叶醇的主要应用和制备

 背景及概述[1]

一种香料化合物。学名顺-3-己烯-1-醇。分子式C6H12O，分子量100.16。为无色液体，具有优雅的青叶香气。沸点156～157℃，相对密度d4200.849，折射率nD201.4410。微溶于水，溶于乙醇，丙二醇等有机溶剂中，常以醇或酯的形式存在于茶叶、番茄、桂花、茉莉、香叶、薄荷、紫罗兰等许多植物中。其合成路线报道很多，日本高砂香料公司以戊二烯和甲醛为原料，先生成二氢吡喃，然后在锂催化作用下开环而得。叶醇是花香型，青香型香精重要香料之一，只加入1%左右即可获得新鲜青叶香韵。在回到大自然界中去的口号下，叶醇在西方型香精中将起重要作用。在瓜果香精中只用微量即有功效。

应用[2]

1. 叶醇在食品中的应用

叶醇广泛分布于绿色植物的叶、花和果实中，因而自人类有史以来就随食物链被人体摄取。据估计，美国公民每年仅通过食用西红柿就要消费10公吨的叶醇。故叶醇属于一种天然、安全无毒副作用的化合物。我国GB2760-1996标准规定可按生产需要适量用于食品香精。在日本，叶醇广泛应用于有香蕉、草莓、柑桔、玫瑰香葡萄、苹果等天然新鲜风味香精的调配，也与乙酸、戊酸、乳酸等酯类并用，以改变食品口味，主要用于抑制清凉饮料和果汁的甜味余味。

2. 叶醇在日用化工中的应用

叶醇具有强烈的新鲜青草香气，是一种流行的清香型名贵香料。叶醇及其酯类在香精生产中是不可缺少的调香剂。据报道，目前在世界上40多种著名香精配方中均含有叶醇成分，通常只需添加0.5%或更少的叶醇，即可得到显著的叶青香气味。在化妆品行业中，叶醇用于调配各种与天然香料类似的人造精油，如铃兰型、丁香型、橡苔型、薄荷型和熏衣草型精油等，也可用于调配各种花香型香精、使人造精油和香精具有青香的头香香韵。叶醇也是合成茉莉酮和茉莉酮酸甲酯的重要原料。叶醇及其衍生物是20世纪60年代香料行业绿色革命的象征。

3. 叶醇在生物防治中的应用

叶醇还是植物和昆虫两方面不可缺少的生理活性物质。昆虫利用叶醇作为警报、集合等信息素或性激素。如用叶醇与苯琨以一定的比例混合后，可诱导雄性金龟子、甲虫的聚集，从而用以大面积的捕杀诸如此类的森林害虫。由此可见，叶醇是一种有重要应用价值的化合物。

国内外开发现状[2]

国外于20世纪60年代就已开始工业化生产叶醇。主要的生产厂家为日本的Zeon和Shinetsu。Zeon是用1，4-丁二醇法生产，Shinetsu是用乙炔法生产，Shinetsu的生产工艺目前处于世界顶尖水平。IFF(美国和荷兰)公司根据内部需要，既生产也购买叶醇。Fontarone(法国，巴黎)公司除生产叶醇外，它还生产诸如叶醇酯类、顺式-4-庚烯酮、顺式-6-壬烯醛和顺式-茉莉酮等叶醇衍生物。而国内到90年代才开始研究，有关单位已开发出以四氢呋喃为原料合成叶醇的新工艺。我国现有上海申宝香料实业有限公司、广州百花香料公司、杭州香料厂、哈尔滨香料厂等几家企业生产叶醇酯类香料

主要产品有：甲酸叶醇酯、乙酸叶醇酯、丁酸叶醇酯、异丁酸叶醇酯、2-甲基丁酸叶醇酯、戊酸叶醇酯、己酸叶醇酯、水扬酸叶醇酯、苯甲酸叶醇酯。但由于国内自产叶醇数量极为有限，限制了叶醇酯类产品的开发、利用。目前，杭州瑞霖化工有限公司利用企业长期从事食品添加剂行业所取得的资金、技术、生产和销售优势，新建叶醇生产线，拟建年产60吨的叶醇项目，有望成为该产品国内的生产企业。该项目的实施将有力的促进我国香料工业及相关行业的发展。

制备[2]

1. 天然植物中提取

叶醇几乎存在于所有绿色植物中，所谓象征植物”绿色”的本体在气味上的体现就是叶醇。虽然自人类有史以来，叶醇就成为人类食物链的一个环节，但直到1895年才在茶油中测到它的存在。在1917年，人们又发现叶醇存在于日本薄荷油中，并粗略地确定了其结构，Stoll和Rouve确定叶醇的结构为顺-3-已烯-l-醇。大约在1920年进行红茶的发酵时亦发现了叶醇，1930年左右日本化学工作者在茶的鲜叶中也发现了它。相继在许多高等植物中发现了叶醇，如大花茉莉、小花茉莉、薄荷、香茅、紫花地丁、番茄、茶叶、百里香、山竹果、香叶天竺葵、鸡桑、草莓、葡萄、猕猴桃、圆柚、悬钩子、桂花、桅子花、紫罗兰叶、红三叶草、萝卜、复盆子和刺槐等中。在洋槐和桑树的叶油中叶醇的含量可达50%，绿茶中近30%。叶醇的天然提取法可由这些植物中分离提取，主要是由精油中提取，然后与相应的邻苯二酸盐或脲基甲酸盐反应而提纯，得到的顺式异构体占95%。从植物中提取的精油本身数量有限，精油中往往又含有种类繁多的化合物。因而欲提取、分离到某一具体的化合物(如叶醇)相当困难，且提取的得率也极微。显而易见，直接从天然植物中提取叶醇无法满足对叶醇的需求，这在实践中也是极不经济的。

2. 化学合成

化学合成是目前叶醇制取的主要方法。文献已发表了数十种化学合成方法，有几种已实现了工业化生产。综观诸多化学合成方法，合成叶醇的关键是如何高收率和立体选择性地引入3-顺式双键。引入3-顺式双键的方法主要有五种：一是3-己炔-1-醇的催化氢化；二是共轭己二烯醇的选择性还原；三是3-氯-2-乙基四氢呋喃的还原开环；四是顺式烯烃衍生物的转化；五是利用Witting反应。下面就各种合成方法予以介绍。

1）3-己炔-1-醇的选择性氢化

3-己炔-1-醇在Lindlar催化剂的存在下与氢气反应，可使炔烃加氢停留在烯烃阶段并得到顺式构型。此方法是制备叶醇最主要的方法之一。其中日本在此路线上取得了突破，已应用于工业生产。他们用石油化工产品中的基本原料丁炔或丁二烯与环氧乙烷在金属钠和液氨中先制得关键中间体3-己炔-1-醇，再控制催化加氢即得到叶醇。合成路线下：

2）共轭双烯醇的选择性催化加氢：共轭双烯原料较易得到，以乙醛-巴豆醛、山梨酸、乙烯基乙炔为原料均可获得共轭双烯醇。关键是找出合适的催化剂控制进行1，4-加氢得到顺式构型烯烃。1982年，日本科学家发现用Cr(C0)6或Cr(C0)3的芳基复合催化剂时，可以使反，反-共轭双烯选择氢化，高收率、高立体选择性的得到顺式构型的烯烃。具体如乙醛和巴豆醛在磷酸催化下的羟醛缩合，然后用硼氢化钠还原得到(E，E)-2，4-己二烯-1-醇，后者用Cr(C0)6作为催化剂，在甲醇中选择性1，4-加氢，得到叶醇，产品含量大于98%，收率约为90%。反应式如下：

3）2-乙基-3-氯代四氢呋喃的还原开环-四氢呋喃法
l987年，丁新腾等以四氢呋喃的衍生物2-乙基-3-氯代四氢呋喃为原料合成了叶醇.合成路线如下：

该路线用镁对2-乙基-3-氯代四氢呋喃开环，所得产物中顺式异构体(叶醇)占85%，反式异构体占15%；而用钠对2-乙基-3-氯代四氢呋喃开环，产物中叶醇占51%，反式异构体占49%。为进一步提高叶醇的收率，尤田耙等对上述工艺路线做了改进。将按上述路线合成的顺反异构体的混合物转变成3-己炔-1-醇，然后催化加氢得到产物，其中叶醇含量达95%。

4）顺式烯烃衍生物的转化

叶醇也可通过先制得顺式构型的双键，进而进行转化方法的制备。其中一个重要的例子是通过1，3-戊二烯与甲醛进行Diels-A1der反应先形成顺式双键，然后用锂-乙胺还原开裂。此方法原料易得，合成步骤少。其步收率为51.5%，总收率为43%，得到的产物中顺式异构体(叶醇)>92%。合成路线如下：

5）Witting反应-3-氯丙醇-三苯基膦-丙醛法

该法反应条件温和，合成路线短，收率高，原料易得。此类反应中，反应溶剂以及溶剂中的盐类存在与否对产物中顺反异构体的比例有较大的影响，所以选择合适的溶剂及去除溶剂中的盐类有利于提高叶醇的收率。由于witting试剂制备困难，且不易与产物分离，所以此方法难以工业化。有人将witting试剂键连于聚合物骨架上，制得高分子witting试剂用于反应，取得了较好的效果。

主要参考资料

[1] 精细化工辞典

[2] 叶醇的研究进展