С. А. ВОЙТКЕВИЧ. Синтез новых душистых веществ

Промышленный синтез душистых веществ начался в Советском Союзе в 1927 г., когда в Москве были созданы экспериментальный завод и научно-исследовательская лаборатория по синтезу душистых веществ.

Прошедшие 50 лет были годами большой творческой работы химиков, инженеров и парфюмеров. Участие в создании новой отрасли промышленности видных ученых-химиков — акад. П. П. Шорыгина, акад. С. С. Наметкина, акад. В. М. Родионова, проф. Л. Я. Брюсовой, проф. В. Н. Белова — определило высокий научный уровень исследовательских работ по синтезу душистых веществ.

Созданные в Москве и Ленинграде заводы быстро осваивали методы, разрабатываемые в лабораториях, и уже к 1940 г. производство синтетических душистых веществ в СССР достигло более 600 т в год при широком ассортименте вырабатываемых продуктов.

Особенно возросли темпы развития производства душистых веществ в нашей стране в послевоенные годы. В 1946 г. был создан Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических и натуральных душистых веществ, в 1948 г. пущен в эксплуатацию Калужский комбинат синтетических душистых веществ, ставший крупнейшим в мире специализированным предприятием по производству душистых веществ. Современный объем выработки синтетических душистых веществ в 10 раз больше объема производства 1940 г.

В связи с дефицитом и дороговизной эфирных масел в последние два десятилетия большое внимание уделялось разработке и освоению в производстве методов синтеза основных компонентов эфирных масел и продуктов их химической переработки, а также созданию новых душистых веществ, которых нет в природе.

По разработкам ВНИИСНДВ и его калужского филиала построены и успешно функционируют крупные промышленные установки по синтезу ментола из мета-крезола, цитраля из изопрена, анетола из анизола. Это в значительной мере сократило дефицит продуктов, которые получались раньше из эфирных масел, и обогатило промышленность опытом проведения в крупном промышленном масштабе таких процессов, как селективное каталитическое гидрирование, ацетиленовый синтез, эффективная вакуум-ректификация и др.

Работы по созданию новых душистых веществ, которых нет в природе, в нашей стране, как и во всем мире, шли параллельно развитию тонкого органического синтеза. Новые продукты во все большем количестве стали использоваться для введения в оригинальные парфюмерные композиции и в искусственные эфирные масла.

К числу удач химии душистых веществ можно отнести синтезы пара-трет-бутилциклогексилацетата, макроциклических оксалактонов и санталидола. Эти синтезы были впервые разработаны во ВНИИСНДВ и в 50-х годах освоены производством. Теперь эти продукты вырабатываются рядом зарубежных фирм.

Главными критериями оценки возможности использования в парфюмерии новых душистых веществ являются характер запаха, летучесть и связанная с ней стойкость запаха, химическая устойчивость и, наконец, безвредность для человека.

Методы современной органической химии позволяют синтезировать в лаборатории любое душистое вещество заданной структуры.

Однако химик заранее не может сказать, каким запахом будет обладать это вещество, так как наши знания о зависимости запаха от строения молекул до сих пop очень ограничены. Даже пользуясь известными аналогиями строения и запаха, не всегда можно получить ожидаемый результат.

Вместе с тем, если в лаборатории удалось препаративно получить новое душистое вещество, отвечающее всем упомянутым выше критериям, и подтвердить его пригодность для парфюмерии, то на пути к промышленному производству этого продукта нужно преодолеть множество трудностей и ограничений.

В современных условиях технология нового продукта должна быть безопасной для обслуживающего персонала, обеспечивать минимальное количество отходов, сточных вод и вредных выбросов в атмосферу, быть экономически целесообразной, т. е. иметь минимальное количество стадий при высоких выходах на каждой стадии и базироваться на дешевых и доступных для данного предприятия видах сырья и полупродуктов.

Опыт последних лет показывает, что в производстве легче всего реализуются те методы синтеза новых душистых веществ, которые либо являются «ветвями» крупных действующих технологических процессов, либо осуществляются по технологическим схемам, аналогичным освоенным в промышленности. Все это принимается во внимание при поиске новых душистых веществ и разработке промышленных методов их получения.

Рассмотрим некоторые выполненные во ВНИИСНДВ разработки синтеза новых душистых веществ на основе полупродуктов получения цитраля.

Цитраль в нашей отрасли прмышленности вырабатывают по схеме изопрен — пренилхлорид (I) — метилгептенон (II) — дегидролиналоол (III) — цитраль.

Алкилированием ацетофенона (IV) пренилхлоридом(I) в присутствии реагента Монкоши можно получить с выходом 40% кетон (V), имеющий запах с оттенком свежей зелени [1].

Превращение пренилхлорида (I) в диметилвинилкарбинол (VI) позволяет осуществить синтез 2,2-диалкил-5-метил-4-гексеналей (VII) по разработанному во ВНИИСНДВ способу [2].

При использовании в этой реакции 2-этил-гексаналя было получено новое душистое вещество — ирисаль (VIIa, R₁=C₂H₅, R₂=C₄H₉), ставшее теперь промышленным продуктом. Ирисаль имеет сильный запах типа ириса и с успехом применяется при создании композиций типа ирисового масла.

Путем конденсации диметилвинилкарбинола (VI) с изомасляным альдегидом удается получать соответствующий диметилзамещенный альдегид (ІІб, R₁=CH₃, R₂=CH₃) c интенсивным запахом травы и свежей зелени, названный нами травеалем. К сожалению, стойкость запаха этого продукта недостаточна из-за большой величины давления насыщенного пара — 84 Па (0,63 мм рт. ст.).

Селективное каталитическое гидрирование травеаля приводит к образованию продукта (VIII), пригодного для парфюмерии. {3]. Он обладает сильным запахом травы и свежей зелени и получил название травеол.

Примером использования побочных продуктов синтеза метилгептенона (II) является синтез нового душистого вещества пинорана [4].

Алкилирование ацетона пренилхлоридом, осуществляемое при получении метилгептенона (II), сопровождается присоединением второго пренильного радикала. В кубовых остатках от перегонки метилгептенона содержится 2-метил-5-пренил-2-гептен-6-он (IX), селективное гидрирование которого и последующая циклизация образующегося непредельного спирта (X) приводит к получению пинорана (XI), имеющего оригинальный цветочно-хвойный запах.

Синтез еще одного нового продукта, обладающего стойким оригинальным запахом цветов и свежей зелени, был разработан нами [2] на основе линалоола (XII), который, как известно, легко получить из дегидролиналоола (III). Этот продукт (XIII), названный эженалем, признан нашими парфюмерами и использован при создании новых духов («Визит», «Всегда с тобой» и др.).

Селективное гидрирование эженаля приводит [3] к получению нового душистого вещества — эженола (XIV), одобренного парфюмерами.

Схема синтеза цитраля через пренилхлорид — метилгептенон — дегидролиналоол, конечно, не единственный путь синтеза душистых веществ терпеноидного строения. Недавно во ВНИИСНДВ с целью синтеза нового душистого вещества — 2,7-диметилоктан-2-ола (XVIII) — был разработан новый путь построения терпеноидных ациклических соединений [5].

Построение скелета молекулы, в которой изопреновые фрагменты соединяются «хвостом» к «хвосту», осуществлялось в одну стадию конденсацией изомасляного альдегида с метилизобутилкетоном в щелочной среде. Полученный с выходом 55—60% непредельный кетон (XV) последовательно гидрировался до насыщенного спирта (XVI), дегидратировался с передвижением двойной связи и образованием диметилоктена (XVII), который затем гидратировался с образованием третичного спирта (XVIII), родственного по запаху классическим терпеновым спиртам.

Осуществление в производстве этого четырехстадийного процесса может встретить некоторые трудности, тогда как получение кетона (XV) и превращение его в этиленкеталь (XIX), который оказался душистым веществом с древесно-ирисовым запахом [6]; очень просто.

Следует особо отметить, что получение ацеталей и кеталей — хороший метод модификации запаха душистых веществ. Так, из фенилэтилового спирта (XX) и фенилацетальдегида(XXI) простыми способами получают соответственно гиацинталь (XXII) [7] и глицеринацеталь фенилацетальдегида (XXIII), которые используются в парфюмерии.

Все большее применение, особенно в отдушках для мыла, находят этиленкеталь пара-трет-бутилциклогексанона и некоторые ацетали известных альдегидов.

Поиски новых душистых веществ в области производных алкилфенолов ведутся во ВНИИСНДВ под руководством Л. А. Хейфица. Последними достижениями является синтез и использование в парфюмерии ветинилацетата (XXIV) [8], ветинилпропионата (XXV) [9] и ирилона (XXVI) [10]. Эти продукты синтезируются по универсальным технологическим схемам на типовой химической аппаратуре.

Вероятно, можно ограничиться приведёнными примерами, чтобы показать перспективность разработок синтеза новых душистых веществ на основе доступного сырья и с использованием освоенных производством технологических схем.

В заключение ещё раз подчеркнем, что поиск новых душистых веществ в современных условиях — это не просто препаративное получение какого-то соединения в лаборатории, а большая целенаправленная работа химиков, парфюмеров и инженеров. Успех этой работы зависит как от ценности для парфюмерии синтезированного продукта, так и от технических и экономических показателей реализации синтеза в производстве.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев В. М., Бибичева А. И., Журавлева М. И. Душистые  вещества из продуктов алкилирования кетонов пренилхлоридом. — Журнал органической химии. 1974.  т. 10,  №7
2.  Войткевич С. А., Гущина Г. И., Рудольфи Т. А. Синтез эженаля и ирисаля — новых душистых веществ.— Масло-жировая промышленность. 1974.  № 11;
3. А. с. 355147 (СССР) — Б. И. 1972, № 31.
4. А. с. 523073  (СССР). — Б.И 1976,  № 28.
5. А. с. 529167 (СССР). — Б. И., 1976,  № 35.
6. Получение 2,7-диметилоктан-2-ола из метилизобутилкетона  и изомасляного альдегида. [И. А. Астахова. А. В. Гуревич, Н. Я. Зырянова и. др] — Масло-жировая промышленность 1978.№9.
7. А. с. 541836 (СССР). — Б. И. 1977, №1.
8. А. с. 566819 (СССР). — Б. И.,  № 28.
9. Подберезина A. С., Хейфиц Л. А., Климахина С. Т. Синтез метилизогексилциклогексилацетатов. — Масло-жировая промышленность,  1974, №9.
10. Синтез нового душистого вещества — ветинилпропионата [Л. А. Хейфиц, А. С. Подберезина, Л. Т. Григорьева, С. Т. Климахина].— Масло-жировая промышленность, 1977, № 12.
11. Синтез душистых веществ — ветинона и ирилона  [Л. А. Хейфиц, А. С. Подберезина, С. Т. Климахина, Л. Т. Григорьева].— Масло-жировая промышленность, 1976, №7.

Канд. хим. наук С. А. ВОЙТКЕВИЧ, ВНИИСНДВ