桧木醇的应用和制备

背景及概述^[1][2]

桧木醇( Hinokitol) ，化学名称为2-羟基-4-( 1-甲基乙基)-2，4，6-环庚三烯-1-酮。桧木醇是由日本科学家Anderson 从台湾扁柏的树干中提取的一种具有卓酚酮骨架的单萜类的天然化合物，属于托酚酮族化合物。桧木醇是一种具有卓酚酮骨架的单萜类天然化合物，具有良好的抗菌、抗氧化等生理活性，是高安全性的植物成分。因天然资源有限，近年来国内外大力研发其合成技术。现有合成路线主要有：(1) 从甲氧基环庚三烯经异丙基环庚三烯酮和氨基异丙基环庚三烯酮合成；(2) 从香芹酮经环氧化、缩醛化等六步反应合成；(3) 以异丙基环己酮或异丙基环己烯酮为原料合成羟基腈，再转变为异丙基环庚酮，经氧化、溴化、脱溴化氢得到；(4) 溴代环庚三烯酮与一种有机物反应，然后催化氢化得到；(5) 环戊二烯在氢氧化钾作用下与异丙基溴发生烷基化反应得到1-异丙基环戊二烯，再与二氯乙酰氯加成，最后扩环得到桧木醇。但是前四条路线比较复杂，或产率较低，或纯度较低，或是原料不易得到，无法实现工业化生产。而上述第五条的合成方法所用原料环戊二烯价廉易得，合成步骤少，但步烷基化反应合成1-异丙基环戊二烯过程中，使用氢氧化钾产品收率较低，且易引入副产物2-异丙基环戊二烯与5-异丙基环戊二烯，继而在进行下一步1-烯酮加成物的合成过程中同样的会生成副产物2-烯酮加成物与5-烯酮加成物，所以该反应体系的选择及投料比成为提高收率和纯度的重要研究方向。

应用^[3-4]

桧木醇有良好的抗菌性、保湿性和害虫忌避效果，可做为抗菌、防虫剂。桧木醇是台湾扁柏精油的主要成分，具有广泛的生物活性，有较强的杀菌能力，对一般细菌的最小抑菌浓度为10 ～ 100ppm，气味芬芳而效果良好，能杀死空气中细菌、微菌，能够防止害虫侵害人体、抑制人类病源菌。目前桧木醇广泛用于生产沐浴露、化妆品、医药、农业等产品。如有研究开发了一种有桧木醇的消毒除臭剂，采用桧木醇为主要抗菌剂，不含氯、碘等刺激性化合物，复配以乙醇、表面活性剂、水等，配制成喷雾消毒器使用的抗菌除臭液。该抗菌液经喷雾器雾化后，能迅速与之车内细菌作用，抑制其繁殖，消除车内异味。从而达到清新车内空气之目的。具有对皮肤无刺激、安全、不污染环境等优点。也可以直接喷于硬表面或对手部皮肤进行消毒。极具工业化生产潜力；还有研究开发一种具有抗菌功能的果蔬保鲜膜及制备方法。通过配制保鲜膜混合基料，并采用螺杆挤出机挤出并吹塑成膜，在膜出口处将桧木醇液体喷涂于膜的表面，再进行双向拉伸，即可制得具有抗菌功能的果蔬保鲜膜。该方法所使用的桧木醇具有良好的抗菌性、保湿性，并且无毒性，与低密度聚乙烯薄膜相容性好，可均分散于薄膜表面，抑菌率高且保湿性好，抗菌维持时间长，能够大幅度提高果蔬的储存寿命，并且加工稳定性好，制备过程简单易控制，能耗低，环保性好，成本低廉，适合规模化生产。此外桧木醇对抑制金黄色葡萄球菌有很好的效果。另外，桧木醇在土传病害方面的防治上具有突出效果。

制备 ^[1]

步骤1：1-异丙基环戊二烯的合成

氮气保护下，将金属钠(14 g，0.6 mol) 溶解于四氢呋喃(250 g) 中，加入环戊二烯( 48 g，0.72 mol) ， 30℃下反应1 h，减压蒸去四氢呋喃后，加入二甲基亚砜( 50 g) ，得到环戊二烯基钠的二甲基亚砜溶液。向此溶液中加入正己烷( 142 g) ，冷却至0℃，50min 内滴入异丙基溴( 148 g，1.2 mol) ，加料期间保持温度不超过5℃，滴加完不超过10℃； 然后缓慢加入1 N 盐酸溶液( 62 g) 和正己烷( 155 g) ，10℃下搅拌5 min，静置5 min 后，分离出有机层和水层，得到含异丙基环戊二烯的溶液( 420 g) ，将此溶液于20.0℃下静置6 h 进行异构化，异构体的比例变成1 位∶5位∶2 位= 96.3∶1.7∶2.0，收率95.2%。

步骤2：7，7-二氯-3-异丙基-双环［3，2，0］庚-2-烯-6-酮的合成

将异丙基环戊二烯( 61.77 g，0.571 mol) 溶于正己烷( 500mL) 中，0℃下，缓慢加入二氯乙酰氯( 92.58 g，0 .658 mol)，然后0℃下，于2h 内滴加完三乙胺( 66.58 g，0 .658 mol)，再加入1 N盐酸溶解反应生成的盐，分离出有机层，得到含烯酮加成物7，7-二氯-3-异丙基-双环［3，2，0］庚-2-烯-6-酮的正己烷溶液，蒸去溶剂后减压蒸馏，得到107 g 含烯酮加成物的馏分，收率85.8%，纯度98%。GC 分析异构体的比例为1 位∶5 位∶2 位= 99.8∶0∶0.2。

步骤3：桧木醇的合成

将烯酮加成物( 173.76 g，0 .761 mol) 溶于叔丁醇( 1032 g) 、水( 274 g) 和醋酸( 274 g) 的混合溶剂中，加热至回流。回流下滴加三乙胺( 539.04 g，5 .327 mol)，2.5 h 滴加完毕，继续回流1.5h 后，冷却至室温。依次加入水( 1575 g) 、浓盐酸( 119 g) 和正己烷( 1000 mL)，分层。将有机层减压蒸去溶剂，得到桧木醇粗品130.09 g( 纯度79.9%)，收率83.2%。将粗产物减压蒸馏，在45～90℃ /1 mm Hg 馏出前馏分后，收集约95℃ /1 mm Hg的主馏分，得到106.64 g 桧木醇，蒸馏回收率97.5%。40℃下将此馏分溶于正己烷( 500 mL)，以每分钟1 ～ 2℃的速度冷却至0℃。析出晶体，抽滤，滤饼用冷至0℃的正己烷洗涤，干燥，得到93.27 g( 0.568 mol) 桧木醇晶体，纯度99.9%，结晶回收率92.1%。

主要参考资料

[1] 桧木醇的合成新工艺研究

[2] 桧木醇对采后龙眼果实品质和生理的影响

[3] CN201711469683.5一种具有抗菌功能的果蔬保鲜膜及制备方法

[4] CN200910196135.9含有桧木醇的喷雾消毒除臭剂