田紅玉，余潔菲，陳海濤，孫寶國

(北京工商大學化學與環(huán)境工程學院，北京100037)

α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮類肉香味料化合物的合成

田紅玉，余潔菲，陳海濤，孫寶國

(北京工商大學化學與環(huán)境工程學院，北京100037)

α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮類是2－甲基－3－呋喃硫醇的重要衍生物，具有非常獨特的肉香味特征。研究了以溴代烷為原料，通過格氏反應、Swern氧化、鹵素取代和親核取代四步反應制備α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮類化合物的方法。首先溴代烷與甲酸乙酯通過格氏反應生成醇，產率85%左右;醇通過Swern氧化得到酮，產率75%左右;所得到的酮與液溴反應制得相應的α－溴代酮，產率70%左右;α－溴代酮在碳酸鉀的作用下與2－甲基－3－呋喃硫醇反應，得到最終產物α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮，產率65%左右。最終產物通過1H NMR、13CNMR及MS進行了表征。

α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮，肉味香料化合物，合成

2－甲基－3－呋喃硫醇廣泛存在于煮牛肉、豬肉、雞肉等多種肉制品及許多肉味熱反應模型體系的揮發(fā)性香成分中，對肉香味具有非常重要的貢獻，是目前為止發(fā)現的最重要的肉味香料化合物［1－9］。由其衍生的硫醚類化合物也是很重要的肉香味的香料化合物，如甲基2－甲基－3－呋喃基硫醚、甲基2－甲基－3－呋喃基二硫醚、丙基2－甲基－3－呋喃基二硫醚等，這些硫醚類衍生物比2－甲基－3－呋喃硫醇具有更好的穩(wěn)定性，廣泛用于各種香型的肉香味香精的調配中［10］。α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮類也是 2－甲基－3－呋喃硫醇的重要衍生物，具有非常獨特的肉香味特征。文獻報道的該類化合物的合成是通過相應的酮類化合物與硫酰氯反應得到α－氯代酮，然后在醇鈉作用下與2－甲基－3－呋喃硫醇反應得到產物［11］。該路線主要缺點是α－氯代酮不夠活潑，發(fā)生親核取代反應比較困難;采用醇鈉這樣的強堿，副反應多，因此產率低。該系列化合物目前具有FEMA號的有三個，分別為3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮、4－(2－甲基－3－呋喃硫基)－5－壬酮和 2，6－二甲基－3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮［12］。本文探討了以相應的鹵代烷烴為起始原料，通過格氏反應、氧化反應、α－溴代反應和親核取代反應制備上述三個肉香味化合物的方法，合成路線如圖1所示。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1－溴－2－甲基丙烷 購自Sigma－Aldrich公司，純度99%;其它試劑 均為分析純，購自北京化學試劑公司。

Bruker AV400核磁共振儀，6890N/5973I氣相色譜－質譜聯(lián)用儀(Agilent)。

圖1 α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮類的合成

1.2 4－庚醇(Ia)的制備

在氮氣保護下，往250m L圓底燒瓶瓶中加入100m L無水THF、8.64g鎂粉(0.36mol)和一小粒碘。將27m L溴丙烷(0.3mol)溶解在20m L無水THF中，往燒瓶中加入1m L溴丙烷溶液，加熱引發(fā)反應，然后緩慢滴加剩余溴乙烷溶液，保持回流。滴加完畢后，繼續(xù)攪拌回流0.5h，溶液冷卻，制得丙基溴化鎂的THF溶液。

將8m L甲酸乙酯(0.1mol)溶解在10m L無水THF中，滴加到丙基溴化鎂的THF溶液中，冰水浴控制溫度在30℃左右，滴加完畢后再加熱回流30m in。反應混合物先旋蒸除去大量的四氫呋喃，加入50m L水稀釋，用稀鹽酸中和至中性。水相用乙醚萃取(100m L×3)。合并有機相，用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥。旋蒸除去溶劑，減壓蒸餾，收集45℃/600Pa的餾分，得到10g無色液體，產率86%。

產品結構通過1H NMR和質譜進行了確認。MS(EI)，m/z:115(M+－1)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.90(t，6H)，1.20～1.60(m，8H)，3.61(m，1H)，4.05(br，1H)。

5－壬醇(Ib)和2，6－二甲基－4－庚醇(Ic)的制備同上。5－壬醇(Ib):產率88%。MS(EI)，m/z:143(M+－1)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.90(t，6H)，1.22～1.65(m，12H)，3.58(m，1H)，4.26(br，1H)。2，6－二甲基－4－庚醇(Ic):產率 83%。MS(EI)，m/z:143(M+－1)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.91(d，12H)，1.22(m，2H)，1.35(m，2H)，1.77(m，2H)，3.75(m，1H)，4.10(br，1H)。

1.3 4－庚酮(IIa)的制備

在氮氣保護下，往250m L圓底燒瓶中加入10m L草酰氯(0.12mol)、50m L無水二氯甲烷，冷卻至－78℃，緩慢滴加無水8m L DMSO(0.11mol)的無水二氯甲烷(50m L)溶液。滴加完畢后，攪拌5m in，加入6.96g 4－庚醇(0.06mol)的無水二氯甲烷(50m L)溶液。在－78℃下攪拌15m in后，滴加42m L無水三乙胺(0.3mol)，在－78℃攪拌反應10m in。反應混合物升至室溫，依次用飽和氯化銨和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥。過濾后旋蒸除去二氯甲烷，產物減壓蒸餾，收集82～86℃/850Pa的餾分，得到5.2g淺黃色粘稠液體，產率76%。

產品結構通過1H NMR和質譜進行了確認。MS(EI)，m/z:114(M+)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.91(t，6H)，1.60(m，4H)，2.56(t，4H)。

5－壬酮(IIb)和 2，6－二甲基－4－庚酮(IIc)的制備同上。5－壬酮(IIb):產率72%。MS(EI)，m/z:142(M+)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.89(t，6H)，1.28(m，4H)，1.56(m，4H)，2.38(t，4H)。2，6－二甲基－4－庚酮(IIc):產率 70%。MS(EI)，m/z:142(M+)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.92(d，12H)，2.15(m，2H)，2.25(d，4H)。

1.4 3－溴－4－庚酮(IIIa)的制備

往50m L圓底燒瓶內加入2.6g 4－庚酮(22mmol)、10m L冰醋酸和50m L水，攪拌加熱到70～80℃，滴加4.5g液溴(28mmol)，控制滴加速度避免液溴累積，滴加完畢后再攪拌反應30m in。反應混合物用冰水浴冷卻至10℃左右，用飽和碳酸氫鈉溶液調節(jié)pH至中性，用二氯甲烷萃取(100m L×3)。合并有機相，用無水硫酸鎂干燥，過濾，旋蒸除去溶劑。減壓蒸餾，收集48℃/500Pa的餾分，得到淡黃色液體2.9g，產率68%。

產品結構通過1H NMR和質譜進行了確認。MS(EI)，m/z:192，194(M+)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.94(t，3H)，1.02(t，3H)，1.66(m，2H)，1.95(m，1H)，2.04(m，1H)，2.66(m，2H)，4.19(t，1H)。

4－溴－5－壬酮(IIIb)和2，6－二甲基－3－溴－4－庚酮(IIIc)的制備同上。4－溴－5－壬酮(IIIb):產率71%。MS(EI)，m/z:220，222(M+)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.95(m，6H)，1.35(m，2H)，1.49～1.68(m，4H)，1.96(m，2H)，2.68(m，2H)，4.27(t，1H)。2，6－二甲基－3－溴－4－庚酮(IIIc):產率 65%。MS(EI)，m/z:220，222(M+)。1H NMR(CDCl3)，δ:0.94(d，6H)，0.98(d，3H)，1.10(d，3H)，2.22(m，2H)，2.49(d × d，1H)，2.59(d × d，，1H)，4.02(d，1H)。

1.5 3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮(IVa)的制備

在50m L四口燒瓶中加入0.3g 2－甲基－3－硫基呋喃(2.5mmol)﹑0.4g碳酸鉀(3mmol)﹑乙腈20m L和少許冠醚，攪拌加熱至回流，緩慢滴加0.4g 3－溴－4－庚酮(2mmol)。滴加完畢后，GC跟蹤反應，直至原料3－溴－4－庚酮完全消失(反應約3～4h)。然后反應混合物冷卻至室溫，旋蒸除去大量乙腈，加入約30m L水，用稀鹽酸中和至中性，乙醚萃取(30m L×3)。合并有機相，用無水硫酸鎂干燥，過濾，旋蒸除去溶劑。產物通過柱層析分離［硅膠柱，V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=10/1洗脫］，得到淺黃色粘稠液體0.3g，產率66%。

產品結構通過1H NMR、13C NMR和質譜進行了確認。1H NMR(CDCl3)，δ:1.01(m，6H)，1.64(m，3H)，1.78(m，1H)，2.30(s，3H)，2.51(m，1H)，2.62(m，1H)，3.23(t，1H)，6.22(d，1H)，7.25(d，1H)。13C NMR(CDCl3)，δ:11.27，11.77，13.69，17.34，23.07，42.23，57.72，107.01，115.30，140.57，156.64，206.63。MS(EI)，m/z:226(M+)。

4－(2－甲基－3－呋喃硫基)－5－壬酮(IVb)和2，6－二甲基－3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮(IVc)的制備同上。4－(2－甲基－3－呋喃硫基)－5－壬酮(IVb):產率 63%。1H NMR(CDCl3)，δ:0.91(m，6H)，1.35(m，2H)，1.46(m，2H)，1.60(m，2H)，1.71(m，2H)，2.29(s，3H)，2.52(m，1H)，2.63(m，1H)，3.31(t，1H)，6.22(d，1H)，7.25(d，1H)。13C NMR(CDCl3)，δ:11.82，11.91，13.89，20.51，22.40，26.14，31.95，40.05，55.76，107.17，115.44，140.81，156.72，206.70。MS(EI)，m/z:254(M+)。2，6－二甲基－3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮(IVc):產率68%。1H NMR(CDCl3)，δ:0.92(m，9H)，1.16(d，3H)，1.97(m，1H)，2.09(m，1H)，2.29(s，3H)，2.40(d × d，1H)，2.50(d ×d，1H)，3.01(d，1H)，6.26(d，1H)，7.25(d，1H)。13C NMR(CDCl3)，δ:11.82，20.44，20.83，22.42，22.69，24.07，28，33，50.10，64.44，107.85，114.87，140.59，156.03，206.02 。MS(EI)，m/z:254(M+)。

2 結果與討論

在本文合成路線中，首先以相應的溴代烷烴為原料，通過格氏反應與甲酸乙酯反應，分別制得4－庚醇(Ia)、5－壬醇(Ib)和 2，6－二甲基－4－庚醇(Ic)，產率85%左右，在產物的質譜圖中都有相應的M+－1峰。所得醇經過Swern氧化得到相應的酮。本文對4－庚醇氧化制備4－庚酮的投料比進行了考察，實驗結果見表1。實驗結果表明，氧化劑用量對4－庚酮產率產生明顯的影響。當4－庚醇與草酰氯、DMSO的摩爾比為 1∶1.2∶1.1時，4－庚酮(IIa)產率只有52%;隨著氧化劑用量增加，4－庚酮產率明顯提高。當4－庚醇與草酰氯、DMSO 的摩爾比為 1∶2.0∶1.8時，4－庚酮產率達到76%;5－壬醇和2，6－二甲基－4－庚醇在該投料比條件下進行氧化，產率都在70%以上。

表1 投料比對4－庚酮產率的影響

所得到的酮與溴反應得到相應的α－溴代酮，液溴的用量和滴加的速度都對反應產生明顯的影響。液溴過量，滴加速度過快，都會導致二溴取代的產物生成。實驗結果表明，控制液溴與酮的摩爾比在1.2∶1到1.4∶1之間，在滴加液溴的過程中注意避免溴的累積，可有效減少二溴取代產物的形成，α－溴代酮的產率在70%左右。在所得到的三個α－溴代酮的質譜圖中，分子離子峰都以同位素峰族的形式存在。

本文試圖參照文獻方法，2－甲基－3－呋喃硫醇在甲醇溶液中在甲醇鈉的作用下與α－溴代酮反應，所得到產物產率非常低。改用碳酸鉀，在乙腈溶液中回流，α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮(IVa－c)的產率可達到65%左右。最終產物通過1H NMR、13C NMR和MS進行了鑒定。在產物的1H NMR圖中，與羰基相連的亞甲基的兩個氫受羰基另一側的碳手性中心的影響表現出化學位移不等價，3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮和 4－(2－甲基－3－呋喃硫基)－5－壬酮的亞甲基表現為兩組多重峰，2，6－二甲基－3－(2－甲基－3－呋喃硫基)－4－庚酮的亞甲基則表現為兩組d×d峰。

3 結論

本文研究了以溴代烷為原料，通過格氏反應與甲酸乙酯得到相應的醇，然后通過Swern氧化得到酮。酮與液溴反應制得α－溴代酮后，在碳酸鉀的作用下與2－甲基－3－呋喃硫醇反應，得到最終產物α－(2－甲基－3－呋喃硫基)酮。路線總收率產率30%左右。與文獻中由相應的α－氯代酮在甲醇鈉作用下與2－甲基－3－呋喃硫醇反應的合成方法相比，該路線操作更為簡便，且產率更高。

［1］Song H，Xia L.Aroma extract dilution analysis of a beef flavouring prepared from flavour precursors and enzymatically hydrolysed beef ［J］.Flavour and Fragrance Journal，2008，23(3):185－193.

［2］Cerny C，Briffod M.Effect of pH on the Maillard Reaction of［13C5］Xylose，Cysteine，and Thiamin ［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2007，55(4):1552－1556.

［3］Aliani M，Farmer L J.Precursors of Chicken Flavor.II.Identification of Key Flavor Precursors Using Sensory Methods［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53(16):6455－6462.

［4］Cerny C，Davidek T.α－Mercaptoketone Formation during the Maillard Reaction of Cysteine and ［1－13C］Ribose ［J］.Journalof Agricultural and Food Chemistry，2004，52(4):958－961.

［5］Carrapiso A I，Ventanas J，Garcia C.Characterization of the Most Odor－Active Compounds of Iberian Ham Headspace ［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50(7):1996 －2000.

［6］Kerscher R，Grosch W.Quantification of 2－Methyl－3－furanthiol，2－ Furfurylthiol，3－ Mercapto－2－ pentanone，and 2－Mercapto－3－pentanone in Heated Meat［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1998，46(5):1954－1958.

［7］Farkas P，Sadecka J，Kovac M，et al.Key Odourants of Pressure－Cooked Hen Meat［J］.Food Chemistry，1997，60(4):617－621.

［8］Hofmann T，Schieberle P.Evaluation of the Key Odorants in a Thermally Treated Solution of Ribose and Cysteine by Aroma Extract Dilution Techniques ［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1995，43(8):2187－2194.

［9］Meynier A，Mottram D S.The effect of pH on the formation of volatile compounds in meat－related model systems ［J］.Food Chemistry，1995，52(4):361－366.

［10］孫寶國.含硫香料化學［M］.北京:科學出版社，2007:75－76，109－110.

［11］Evers W J，Heinsohn H H，Vock M H，et al.Novel 3－furyl beta oxoalkyl sulfides，processes for producing same and methods for using same for altering the organoleptic properties of foodstuffs［P］.US:3985907，1976－10－12.

［12］Burdock G A.Fenaroli’s Handbook of Flavor Ingredients［M］.Florida:CRC Press，2005:473－474，1193－1194.

Synthesis ofα－(2－methyl－3－furylthio)ketones as meaty flavors

TIAN Hong－yu，YU Jie－fei，CHEN Hai－tao，SUN Bao－guo
(School of Chemistry and Environmental Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100037，China)

α－(2－M ethyl－3－furylthio)ketones are the im portant derivatives of 2－m ethyl－3－furyl thiol and have very uniquemeaty flavor properties.They were synthesized starting from bromoalkanes by the Grignard reaction，the Swern oxidation，halosubstitution and nucleophilic substitution.Bromoalkanes reacted w ith ethyl formate by the Grignard reaction to give alcohols in about 85%yield，the alcohols obtained were oxidized by the Swern oxidation to produce the corresponding ketones in about 75%yield.α－brom oketones were prepared by the reactions of ketones w ith brom ine in about 70%yield.α－bromoketones reacted w ith 2－m ethyl－3－furyl thiol in the presence of K2CO3to give α－(2－methyl－3－furylthio)ketones in about 65%yield.The final products were characterized by1H NMR，13C NMR and M S.

α－(2－Methyl－3－furylthio)ketones;meaty flavors;synthesis

TS202.3

A

1002－0306(2011)06－0339－03

2010－12－08

田紅玉(1972－)，女，副教授，主要從事有機合成以及合成香料的開發(fā)。

北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目(PHR201008244，PHR20090504)。