质量与理论质量之比，下
1
同）。 HNMR (CDCl 3 , 600 MHz), δ: 4.17 (dt, J = 7.7、
2.5 Hz, 1H), 3.99 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 3.90 (t, J = 7.5
Hz, 1H), 3.82~3.73 (m, 3H), 0.19 (s, 9H), 0.17 (s, 9H),
13
0.16 (s, 9H), 0.12 (s, 9H); CNMR (CDCl 3 , 150 MHz),
δ: 171.0, 81.3, 75.8, 73.0, 70.7, 61.3, 0.8, 0.5, 0.3,
–0.4。
1.2.2 2,3,4,6-四-O-三甲基硅烷基-1-甲基-葡萄糖
（Ⅱ）的合成
将 TMS 保护的葡萄糖酸 δ-内酯 20 g（40 mmol）
溶于无水 THF，置于–78 ℃搅拌反应浴中，氮气保
护下滴加甲基锂溶液 26.7 mL（80 mmol），–78 ℃
下反应 20 min。反应完毕升温至 0 ℃，加入 10 mL
饱和 NH 4 Cl 溶液，再加入乙酸乙酯稀释，有机层用
饱和 NaCl 洗涤，无水 Na 2 SO 4 干燥，减压除去溶剂，
得到 TMS 保护的 1-甲基葡萄糖（Ⅱ）18.6 g，为无
1
色油状物，产率为 90%。 HNMR (CDCl 3 , 600 MHz),
δ: 3.78~3.16 (m, 6H), 1.49 (s, 3H), 0.19 (s, 9H), 0.18
13
(s, 9H), 0.17 (s, 9H), 0.15 (s, 9H); CNMR (CDCl 3 ,
150 MHz), δ: 99.8, 77.7, 76.4, 72.8, 71.5, 61.9, 26.1,
1.7, 1.3, 1.0, 0.7。
1.2.3 1-甲基葡萄糖（Ⅲ）的合成
将化合物Ⅱ16 g（34 mmol）置于烧瓶中，加入
+
150 mL 体积分数为 80%的乙腈水溶液，加入 H 阳
离子交换树脂 40 g（湿态），室温反应 3 h，减压除
去溶剂，得到 1-甲基葡萄糖 6.4 g，产率为 98%。
1 HNMR (D 2 O, 600 MHz), δ: 3.69 (dd, J = 11.9、2.0 Hz,
1H, H-6a), 3.65 (ddd, J = 9.9、5.3、2.1 Hz, 1H, H-5),
3.60 (dd, J = 11.9、5.3 Hz, 1H, H-6b), 3.52 (t, J = 9.4
Hz, 1H, H-4), 3.26 (t, J = 9.6 Hz, 1H, H-3), 3.14 (d, J
13
= 9.6 Hz, 1H , H-2), 1.33 (s, 3H); CNMR (D 2 O, 150
MHz), δ: 97.4 (C-1), 75.0 (C-2), 73.5 (C-4), 72.2
(C-5), 69.8 (C-3), 60.6 (C-6), 24.5 (CH 3 ); HRMS