2-甲基吡咯化合物的合成及其卷烟增香效应研究

• 作 者: 武丹风
• 出 处: 河南农业大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 2-甲基吡咯化合物 烷基化反应 酯化反应 热重 热裂解 卷烟加香

通过酯化反应、烷基化反应和Paal-Knorr反应总共合成了14种2-甲基吡咯类化合物,其中有11种为新型吡咯类化合物,同时探讨了烷基化反应和酯化反应的最优条件,并通过¹H NMR、¹³C NMR、IR和HRMS波谱方法对产物进行了结构确证,并对代表化合物进行热裂解和卷烟加香应用研究。研究结果如下:1.在碱性条件下,以氨基葡萄糖盐酸盐分别与乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯为原料,在水溶液中加热回流,反应后低温静置约24 h后,析出白色,抽滤,滤液用丙酮重结晶分别得到固体产物2a（2-甲基-3-乙酰基-5-1′2′3′4′-四羟基丁基吡咯）和2b（2-甲基-5-1′2′3′4′-四羟基丁基-3-吡咯甲酸乙酯）。用高碘酸钠作氧化剂,甲醇为溶剂,40℃温度下进行加热回流反应,以较高产率得到3a（2-甲基-3-乙酰基-5甲醛基吡咯）和3b（2-甲基-5-甲酰基-3-吡咯甲酸乙酯）;在碱性条件下,以四丁基溴化铵为相转移催化剂,化合物3a分别于溴代正戊烷、溴代异戊烷、溴代异丙烷、溴代异丁烷,化合物3b分别与溴代正戊烷、溴代异戊烷、溴代异丙烷、溴代异丁烷、溴代正丙烷进行烷基化反应,共生成了9种新型N-取代化合物。2.将化合物3b和苯胺,对甲苯磺酸作为催化剂,保险粉适量,在油浴锅中电磁搅拌加热回流4h,温度65℃。过滤,蒸干,加无水甲醇重结晶得米黄色固体（6）;之后用无水乙醇作溶剂,用NaBH₄进行还原,在室温下搅拌8h。浓缩后加入乙酸乙酯及水,分出有机相。水层再用乙酸乙酯萃取。合并酯层,用饱和氯化钠溶液洗涤。酯层用无水硫酸钠干燥。过滤,蒸干。残余物用甲醇重结晶就可得到还原产物白色固体（7）。此路线一共合成2种新型的化合物。3.以2,5-已二酮和氨基酸为原料进行Paal-Knorr反应合成两个N-2,5-二甲基吡咯衍生物。以合成的N-2,5-二甲基吡咯亮氨酸、N-2,5-二甲基吡咯甘氨酸为原料,分别与苯甲醇和苯乙醇进行酯化反应,并比较了不同催化剂、不同溶剂和反应温度对酯化反应的影响,优化出酯化反应的最佳条件:以无水乙腈为溶剂,在DMAP/EDC体系中,室温条件下搅拌进行酯化反应。此路线一共合成了3个吡咯类化合物。4.化合物4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d、5e为代表,采用TG-DTG-DSC联用综合分析热分解动力学研究,研究了其质量失重变化规律;并以化合物4a、4b、4c、5b、5c、5d、6和7为代表进行了热裂解分析,分析研究了其在300℃、600℃和900℃的热裂解行为,探讨了其热裂解原理,分析鉴定显示,从裂解产物上分析,主要热解成分大多具有致香性,加入到香烟中,能够调顺卷烟本身的香气,增加香烟的可吸性。这些物质能改善卷烟吸味、赋予卷烟独特的香味。6与7香味物质占有的比例较小,但有害及其他杂质占有的比例较大。5.对于吡咯类化合物（4a,4b,4c,4d,5a,5b,5c,5d）,各浓度烟气的香气量、香气质、细腻程度、柔和程度、圆润感、干燥感、余味均比对照有所改善,随添加浓度的增加,（4a,4b,4d,5a,5c,5d）杂气、刺激性有所增加。而（4c）吡咯衍生物类,在0.09‰用量范围内,香气量、香气质、杂气、透发性、细腻程度、圆润感、干燥感、余味等均较对照有明显的改善,对协调烟气的细腻性、醇和性和余味舒适性作用明显（图31）。（5b）当用量为0.06‰时,香气特征、特性均比对照有明显的改善,杂气和刺激性则随着用量的增加而有所下降,抽吸品质改善更加明显（图32）。而（6,7）整体加香效果不明显,添加处理有时反而会降低卷烟的抽吸品质。综合各项评吸结果,不同添加浓度处理相比较,配方烟丝的感官质量以化合物5b以0.06‰最好,4c以0.09‰最好。