"Procédé de cyclisation-du déhydrolinalol et produits obtenus".
La présente invention est relative à un nouveau procédé de cyclisation du déhydrolinalol (DHL) , ainsi qu'aux produits obtenus grâce à un tel procédé , à savoir le 2,6,6-triméthyl-2-
<EMI ID=1.1>
hexène .
<EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
On connaît d'après la littérature(D.Merkél-Zeitschrift
<EMI ID=4.1>
tica - Chimica Acta - 1929 - Vol.12 pag. 1133-1141) , les réactions de cyclisation du DHL en présence d'acide formique à 85% au reflux. En utilisant un rapport en poids acide formique/DHL égal à 1 ,
<EMI ID=5.1>
2-éthynyltétrahydropyranne brut. En utilisant un rapport acide formique/DHL égal à 10 , D.Merkel a obtenu ,-toujours au reflux,un
<EMI ID=6.1>
L'importance de ces deux produits a été signalée dans la littérature : certains dérivés tétrahydropyraniques sont revendiqués comme agents parfumants dans la formulation de détergents, du fait de leur stabilité remarquable aux alcalis.Le 2,6,6-triméthyl-2-vinyltétrahydropyranne , que l'on peut obtenir par des pro- <EMI ID=7.1>
tétradropyranne , constitue en outre une partie importante de certaines essences naturelles .
L'utilisation de 2,6,6-triméthyl-2-éthynyltétrahydropyranne est en outre très intéressante en tant que produit de départ dans la synthèse d'hydroxycitronnelle , qui est un produit très apprécié dans le domaine de la parfumerie en raison de son odeur de muguet. Le 3,3-diméthyl-l-acétyl-l-cyclohexène et certains de ces dérivés , comme l'alcool insaturé , l'alcool saturé et les esters correspondants,présentent eux aussi des caractéristiques olfactives remarquables et intéressantes .
Comme on l'a signalé antérieurement , les produits
<EMI ID=8.1>
sous des conditions de réaction assez rigides( acide formique au reflux) et en utilisant des rapports acide formique/DHL variables depuis 1/1 pour l'obtention du 2,6,6-triméthyl-2-éthynyltétrahydro-
<EMI ID=9.1>
cyclohexène :
En outre, la réaction s'accompagne toujours d'opérations onéreuses et coûteuses d'extraction , de lavage , de formation d'anhydride, de filtration , et d'évaporation du solvant.
On a maintenant trouvé un procédé nouveau et plus avantageux grâce auquel on peut obtenir les deux composés ci-dessus ou.leur mélange avec un bon rendement et une bonne sélectivité en modifiant de façon appropriée les conditions de réaction. Le procédé est caractérisé par le fait qu'on opère en présence d'acide polyphosphorique (PPA),plus particulièrement en présence de quantités catalytiques de ce PPA.
L'acide polyphosphorique a un bon pouvoir dissolvant et , contrairement à l'acide sulfurique , il n'est pas un agent oxydant ; un aspect négatif de son utilisation est la lenteur, de son hydrolyse à la fin de la réaction ( cet inconvénient étant toutefois surmonté par le procédé faisant l'objet de la présente invention).
Normalement , on hydrolyse en effet avec de la glace pilée le PPA utilisé normalement en excès par rapport au substrat,et on n'extrait: le produit de réaction avec un solvant approprié qu'après que la pâte jaune de PPA s'est convertie en liquide , ce qui se produit après quelques heures. On utilise normalement directement du PPA commercial ayant une teneur en anhydride phosphorique de
82 à 84% .
Au cours de cet essai, la demanderesse a toujours utilisé du PPA de la qualité Merck , ayant une teneur d'anhydride phosphorique de 84%.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention , outré qu'il présente l'avantage d'utiliser des quantités presque catalytiques de PPA ( par exemple un rapport PPA/DHL de 1/10 en poids) avec l'économie évidente qui en résulte , présente d'autres avantages par rapport aux techniques connues jusqu'à présent.
Le premier avantage à citer est constitué par la possibilité de séparer grâce à une pression réduite à la fin de la réaction les produits de celle-ci , en obtenant un distillat que
l'on peut purifier , suivant les nécessités , par un simple fractionnement .
Ceci constitue un indubitable avantage puisque , par rapport à l'exemple de la même réaction dans de l'acide formique, on évite les opérations laborieuses et coûteuses de neutralisation du produit brut de la réaction , d'extraction à l'éther , de formation d'anhydride des éthers extraits , et d'évaporation du sol- vant .
Un autre avantage important de la technique suivant l'invention est que le PPA restant dans le ballon de réaction après <EMI ID=10.1>
séparation des.produits de la réaction peut être utilisé pour plusieurs essais successifs , en réduisant de ce fait la quantité
de PPA nécessaire , bien en dessous de la valeur, de 10% citée précédemment .
La réaction est caractérisée par le fait qu'on opère en présence de quantités catalytiques de PPA , et elle est en outre caractérisée par l'influence de la température .
Les autres conditions étant égales, à des températures relativement basses , se situant plus particulièrement dans l'intervalle de 5 à 50[deg.]C ( et de ce fait dans des conditions plus modérées que celles décrites dans la littérature pour la même réac-
<EMI ID=11.1>
2-éthynyltétrahydropyranne , tandis qu'à des températures plus
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1>
hexène ; à des températures comprises entre ces deux intervalles, on obtient des mélanges de composition variable du 2,6,6-triméthyl-
<EMI ID=14.1>
hexène .
Il est à noter qu'en utilisant un excès de PPA , au lieu de quantités catalytiques , la réaction donne presque exclusivement du 3,3-diméthyl-l-acétyl-l-cyclohexène dans des conditions de température sous.lesquelles;, en présence de quantités j catalytiques de PPA , on obtient le 2,6,6-triméthyl-2-éthynyltétrahydropyranne.
Pour permettre une meilleure compréhension encore de l'invention , divers exemples non limitatifs sont donnés ci-après.
Exemple 1.
<EMI ID=15.1>
agitateur à commande magnétique à pales de verre , d'un réfrigérant, d'un thermomètre et d'un entonnoir de chargement , on introduit 5g d'acide polyphosphorique Merck.
<EMI ID=16.1>
contenant de l'eau froide et on verse ensuite dans le ballon , par l'embouchure de chargement , 50 g de DHL (pureté de 98% ).
L'addition se fait en 60 minutes , durant lesquelles l'appareil est maintenu sous un léger courant d'azote'et la température de réaction est maintenue à 17-18[deg.]C .
A la fin de l'addition du DHL , on laisse le mélange sous agitation pendant 3 heures , en maintenant la température de réaction aux environs de 17-18[deg.]C , puis' , après enlèvement du réfrigérant et de l'entonnoir de chargement , le ballon est relié
à une tête de distillation du type Claisen , munie d'un réfrigérant et d'un ballon de récolte refroidie à la glace.
On sépare de la sorte sous vide le produit brut de réaction . On obtient 39 g de distillat. On verse ensuite, dans le ballon de réaction contenant le résidu de la distillation précédente , 45 g supplémentaires de DHL , en adoptant les mêmes conditions opératoires de réaction ; à la fin de cette opération , on sépare les matières volatiles sous pression réduite comme dans le cas de l'opération précédente .
Le résidu restant dans le ballon peut être utilisé pour catalyser d'autres réactions . On obtient 41,5 g de distillat.
On réunit les deux distillats et on détermine sur ceuxci la convertion de DHL , le rendement et la sélectivité en 2,6,6triméthyl-2-éthynyltétrahydropyranne par une chromatographie en phase gazeuse en présence d'un étalon standard :
<EMI ID=17.1>
Le produit 2,6,6-triméthyl-2-éthynyltétrahydropyranne, que l'on peut obtenir à l'état pur par distillation , est caractéri- sé par résonhance magnétique nucléaire et spectrométrie de masse et, en outre , sa structure a été confirmée en synthétisant à partir de <EMI ID=18.1>
le spectre de masse est égal à celui signalé dans la littérature.
Le spectre de masse du 2,6,6-triméthyl-2-éthynyltétrahydropyranne est le suivant :
m/e (intensités relatives) :
43 (100) , 66 (64) , 56 ( 58) , 79 (40) , 137 (40) , 59 (37) ,
41 (31) , 109 (26) , 152 ion moléculaire (0,0) .
Exemple 2.
<EMI ID=19.1>
agitateur à commande magnétique à pales de verre , d'un réfrigérant, d'un thermomètre et d'un entonnoir de chargement , on introduit
5,3 g d'acide polyphosphorique Merck.
Le ballon est ensuite immergé dans un thermostat à l'huile, réchauffé de manière que la température interne atteigne environ 130[deg.]C.
Par l'entonnoir de chargement, on verse sur '.une période de 30 minutes 53 g de DHL à 98% et ensuite on laisse sous agitation pendant 3 heures et demie supplémentaires , en maintenant toujours la température de réaction à 130[deg.]C.
En opérant ensuite comme dans le cas de l'Exemple 1, on sépare les matières volatiles du mélange de réaction et on obtient 35 g de distillat.
Dans le même ballon de réaction , contenant le reste de la distillation précédente , on verse 45 g supplémentaires de DHL sur une période de 30 minutes toujours à 130[deg.]C.
Après 3 heures et demie supplémentaires à 130[deg.]C , on sépare sous vide le produit brut de réaction et on obtient 33,5 g de distillat .
On réunit les deux distillats et , sur ceux-ci , on détermine la conversion de DHL , le rendement et la sélectivité
en 3,3-diméthyl-l-acétyl-l-cyclohexène par une chromatographie en phase gazeuse en présence d'un étalon interne:
<EMI ID=20.1>
Le spectre de résonnance magnétique nucléaire du
<EMI ID=21.1>
dans la littérature le spectre de masse est le suivant :
m/e (intensités relatives) :
<EMI ID=22.1>
41 (23) , 39 (19) , 81 (19).
Une autre confirmation de la structure du 3,3-diméthyl-
<EMI ID=23.1>
égal à celui cité dans la littérature .
Exemple 3.
En utilisant le même appareil que celui décrit dans l'Exemple 2, on charge dans le ballon de réaction 5,2 g d'acide polyphosphorique Merck.
Par l'embouchure de chargement , on verse dans le ballon , immergé dans un thermostat réglé à 100[deg.]C.,52 g de DHL à 98% de pureté sur une période de 30 minutes.
On laisse ensuite à 100[deg.]C pendant 3 heures et demie supplémentaires , puis sous vide on sépare les matières volatiles du produit brut de réaction et on obtient 36 g de distillat.
Dans le même ballon de réaction , contenant le reste de la distillation précédente , on charge sur une période de 30 minutes,45 g supplémentaires de DHL en maintenant la température de réaction à 100[deg.]C.
Après que le mélange est resté sous agitation à 100[deg.]C pendant 3 heures et demie supplémentaires , on sépare les matières volatiles du produit brut de réaction et on obtient 40 g de distil- la t .
<EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
Exemple 4.
On charge 500 g d'acide polyphosphorique de Merck dans un becher d'une contenance d'un litre , refroidi extérieurement par de l'eau froide .
L'acide phosphorique est agité grâce à un agitateur métallique à pales en acier inoxydable .
Sur une période de 3 heures et demie , on charge ensuite dans le bêcher , grâce à une burette , 50 g de DHL à 98%
en maintenant la température interne entre 15 et 18[deg.]C.
Après l'addition du DHL , on laisse le mélange de réaction sous agitation pendant 15 minutes supplémentaires .
On verse ensuite dans le becher de la glace pilée , on agite pendant environ 1 heure et on laisse ensuite au repos pendant la nuit.
Le produit brut de réaction est extrait plusieurs fois avec de l'éther éthylique , les extraits sont rassemblés , lavés avec une solution aqueuse de bicarbonate de sodium et ensuite avec de l'eau , puis desséchés sur du sulfate de sodium anhydre.
Après filtration du sulfate de sodium , on distille <EMI ID=26.1> l'éther et on obtient: 51,8 g de produit brut (contenant encore de l'éther éthylique ) sur lequel on détermine la conversion de DHL , le rendement et la sélectivité en 3,3-diméthyl-l-acétyl1-cyclohexène .
<EMI ID=27.1>
Exemple 5.
On charge 100 g d'acide polyphosphorique Merck dans
<EMI ID=28.1>
en acier inoxydable et comportant un thermomètre solidaire de l'agitateur .
On refroidit extérieurement le becher avec de la glace et de l'eau et ensuite par une burette , on ajoute petit à petit, sur une période de 3 heures 45 minutes , 50 g de DHL à 98% de pureté , en maintenant la température interne à 10-12[deg.]C.
A la fin dé l'addition , on laisse sous agitation à cette température pendant 10 minutes supplémentaires , puis on verse de la glace pilée dans le bêcher .
On laisse le tout au repos pendant la nuit , puis on extrait de nombreuses fois avec de l'éther éthylique ; les extraits éthérés sont réunis , lavés avec une solution aqueuse de bicarbonate de sodium , avec de l'eau , puis séchés sur du sulfate de sodium anhydre . On élimine l'éther par distillation . On obtient
52 g de produit brut sur lequel on détermine , par chromatographie en phase gazeuse , la conversion de DHL , le rendement et la sélectivité en 2,6,6-triméthyl-2-éthynyltétrahydropyranne et en 3,3diméthyl-1-acétyl-l-cyclohexène .
"Process for cyclization of dehydrolinalool and products obtained".
The present invention relates to a new process for cyclization of dehydrolinalool (DHL), as well as to the products obtained by means of such a process, namely 2,6,6-trimethyl-2-
<EMI ID = 1.1>
hexene.
<EMI ID = 2.1>
<EMI ID = 3.1>
We know from the literature (D. Merkél-Zeitschrift
<EMI ID = 4.1>
tica - Chimica Acta - 1929 - Vol.12 pag. 1133-1141), the cyclization reactions of DHL in the presence of 85% formic acid at reflux. Using a formic acid / DHL weight ratio of 1,
<EMI ID = 5.1>
Crude 2-ethynyltetrahydropyran. Using a formic acid / DHL ratio equal to 10, D. Merkel obtained, - still at reflux, a
<EMI ID = 6.1>
The importance of these two products has been pointed out in the literature: certain tetrahydropyran derivatives are claimed as perfuming agents in the formulation of detergents, due to their remarkable stability to alkalis. 2,6,6-trimethyl-2-vinyltetrahydropyran, that can be obtained by pro <EMI ID = 7.1>
tetradropyran, moreover constitutes an important part of certain natural essences.
The use of 2,6,6-trimethyl-2-ethynyltetrahydropyran is also very advantageous as a starting product in the synthesis of hydroxycitronnella, which is a very popular product in the field of perfumery because of its odor. lily of the valley. 3,3-Dimethyl-1-acetyl-1-cyclohexene and some of these derivatives, such as unsaturated alcohol, saturated alcohol and the corresponding esters, also exhibit remarkable and interesting olfactory characteristics.
As previously reported, products
<EMI ID = 8.1>
under fairly rigid reaction conditions (formic acid at reflux) and using formic acid / DHL ratios varying from 1/1 to obtain 2,6,6-trimethyl-2-ethynyltetrahydro-
<EMI ID = 9.1>
cyclohexene:
In addition, the reaction is always accompanied by expensive and expensive operations of extraction, washing, formation of anhydride, filtration, and evaporation of the solvent.
A new and more advantageous process has now been found by which the above two compounds or their admixture can be obtained in good yield and selectivity by suitably modifying the reaction conditions. The process is characterized in that the operation is carried out in the presence of polyphosphoric acid (PPA), more particularly in the presence of catalytic amounts of this PPA.
Polyphosphoric acid has good dissolving power and, unlike sulfuric acid, it is not an oxidizing agent; a negative aspect of its use is the slowness of its hydrolysis at the end of the reaction (this drawback being however overcome by the process forming the subject of the present invention).
Normally, in fact, the PPA normally used in excess relative to the substrate is hydrolyzed with crushed ice, and the reaction product is only extracted with a suitable solvent after the yellow PPA paste has converted to liquid, which happens after a few hours. Commercial PPA with a phosphorus pentoxide content of
82 to 84%.
During this test, the Applicant always used PPA of Merck quality, having a phosphorus pentoxide content of 84%.
The process forming the subject of the present invention, besides having the advantage of using almost catalytic amounts of PPA (for example a PPA / DHL ratio of 1/10 by weight) with the obvious economy which The result has other advantages over the techniques known hitherto.
The first advantage to be mentioned is constituted by the possibility of separating, thanks to a reduced pressure at the end of the reaction, the products thereof, obtaining a distillate that
one can purify, according to the needs, by a simple fractionation.
This constitutes an undoubted advantage since, compared to the example of the same reaction in formic acid, the laborious and expensive operations of neutralization of the crude reaction product, of extraction with ether, of formation are avoided. anhydride of the extracted ethers, and evaporation of the solvent.
Another important advantage of the technique according to the invention is that the PPA remaining in the reaction flask after <EMI ID = 10.1>
separation of the reaction products can be used for several successive runs, thereby reducing the amount
PPP required, well below the value of 10% mentioned above.
The reaction is characterized by the fact that it is carried out in the presence of catalytic amounts of PPA, and it is further characterized by the influence of temperature.
The other conditions being equal, at relatively low temperatures, lying more particularly in the range of 5 to 50 [deg.] C (and therefore under conditions more moderate than those described in the literature for the same reaction).
<EMI ID = 11.1>
2-ethynyltetrahydropyran, while at temperatures higher
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1>
hexene; at temperatures between these two ranges, mixtures of variable composition of 2,6,6-trimethyl-
<EMI ID = 14.1>
hexene.
It should be noted that by using an excess of PPA, instead of catalytic amounts, the reaction yields almost exclusively 3,3-dimethyl-1-acetyl-1-cyclohexene under temperature conditions under. from catalytic amounts of PPA, 2,6,6-trimethyl-2-ethynyltetrahydropyran is obtained.
To allow an even better understanding of the invention, various non-limiting examples are given below.
Example 1.
<EMI ID = 15.1>
Magnetically controlled stirrer with glass blades, a condenser, a thermometer and a loading funnel, 5 g of Merck polyphosphoric acid are introduced.
<EMI ID = 16.1>
containing cold water and then poured into the flask, through the loading mouth, 50 g of DHL (98% purity).
The addition takes place over 60 minutes, during which time the apparatus is maintained under a gentle stream of nitrogen and the reaction temperature is maintained at 17-18 [deg.] C.
At the end of the addition of the DHL, the mixture is left under stirring for 3 hours, maintaining the reaction temperature at around 17-18 [deg.] C, then after removing the condenser and the funnel. loading, the balloon is connected
to a Claisen-type distillation head, fitted with a condenser and an ice-cooled collecting flask.
The crude reaction product is thus separated under vacuum. 39 g of distillate are obtained. Then poured into the reaction flask containing the residue from the previous distillation, 45 g additional DHL, adopting the same reaction operating conditions; at the end of this operation, the volatiles are separated under reduced pressure as in the case of the previous operation.
The residue remaining in the flask can be used to catalyze further reactions. 41.5 g of distillate are obtained.
The two distillates are combined and the conversion of DHL, the yield and the selectivity to 2,6,6trimethyl-2-ethynyltetrahydropyran are determined on them by gas chromatography in the presence of a standard standard:
<EMI ID = 17.1>
The product 2,6,6-trimethyl-2-ethynyltetrahydropyran, which can be obtained in a pure state by distillation, is characterized by nuclear magnetic resonhance and mass spectrometry and, moreover, its structure has been confirmed. by synthesizing from <EMI ID = 18.1>
the mass spectrum is equal to that reported in the literature.
The mass spectrum of 2,6,6-trimethyl-2-ethynyltetrahydropyran is as follows:
m / e (relative intensities):
43 (100), 66 (64), 56 (58), 79 (40), 137 (40), 59 (37),
41 (31), 109 (26), 152 molecular ion (0.0).
Example 2.
<EMI ID = 19.1>
Magnetically controlled stirrer with glass blades, a condenser, a thermometer and a loading funnel, we introduce
5.3 g of Merck polyphosphoric acid.
The flask is then immersed in an oil thermostat, heated so that the internal temperature reaches about 130 [deg.] C.
53 g of 98% DHL are poured over a period of 30 minutes through the loading funnel and then left under stirring for a further 3.5 hours, always maintaining the reaction temperature at 130 [deg.]. vs.
Subsequently operating as in Example 1, the volatiles are separated from the reaction mixture and 35 g of distillate are obtained.
Into the same reaction flask, containing the remainder of the previous distillation, an additional 45 g of DHL is poured over a period of 30 minutes, still at 130 [deg.] C.
After an additional 3 and a half hours at 130 ° C., the crude reaction product is removed in vacuo and 33.5 g of distillate are obtained.
The two distillates are combined and on them the DHL conversion, the yield and the selectivity are determined.
into 3,3-dimethyl-l-acetyl-l-cyclohexene by gas chromatography in the presence of an internal standard:
<EMI ID = 20.1>
The nuclear magnetic resonance spectrum of
<EMI ID = 21.1>
in the literature the mass spectrum is as follows:
m / e (relative intensities):
<EMI ID = 22.1>
41 (23), 39 (19), 81 (19).
Another confirmation of the structure of 3,3-dimethyl-
<EMI ID = 23.1>
equal to that cited in the literature.
Example 3.
Using the same apparatus as that described in Example 2, 5.2 g of Merck polyphosphoric acid are charged to the reaction flask.
52 g of DHL at 98% purity are poured into the flask, immersed in a thermostat set at 100 [deg.] C., through the loading mouth over a period of 30 minutes.
The mixture is then left at 100 [deg.] C for an additional 3 and a half hours, then the volatiles are separated off from the crude reaction product under vacuum and 36 g of distillate are obtained.
Into the same reaction flask, containing the remainder of the previous distillation, is charged over a period of 30 minutes, an additional 45 g of DHL while maintaining the reaction temperature at 100 [deg.] C.
After the mixture remained under stirring at 100 ° C. for a further 3.5 hours, the volatiles were separated from the crude reaction product and 40 g of distillate were obtained.
<EMI ID = 24.1>
<EMI ID = 25.1>
Example 4.
500 g of Merck's polyphosphoric acid are charged into a beaker with a capacity of one liter, cooled on the outside with cold water.
The phosphoric acid is stirred using a metal stirrer with stainless steel blades.
Over a period of 3 and a half hours, we then load into the beaker, using a burette, 50 g of DHL at 98%
maintaining the internal temperature between 15 and 18 [deg.] C.
After the addition of the DHL, the reaction mixture is allowed to stir for an additional 15 minutes.
Crushed ice is then poured into the beaker, stirred for about 1 hour and then left to stand overnight.
The crude reaction product is extracted several times with ethyl ether, the extracts are combined, washed with an aqueous solution of sodium bicarbonate and then with water, then dried over anhydrous sodium sulfate.
After filtration of the sodium sulphate, the ether is distilled off <EMI ID = 26.1> and one obtains: 51.8 g of crude product (still containing ethyl ether) on which the conversion of DHL, the yield and selectivity to 3,3-dimethyl-1-acetyl1-cyclohexene.
<EMI ID = 27.1>
Example 5.
100 g of Merck polyphosphoric acid are charged in
<EMI ID = 28.1>
stainless steel and comprising a thermometer integral with the stirrer.
The beaker is cooled externally with ice and water and then with a burette, we add little by little, over a period of 3 hours 45 minutes, 50 g of DHL at 98% purity, maintaining the internal temperature. at 10-12 [deg.] C.
At the end of the addition, the mixture is left under stirring at this temperature for a further 10 minutes, then crushed ice is poured into the beaker.
The whole is left to stand overnight, then extracted many times with ethyl ether; the ethereal extracts are combined, washed with an aqueous solution of sodium bicarbonate, with water, then dried over anhydrous sodium sulfate. The ether is removed by distillation. We obtain
52 g of crude product on which the conversion of DHL, the yield and the selectivity to 2,6,6-trimethyl-2-ethynyltetrahydropyran and 3,3dimethyl-1-acetyl-l- is determined by gas chromatography. cyclohexene.