3-甲基环戊烷-1,2-二酮的合成与用途

3-甲基环戊烷-1,2-二酮，英文名为3-Methyl-1,2-cyclopentanedione，常温常压下为白色或者灰白色固体粉末，具有焦糖样的甜香香味及 坚果类香气。3-甲基环戊烷-1,2-二酮可作为有机合成，生物化学和精细化学品中间体，可用于药物分子，农药分子以及生物活性分子的衍生化和修饰，此外，3-甲基环戊烷-1,2-二酮还可以用于食用香料，洗涤剂和化妆品的制备。

溶解性

3-甲基环戊烷-1,2-二酮能溶解于常见的有机溶剂例如乙酸乙酯，二甲基亚砜，二氯甲烷以及醇类溶剂等。此外，3-甲基环戊烷-1,2-二酮在水中也有一定的溶解度。

食品用途

我国GB2760-86规定为3-甲基环戊烷-1,2-二酮是允许使用的食用香料。主要用以配制槭、熏烟、奶油硬糖、和杏子等型香精。

合成方法

图1 3-甲基环戊烷-1,2-二酮的合成路线

将二醇（0.424 mmol）、催化剂（5 mol%）、LiOH-H2O（1.0 equiv）和溶剂[2 mL，MeCN-H2O（1:1）]加入一个10 mL的玻璃反应器中，配备一个冷凝器，所得的反应混合物在60度下搅拌一段时间，通过TLC监测底物的消耗情况。当底物被消耗后，过滤除去催化剂，然后用乙酸乙酯（15mL）冲洗，往滤液中加入乙酸乙酯（10mL），再用0.025M盐酸水溶液（20mL）洗涤得到的两相溶液，分离的水层用乙酸乙酯（20mL）萃取一次，合并的萃取物在MgSO4上干燥并在真空中浓缩，最后通过硅胶柱色谱法[乙酸乙酯-石油醚(2.5:10)]提纯固体粗品，得到白色结晶固体3-甲基环戊烷-1,2-二酮，产量为74%。[1]

应用转化

图2 3-甲基环戊烷-1,2-二酮的应用转化

将3-甲基环戊烷-1,2-二酮（2.0毫摩尔）、NH2O-HCl（20.0毫摩尔，10.0当量）、吡啶（10毫升）和乙醇（10毫升）加入到一个装有磁性搅拌棒的干燥圆底烧瓶中，在90度下搅拌该混合物48小时。反应结束后，将反应混合物冷却至室温，然后向圆底烧瓶中加入2N盐酸水溶液，用乙酸乙酯萃取该混合物，将合并的有机层在Na2SO4上干燥，过滤反应物，所得的滤液在真空下浓缩，然后用短硅胶柱（石油醚/乙酸乙酯=2/1）分离纯化残留物即可得到目标产物分子。[2]

储存条件

3-甲基环戊烷-1,2-二酮化学性质较为稳定，正常情况下不会分解，因此3-甲基环戊烷-1,2-二酮密封保存在室温且干燥的环境中即可。

参考文献

[1] Reile, Indrek et al Synlett, (3), 347-350; 2008

[2] Zhang, Qi et al New Journal of Chemistry, 46(4), 1489-1493; 2022