全 文 ：第33卷 第9期
2015年9月
河 南 科 学
HENAN SCIENCE
Vol.33 No.9
Sep. 2015
收稿日期：2015-05-13
作者简介：郭 辉（1981-），男，副研究员，博士，主要从事有机合成研究
通信作者：张国宝（1962-），男，研究员，博士，主要从事高分子研究 .
文章编号：1004-3918（2015）09-1516-04
覆盆子酮香料的绿色合成研究
郭 辉， 庄玉伟， 褚艳红， 曹 健， 张国宝
（河南省科学院高新技术研究中心，郑州 450002）
摘 要：以离子液体为催化剂和反应媒介，将其用于苯酚和丁烯酮的反应中合成覆盆子酮；考察了离子液体阴阳
离子结构、离子液体用量、底物配比、反应温度和时间对合成覆盆子酮反应性能的影响 . 结果表明，以酸性离子液
体［BMIM］HSO4为催化剂，n（苯酚）∶n（丁烯酮）=1∶2，25 ℃反应12 h时，覆盆子酮的产率可达73% . 使用酸性离子
液体催化合成覆盆子酮具有反应操作简便、后处理简单、未反应的原料和催化剂可以循环使用、不使用任何有毒催
化剂和有机溶剂等优点，是一种绿色环保的合成覆盆子酮的新方法 .
关键词：离子液体；苯酚；丁烯酮；覆盆子酮
中图分类号：O 625.42 文献标识码：A
The Green Synthesis of Raspberry Ketone
Guo Hui， Zhuang Yuwei， Chu Yanhong， Cao Jian， Zhang Guobao
（High New Technology Research Center，Henan Academy of Sciences，Zhengzhou 450002，China）
Abstract：A green and efficient protocol for the synthesis of raspberry ketone by the reaction of phenol with methyl
vinyl ketone in ionic liquid l-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate（［BMIM］HSO4）has been developed.
The effects of the amount of ionic liquid，temperature，time，and ratio on the reaction were investigated. The results
showed that the best yield（73%）could be obtained. The reaction conditions were mild，eliminating the need for
toxic and expensive catalysts and volatile organic solvents. Furthermore，the ionic liquid could be easily separated
and reused for at least 5 times. The study provided a simple and efficient alternative way for the industrial synthesis
of raspberry ketone.
Key words：ionic liquid；phenol；methyl vinyl ketone；raspberry ketone
覆盆子酮是国内外广泛应用的一种具有幽雅果香的香料，可作为食品添加剂应用于饮料、糖果、饼干、
点心中；也可作为修饰剂，应用于茉莉、晚香玉等香精或者化妆品中［1］；此外，还可以用于合成医药、染料、农
业上的诱虫剂［2］. 传统合成覆盆子酮的方法有两种：第一种方法是以对羟基苯甲醛和丙酮为原料，经历缩合
反应和加氢还原反应两步得到覆盆子酮 . 该方法能够得到中等产率的覆盆子酮（61.8%），但该方法的反应
条件较为苛刻、操作复杂、需要强碱以及昂贵的过渡金属作为催化剂，催化剂难以回收并且会给环境带来污
染 . 第二种方法是使用强酸性催化剂，如硫酸、磷酸催化苯酚与丁醇酮或丁烯酮的反应来制备覆盆子酮，该
方法的反应常伴随有副产物，后处理复杂，所使用的催化剂，如硫酸、磷酸具有腐蚀性且难以回收使用，因而
需开发覆盆子酮的绿色合成路径 .
离子液体因具有独特的物化性质，已经被广泛应用于化学、化工领域，韩布兴研究组将离子液体应用于
酮色林类化合物的合成［3］，张锁江研究组使用离子液体捕集二氧化硫［4］，王健吉研究组发现离子液体能够催
化合成氧杂蒽类化合物［5］，李浩然研究组使用离子液体来捕集二氧化碳［6］. 本文以酸性离子液体为催化剂和
2015年9月
反应媒介，苯酚和丁烯酮（MVK）为原料合成覆盆子酮 .
1 试验部分
1.1 试剂与仪器
苯酚（浙江杭州双林化工试剂厂）、丁烯酮（上海希仕化工有限公司）、N-甲基咪唑（中国医药集团上海化
学试剂有限公司）、硫酸（国药集团化学试剂有限公司），以上试剂均为分析纯，离子液体参照文献［7］的方法
合成，并经核磁共振表征，所得的结果与文献值基本一致 .
Nicolet Nexus FTIR 670型傅里叶变换红外光谱仪；NMR分析仪：型号Bruker AVANCE DMX 400，四甲基
硅烷为内标；SHZ-C型循环水式真空泵（河南巩义市英峪予华仪器厂）；2XZ-2型旋片真空油泵（上海真空泵
厂）；R-201型旋转蒸发仪（上海申顺生物科技有限公司）；赛多利斯电子天平（北京赛多利斯电子天平有限公
司）；薄层分析：MSGF254高效硅胶薄层板（烟台市芝罘黄务硅胶厂），紫外光显色；磁力搅拌器、恒温油浴等
合成装置 .
1.2 试验方法
在反应容器中投入0.5 mol苯酚，1 mol丁烯酮和0.5 mol［BMIM］HSO4离子液体，25 ℃搅拌反应12 h . 反
应结束后加入水，分离得到不溶于水的产物覆盆子酮，反应的产率为73%；将溶于水的离子液体和未反应的
原料除水后，用于下一次实验 .
IR（neat）ν：3384，2918，1701，1515，1448，1363，1262，1171，1103，910，820，732 cm-1；1H NMR（400 MHz，
CDCl3）：δ=2.12（s，3H），2.72（t，2H），2.81（t，2H）6.74（d，2H），7.03（d，2H）.
2 结果与讨论
2.1 离子液体的催化活性
我们首先对 6种酰胺类酸性离子液体进行
考察，实验结果如表 1所示 . 虽然这 6种酰胺类
酸性离子液体均可以催化该反应，但无论是环状
吡咯烷酮和己内酰胺的酸性离子液体，还是直链
N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的酸
性离子液体，所催化反应最好产率仍然小于 50%
（entry 4）. 这样的结果不能令人满意，因此我们
继续对离子液体进行考察 .
为得到更好的结果，3种强酸性咪唑离子液体
被用来催化此反应 . 在酸性离子液体［HMIM］
H2PO4中，仅仅得到 20%的产率（entry 7）. 而在离
子液体［HMIM］HSO4和离子液体［BMIM］HSO4中，
反应得到较好的结果（entries 8，9），其中离子液体
［BMIM］HSO4的催化效果最好 .
2.2 反应的影响因素
表2为不同因素对于反应的影响 . 实验1~4为酸性离子液体［BMIM］HSO4用量对于反应的影响，随着酸
性离子液体［BMIM］HSO4用量从2 mmol减少到0.5 mmol，反应产率从55%增加到73%；继续减少酸性离子液
体［BMIM］HSO4的量会导致反应产率减少，使用0.1 mmol的酸性离子液体［BMIM］HSO4进行催化时只能得到
48%的产率 . 经过上述筛选可以得出，酸性离子液体［BMIM］HSO4的最佳用量为0.5 mmol .
实验5~7为底物比例对反应的影响，当n（苯酚）∶n（丁烯酮）的比率从1∶2减少为1∶1时，反应的产率略微
有所下降，为60%；当n（苯酚）∶n（丁烯酮）的比率从1∶2增加为1∶4时，反应的产率下降为52%，这个可能是
由于丁烯酮的量增加导致副产物的出现，从而使得目标产物的产率下降 . 基于经济性和选择性的原因，确定
最佳的反应比例是1∶2 .
实验8~12为温度对于反应的影响，实验结果表明，在25 ℃下反应即可得到很好的结果 . 随着反应温度
表1 离子液体对于反应的影响
Tab.1 The effect of ionic liquids on the reaction
实验编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
酸性离子液体
［NMPH］TSOH
［NMPH］H2PO4
［NMPH］HSO4
［DMEH］H2PO4
［DMFH］H2PO4
［NHCH］H2PO4
［HMIM］H2PO4
［HMIM］HSO4
［BMIM］HSO4
产率/%
34
32
40
35
30
33
20
50
55
注：反应条件为0.5 mmol苯酚，1 mmol MVK，2 mmol离子液
体，25 ℃反应24 h；产率通过高效液相色谱确定 .
郭 辉，等：覆盆子酮香料的绿色合成研究 -- 1517
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的升高，反应的产率逐渐降低，当升高温度至50 ℃，反应的产率降低为37%，其原因可能是由于反应底物中
的丁烯酮沸点比较低，当温度升高时，反应中的丁烯酮挥发从而导致转化率降低 . 降低温度同样会导致反应
产率降低，当反应温度从25 ℃降到0 ℃时，反应的产率从73%减少到28%，这可能是由于低温条件下分子间
的相互作用减慢引起的 .
实验13~17为反应时间对产率的影响，随着反应时间的延长，产率逐渐增大；反应1 h，苯酚和丁烯酮的
产率只有25%；反应至12 h，产率可达到73%；继续增加反应时间则不会增加反应的产率 .
2.3 离子液体的重复使用性
每次反应完成后，将酸性离子液体回收，真空干燥后直接用于催化下一次反应，图 1为离子液体的重
复使用性能 . 可以看出，在同样的反应条件下，重复 5次后酸性离子液体［BMIM］HSO4依然保持稳定的催
化活性 .
实验编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
n（离子液体）/（mmol）
2
1
0.5
0.1
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
n（苯酚）∶n（丁烯酮）
1/2
1/2
1/2
1/2
1/1
1/2
1/4
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
T/°C
25
25
25
25
25
25
25
50
37
25
15
0
25
25
25
25
25
t/h
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
1
6
12
24
48
产率 a/%
61
67
75
68
60
73
52
37
52
35
42
28
25
43
73
73
73
表 2 ［BMIM］HSO4用量、底物比例、反应温度和时间对于反应的影响
Tab.2 The effect of［BMIM］HSO4 amount，substrate ratio，temperature，and time on the reaction
注：a产率通过高效液相色谱确定 .
图1 离子液体BMIM］HSO4的重复使用性
Fig.1 Recycling of［BMIM］HSO4
注：反应条件为0.5 mmol苯酚，1 mmol MVK，0.5 mmol离子液体，室温反应12 h；产率通过高效液相色谱确定 .
70
60
50
40
30
20
10
0
产
率
/%
1 2 3 4 5
使用次数
73 73 73 70 70
-- 1518
2015年9月
3 结论
以苯酚和丁烯酮为起始原料，以对水和空气十分稳定的酸性离子液体为催化剂和溶剂，进行选择性加
成反应合成覆盆子酮 . 由于反应体系中只有原料与酸性离子液体，反应过程简单，操作简便，不存在挥发性
有机溶剂回收再利用的问题 . 由于产品覆盆子酮不溶于水，而原料和离子液体均可溶于水；反应结束后加入
一定量的水，经过简单的分离操作就可以得到产品；未反应的原料和离子液体经过除水后，可以循环使用 .
该方法不使用任何易挥发的有机溶剂和有毒有害催化剂，是一种绿色环保的合成覆盆子酮的新方法 .
参考文献：
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（编辑 康 艳）
郭 辉，等：覆盆子酮香料的绿色合成研究 -- 1519