1、华中科技大学麝香酮的合成及应用麝香主要香气来源姓 名： 学 号： 专 业： 院 系：化 学 与 化 工 学 院 2013年 4月 6日摘要 麝香酮(3- 甲基- 环十五烷酮)是麝香具有生理活性的重要组分，是麝香香味的主要来源，不仅可用作高级定香剂，而且还可用于医药。麝香酮应用很广泛但来源稀缺, 因此需要大量通过人工合成。本文在介绍麝香酮特性的同时总结了近年来人工合成麝香酮所采用的路线, 分析了各条路线的优缺点, 并对麝香酮的合成路线进行了展望，最后就麝香酮的应用性能及发展前景进行分析。关键词 麝香 麝香酮 合成 应用一、麝香简介麝香是一种珍贵的香料, 早在东汉时期麝香就被称为香料之王。通常香精
2、中只要加入万分之一的麝香, 就能使香气变得柔和诱人, 经久不散, 它是高档香精中不可缺少的定香剂。麝香属动物性香料之一，是成熟的雄麝肚脐下方的香腺和香囊中形成的一种有香分泌物干燥而成，又称寸香、脐香、当门子。麝香不仅芳香宜人，而且香味持久麝香对人的心理和生理系统有极其显著的影响，所以除香料工业外，其对医药工业也有十分重要的价值。麝香的药理功效：1.对中枢神经系统的作用；2.对心血管系统的影响；3.抗炎作用；4.对平滑肌的作用；5.对某疾病的预防与治疗作用；6.对肾上腺素 B受体的作用；7.抗早孕作用； 8.对免疫功能的影响；9. 抗肿瘤作用 等。由于世世代代都采用杀麝取香的方法，致使野生麝类资
3、源越来越少，每公斤麝香需要 100头雄性麝鹿的香囊, 而目前全世界天然麝香的年产量约为 350kg( 含量 70%) 。以至于在海拔较低的山地已很少见到麝的踪迹。目前我国麝类动物的估计约有 60万头，仅为50年代的五分之一。无论是生活在青藏高原的出产优质麝香的马麝、黑麝和喜马拉雅麝，还是分布地区较广的林麝和原麝，都已经成为濒危物种，均被列入了国家二级保护动物。随着生态平衡失调, 天然麝香的资源日趋匮乏。目前国内，天然麝香价格远贵于黄金1。所以想办法解决天然麝香匮乏的问题成为很多研究人员的研究方向。人们曾试图通过人工饲养麝鹿采用活体取香来获得麝香, 由于雄性麝鹿的性格暴躁 ,香囊又是它们的必备之
4、物, 雄麝往往在取香之后死亡。多年的研究结果表明, 人工饲养活体取香亦收不到理想的效果2。二、麝香酮简介麝香酮有两个构型：构型（致香成分）与构型（特殊药效 ） 。麝香酮是天然麝香的主要功能成分，化学名为 3- 甲基环十五烷酮，分子式为 C16H30O，分子量为 238。其外观为无色或淡黄色结晶体，具有麝香的特殊香味，熔点为 33 ，熔化后呈黏稠状液体，沸点为 130 /1.6 kPa，相对密度为 0.920 00.926 8，折光系数为1.4791.489，不溶于水，溶于乙醇和油类溶剂。雄性麝鹿生殖腺的分泌物（即天然麝香）经水蒸气蒸馏可分离出麝香酮，干燥后为红棕色的粒状物3。麝香酮可作为香料的
5、重要组成成分，具有沉柔、令人愉快的强烈麝香香气，而且能使香精具有高雅、润和的香气，是不可多得的高级调香香料。麝香酮在香精中能起到优异的定香、烘托、圆润与和谐等作用, 在调香上极为珍贵,国际市场上价格昂贵,同时，麝香酮还具有天然麝香的某些重要药理作用。如上所述，最早的麝香酮是从麝的香囊中萃取分离得到，而要得到一公斤的纯麝香酮，就必须捕杀上百只麝，其珍贵可想而知。加上对麝香酮的需要逐年增加，对麝的乱捕乱猎，使麝大幅度减少，以致麝香酮无休止的涨价，目前，其价格早已远远超过黄金。在天然麝香远远不能满足市场需要的时候，人们开始积极地寻找人工合成麝香的方法。作为麝香的主要成分，麝香酮的人工合成成为一个很重
6、要很热门的课题。天然的麝香酮为左旋体，合成的一般为右旋体。半个世纪以来, 麝香的合成引起不少化学家的兴趣。自 1926年 Ruzicka 确定了麝香酮的结构以来, 具有麝香香气的大环状化合物研究成了热门课题, 人们对其人工合成作了大量研究。到目前为止已研制出了 108种此类化合物, 但其中只有 11种实现了商品化。麝香酮的有机合成方法很多, 但一般合成步骤都很长,原料、设备及操作条件要求较严格, 产品成本较高,用于工业生产有一定困难。目前, 世界上合成的大环麝香类香料大约在 100t 左右, 因此开发步骤短、收率高的合成麝香酮的路线具有很大的现实意义。虽然国内外研究人员合成麝香酮的报道很多,但
7、合成路线归结起来主要有环十五烷酮的甲基化法、环酮扩环法、闭环法4。三、人工合成麝香酮1.环十五烷酮的甲基化法4环十五烷酮的甲基化就是在环十五烷酮 位插入甲基而得到麝香酮的方法。环十五烷酮的甲基化一般包括两个步骤: 一是在环十五烷酮 位引入双键, 二是在 位插入甲基。早在 1971 年, Mookherjee 7 就开发出了以环十五酮为基本原料, 经过五步反应制取麝香酮的方法,产率约为 50%, 其反应历程为:以环十五烷酮为中间体合成麝香酮的反应条件温和, 并且其关键步骤中间体环十五烷酮的制备已经有了很成熟的方法, 所以此法是近年来研究的重点。但这种方法依赖于环十五酮的价格, 目前还是比较昂贵的
8、。2. 环酮扩环法4扩环法是以环十二酮或环十三酮等为原料，通过三碳或二碳扩环来合成麝香酮。合成路线：三碳扩环是由 Firmenich 实验室发展起来的方法。它是通过环十二酮形成的二环10.3.0十五烷( 或十五烯) 化合物的桥键断裂形成的。环十二酮是石油工业副产品并且价廉易得, 所以成为扩环法合成麝香酮的首选原料。以环十二酮为原料在其 位引入一个取代的异丁基( 或甲基丙稀) 结构侧链,再进行扩环研究的报道很多, 尤其是选择手性的异丁基侧链进行麝香酮的不对称合成。近十年来, 由环十二酮扩环合成麝香酮的方法得以简化, 从而缩短了合成路线。Suginome 等用碘化亚钐处理引入异丁基的环十二酮获得双
9、环化合物, 其双键经自由基反应断裂后形成十五元环, 还原得到麝香酮。由于环十二烷酮的价格较便宜, 利用三碳扩环合成麝香酮的方法具有一定的发展前景, 探索简单、经济地合成容易进行自由基扩环的侧链模块和避免使用昂贵的扩环试剂是环十二烷酮扩环法走向工业化的关键。3.闭环法5闭环法，最受青睐的是 Stoll 法，三步合成最终产物麝香酮。早在 1951 年，Stoll M 最早采用乙酰乙酸乙酯与 1,10- 二溴烷反应制得 2,15- 十六烷二酮，再经羟醛缩合、氢化通过控制单代反应，经选择性水解、纯化等一系列复杂操作，最终得到了麝香酮。Yoo Tanabe等报道了以 TiCl4- Bu3N 为催化剂，以
10、二氯甲烷为溶剂合成脱氢麝香酮的方法。脱氢麝香酮的产率达到 62%，纯度为 97%。该方法不但原料易得而且绿色环保，是环境友好型反应。其缺点是TiCl4 遇水、遇氧易分解，所以反应条件较苛刻，要求严格无水无氧。脱氢麝香酮在催化剂下加氢得到麝香酮，收率达 100%。4.结论虽然文献报道的合成麝香酮的方法较多, 但真正实现工业化生产的很少。综上所述, 采用插入甲基法和扩环法由于原料不易得, 并且合成步骤较烦琐, 很难得到较大的发展。相比较之下，闭环法是较为经济、适用的,且收率也不错，可以继续探索寻求更佳反应条件, 从而实现麝香酮更好的工业化生产。四、麝香酮的应用及发展前景在国家药典中，有 10%的中
11、成药需用麝香，北京和上海应用麝香配伍的中成药达 1/4 以上。目前京沪两地医药界用麝香酮代替天然麝香与其他中药配伍制成的中成药主要有苏合香丸、紫雪散、周氏回生丹、牛黄清心丸、第一丹、西黄丸、六神丸等。这些用麝香酮代替天然麝香制成的中成药用于治疗冠心病、小儿高烧、急性肠胃炎、跌打损伤、五宫炎症、乳腺炎、淋巴结核、扁桃腺炎、腮腺炎等疾病均收到良好疗效。麝香酮具有扩张冠状动脉及增加冠脉血流量的作用，对心绞痛有一定疗效。一般于用药(舌下含服、气雾吸入)后 5分钟内见效，缓解心绞痛的功效与硝酸甘油略近似。具有芳香开窍、通经活络、消肿止痛作用，小剂量对中枢神经有兴奋作用，大剂量则有抑制作用。临床上用于冠心
12、病心绞痛、血管性头痛、坐骨神经痛、白癫风等。麝香既是药中珍品，也是一种极其宝贵的香料。目前国内市场对麝香酮产品的年需求量达到了 4000 公斤以上，而生产量却不到 500 公斤 /年，市场存在非常大的供需缺口，未来几年随着该产品应用不断的加深，国内供需缺口将会越来越大，开发该产品市场前景广阔。麝香酮国内已合成生产。人工合成品的药理作用经试验与天然麝香酮相似。这种合成的麝香酮完全可以代替天然麝香配制中成药，在医药上将有着广泛用途，对我国中医药走向世界具有十分重要的意义。虽然文献报道的合成麝香酮方法较多，但真正实现工业化生产的很少。目前，世界上合成的大环麝香类香料大约在 100 t左右，因此开发步
13、骤短、收率高的合成麝香酮路线具有很大的现实意义。有专家预测未来几年国内市场对麝香酮产品的需求将以 12%左右的速度增长，到 2013年对该产品的需求量会达到 5680公斤/年，2015年将达到 7000公斤以上。由此观之，开发该产品市场前景广阔。五、人工麝香 VS天然麝香人工麝香酮为人工麝香的主要成分，再加之以天然麝香组分比例进行配方，在此基础上开发出了人工麝香。卫生部研究结果表明：人工麝香的主要药理作用与天然麝香基本相同，物理性状相似，临床疗效确切，可与天然麝香等同配方使用。人工的麝香和天然的完全一样那是不可能的,但可以最大限度地接近。经过这几年的实验和实践证明,人工麝香在药效上确实能够有效满足麝香的需求缺口。另外,目前人工麝香要经过国家级检验部门的严格的检验才能上市,在质量上比天然麝香要稳定得多。孕妇忌用含麝香成分的化妆品或药品，因其有催产的作用。参考文献
