新型吡嗪类潜香化合物的合成及其卷烟加香应用研究

摘要

分别以2，3-吡嗪二羧酸、2，3，5，6-四甲基吡嗪为原料，通过酰化反应和酯化反应分别于α-氨基酸和香味醇合成了13种吡嗪酰胺类化合物和12种吡嗪酯类化合物，经检索发现其中22种为新型化合物，并探讨了合成目标产物的最优反应条件，通过IR、1HNMR、13CNMR、HRMS波谱方法以及X-射线单晶衍射进行结构确证，并对化合物进行热重分析、热裂解分析以及卷烟加香应用研究。主要的研究内容如下:
　　1.以2，3-吡嗪二羧酸为原料，经酰化、酯化反应分别合成了7种N-（甲酰基吡嗪）-α-氨基酸甲酯和6种2，3-吡嗪二甲酸二醇酯类化合物，并探讨了最优反应条件。结果表明:1）在吡嗪酰胺类衍生物的合成过程中，在氯化亚砜的作用下，采用分步法和一步法，分别得到两类不同的化合物。其最优反应条件为:分步法中，2，3-吡嗪二甲酰氯盐酸盐的后处理采用抽滤的方法，三乙胺用量1.5mL;一步法中，三乙胺用量1mL，氯化亚砜6mL。2）在吡嗪酯类衍生物的合成过程中，采用DCC/DMAP催化酯化反应，后处理加入乙醚可以除去DCC的副产物DUP（二环己基脲），达到纯化产物的目的。
　　2.以2，3，5，6-四甲基吡嗪为原料，经KMnO4、浓H2SO4氧化制得3，6，-二甲基-2，5-吡嗪二羧酸，再与SOCl2反应，所得物质分别和氨基酸甲酯盐酸盐、香味醇反应，最终得到6种吡嗪酰胺类化合物和6种吡嗪酯类化合物。
　　3.选取部分目标产物为代表，研究探讨了吡嗪类衍生物在300℃、600℃和900℃三个温度下的热裂解行为。用NIST05a.L质谱库检索裂解产物，进行定性分析;峰面积归一法对裂解产物进行相对定量分析。依据鉴定的热裂解产物，为卷烟加香试验提供依据。
　　4.对合成的部分化合物进行卷烟加香评吸试验，从香气特性、烟气特性和口感特性等方面讨论了不同添加浓度对卷烟品质特征的影响。结果表明:添加适宜浓度的吡嗪类化合物，可以改善香气质，增补烟香，使香气更加丰满、协调;减轻杂气和刺激性，提高卷烟的细腻柔和程度，降低干燥感，余味干净，改善卷烟的吸食品质。

目录

声明

致谢

摘要

1 文献综述

1．1 吡嗪分子的结构特点及化学性质

1．2 吡嗪类化合物与烟草香味的关系

1．3 吡嗪类化合物的应用

1．3．1 吡嗪化合物在医药行业中得应用

1．3．2 吡嗪化合物在香料行业的应用

1．3．3 吡嗪化合物在食品添加剂中的应用

1．3．4 吡嗪化合物在烟用香精中的应用

1．3．5 吡嗪化合物在配合物合成中得应用

1．4 吡嗪类化合物的合成

1．4．1 吡嗪环的合成

1．4．2 烷基吡嗪类化合物的合成

1．4．3 烷氧基吡嗪的合成

1．4．4 乙酰基吡嗪及衍生物的合成

2 引言

2．1 研究的背景与意义

2．2 主要研究内容

3 材料与方法

3．1 实验设备与试剂

3．2 试验路线

3．2．1 合成路线一

3．2．2 合成路线二

3．3 反应检测及产品分析方法

3．3．1 反应检测

3．3．2 产品分析方法

3．4 Py-GC／MS条件

3．5 热重分析条件

3．6 卷烟加香试验条件

3．7 合成

3．7．1 α-氨基酸甲酯盐酸盐4的合成

3．7．2 2，3-吡嗪二甲酰氯盐酸盐2的合成

3．7．3 N-(甲酰基吡嗪)-α-氨基酸甲酯的合成

3．7．4 2，3-吡嗪二甲酸二醇酯(8a-8f)的合成

3．7．5 3，6-二甲基-2，5-吡嗪二羧酸10的合成

3．7．6 3，6-二甲基-2，5-吡嗪二甲酰氯11的合成

3．7．7 3，6-二甲基-N-(2，5-二甲酰基吡嗪)-α-氨基酸甲酯(12a-12e)的合成

3．7．8 3，6-二甲基吡嗪-2，5-二甲酸二醇酯(13a-13f)的合成

3．8 合成产物的结构式

4 结果与分析

4．1 化合物的合成与表征

4．1．1 N-(2，3-二甲酰基吡嗪)-α-氨基酸甲酯类化合物的晶体结构

4．1．2 2，3-吡嗪二甲酸二醇酯类化合物的晶体结构

4．1．3 3，6-二甲基吡嗪-N-(2，5-二甲酰基)-α-氨基酸甲酯类化合物的晶体结构

4．1．4 3，6-二甲基吡嗪-2，5-二甲酸二醇酯类化合物的晶体结构

4．2 不同反应条件对反应产物的影响

4．2．1 不同反应条件对N-(甲酰基吡嗪)-α-氨基酸甲酯合成的影响

4．2．2 乙醚对2，3-吡嗪二甲酸二醇酯合成的影响

4．3 化合物的热重分析

4．3．1 化合物6a的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．2 化合物6d的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．3 化合物8d的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．4 化合物8f的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．5 化合物12d的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．6 化合物12e的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．7 化合物13a的TG-DTG-DSC热重分析

4．3．8 化合物13e的TG-DTG-DSC热重分析

4．4 化合物的热裂解结果与分析

4．4．1 化合物6b的热裂解行为研究

4．4．2 化合物6d的热裂解行为研究

4．4．3 化合物8d的热裂解行为研究

4．4．4 化合物8e的热裂解行为研究

4．4．5 化合物8f的热裂解行为研究

4．4．6 化合物12d的热裂解行为研究

4．4．7 化合物12e的热裂解行为研究

4．4．8 化合物13a的热裂解行为研究

4．4．9 化合物13d的热裂解行为研究

4．4．10 化合物13e的热裂解行为研究

4．5 化合物的卷烟加香应用研究

4．5．1 化合物8e卷烟感官评价结果

4．5．2 化合物13e卷烟感官评价结果

5 结论与讨论

5．1 N-酰化反应

5．2 酯化反应

5．3 吡嗪化合物的热裂解分析

5．4 卷烟加香分析

参考文献

附图