绿色合成新铃兰醛的研究(5)
表1-1 质子酸催化剂对新铃兰醛收率的影响
催化剂体系 质量比 反应温度/℃ 反应时间/h 收率/%
64%硫酸与乙酸 1∶2 40 1.25 58
10%盐酸与异丙醇 1.4∶1 室温 4 43
对甲苯磺酸与乙酸 1∶10 室温 5.5 22.6
对甲苯磺酸与90% 甲酸 1∶4.7 5~10 2.5 10
30%硫酸与二甲基甲酰胺 16∶15 115 5 2.8
Takada等人用二氧吹冰环作溶剂，在对甲苯磺酸的催化作用下，使柑青醛水合，得新铃兰醛。其最佳反应条件为：柑青醛∶对甲苯磺酸=7.3∶1（质量比），反应温度80℃，柑青醛转化率44%，新铃兰醛收率为33%。
② 阳离子交换树脂
离子交换树脂是在20世纪40年代发展起来的，离子交换树脂按形态分凝胶型和大孔型，其中阳离子交换树脂按功能特性分为：强酸型（R-SO3H）、中强酸型（R-PO3H2）、弱酸型（R-COOH）。大孔型强酸性阳离子交换树脂是用苯乙烯与一定数量的二乙烯苯和致孔剂在引发剂的作用下，用悬浮聚合法制成树脂的骨架, 再在骨架上导入磺酸基而得。大孔强酸树脂为乳白色，强度很好，酸性相当于硫酸，类似于固体硫酸，吸水能力很强，可与水中各种离子进行交换，功能基在交换完全以后，用过量稀酸浸泡即可再生，可重复使用数千周期。
可用于这类烯烃水合反应的阳离子交换树脂有许多，如Amberlyst 15、Amberlyst 35、Amberlyst 36、Amberlite IR-120、D72、D61、D001-cc、D005、NKC-9、SP112H等[19]。其中曾用于合成新铃兰醛的是：
Sanders等人研究了Dowex 50W-X4和Amberlyst-15，而两种树脂不同催化体系对新铃兰醛收率的影响见下表1-2[17]。
表1-2 不同催化体系对新铃兰醛收率的影响
所用催化体系 催化剂比例 反应时间/h 反应温度/℃ LYRAL收率/%
Dowex 50W-X4和乙酸 1∶1 33 室温 22.5
0.75 60 19.5
3.23∶1 48 60 8
3.44∶1 48 60 25.3
2.58∶1 24 60 37
Dowex 50W-X4 1 89 60 29.4
Amberlyst-15和乙酸 1∶5 4.5 65 29.3
Takada等人采用Amberlyst-15阳离子交换树脂、异丙醇溶剂合成新铃兰醛，Amberlys-t 15 阳离子交换树脂含水量小于3. 0%。反应温度控制在80℃，在柑青醛与树脂质量比为2.1∶1，柑青醛与水质量比为1∶2.92，柑青醛与溶剂质量比为1∶2. 48条件下，柑青醛转化率49%，新铃兰醛收率41.2%。
从柑青醛水合的文献资料看，对醛基进行保护的麻烦程度比月桂烯保护更甚，反应结果也不佳。醛基未保护直接水合难度更大。
综合以上二条主要合成路线，从月桂烯经月桂烯醇再环合制备新铃兰醛，主要问题在于月桂烯醇的合成，前述的合成方法中，醋酸加成皂化法转化率低；氯化氢加成法会造成较大的环境污染；仲胺法由于胺的残留而影响产物的香气品质；二氧化硫共轭双键保护法的缺陷是二氧化硫的后处理难题；月桂烯氧化法由于氧气和月桂烯的混合形成一个爆炸源，而且是在较高温下进行反应，比较危险。如果月桂烯经柑青醛再合成新铃兰醛，主要困难在于柑青醛水合（醛基不稳定性），通过保护醛基的间接水合法，操作复杂且易造成污染。新铃兰醛在上世纪80年代由IFF公司首先合成出来，在调香领域带来重大的影响。人们一直寻找更好的合成方法来改进目前（实际上是）唯一的工业生产路线—“月桂烯-二氧化硫保护—水合—脱保护—DA加成”，但该法仍采用的是保护醛基的方法，如前所述的“保护-脱保护”缺陷依然存在，因此对目前的生产工艺在制造成本和环境友好两方面的改进是业界所期待的。