Page 165 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 白 冰，等: 焦甜香料 2,4-二羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮的制备及加香应用 ·1779·

表 1 乙酰氧化试剂筛选 酮)=3∶1、反应温度为 100 ℃的条件下，对反应时
Table 1 Screening of acetoxylation reagents 间进行了优化（序号 7~10）。由序号 7~10 可以发
序号 试剂 溶剂 产率/% 现，反应 6 h 即可达到最高产率，为 89%（序号 9），
1 无水四乙酸铅 甲苯 72 继续增加反应时间，产率反而有所下降，这可能是
2 三乙酸锰 苯 35 因为时间延长导致副反应增加。最后，以甲苯为溶
3 乙酸银 乙腈 未反应 剂，在 n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃酮)=3∶1、反应时间 6 h、
4 高锰酸钾/乙酸/乙酸酐 苯 产物杂乱，无目标产物 考察了反应温度对产率的影响（序号 11~13）。由
序号 11~13 可以发现，反应温度为 80 ℃时，反应
以无水四乙酸铅为乙酰氧化试剂，对乙酰氧化 不充分，产率为 85%，而反应温度过高会导致杂质
化反应条件进行了优化，结果见表 2。 增多，因此反应温度控制在 90 ℃（序号 12）。综
上，确定最优乙酰氧化反应条件为：甲苯为溶剂、
表 2 乙酰氧化反应条件优化 Pb(OAc) 4 为乙酰氧化试剂、n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃
Table 2 Optimization of acetoxylation
酮)=3∶1、反应温度 90 ℃、反应时间 6 h。在此条
n[Pb(OAc) 4]∶ 反应 反应
序号 溶剂 产率/% 件下，目标产物产率为 90%。
n(呋喃酮) 时间/h 温度/℃
2.2.2 乙酰基的脱除
1 2∶1 甲苯 10 100 72
常见的酯水解反应以碱催化水解居多，甲醇钠/
2 2∶1 苯 10 80 66
甲醇，碳酸钾/甲醇，氢氧化钠/甲醇-水等体系均可
3 2∶1 环己烷 10 100 63
快速、高效地水解酯。首先，使用上述方法对 2,4-
4 2.5∶1 甲苯 10 100 79
二羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮二乙酸酯进行水
5 3∶1 甲苯 10 100 88
解，其中甲醇钠、碳酸钾、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十
6 3.5∶1 甲苯 10 100 88
一碳-7-烯（DBU）和氢氧化钠均可快速催化 2,4-二
7 3∶1 甲苯 12 100 87
羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮二乙酸酯转化，然而
8 3∶1 甲苯 8 100 89
反应体系中几乎无目标产物，可能是因为 2,4-二羟
9 3∶1 甲苯 6 100 89
基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮在碱溶液中不稳定，易
10 3∶1 甲苯 4 100 81
发生消除反应，并进一步生成复杂副产物。
11 3∶1 甲苯 6 80 85
脂肪酶催化的酯合成和酯水解反应已广泛应用
12 3∶1 甲苯 6 90 90 [17-18]
于工业领域 ，是替代化学法的有效途径，且对
13 3∶1 甲苯 6 110 87
环境友好，因此，考虑使用酶催化的方式对 2,4-二
注：呋喃酮 10 mmol、溶剂 30 mL、产率为分离产率，下同。 羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮二乙酸酯进行水解。
首先对不同来源的脂肪酶和酯酶进行了筛选，结果
首先，固定 n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃酮)=2∶1、反
如表 3 所示。
应时间 10 h、反应温度为 100 ℃（苯除外），考察
了不同溶剂对反应的影响（表 2 序号 1~3）。由序 表 3 酶的筛选
号 1~3 可知，甲苯、苯和环己烷 3 种溶剂均可促进 Table 3 Screening of lipases
反应的进行，其中，以苯和环己烷为溶剂时，产率 序号 脂肪酶和酯酶（来源） 反应情况
中等，分别为 66%和 63%；而以甲苯为溶剂时，产 1 皱褶假丝酵母菌 未反应
物产率最高，达到了 72%。因此，选择甲苯为溶剂。 2 猪胰腺 未反应
当 n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃酮)=2∶1 时，通过 GC-MS 3 Amano 脂肪酶 A（黑曲霉） 未反应
检测（面积归一化法，下同）发现，底物未完全转
4 Amano PS（伯克霍尔德菌） 未反应
化，存在中间体 2-乙酰氧基-4-羟基-2,5-二甲基-
5 雪白根霉 脱去 4 位乙酰基
3(2H)-呋喃酮。因此，以甲苯为溶剂，在反应时间
6 Novozym435 脱去 2 位和 4 位乙酰基
10 h、反应温度为 100 ℃的条件下，对无水四乙酸
7 酯酶（猪肝脏） 脱去 2 位和 4 位乙酰基
铅用量进行了优化（表 2 序号 4~6）。由序号 4~6
注：底物 2.2 mmol、酶 33 mg，产物 GC-MS 检测。
可以发现，当 n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃酮)=3∶1 时，乙
酰氧化反应进行完全（序号 5），继续增加用量产 由表 3 可知，皱褶假丝酵母菌脂肪酶、猪胰脂
率未增加，因此，选取 n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃酮)=3∶ 肪酶、伯克霍尔德菌脂肪酶和 Amano 脂肪酶 A 均
1。接着，以甲苯为溶剂，在 n[Pb(OAc) 4]∶n(呋喃 无水解作用（序号 1~4）；雪白根霉脂肪酶可以较