Procédé de préparation de la dihydro-y-ionone La dihydro-y-ionone optiquement active est un constituant de l'ambre gris naturel. D'une part, L. Ruzicka & collaborateurs ( Helvetica Chimica Acta , vol. XXXI, pages 829-830 (l948) ) et, d'autre part, E. Lederer & collaborateurs ( Helvetica Chimica Acta , vol.
XXIX, page<B>1365</B> (1946 , ont isolé ce composé, soit de l'ambre gris naturel, soit des produits d'oxydation de l'ambréine, à l'aide du réactif cétonique de Girard. La dihydro-y-ionone ainsi préparée présentait les constantes physiques suivantes
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<U>Ruzic</U>k<U>a</U> <SEP> Lederer
<tb> d<B>2ll</B> <SEP> = <SEP> 0,9373 <SEP> d <SEP> = <SEP> 0,9495
<tb> n2,,I <SEP> = <SEP> 1,4730 <SEP> n2DO <SEP> = <SEP> 1,4860 Ces deux savants ont préparé, à partir de ce composé, une semi-carbazone fondant à 188-189 C (Lederer) et à 189-1900 (Ruzicka). Par hydrolyse de cette semi-carbazone,
Ruzicka et ses collaborateurs ont obtenu une cétone présentant les constantes physiques suivantes
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& Z' <SEP> = <SEP> 0,9347 <SEP> ; <SEP> nD <SEP> = <SEP> <B>1,4789,</B> qui ne diffèrent que légèrement de celles indiquées ci-dessus.
Cette cétone a été décrite comme ayant une odeur typique d'ambre gris. Ruzicka et ses collaborateurs ont préparé, à partir de la dihydro-y- ionone récupérée, une phényl-semi-carbazone fondant à 120-121c, C et une 2,4-dinitrophénylhydrazone fon dant à 98-99 C ( Helvetica Chimica Acta , vo lume XXXI, page 830).
La synthèse de la dihydro-y-ionone racémique a été réalisée pour la première fois par L. Ruzicka, G. Büchi et O. Jeger ( Helvetica Chimica Acta , vol. XXXI, page 293 (1948 .
Partant d'une solu tion de dihydro-a-ionone dans de l'éther, ces chi mistes ont ajouté un HCl à la molécule de cette ionone et ont traité l'hydrochlorure obtenu avec du stéarate d'argent en solution dans du xylène ; ils ont ainsi obtenu, en partant de 19 400 mg de dihydro-a-ionone, 350 mg (1,8 %) d'une semi-carba- zone impure de la dihydro-y-ionone, fondant à 176-1800 C. Ruzicka et ses collaborateurs précisent que près de la moitié de la dihydro-a-ionone de départ a été récupérée.
Une étude minutieuse de cette synthèse a prouvé que cette dernière supposition n'était pas correcte. L'acide chlorhydrique agit fortement sur la dihydro- a-ionone et détruit une grande partie de la matière de départ qui se trouve ainsi perdue, avec pour conséquence un rendement très faible en dihydro- y-ionone.
On a maintenant trouvé que l'on peut augmenter d'au moins seize fois le rendement en ce dernier composé si l'on part du dihydro-a-ionol (au lieu de la cétone correspondante) et si l'on transforme cet alcool en son acétate, soit avant, soit pendant l'addi tion d'acide chlorhydrique. La préparation du chlor- hydrate de l'acétate de dihydro-a-ionol (formule I) est exécutée dans une solution d'acide acétique.
Basée sur les constatations ci-dessus, la présente invention a pour objet un procédé de préparation de la dihydro-y-ionone. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on élimine l'acide chlorhydrique du produit d'addition de l'acétate de dihydro-a-ionol et de l'acide chlorhydrique, en ce que l'on saponifie les acétates de dihydroionols isomères ainsi obtenus et en ce que l'on oxyde le mélange ainsi formé de dihydroionols isomères, à l'aide d'acide chromique, de manière à obtenir un mélange de la dihydro-y-ionone avec l'un au moins de ses isomères ci et [3.
Le nouveau procédé peut être exécuté selon le schéma suivant
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Le produit d'addition de formule 1 peut être chauffé avec un sel neutre de métal alcalin (au lieu d'un sel d'argent) d'un ou de plusieurs acides organiques faibles ou avec un alcoolate de métal alcalin, dans un solvant inerte. Cela conduit à la formation d'un mélange des acétates des dihydro- ionols a, P et y (formule II).
Une saponification à froid de ces acétates et une oxydation des alcools obtenus (formule III) à l'aide d'acide chromique donnent un mélange brut des dihydroionones a, (3 et y (formule IV). Ce mélange peut être utilisé, soit pour en isoler la dihydro-y-ionone pure à l'aide d'un réactif cétonique, soit directement comme matière première pour la préparation de la triméthyl-1,1,6- hydroxy-6-octaline. L'élimination de l'acide chlorhydrique est avan tageusement réalisée à l'aide d'un sel anhydre neutre ou légèrement acide de laurate de potassium, dans du xylène bouillant.
Une autre bonne méthode consiste à chauffer le produit d'addition avec un mélange de méthylate de sodium anhydre et de xylène, le cas échéant additionné d'acide laurique.
Pour la saponification, il faut éviter l'emploi d'acides très forts comme HCl, H.,SO9 ou de bases trop concentrées. La saponification du mélange des acétates de dihydroionols a, y et S doit être exécutée d'ordinaire à basse température. La même précau tion s'applique à l'oxydation à l'aide d'acide chro- mique. Le mélange résultant de dihydroionones a et y (renfermant également éventuellement de la dihydro-(3-ionone) contient jusqu'à 60 % et plus d'isomère ,, .
Le reste du produit consiste en l'iso- mère a, en les dihydroionols isomères (10 à 20 !o) et en quelques produits secondaires non identifiés. La forte teneur en isomère y du produit final permet l'isolement de cet isomère des autres composés, par une simple cristallisation de sa semi-carbazone, sans recourir à une séparation chromatographique, ce qui représente une très grande simplification par rapport à la méthode de Ruzicka et ses collaborateurs.
La dihydro-y-ionone est une matière première pour la préparation de parfums, de même qu'une matière de départ pour la préparation de nouveaux alcools tertiaires isomères, les triméthyl-1,1,6 hydroxy-6- octahydronaphtalène. Pour cette dernière prépara tion, il est aussi possible d'utiliser le mélange brut des dihydroionones isomères a, (3 et y.
<I>Exemple</I> <I>a)</I> Préparation <I>de l'acétate de</I> dihydro-a-ionol On dissout 600g de dihydro-a-ionol dans 900 d'anhydride acétique et on mélange à cette solution 150g d'acétate de potassium anhydre. On chauffe ce mélange au reflux pendant 3 heures tout en l'agitant mécaniquement. Après refroidissement. il est versé dans 1,5 1 d'eau et chauffé au bain de vapeur pendant 30 minutes. Un brassage de temps à autre permet que la réaction soit complète. Le mélange réactionnel est alors extrait à l'éther. La solution éthérique est lavée avec du carbonate et de l'eau, puis elle est séchée sur du sulfate de sodium anhydre.
Après distillation de l'éther, il reste un résidu pesant 725 g qui est l'acétate de dihydro-a-ionol ; le rendement de l'opération est de 99 % de la théorie. 1 g de ce résidu nécessite 233 à 237 mg de KOH pour sa saponification; la quantité calculée est de 235 mg de KOH.
<I>b) Préparation de l'acétate</I> <I>de</I> chloro-3-tétrahydroionol <I>(formule I)</I> On dissout 750 g d'acétate d'a-dihydroionol dans 2900 g d'acide acétique et on refroidit le tout à 14 C. On introduit dans la solution, pendant 2 heures, un courant intense d'acide chlorhydrique gazeux. Après cette opération, la solution se trouve sursaturée en HCI. Cette sursaturation est maintenue pendant 20 heures par une introduction continue d'HCI. Le mélange réactionnel est alors versé sur de la glace, puis extrait à l'éther. La solution éthé- rique est lavée avec de l'eau, du carbonate et à nouveau avec de l'eau.
Elle est soumise à la dis tillation pour en séparer l'éther, cette séparation étant conduite avec soin tout spécialement vers la fin de la distillation. Le rendement en acétate de chloro-3-tétrahydroionol brut CL;H1;O2Cl (formule I) est de 97,5 % de la théorie. La teneur calculée en Cl est 12,
9 % ; elle a été trouvée être de 12,4 0/0.
Il est également possible d'effectuer l'acétylation et l'addition d'acide chlorhydrique en une seule opé ration, en employant de l'acide acétique comme solvant.
Le produit de départ étant ainsi préparé, les dif férentes étapes du procédé selon l'invention s'exé cutent comme suit <I>c) Préparation du</I> dihydro-y-ionol <I>(formule III)</I> On dissout 830 g d'acétate de chloro-3-tétra- hydroionol dans un mélange, légèrement brassé, de 1500 g de laurate de potassium anhydre dans 2100 ml de xylène anhydre. On peut également utiliser comme réactifs des sels alcalins d'autres acides organiques analogues tels que, par exemple, ceux des acides undécylénique, abiétique, stéarique, benzoïque, phtalique ou phénique.
Au lieu d'em ployer le laurate de potassium, on peut utiliser également du méthylate ou du butylate tertiaire anhydre de sodium ou de potassium, le cas échéant en mélange avec un acide aliphatique supérieur. Au lieu de xylène, on peut utiliser de l'alcool butylique tertiaire. Il est important que le sel de potassium ne soit pas alcalin, mais de préférence légèrement acide. On conduit la réaction dans un ballon chauffé dans un bain d'huile maintenu à environ 148-155 C pendant 2 heures (la température étant mesurée dans le bain d'huile). La température est ensuite élevée à 170-175 C et une partie du solvant est éliminée par distillation.
Le mélange réactionnel est ensuite filtré. On lave complètement le filtre et les sels restant sur lui avec de l'éther ou du xylène. La solution éthérique ou xylénique est ensuite lavée avec du carbonate et de l'eau, puis séchée sur du sulfate de potassium anhydre. Après élimination du solvant, l'huile restante est distillée dans un ballon de Claisen sous 0,15 mm Hg de pression. On obtient une fraction principale distillant entre 96 et 100 C et pesant 645 g d'acétate de dihydroionol (formule 11) et une fraction distillant entre 1080 et 120o C et pesant 6 g.
La fraction principale, qui est pratiquement exempte de chlore, est dissoute, à la température ordinaire, dans 6500 ml d'éthanol contenant 235 g de KOH. Après être resté pendant 15 heures à la température ordinaire et en contact avec la solution alcaline, le tout est neutralisé très exactement avec de l'acide chlorhydrique normal (la quantité utilisée de celui-ci étant comprise entre 600 et 800 ml). On élimine l'éthanol par distillation et on dissout l'huile restante dans de l'éther. La solution ainsi obtenue est ensuite lavée à l'eau.
Il faut prendre soin de maintenir le produit exactement à neutralité, après que l'éther a été séché et distillé ; le mélange des dihydroionols a et y (formule 111) qui peut éventuellement contenir une faible quantité d'isomère a est rectifié sous une pression de 0,2 mm Hg.
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Point <SEP> d'ébullition
<tb> 89-95 <SEP> C <SEP> sous <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> Hg
<tb> 517 <SEP> g
<tb> Point <SEP> d'ébullition
<tb> 100-102#C <SEP> sous <SEP> 0,35 <SEP> mm <SEP> Hg
<tb> d2_>4 <SEP> = <SEP> 0,9143 <SEP> ; <SEP> nrin'" <SEP> =1,481. Si l'élimination de l'acide chlorhydrique est exé cutée en solution alcoolique, il se produit une sapo nification et une isomérisation et le rendement en l'isomère y est plus faible.
Le produit obtenu contient jusqu'à 50 % et plus de dihydro-y-ionol, <I>d) Préparation de la</I> dihydro-y-ionone <I>(formule IV)</I> On dissout 150 g du produit indiqué ci-dessus dans un mélange de 1500 g d'acide acétique, 1000 ml de benzène et 225 ml d'eau contenant 36 g de bisulfate de potassium. Ce mélange est brassé et refroidi jusqu'à ce que sa température interne soit abaissée à -I- 61, C. La température externe est maintenue à -f-10 C. On ajoute alors au mélange réactionnel ainsi refroidi une solution de 135 g d'acide chromique (Cr03) dans 75 ml d'eau addi tionnés de 1500 g d'acide acétique.
La vitesse d'adjonction est réglée de manière à maintenir la température à l'intérieur du ballon au-dessous de -;- 70 C, l'adjonction s'étend alors sur environ 1 heure et 20 minutes. On poursuit l'agitation pen dant encore environ 25 minutes. Le mélange de réaction est alors versé sur de l'eau glacée et l'huile est extraite deux fois au benzène. L'extrait est lavé à l'eau, au carbonate et de nouveau à l'eau. On élimine le benzène de la solution, par distillation, et l'huile restante est rectifiée dans une colonne de Vigreux sous 0,12 mm Hg de pression.
Une fraction pesant 118,6 g distille entre 770 et 850 C ; rende- CI ment: 79 %.
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d240 <SEP> = <SEP> 0,926 <SEP> ; <SEP> nD>5 <SEP> = <SEP> 1,479.
La teneur en cétone, déterminée par oximation, est de 80,5 % avec une teneur en l'isomère y d'environ 67 5 %. Traités avec une solution alcoolique d'acétate de semi-carbazide,
114 g de cette fraction ont donné 110 g de semi-carbazone ; la partie n'ayant pas réagi (29 g) a été renvoyée à l'oxydation. La semi-carbazone brute fond à environ 177-1800 C. Par plusieurs cristallisations, d'abord dans le méthanol, puis dans le chloroforme, on a pu isoler l'isomère y des autres isomères. La semi- carbazone de la dihydro-y-ionone n'est que faible ment soluble dans le méthanol (2,4g dans 100 ml). Son point de fusion est de 1950, C ; il varie selon le temps de chauffage nécessaire à sa détermination.
Le rendement total est d'environ 80 g de semi- carbazone ou de 62 g de cétone. On peut isoler environ 40g de semi-carbazone pure, par cristalli sation fractionnée, ce qui correspond à 31 g de cétone (formule IV). Rendement: 36,6 0/0. Le mé lange restant (23 g) de semi-carbazones de dihydro- ionones a et y, non séparées, est hydrolysé, puis soumis à nouveau au traitement avec de l'HCl (comme décrit sous b) ci-dessus). Ceci augmente le rendement à 50%.
Le rendement total en la semi- carbazone de la dihydro-y-ionone, calculé par rap- port à la dihydro-a-ionone, est de 30 % de la théorie.
L'hydrolyse de la semi-carbazone est exécutée de la manière habituelle par distillation à la vapeur avec une solution d'acide tartrique ; elle est suivie d'un traitement par le réactif de Girard, selon les prescriptions habituelles, pour isoler les petites quantités de produits secondaires formés pendant l'hydrolyse. La dihydro-y-ionone pure présente les constantes physiques suivantes Point d'ébullition<B>:</B> 700 C sous 0,02 mm Hg ;
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d40 <SEP> = <SEP> 0,918 <SEP> ; <SEP> n2IO) <SEP> = <SEP> 1,476. Son odeur n'est pas l'odeur typique de l'ambre.
Cette ionone est par conséquent différente de celle du produit naturel décrit par Lederer et Ruzicka, lequel contient probablement d'autres produits secon daires cétoniques ayant une odeur analogue à celle de l'ambre.
Au lieu d'isoler la cétone y à l'aide d'un réactif cétonique, il est tout d'abord possible de séparer les ionols non oxydés, par un chauffage du mélange avec un ester borique et par distillation de la fraction cétonique n'ayant pas réagi, puis cette dernière frac- tion est soumise à une distillation fractionnée dans une colonne de Podbielniak. Si, par contre, on désire cycliser la cétone y en les nouveaux alcools tertiaires ci-dessus indiqués, on peut utiliser le mélange brut des cétones non fractionnées.
Ce mélange brut pré sente les constantes physiques moyennes suivantes Point d'ébullition<B>:</B> 85o C sous 0,1 mm Hg ;
EMI0004.0066
d24 <SEP> = <SEP> 0,920 <SEP> ; <SEP> n214, <SEP> = <SEP> 1,475, et il titre environ 95 % de cétones (détermination par oximation).
Au lieu d'effectuer l'hydrolyse de la semi-carba- zone (2 g) par distillation à la vapeur, celle-ci peut être exécutée en faisant bouillir, pendant 2 heures, 50 ml de chloroforme sous une couche de 20 ml d'eau contenant 3 g d'anhydride phtalique. Après filtration, lavage à neutralité et distillation, on obtient 1,45 g de cétone y ayant les constantes physiques suivantes Point d'ébullition:<B>110-1120C</B> sous 8 mm<B>Hg;</B>
EMI0004.0079
d@ <SEP> = <SEP> 0,916 <SEP> ; <SEP> n2,1, <SEP> = <SEP> 1,475.