一种新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法及其在卷烟中的应用与流程

1.本发明属于烟用添加剂技术领域，具体是一种新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法及其在卷烟中的应用。


背景技术：

2.在日常生活当中，能对嗅觉及皮肤、口腔产生清凉感觉的化合物通常被称为凉味剂，最为人所知且最为常用的是薄荷脑，但由于其在高浓度使用时具有强烈的薄荷香味、苦味，还会造成一种灼烧的感觉，影响了其在某些领域的使用，因此香料化学工作者在过去的几十年中一直在寻找薄荷脑的替代产品或衍生产品，已经有不少的认为安全的化合物应用于食品、烟草、医药、日化等行业中，包括各种含薄荷基的衍生物和不含薄荷基的衍生物，比较成功且已商品化的主要有以下几种：德国symrise公司的乳酸薄荷酯(frescolat ml fema#3748)、薄荷脑乙二醇碳酸酯(frescolat mgc fema#3805)、薄荷脑丙二醇碳酸酯(frescolat mpc fema#3806)和薄荷酮甘油缩酮(frescolat mga fema#3807)，日本高砂香料公司的薄荷脑甘油醚(tk-10fema#3784)，法国vmf公司的丁二酸单薄荷酯(fema#3810)，美国千禧年化学品公司和瑞士奇华顿公司的ws-3(fema#3455)和美国千禧年化学品公司和法国罗地亚公司的ws-23(fema#3804)等。
3.碳酸酯类凉味剂一直是烟草化学研究的重点方向之一，目前常用的制备方法是传统的化学合成方法，而传统化学合成碳酸酯类凉味剂过程中需要大量金属催化剂和配体、高温以及会产生大量废弃物。另外，之前制备过程中使用的氯甲酰化试剂是光气，而由于光气是剧烈窒息性毒气，高浓度吸入可致肺水肿，并不是一种理想的甲酰化试剂。
4.为了解决以上问题，提出本发明。本发明目的是提供一种新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，可避免传统化学合成碳酸酯类凉味剂过程中需要大量金属催化剂和配体、高温以及会产生大量废弃物以及使用复杂且有毒的氯甲酰化试剂。


技术实现要素：

5.本发明的目的针对目前传统化学合成碳酸酯类凉味剂方法的局限性，提供一种新型的一锅法碳酸酯类凉味剂的制备方法。该方法使用一锅反应，在空气环境下，由薄荷醇、n,n'-羰基二咪唑与脂肪醇类反应得到碳酸酯类凉味剂。
6.本发明采用一锅法合成方法，在空气环境下，以薄荷醇与脂肪醇类为底物，n,n'-羰基二咪唑为甲酰化试剂，在反应溶剂中一锅法缩合反应制备新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂，制备过程反应条件温和、操作简单。另外，本发明使用n,n'-羰基二咪唑作为甲酰化试剂，,n'-羰基二咪唑则是白色固体，易于运输和储存。将本发明制备的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂作为烟用添加剂添加到烟草制品中，具有改善卷烟抽吸舒适度、清咽利喉的作用。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
8.本发明第一方面提供一种新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，该方法
是在空气环境下，以薄荷醇与脂肪醇类为底物，n,n'-羰基二咪唑为甲酰化试剂，在反应溶剂中一锅法缩合反应，其反应通式为：
[0009][0010]
其中脂肪醇类化合物的通式为roh,r为烷基等取代基。
[0011]
优选地，本发明所述脂肪醇类为甲醇、乙醇或叔丁醇等中的一种或几种混合使用。
[0012]
优选地，本发明所述碱为na2co3、naoh、三乙胺或1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7中的一种或几种混合使用。
[0013]
优选地，本发明所述溶剂为乙醇、乙腈、二甲基亚砜或甲苯中的一种或几种混合使用。
[0014]
优选地，本发明所述的薄荷醇、n,n'-羰基二咪唑、脂肪醇、碱的摩尔比为(1～2):(1～2):(1～2)：(1～2)。
[0015]
优选地，本发明所述的反应温度为室温至50℃，反应时间3-8小时。
[0016]
本发明第二方面提供一种本发明第一方面所述的合成方法制备得到的所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂在烟草中的应用，具体为，将所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂作为烟用添加剂添加到烟草制品中，具有改善卷烟抽吸舒适度、清咽利喉的作用。
[0017]
优选地，将所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂按照0.0001％-2％的质量比例添加到烟丝中。
[0018]
与传统有机合成相比，本发明具有独特的优势：
[0019]
1、本发明采用一锅法合成方法，在空气环境下，以薄荷醇与脂肪醇类为底物，n,n'-羰基二咪唑为甲酰化试剂，在反应溶剂中一锅法缩合反应制备新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂。多组分反应(multi-component reactions)，是将三种或三种以上的反应原料投到反应器中、在一定的条件下进行反应，反应生成单一产物，此即“一锅法”。在有机人名反应中，多组分反应有：asinger反应、biginelli反应、bucherer-bergs反应、gewald氨基噻吩合成、-blackburn-bienaym
é
胺基咪唑合成反应、hantzsch二氢吡啶合成法、kabachnik-fields反应、李朝军三组分反应、mannich反应、passerini反应、petasis反应、strecker氨基酸合成反应、ugi反应等。有些多组分反应具有原料简单易得、反应条件温和、操作简单、不需要经中间体的分离、高原子经济性、高选择性、对环境污染小、易于实现自动化等优点，在新药设计与合成、组合化学和天然产物合成中具有广泛应用。
[0020]
2、之前制备过程中使用的氯甲酰化试剂是光气，而由于光气是剧烈窒息性毒气，高浓度吸入可致肺水肿，并不是一种理想的甲酰化试剂。本发明使用n,n'-羰基二咪唑作为甲酰化试剂，,n'-羰基二咪唑则是白色固体，易于运输和储存，是更为理想的甲酰化试剂。
[0021]
3、通过本发明可以在温和反应条件下高产率地得到一系列碳酸酯类凉味剂，其在烟草化学，天然产物，药物及农药等的合成中都具有广阔的应用前景。将本发明制备的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂作为烟用添加剂添加到烟草制品中，具有改善卷烟抽吸舒适度、清咽利喉的作用。
附图说明
[0022]
图1为本发明的反应通式，其中脂肪醇类化合物的通式为roh,r为烷基等取代基。
[0023]
图2为本发明合成化合物(2-异丙基-5-甲基环己基)碳酸乙酯的结构式。
[0024]
图3为本发明合成化合物2-异丙基-5-甲基环己基碳酸甲酯的结构式。
[0025]
图4为本发明合成化合物碳酸叔丁酯(2-异丙基-5-甲基环己基)的结构式。
具体实施方式
[0026]
下具体实施方式：
[0027]
下面结合具体实施例对本发明进行说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件以及手册中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。以下实施例和对比例中所需要的原料均为市售。
[0028]
实施例1：(2-异丙基-5-甲基环己基)碳酸乙酯
[0029]
将底物46mg(1mmol)乙醇以及156mg(1mmol)(-)-l-薄荷醇为标准底物，加入10ml的甲苯作为溶解，搅拌溶解。向250ml圆底烧瓶中继续加入162mg(1mmol)n,n'-羰基二咪唑和304mg(2mmol)1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7，进行反应，反应温度为50℃。tlc检测反应进行，反应大约5小时候，萃取分离后以85％的收率得到了目标产物(2-异丙基-5-甲基环己基)碳酸乙酯。
[0030]
产物结构如下：
[0031]
所得产物核磁谱图如下：
[0032]
1h nmr(400mhz,cdcl3):δ＝4.51(td,j＝4.4,11.4hz,1h),4.23
–
4.17(m,2h),2.10
–
2.05(m,1h),1.99
–
1.92(m,1h),1.82
–
0.86(m,19h)ppm；13c nmr(100mhz,cdcl3):δ＝155.2,79.3,64.7,46.8,39.4,33.6,28.7,25.6,22.4,21.3,20.9,14.1ppm.
[0033]
将得到的(2-异丙基-5-甲基环己基)碳酸乙酯溶于食品级乙醇，按照烟丝质量的0.01％的比例添加到烟丝中，制成加热卷烟，与不添加所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的对照加热卷烟进行比较，经过评吸发现，该化合物可以提升烟气甜润感，清咽利喉。
[0034]
实施例2：2-异丙基-5-甲基环己基碳酸甲酯
[0035]
将底物32mg(1mmol)甲醇以及156mg(1mmol)(-)-l-薄荷醇为标准底物，加入10ml的甲苯作为溶解，搅拌溶解。向250ml圆底烧瓶中继续加入162mg(1mmol)n,n'-羰基二咪唑和304mg(2mmol)1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7，进行反应，反应温度为50℃。tlc检测反应进行，反应大约5小时候，萃取分离后以78％的收率得到了目标产物。
[0036]
产物结构如下：
[0037]
所得产物核磁谱图如下：
[0038]
1h nmr(400mhz,cdcl3)δ4.51(td,j＝10.9,4.4hz,1h),3.77(s,3h),2.13-2.04(m,1h),2.02-1.91(m,1h),1.74-1.63(m,2h),1.56-1.35(m,2h),1.14-0.99(m,2h),0.91(d,j＝6.9hz,6h),0.85(m,1h),0.79(d,j＝7.0hz,3h)ppm；13c nmr(101mhz,cdcl3)δ155.5,78.4,54.5,47.0,40.7,34.1,31.4,26.0,23.3,22.0,20.7,16.3ppm；hrms(ei)found:214.1571.calcd for c12h22o3:214.1565.
[0039]
将得到的2-异丙基-5-甲基环己基碳酸甲酯溶于食品级乙醇，按照烟丝质量的0.02％的比例添加到烟丝中，制成加热卷烟，与不添加所述的2-异丙基-5-甲基环己基碳酸甲酯的对照加热卷烟进行比较，经过评吸发现，该化合物可以提高舒适度，丰富香气量，清咽利喉。
[0040]
实施例3：碳酸叔丁酯(2-异丙基-5-甲基环己基)
[0041]
将底物74mg(1mmol)叔丁醇以及156mg(1mmol)(-)-l-薄荷醇为标准底物，加入10ml的甲苯作为溶解，搅拌溶解。向250ml圆底烧瓶中继续加入162mg(1mmol)n,n'-羰基二咪唑和304mg(2mmol)1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7，进行反应，反应温度为50℃。tlc检测反应进行，反应大约5小时候，萃取分离后以68％的收率得到了目标产物。
[0042]
产物结构如下：
[0043]
所得产物核磁谱图如下：
[0044]
1h nmr(400mhz,cdcl3)δ4.45(td,j＝10.8,4.0hz,1h),2.02(m,1h),2.00-1.89(m,1h),1.65(m,2h),1.46-1.44(m,11h),1.04(m,2h),0.89-0.86(m,7h),0.77(d,j＝7.0hz,3h)ppm；13c nmr(101mhz,cdcl3)δ154.7,81.4,77.7,47.0,40.7,34.1,31.4,27.8,26.0,23.3,22.0,20.6,16.1ppm；hrms(ei)found:256.2039.calcd for c15h28o3:256.2042.
[0045]
将得到的碳酸叔丁酯(2-异丙基-5-甲基环己基)溶于食品级乙醇，按照烟丝质量的0.001％的比例添加到烟丝中，制成加热卷烟，与不添加所述的碳酸叔丁酯(2-异丙基-5-甲基环己基)的对照加热卷烟进行比较，经过评吸发现，该化合物可以提高舒适度，类似薄荷的凉爽感。

技术特征：
1.一种新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，其特征在于，该方法是在空气环境下，以薄荷醇与脂肪醇类为底物，n,n'-羰基二咪唑为甲酰化试剂，在反应溶剂中一锅法缩合反应，其反应通式为：2.根据权利要求1所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，其特征在于，所述脂肪醇类为甲醇、乙醇或叔丁醇中的一种或几种混合。3.根据权利要求1所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，其特征在于，所述碱为na2co3、naoh、三乙胺或1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7中的一种或几种混合。4.根据权利要求1所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，其特征在于，所述反应溶剂为乙醇、乙腈、二甲基亚砜或甲苯等中的一种或几种混合。5.根据权利要求1所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，其特征在于，所述反应薄荷醇、n,n'-羰基二咪唑、脂肪醇、碱的摩尔比为(1～2):(1～2):(1～2)：(1～2)。6.根据权利要求1所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法，其特征在于，所述反应温度为室温至50℃，反应时间3-8小时。7.一种权利要求1-6任一项所述的合成方法制备得到的所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂在烟草中的应用，其特征在于，将所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂作为烟用添加剂添加到烟草制品中，具有改善卷烟抽吸舒适度、清咽利喉的作用。8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将所述的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂按照0.0001％-2％的质量比例添加到烟丝中。

技术总结
本发明公开一种新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂的一锅法合成方法及其在卷烟中的应用，该方法是在空气环境下，以薄荷醇与脂肪醇类为底物，N,N'-羰基二咪唑为甲酰化试剂，在反应溶剂中一锅法缩合反应，其反应通式为：本发明采用一锅法合成方法，在空气环境下，以薄荷醇与脂肪醇类为底物，N,N'-羰基二咪唑为甲酰化试剂，在反应溶剂中一锅法缩合反应制备新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂，制备过程反应条件温和、操作简单。另外，本发明使用N,N'-羰基二咪唑作为甲酰化试剂,N'-羰基二咪唑则是白色固体，易于运输和储存。将本发明制备的新型薄荷醇碳酸酯类凉味剂作为烟用添加剂添加到烟草制品中，具有改善卷烟抽吸舒适度、清咽利喉的作用。清咽利喉的作用。清咽利喉的作用。


技术研发人员：唐石云 司晓喜 刘春波 李振杰 张凤梅 夏建军 韩莹 杨继 徐艳群 何沛 向能军 刘志华 蒋薇 李萌 张玲 桂清文
受保护的技术使用者：云南中烟工业有限责任公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/1/28