2,3-戊二酮的应用与合成

介绍

2,3-戊二酮，化学式C5H8O2，外观是一种黄色的油状液体，具有甜白脱、奶油、焦糖的香气，并且带有坚果的底香。它有醌的微甜气味，稀释后有奶油气味，微溶于水，但可以溶于乙醇等有机溶剂。

图一 2,3-戊二酮

应用

2,3-戊二酮又称乙酰丙酰,是一种奶香型香料,香气比丁二酮柔和,留香时间长,用于调配咖啡、可可、奶酪、奶油、坚果、焦糖等食用香精和酒用香精。它不仅可以作为香料,而且还是一个重要的有机合成中间体,如可用于咪唑类化合物的合成。另外,它还用于药物、防腐剂、杀菌剂、环氧树脂的硬化剂及丙烯纤维助染剂的制备。

合成

现有合成方法的缺点

文献报道的2,3-戊二酮合成方法主要有:1)以羟基丙酮和三聚乙醛为原料,在相转移催化剂作用下进行非均相反应[1],质量收率85.0%,但原料价格贵,催化剂难以回收；2)以2-甲基戊烯酮为原料进行臭氧化反应，反应选择性96.9%,质量收率66.9%，但反应条件十分苛刻,需-75 ℃深冷,且产品提纯困难,环境污染严重；3)以3-氯-2-戊酮为原料，经过多步反应获得产品,该方法路线长,总收率39.1%；4)以乙醛和丙醛为原料,通过5-(2-羟乙基)-3,4-二甲基-1,3-噻唑盐催化交叉偶联制备偶姻，经氧化得到2,3-戊二酮、3,4-己二酮和2,3-丁二酮混合物，再分离得到产品。该制备方法分离工艺复杂，操作烦琐；5)以乳酸为原料，通过碱催化缩合制备，选择性80.0%，质量收率60.0%，该方法成本高，污染严重。

新合成方法

第一步：将20g60%的氢化钠和132g丙酸甲酯加入到带有磁力搅拌、温度计和回流冷凝管（冷凝管上部连接氯化钙干燥管)的250L三口圆底烧瓶中，搅拌升温到60℃反应3h,将回流装置改为精馏装置，减压到P=0.05MP后慢慢升温到90C反应3h,共收集到28g馏分（气相色谱分析成分主要是甲醇和丙酸甲)。冷却至20~25℃，慢慢加入300g10%的乙酸溶液，搅拌10mi,静置分层，分出有机层，水层用乙谜萃取(50mL×3)。合并有机层，饱和氯化钠溶液洗涤至pH7,无水硫酸钠干燥，常压回收溶剂和未反应的丙酸甲酯，减压蒸馏收集75~80℃/533.2P馏分得56g化合物2，经气相色谱分析纯度98.2%，收率77.8%。

第二步：将56g化合物2加入到带有磁力搅拌、温度计和滴液漏斗的1000L的三口圆底烧瓶中，控制温度0~5℃，缓慢滴加160g10%氢氧化钠溶液，滴加完毕后，控制温度0~5C,将138g20%的亚硝酸钠溶液慢慢加入到溶液中，在0~5C继续搅拌5小时。控制温度≤10C,滴加120g 质量分数为35%的盐酸，加完后，再快速滴加609g40%甲醛溶液，慢慢升温到20摄氏度搅拌2小时，静置分层，分出有机层，水层乙谜萃取(50mL×2)。合并有机层，5%的碳酸氢钠溶液洗涤至pH大于7,饱和食盐水洗涤两次。常压回收溶剂，收集110~112℃馏分得21.8g化合物4，即2,3-戊二酮，经气相色谱分析纯度98.7%，收率90.3%[1]。

图二 2,3-戊二酮的合成

安全性

2,3-戊二酮具有易燃性，并且其蒸汽可能引起困倦和眩晕。它对呼吸系统具有刺激性，并且长期接触可能导致皮肤干燥或皲裂。因此，在处理时需要采取适当的防护措施，如佩戴过滤式防毒面具、化学安全防护眼镜、防静电工作服和乳胶手套。此外，应避免接触眼睛和皮肤，远离火源和热源，并采取预防静电放电的措施。如果发生皮肤接触，应立即脱去被污染的衣物，并用肥皂水和清水彻底冲洗。眼睛接触后，需要用大量清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟，并寻求医疗帮助。

参考文献

[1]赵延伟,贾卫民,王之建,等.2,3-戊二酮的合成[J].化学试剂,2012,34(05):479-480.