本文旨在探讨如何用化学法合成4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的方法，通过本文的研究，将为4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮的生产提供技术支持和方法。
背景：4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮俗名菠萝酮(菠萝呋喃酮, HDMF或DMHF),分子式:C6H10O4,分子量146。具有浓郁的焦糖香味,是一种食品香味料和增香剂。60年代时就被发现存在于新鲜菠萝和牛肉汤的香味物之中。如今,它已被广泛应用于糖果、巧克力、肉制品、奶制品、饮料、香烟、酒类、方便面、汤料、番茄酱、保健品和饲料之中。
香料的制取主要有天然提取、化学合成、生物技术3种方法。HDMF在自然界中分布较广，但含量均不高，分离、提取成本高，且不易达到工业化生产。目前，HDMF的生产一般采用化学合成法。1966年，HENRY D W等合成了这种化合物。随着食品工业对呋喃酮的需求日益增加，有机化学家们分别从不同的途径探讨了呋喃酮的合成，有关其化学合成的报道较多。
1. 应用：
HDMF依据氧存在的形式，表现出氧化 或促氧化特性，是食品中已知的促氧化剂，通过铜离子还原为亚铜离子产生超氧自由基转化为过氧化氢和羟基自由基，是DNA链断裂和8-羟基-2′-脱氧鸟苷形成的原因，具有与抗坏血酸相当的抗氧化活性。HDMF可保护人类红细胞膜和低密度脂蛋白免受铁诱导的氧化修饰，抑制色素沉着，具有抗感染活性；抑制人血浆脂质氧化，对眼睛晶状体组织中超氧化物有抗氧化作用，抑制白内障；对革兰氏菌、真菌具有抗菌活性，诱导细胞内海藻糖积累，破坏血清诱导的菌丝形态。HMF、 HDMF、DMMF是良好的抗致癌剂，HDMF可降低由苯并[α]芘诱导的大鼠前胃肿瘤发生率和数量。据最新研究，大鼠吸入HDMF可降低收缩压、心率及血浆氧化应激标志物水平。人体吸HDMF可以降低愤怒-敌意、紧张-焦虑、疲劳-惯性情绪；降低额叶皮层闪烁频率和氧合血红蛋白，具有镇静、生理放松作用。
2. 化学法合成HDMF
（1）HDMF化学合成底物有糖，羧酸和羧酸酯、呋喃、不饱和醇类、醛酮的衍生物等，其中常见的有鼠李糖、酒石酸、乳酸乙酯和丙酮醛等。化学合成在工业中应用还需克服原料成本高、不同合成工艺差异较大等技术难题。在国内，化学合成HDMF的方法为：乳酸乙酯与α-溴代丙酸乙酯在强碱性溶液中发生烷氧基化反应，中间产物在含有金属钠的甲苯溶剂发生偶联反应，再催化氧化得到HDMF，具有原料廉价、易得的优点，但烷基化以及缩合反应，反应条件严苛。在国外合成HDMF主要是由瑞士芬美意公司(FIRMENICH)，丙酮醛在乙酸水溶液中，由锌粉提供还原电子，经过Pinacol偶联反应得到3，4-二羟基-2，5-己二酮，再用Na2HPO 4 调节反应体系pH进行环化反应得到HDMF，反应体系中含有多羰基?很难控制Witting反应制备相应的烯烃。
（2）莫启武等人以3,4-二羟基-2,5-己二酮为原料通过脱水环化来合成菠萝酮,此工艺反应条件温和,操作简单,产品成本低,得到的菠萝酮香气纯正,达到国际同类产品的质量水平。实验方法如下：
将等量的冰醋酸和纯水混合,在冰浴下滴入一定量哌啶,制得哌啶醋酸盐。加入3,4-二羟基-2,5-己二酮20克,用稀的冰醋酸溶液调节pH值至一定值,用纯水稀释至200ml,然后,在氮气保护下加热回流一定时间。反应液用乙醚:石油醚(1∶1)萃取,有机相合并,蒸馏浓缩,冷冻结晶,烘干,称重,计算得率。
此实验中，在pH值为6.5, 3,4-二羟基-2,5-己二酮浓度为10%,反应温度为100℃,反应时间为32小时,反应液中哌啶浓度为7.5%时,菠萝酮收率最高,可达55%。
参考文献：
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