高效清凉剂酰胺化天然薄荷脑的制备方法.pdf

本发明提供一种从薄荷醇出发，经过氯代、格式反应、酸化、酰氯化、酰胺化、重结晶等工艺来制备高效清凉剂——酰胺化天然薄荷脑的方法，并采用新颖的蛋白石脱色得到高白度产品。该产品的化学名称是N－取代－对－薄荷烷基－3－甲酰胺。

1.  一种高效清凉剂——酰胺化天然薄荷脑的制备方法，其特征在于：高效清凉剂——N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺制备方法的工艺路线由五步组成，第一步，薄荷醇与ZnCl₂/HCl饱和溶液反应制备氯代薄荷烷；第二步，氯代薄荷烷与镁在无水溶媒下进行格氏反应生成氯代薄荷烷镁；第三步，氯代薄荷烷镁在低温条件下与CO₂反应生成薄荷甲酸；第四步，薄荷甲酸与亚硫酰氯反应生成薄荷酰氯；第五步，薄荷酰氯与烷基胺反应生成薄荷酰胺，即N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺。该产品的结构通式如下：


2.  权利要求1中结构式中取代基R为乙基、特丁基；

3.  权利要求1中第三步格氏试剂与CO₂的比率为1∶1～2(mol)，优选1∶1～1.5(mol)。CO₂在1小时内，优选在0.5小时内通完；

4.  权利要求1中第三步反应中CO₂可以用普通或高纯度，优选高纯度气态CO₂。

5.  权利要求1中所述的N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺脱色用蛋白石、活性炭或酸性白土，优选蛋白石。

高效清凉剂——酰胺化天然薄荷脑的制备方法
所属技术领域
本发明属于添加剂，确切的说是一种新型高效凉味剂酰胺化薄荷脑的制备方法。
背景技术
众所周知，薄荷醇对皮肤及口腔黏膜具有生理性的凉爽作用，并被广泛用做香料(薄荷醇是薄荷油的主要成分)而用于食品、饮料、牙膏、口香糖等产品中，同时，在其它产品如洁厕剂、洗液产品中也在使用。另外，薄荷醇作为一种香料在烟草制品中应用亦很广泛，使人在吸烟时，口腔中可以产生凉爽的感觉。
人们已确定薄荷醇的凉爽作用是由于薄荷醇直接作用在人体可对冷热产生反应的神经末梢上而产生的一种生理性地作用，而非由于潜热蒸发产生的。可以认为薄荷醇是先作用于神经末梢，之后再将刺激传导至神经中枢系统。
由于薄荷醇的强烈气味及其相对挥发性，因而，在某些产品中的使用还是受到限制。
据有关文献报道，一些具有类似薄荷醇香气的化合物，他们常常被用于局部吸收的产品中。例如39-19627号日本专利报道了3-羟甲基-对-薄荷烷(薄荷基原醇)，该化合物的香气与1-薄荷醇极为相似，被建议用于糖果、口香糖、及香烟中。484032号瑞士专利推荐了一些薄荷醇的糖酯用做烟用添加剂。1572332号法国专利报道了N，N-二甲基2-乙基丁酰胺，该物质具有薄荷味道，且有清新作用，而N，N-二乙基2，2-二甲基丙酰胺的薄荷味更好一些。类似的化合物还有N，N-二乙基2-乙基丁酰胺、2，4，6-三甲基庚醇-4、2，4，6-三甲基庚烯-2-醇-4等，参见1965年5月的《Parfums Cosmetiques Savons》杂志P17-20页。另外还有报道说2，3-对-薄荷烷二元醇具有尖锐的凉爽感，参见Beilstein，《Handbuch der Organischen Chemie》1923年第4版，第6卷第744。
尽管这些化合物具有类似薄荷醇的香气及味道，但最广泛使用的仍然是薄荷醇，虽然它有强烈的气味和相对的挥发性的缺点。
八十年代初，开发出了无味、不挥发的又有生理凉爽作用的有机化合物，即N-取代一对-薄荷烷基-3-酰胺，参见美国专利4178459号和4193936号，其反应按下面历程进行：

该反应的总转化率很低，特别是薄荷甲酸的转化率仅为约13.6％。由于转化率低，该工艺的开发应用受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种高效清凉剂——酰胺化天然薄荷脑的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了技术方案是：高效清凉剂--N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺制备方法的工艺路线由五步组成，第一步，薄荷醇与ZnCl₂/HCl饱和溶液反应制备氯代薄荷烷；第二步，氯代薄荷烷与镁在无水溶媒下进行格氏反应生成氯代薄荷烷镁；第三步，氯代薄荷烷镁在低温条件下与CO₂反应生成薄荷甲酸；第四步，薄荷甲酸与亚硫酰氯反应生成薄荷酰氯；第五步，薄荷酰氯与烷基胺反应生成薄荷酰胺，即N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺。该产品的结构通式如下：

本发明的优点是：本发明提高产品转化率，使上述工艺中的薄荷酸的转化率从13.6％提高到了40％，降低了产品的生产成本。另外还利用一种新颖的脱色剂大大提高了产品的白度。该清凉剂对口腔、鼻子、咽喉、及胃肠等皮肤黏膜及身体具有生理性凉爽作用。并且该清凉剂的凉爽作用是薄荷醇10～30倍。若该物质和薄荷醇按一定比例复配使用，效果更佳。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作进一步祥细描述。
高效清凉剂--N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺制备方法的工艺路线由五步组成，第一步，薄荷醇与ZnCl₂/HCl饱和溶液反应制备氯代薄荷烷；第二步，氯代薄荷烷与镁在无水溶媒下进行格氏反应生成氯代薄荷烷镁；第三步，氯代薄荷烷镁在低温条件下与CO₂反应生成薄荷甲酸；第四步，薄荷甲酸与亚硫酰氯反应生成薄荷酰氯；第五步，薄荷酰氯与烷基胺反应生成薄荷酰胺，即N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺。该产品的结构通式如下：

结构式中取代基R为乙基、特丁基；
第三步格氏试剂与CO₂的比率为1∶1～2(mol)，优选1∶1～1.5(mol)。CO₂在1小时内，优选在0.5小时内通完；
第三步反应中CO₂可以用普通或高纯度，优选高纯度气态CO2。
所述的N-取代-p-薄荷烷-3-甲酰胺脱色用蛋白石、活性炭或酸性白土，优选蛋白石。
本发明的特点及新颖处还在于采用蛋白石进行脱色处理提高产品的白度。粗产品可以用蛋白石、活性炭、酸性白土等来脱色，优选蛋白石。
实施例1
N-乙基-p-薄荷烷-3-甲酰胺的制备
1.氯代薄荷烷的制备
在反应烧瓶中加入ZnCl₂/HCl饱和溶液，搅拌下导入HCl气体，加入薄荷醇晶体，继续搅拌2-3h，当转化率(GC)达到97％以上时，反应结束。减压蒸馏得氯代薄荷烷，产率95％，纯度97％(GC)。
2.氯代薄荷烷镁的制备
反应在装有磁力搅拌的反应烧瓶中进行。称取定量处理过的镁条加入反应瓶中，加入无水乙醚和引发剂，搅拌反应，滴加由氯代薄荷烷与无水乙醚组成的混合物，滴加时间约1小时，滴加完毕后继续反应2-3h，反应结束，反应混合物直接用于下步反应。
3.薄荷甲酸的制备
将上述反应混合物冷却，通过流量计将干燥的高纯度CO₂在0.5小时内通入到混合物中，同时强制冷却。继续反应1小时，结束反应。反应液经酸化、中和、再酸化、干燥、蒸馏处理后得到薄荷甲酸，转化率40％，产品纯度98％。
4.薄荷甲酰氯的制备
在反应烧瓶中加入薄荷甲酸，再加入亚硫酰氯进行酰氯化反应3～6小时，得到薄荷酰氯。
5.酰胺化薄荷脑(N-乙基-p-薄荷烷-3-甲酰胺)的制备
在反应烧瓶中加入稀碱溶液和一乙胺溶液，并冷却到-10℃，将上面制备得到的薄荷酰氯与无水乙醚的混合物在1～2小时内加入到反应溶液中，继续反应1～2小时，反应结束。反应混合物经酸化、萃取、干燥、蒸馏得到粗产品。将粗产品用蛋白石脱色处理，进行重结晶、干燥后得到白色的终产品。产品纯度98％，熔点83～86℃，白度95。
实施例2
N-特丁基-p-薄荷烷-3-甲酰胺的制备
用特丁基胺代替一乙胺，按照上述步骤操作制备得到N-特丁基-p-薄荷烷-3-甲酰胺，纯度97％，熔点94-96℃，白度94。
对照例：按照上述步骤操作，用活性炭和酸性白土代替蛋白石脱色，得到的产品的白度为85。