酰基噻唑衍生物的电化学绿色合成及其结构与香气特性规律研究

Thiazole flavors are an important class of sulfur-containing flavors. The research on design, synthesis of thiazoles and their structure-odor relationships is being a hot topic in the field of chemistry of flavors. Owing to complex reaction steps, expensive reagents, serious environmental pollution problems and lack of research on structure-odor relationships, this project will focus on the green electrosynthesis of acylthiazole derivatives and their structure and odor relationships based on our previous studies of the electrochemical construction of C-S bonds. The project will investigate the types of electrochemically induced active intermediates, in situ formation and transformation and examine the effects of electrocatalysts, electrode materials and solvent systems on electrochemical synthesis methods. The aim of this project is to develop a one-step green electrosynthesis method for synthesizing acylthiazoles. The relationships between structure and odor of the acylthiazoles obtained will be investigated in order to explore the trend that the odors change with the structures. A series of acylthiazole derivatives with unique odor characteristics will be screened out. The project is academically significant to the development of green preparation technology of flavors. Meanwhile, it will enrich the varieties of acylthiazole flavors in China and present potent application propects.

噻唑类香料是一类重要的含硫食品香料，有关其设计、制备及其结构与香气特性规律的研究一直是香料化学领域的热点。针对目前该类香料制备中存在路线长、试剂昂贵、环境污染严重，以及分子结构与香气特性规律研究缺乏等问题，本项目拟在前期开展电化学构建C-S键的基础上，研究酰基噻唑衍生物的电化学绿色合成方法及其结构与香气特性规律。通过研究电化学诱导产生活泼中间体的种类、稳定性、原位生成及其转化，考察电催化剂、电极材料、溶剂体系等对电化学反应的影响，建立一步合成酰基噻唑衍生物的电化学绿色合成方法。研究酰基噻唑衍生物分子结构与香气特性之间的关系，探索该类香料化合物的呈香规律，筛选出具有独特香气特性的酰基噻唑类香料化合物。本项目的实施，对食品香料绿色制备工艺的发展和新型酰基噻唑类香料的开发，具有重要的科学意义和广泛的应用前景。

噻唑类香料是一类重要的含硫杂环类香料，由于其香气浓郁、特征性强，一直备受调香师的喜爱。 随着分析技术的不断发展，越来越多的噻唑类化合物在食品中被鉴定出来。目前，经美国食用香料与萃取物制造者协会(FEMA)安全评价的噻唑类香料有 39 种(噻唑类 29 种、噻唑啉类 10 种)，我国 GB 2760—2014 中允许使用的噻唑类香料有 29 种。尽管如此，噻唑类食品香料仍存在一些问题，新品种开发与创新不足，缺乏优势特色品种；传统生产工艺流程复杂、环境污染严重，限制了许多香料的生产及应用。因此，开发一种简单高效的方法来构建噻唑类化合物具有重要意义。.有机电合成无需使用有毒或危险的氧化剂或还原剂、具有反应选择性高、反应条件温和等优点，因而在药物、香料、染料和化纤等精细化学品的合成中得到广泛应用。有机电合成以电子为试剂，通过电子的得失实现物质的还原和氧化，即从工艺本身消除了污染的形成，是名符其实的“绿色可持续化学”。因此，本项目采用有机电合成绿色制备技术，以碘负离子为电催化剂，研究了电化学诱导产生活泼中间体的种类、稳定性、原位生成及其转化，考察电催化剂、电极材料、溶剂体系等对电化学反应的影响，1）建立了两种以酮和硫脲为原料，一步法制备噻唑类化合物的电化学绿色合成方法，共得到52种噻唑类化合物；2）建立了一种α-巯基羧酸类化合物氧化偶联制备二硫醚二羧酸类化合物的电化学绿色合成方法，共得到17种二硫醚二羧酸类化合物。反应机理研究发现，原位生成的α-碘代酮可能是关键活性物种。此外，克量级实验也能得到目标产物，表明所建立的电化学制备方法具有一定的潜在应用价值。本项目的实施，对食品香料绿色制备工艺的开发，具有重要的科学意义和广泛的应用前景。