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凉味剂,是所有能产生清凉效果且药性不强的化学物质的总称,由于能赋于清凉、新鲜等感觉,起提神、醒脑作用,是人们日常生活中必不可少的添加剂。薄荷醇是传统凉味剂中最常见的一种天然凉味剂,且薄荷醇的八种立体异构体中,只有L-薄荷醇凉感最好。
以天然L-薄荷醇为原料氯化得到的L-薄荷基氯是一种重要的手性合成中间体,通过L-薄荷基氯可以得到大量具有许多特殊性质的薄荷基衍生物。新型凉味剂N-乙基L-薄荷基甲酰胺(WS-3)的工业生产就是L-薄荷基氯为中间体,经格氏反应,再与乙胺反应制备得到。在薄荷基类立体构型的衍生物中,只有具有左旋的化合物才具有特殊性质,即L-薄荷醇的氯化需要控制其空间构型保持不变。
本文研究了以天然L-薄荷醇为原料,分别以盐酸、三光气和二氯亚砜为氯化剂的氯化反应。在以盐酸为氯化剂的反应中,采用羧酸为催化剂,其中以丁二酸的催化效果最佳,其收率为89.1%,产品比旋光度[α]D20=-47.4°。与Lucas试剂氯化L-薄荷醇的方法相比,收率和选择性都有提高,且催化剂的用量明显减少,并且,在反应结束后回收催化剂的操作也较为简单,仅过滤即可,大大降低了生产成本。在以三光气为氯化剂的反应中,以金属氯化物为催化剂催化三光气氯化L-薄荷醇,其产物转化率较低,手性异构比例较大,副反应较多,不适于L-薄荷醇氯化的工业应用。在二氯亚砜氯化L-薄荷醇的反应中,以FeCl2的催化效果最佳,其收率可达90%以上,旋光度[α]D20=-53.2°,选择性和收率均较文献报道的方法高,具有原料低廉易得,反应时间短,操作简单安全,反应条件温和,综合成本低等优点。二氯亚砜氯化薄荷醇的反应是一个两步反应,二氯亚砜和催化剂络合后与L-薄荷醇生成氯化亚硫酸薄荷醇酯,再分解为L-薄荷基氯和SO2气体。研究其反应动力学可知,成酯反应为二级反应,酯分解反应为一级反应,并得到其反应动力学方程。
本文以二氯亚砜氯化L-薄荷醇得到的L-薄荷基氯为原料,经过格氏化反应,酰氯化、酰胺化反应制得N-乙基L-薄荷基甲酰胺。并优化了其合成工艺,使得L-薄荷甲酸的收率为60%,纯度为95%。以三光气替代二氯亚砜为酰氯剂,进行酰氯化反应,再酰胺化得到N-乙基L-薄荷基甲酰胺,反应收率为97%,纯度为99%,且其粗品外观为略带淡黄色的白色固体。以L-薄荷醇为起始原料计,总产率为52.4%。