2-甲基异莰醇的合成方法

背景技术

2-甲基异莰醇又名2-甲基异冰片，为异冰片的衍生物，也是某些藻类大量繁殖产生的两种代谢产物之一。其气味很易被人类识别，因此是其中一种影响水质的物质。当天气炎热时，水藻便会在水库增生，释放出2-甲基异莰醇，使饮用水产生异味。由于极其少量的2-甲基异莰醇就能在饮用水中产生异味，因此其在水中的浓度一直为人们所重视。另外，从自然界中提取2-甲基异莰醇比较困难，因此长期以来，人工方法合成2-甲基异莰醇受到了广泛的关注。1964年，Maelkoenen等人报道了用钯碳氢化的方法将(1R)-1，2，7，7-四甲基降冰片-5-烯-2-醇转化为2-甲基异莰醇。该方法需使用较为昂贵的钯碳催化剂和较为危险的氢化体系，因而不适合产业化生产(Maelkoenen et al.，Annales Academiae Scientiarum Fennicae，Series A2：Chemica，1964，128，30)。Medsker等人在1969年报道了使用碘甲烷制备甲基格式试剂后，再利用其与D-樟脑反应生成2-甲基异莰醇的方法。目前，由预先制备好的甲基格氏试剂与D-樟脑反应生成2-甲基异莰醇的方法为人们所普遍采用(Lloyd L.Medskeret al.，Environmental Science & Technology，1969，477)。此外，Dimitrov等人在1996年报道了使用CeCl3活化D-樟脑，然后与甲基格氏试剂反应生成2-甲基异莰醇的方法(Viadimir Dimitrov et al.，Tetrahedron Letters，1996，37，6787)。

然而，上述这些合成方法的共同缺点是都需要预先制备甲基格氏试剂，再用甲基格氏试剂与D-樟脑进行反应，因此操作过程繁琐，而且需要使用大量的溶剂，并且甲基格氏试剂稳定性较差，从而导致该方法危险性及成本高，因此仅适用于实验室的小规模制备，而无法进行大规模工业化生产，因此，目前2-甲基异莰醇的工业化生产已成为相关行业的瓶颈。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够在保证产品纯度和产率的前提下适于工业化生产的2-甲基异莰醇的合成方法。

为了达到上述目的，本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)将作为原料的D-樟脑加入到容器中，然后在室温下依次加入作为溶剂的乙醚和作为格氏反应原料的镁屑以及作为催化剂的碘单质，得到混合体系A；

2)将碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌1～2小时，再加热回流下搅拌5～10小时，然后冷却过滤，将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用石油醚稀释，然后用2M盐酸溶液洗涤，静置后分离有机相和水相，水相丢弃，之后将有机相用饱和食盐水洗涤，静置后分离有机相和水相，水相丢弃，将有机相与盐酸羟胺和氢氧化钠水溶液混合搅拌24～48小时后，分液，水相丢弃，将有机相用无水硫酸钠干燥，溶剂旋干而得到粗品；

3)将上述粗品经水和乙醇混合溶剂重结晶后得到产物2-甲基异莰醇。

所述的步骤1)中D-樟脑、乙醚和镁屑的重量比为1∶2～4∶0.3～0.6。

所述的步骤2)中碘甲烷、盐酸羟胺、氢氧化钠与D-樟脑的重量比为1.1～2.0∶0.1～0.5∶0.1～0.5∶1。

所述的步骤2)中滴加过程中保持反应温度低于20℃。

所述的步骤3)中粗品与水和乙醇的重量比为1∶1～5∶1～10。

本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法的反应过程如下：

本发明提供的2-甲基异莰醇的合成方法是由D-樟脑和碘甲烷作为原料，经过原位格氏反应和烷基化反应而得到粗品，然后进一步提纯而获得产物2-甲基异莰醇。由于本发明采用了原位生成格氏试剂直接参与反应的方法，因此较以前的方法省去了单独制备甲基格氏试剂的过程，所以能够在保证产品纯度和产率的前提下大幅度简化操作过程并降低生产成本，从而适于工业化生产。另外，由于本方法反应中只需2～4倍的溶剂用量，远远低于现有技术中8～10倍的溶剂用量，因此能够在保持良好效果的基础上进一步降低生产成本。

具体实施方式

1)将152克D-樟脑加入到四口瓶中，然后在室温下依次加入570克乙醚、60克镁屑以及1毫克碘单质，得到混合体系A；

2)将168克碘甲烷在室温下缓慢滴入到混合体系A中，在滴加过程中保持反应温度低于20℃，滴加完毕后，将上述反应液在室温下搅拌1小时，再加热回流搅拌5小时，待气相色谱检测显示原料反应完全后，冷却过滤。将过滤后而得到的固体丢弃，将溶液用100毫升石油醚稀释后，用100毫升2M盐酸溶液洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相用100毫升饱和食盐水洗涤，静置分层后将有机相和水相分离，水相丢弃，将有机相与100毫升含有20克盐酸羟胺和20克氢氧化钠的水溶液混合，在室温下搅拌24小时，分液，水相丢弃，有机相用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发脱除溶剂后可得到粗品155克；

3)将上述粗品用200克水和550克乙醇的混合溶剂重结晶，得到132克产品2-甲基异莰醇，产率为79％，纯度＞98％。