499-44-5 / 檜木醇的應用和制備

背景及概述^[1][2]

檜木醇( Hinokitol) ，化學名稱為2-羥基-4-( 1-甲基乙基)-2，4，6-環庚三烯-1-酮。檜木醇是由日本科學家Anderson 從臺灣扁柏的樹干中提取的一種具有卓酚酮骨架的單萜類的天然化合物，屬于托酚酮族化合物。檜木醇是一種具有卓酚酮骨架的單萜類天然化合物，具有良好的抗菌、抗氧化等生理活性，是高安全性的植物成分。因天然資源有限，近年來國內外大力研發其合成技術。現有合成路線主要有：(1) 從甲氧基環庚三烯經異丙基環庚三烯酮和氨基異丙基環庚三烯酮合成；(2) 從香芹酮經環氧化、縮醛化等六步反應合成；(3) 以異丙基環己酮或異丙基環己烯酮為原料合成羥基腈，再轉變為異丙基環庚酮，經氧化、溴化、脫溴化氫得到；(4) 溴代環庚三烯酮與一種有機物反應，然后催化氫化得到；(5) 環戊二烯在氫氧化鉀作用下與異丙基溴發生烷基化反應得到1-異丙基環戊二烯，再與二氯乙酰氯加成，最后擴環得到檜木醇。但是前四條路線比較復雜，或產率較低，或純度較低，或是原料不易得到，無法實現工業化生產。而上述第五條的合成方法所用原料環戊二烯價廉易得，合成步驟少，但第一步烷基化反應合成1-異丙基環戊二烯過程中，使用氫氧化鉀產品收率較低，且易引入副產物2-異丙基環戊二烯與5-異丙基環戊二烯，繼而在進行下一步1-烯酮加成物的合成過程中同樣的會生成副產物2-烯酮加成物與5-烯酮加成物，所以該反應體系的選擇及投料比成為提高收率和純度的重要研究方向。

應用^[3-4]

檜木醇有良好的抗菌性、保濕性和害蟲忌避效果，可做為抗菌、防蟲劑。檜木醇是臺灣扁柏精油的主要成分，具有廣泛的生物活性，有較強的殺菌能力，對一般細菌的最小抑菌濃度為10 ～ 100ppm，氣味芬芳而效果良好，能殺死空氣中細菌、微菌，能夠防止害蟲侵害人體、抑制人類病源菌。目前檜木醇廣泛用于生產沐浴露、化妝品、醫藥、農業等產品。如有研究開發了一種有檜木醇的消毒除臭劑，采用檜木醇為主要抗菌劑，不含氯、碘等刺激性化合物，復配以乙醇、表面活性劑、水等，配制成噴霧消毒器使用的抗菌除臭液。該抗菌液經噴霧器霧化后，能迅速與之車內細菌作用，抑制其繁殖，消除車內異味。從而達到清新車內空氣之目的。具有對皮膚無刺激、安全、不污染環境等優點。也可以直接噴于硬表面或對手部皮膚進行消毒。極具工業化生產潛力；還有研究開發一種具有抗菌功能的果蔬保鮮膜及制備方法。通過配制保鮮膜混合基料，并采用螺桿擠出機擠出并吹塑成膜，在膜出口處將檜木醇液體噴涂于膜的表面，再進行雙向拉伸，即可制得具有抗菌功能的果蔬保鮮膜。該方法所使用的檜木醇具有良好的抗菌性、保濕性，并且無毒性，與低密度聚乙烯薄膜相容性好，可均分散于薄膜表面，抑菌率高且保濕性好，抗菌維持時間長，能夠大幅度提高果蔬的儲存壽命，并且加工穩定性好，制備過程簡單易控制，能耗低，環保性好，成本低廉，適合規模化生產。此外檜木醇對抑制金黃色葡萄球菌有很好的效果。另外，檜木醇在土傳病害方面的防治上具有突出效果。

制備 ^[1]

步驟1：1-異丙基環戊二烯的合成

氮氣保護下，將金屬鈉(14 g，0.6 mol) 溶解于四氫呋喃(250 g) 中，加入環戊二烯( 48 g，0.72 mol) ， 30℃下反應1 h，減壓蒸去四氫呋喃后，加入二甲基亞砜( 50 g) ，得到環戊二烯基鈉的二甲基亞砜溶液。向此溶液中加入正己烷( 142 g) ，冷卻至0℃，50min 內滴入異丙基溴( 148 g，1.2 mol) ，加料期間保持溫度不超過5℃，滴加完不超過10℃； 然后緩慢加入1 N 鹽酸溶液( 62 g) 和正己烷( 155 g) ，10℃下攪拌5 min，靜置5 min 后，分離出有機層和水層，得到含異丙基環戊二烯的溶液( 420 g) ，將此溶液于20.0℃下靜置6 h 進行異構化，異構體的比例變成1 位∶5位∶2 位= 96.3∶1.7∶2.0，收率95.2%。

步驟2：7，7-二氯-3-異丙基-雙環［3，2，0］庚-2-烯-6-酮的合成

將異丙基環戊二烯( 61.77 g，0.571 mol) 溶于正己烷( 500mL) 中，0℃下，緩慢加入二氯乙酰氯( 92.58 g，0 .658 mol)，然后0℃下，于2h 內滴加完三乙胺( 66.58 g，0 .658 mol)，再加入1 N鹽酸溶解反應生成的鹽，分離出有機層，得到含烯酮加成物7，7-二氯-3-異丙基-雙環［3，2，0］庚-2-烯-6-酮的正己烷溶液，蒸去溶劑后減壓蒸餾，得到107 g 含烯酮加成物的餾分，收率85.8%，純度98%。GC 分析異構體的比例為1 位∶5 位∶2 位= 99.8∶0∶0.2。

步驟3：檜木醇的合成

將烯酮加成物( 173.76 g，0 .761 mol) 溶于叔丁醇( 1032 g) 、水( 274 g) 和醋酸( 274 g) 的混合溶劑中，加熱至回流。回流下滴加三乙胺( 539.04 g，5 .327 mol)，2.5 h 滴加完畢，繼續回流1.5h 后，冷卻至室溫。依次加入水( 1575 g) 、濃鹽酸( 119 g) 和正己烷( 1000 mL)，分層。將有機層減壓蒸去溶劑，得到檜木醇粗品130.09 g( 純度79.9%)，收率83.2%。將粗產物減壓蒸餾，在45～90℃ /1 mm Hg 餾出前餾分后，收集約95℃ /1 mm Hg的主餾分，得到106.64 g 檜木醇，蒸餾回收率97.5%。40℃下將此餾分溶于正己烷( 500 mL)，以每分鐘1 ～ 2℃的速度冷卻至0℃。析出晶體，抽濾，濾餅用冷至0℃的正己烷洗滌，干燥，得到93.27 g( 0.568 mol) 檜木醇晶體，純度99.9%，結晶回收率92.1%。

主要參考資料

[1] 檜木醇的合成新工藝研究

[2] 檜木醇對采后龍眼果實品質和生理的影響

[3] CN201711469683.5一種具有抗菌功能的果蔬保鮮膜及制備方法

[4] CN200910196135.9含有檜木醇的噴霧消毒除臭劑