La présente invention a pour objet une méthode pour la préparation de cétones cycliques de formule
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dans laquelle Rl représente soit un reste alcoyle comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, soit un reste alcényle ou alcynyle comprenant de 2 à 6 atomes de carbone, et R2 représente un reste alcoyle inférieur ou l'hydrogène.
Les composés de formule I, dont certains sont nouveaux, sont des substances odorantes particulièrement intéressantes. Lorsque lesdits composés sont mélangés avec d'autres substances odorantes, ils ont la propriété d'exalter et arrondir l'odeur d'ensemble des compositions odorantes qui en résultent tout en leur apportant de la finesse et de l'élégance.
A la classe des composés de formule I appartiennent des substances odorantes de grand intérêt commercial, telles par exemple la jasmone et la dihydrojasmone ainsi que leur dérivés homologues et isomères.
Les proportions dans lesquelles ces substances odorantes sont utilisées pour produire un effet voulu varient dans de larges limites et dépendent du type de la composition odorante à laquelle on les ajoute. Dans certains cas, des quantités aussi petites que 100 ppm par rapport au poids total de la composition suffisent déjà à déve
Schéma I lopper un effet odorant puissant. Pour modifier des compositions à odeurs florales, on peut ajouter les nouvelles substances dans des proportions qui varient entre 100 ppm et 4,5% du poids total de la composition. Si l'on veut obtenir des odeurs présentant plus particulièrement une note de fleur blanche, on utilisera, par exemple, des proportions de 1,5 à 9% du poids total de la composition.
Les composés de formule I peuvent en outre être utilisés dans la préparation de renforçateurs.
Il est bien entendu que les valeurs des concentrations données ci-dessus ne représentent pas des limites absolues et des concentrations inférieures ou supérieures à celles indiquées peuvent être employées, notamment lorsqu'on désire obtenir des effets odorants particuliers.
Suivant l'invention, le procédé pour la préparation des composés de formule I est caractérisé en ce qu'on traite avec une base minérale ou organique, ou un sel d'un métal alcalin agissant comme base dans les conditions de la réaction, un composé de formule
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dans laquelle X représente un atome d'halogène, et R' et R2 ont le même sens que celui indiqué pour la formule I.
Les composés de formule II peuvent être obtenus selon le procédé décrit dans le schéma ci-dessous, schéma mentionnant également la préparation des composés de formule I.
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<tb>
2 <SEP> <SEP> 2 <SEP> OH <SEP> OH
<tb> <SEP> o <SEP> t0 <SEP> + <SEP> Base <SEP> oxo
<tb> <SEP> 1 <SEP> halogénation
<tb> <SEP> 2
<tb> <SEP> a2 <SEP> Na <SEP> CO <SEP> R2 <SEP> x
<tb> <SEP> K
<tb> <SEP> I <SEP> Na2CO3 <SEP> R <SEP> II
<tb>
La mise en oeuvre de la méthode synthétique indiquée ci-dessus peut se faire de la façon suivante:
a) On alcoyle la 4-alcoyl-cyclohexane-1,3-dione ou, le cas échéant, la cyclohexane-1,3-dione par traitement avec un halogénure d'alcoyle, d'alcényle ou d'alcynyle de formule R'X dans laquelle X représente un atome d'halogène et Rl a le même sens qu'indiqué cidessus, et
b) on traite la 2-alcoyl-, 2-alcényl ou 2-alcynyl-cyclohexane 1,3-dione obtenue avec un agent halogénant.
Comme produits halogénants on peut utiliser les réactifs capables de fournir un hologène positif tels, par exemple, les bromoacétamides, la N-bromosuccinimide, ou l'hypochlorite de tert.-butyle. Ce dernier est utilisé de préférence. La température à laquelle on conduit
I'halogénation peut être comprise entre environ O et -60"C, on préfère cependant opérer à des températures d'environ -15" à C. La réaction d'halogénation se fait de préférence en mélangeant les réactifs dans un solvant inerte, tel, par exemple, un hydrocarbure aliphatique, cycloaliphatique ou aromatique ou un hydrocarbure chloré, tel le chloroforme, le dichlorométhane, le tétrachloroéthyléne. Le chloroforme est utilisé de préférence.
Les 4-alcoyl-cyclohexane- 1 ,3-diones utilisées comme produits de départ dans le procédé de l'invention peuvent être préparées par hydrogénation des dérivés aromatiques hydroxylés correspondants (voir par exemple J. Chem. Soc. 103, 2033 (1913)).
En particulier, le procédé de l'invention permet la préparation de la 3-méthyl-2-(cis-pentén-2-yl)-cyclopentén-2-one (Rl = cis-pentén-2-yle dans la formule I) et de 3-méthyl-2-pentylcyclopentén-2-one (Rl =pentyle dans la formule I) et de leurs homologues et isomères. Les deux composés mentionnés ci-dessus sont connus dans l'art de la parfumerie sous le nom de jasmone et dihydrojasmone respectivement et sont caractérisés par leur odeur puissante et tenace à note florale jasminée.
La synthèse de la jasmone, en particulier, a été décrite dans plusieurs publications scientifiques, la première synthèse ayant déjà été réalisée par Treff et Werner en 1935 à partir de l'hexèn-3-ol (Ber., 68 640 (1935)).
Un type nouveau de synthèse qui consiste en la cyclisation des dérivés -dicétoniques, généralement obtenus par ouverture du cycle des composés furanniques correspondants, a été décrit notamment dans Ber., 75B, 447 (1942) et J. Org. Chem., 31, 977 (1966).
Une synthèse plus récente a été décrite dans Ann. Chem., 708, 1 (1967). Dans ledit article, il n'est pas fait mention de la stéréochimie de la réaction étudiée. Cependant, il apparaît que le produit obtenu par le procédé décrit fournit un mélange d'isomères.
Les méthodes connues ne permettent pas l'obtention de la cis-jasmone sous forme isométrique pure et, par conséquent, nécessitent l'emploi des techniques de séparation des isomères.
De telles séparations sont très souvent difficiles à réaliser et parfois irréalisables.
Le brevet français N" 1592859 décrit un procédé pour la préparation de la cis-jasmone ayant une pureté de 95% à partir du 2-méthyl-2-propanal-furanne. Cette synthèse procède par une étape comprenant l'hydrolyse d'un dérivé furannique oléfinique de formule
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Ladite hydrolyse nécessitant des conditions fortement acides, cette réaction-ci favorise grandement la formation d'une quantité importante d'impuretés.
Le procédé de la présente invention est caractérisé par un nouveau type de réaction et ne présente pas les désavantages des procédés connus.
Suivant la configuration géométrique de la double liaison éthylénique des halogénures d'alcényle utilisés comme réactifs alcoylants dans le procédé décrit, les 2-alcényl-cyclopentén-2-ones résultantes de formule I possèdent la configuration cis ou trans. Lorsqu'il est requis, une purification ultérieure peut être effectuée à l'aide des techniques usuelles de séparation telles la distillation fractionnée ou la chromatographie préparative en phase gazeuse.
La formation des composés de formule I suivant le procédé de la présente invention procède par contraction du cycle hexanique d'une 2-halo-2-alcynyl-, -2-alcényl- ou -2-alcoyl-cyclohexane- 1,3- dione. Ladite réaction est nouvelle et ne trouve pas d'analogie directe avec des procédés chimiques précédemment connus. Il a notamment été trouvé que la contraction du cycle cyclohexanique de la 2-halo-2-alcynyl-cyclohexane-1,3-dione peut être effectuée, d'une manière inattendue, dans des conditions relativement modérées.
Parmi les bases organiques qui peuvent être utilisées pour promouvoir ladite contraction du cycle, on peut mentionner les amines tertiaires, telles par exemple la trimèthylamine, la triéthylamine, la N, N,-diisopropyléthylamine, la pyridine, I'x-, ss- ou y-collidine, Féthyl pyridine, la picoline ou la lutidine, et parmi les bases minérales, on peut mentionner les hydrates des métaux alcalins, ou les sels des métaux alcalins tels le carbonate ou le bicarbonate de sodium ou potassium. De préférence on effectue la réaction en présence de carbonate de sodium calciné en suspension dans un solvant inerte.
Les solvants organiques communément utilisés, tels par exemple les alcools inférieurs, le méthyl, I'éthyl ou l'isopropylalcool, les hydrocarbures cycliques ou acycliques, les ethers, tels le tétrahydrofuranne ou le dioxanne, les esters ou les amides, telle la diméthylformamide, peuvent être utilisés convenablement. De préférence on utilise le xylène ou le mésitylène anhydres.
La température à laquelle on conduit la réaction peut varier entre environ 15' C et environ 200 C, mais pour des raisons pratiques, on préfère opérer à des températures voisines à celle d'ébullition du solvant choisi. Cependant, des températures supérieures ou inférieures à celles indiquées ciaessus peuvent être employées. Des températures supérieures à la température d'ébullition du solvant peuvent être employées lorsqu'on opère notamment à une pression plus élevée que la pression ordinaire.
Suivant une variante du procédé décrit ci-dessus, on peut obtenir la cis-jasmone à partir d'une 4-méthyl-2-halo-2-(pentyn-2yl)-cyclohexane-1,3-dione pour fournir la déhydrojasmone qui, par la suite, est hydrogénée au moyen d'un catalyseur d'hydrogénation partiellement inhibé (du type dit de Lindlar ; voir Helv. Chim.
Acta, 35, 446 (1952)).
Les cétones cycliques de formule I issues du procédé de l'invention peuvent servir comme intermédiaires pour la préparation d'autres composés intéressant l'industrie de la parfumerie et celle des arômes, en particulier, ils peuvent être utilisées pour la préparation d'esters alcoyliques de l'acide 2-(cis-pentén-2-yl)-3-oxocyclopentylacétique, notamment le 2-(cis-pentén-2-yl)-3-oxocyclopentylacétate de méthyle, mieux connu en parfumerie sous le nom de cis-jasmonate de méthyle (voir à ce sujet brevet suisse N" 536801).
A cette fin, on peut utiliser la 2-(pentyn-2-yl)-cyclopentén-2one (Rl =pentyn-2-yle, R2 = H dans la formule I) de la façon suivante:
a) on additionne sur la double liaison cyclique de la cétone de formule I un malonate dialcoylique en présence d'un catalyseur alcalin;
b) hydrolyse et successivement décarboxyle le 2-(pentyn-2-yl)3- oxo-cyclopentylmalonate dialcoylique, obtenu suivant a), en le traitant successivement par une base et un acide;
c) estérifie l'acide 2-(pentyn-2-yl)-3-oxo-cyclopentylacétique résultant et
d) réduit l'ester obtenu suivant c) par une hydrogénation partielle en présence d'un catalyseur partiellement inhibé, pour obtenir le 2-(cis-pentén-2-yl)-3-oxo-cyclopentylacètate d'alcoyle.
Une utilisation plus particulière de la 2-(pentyn-2-yl)-cyclopentén-2-one peut consister en ce qu'on:
a) additionne le malonate diméthylique sur la double liaison cyclique de la cétone de formule I à une température d'environ
-5"C et en présence de méthylate de sodium;
b) hydrolyse le 2-(pentyn-2-yl)-3-oxo-cyclopentylmalonate diméthylique obtenu dans un milieu aqueux alcalin à température ambiante, et successivement décarboxyle l'acide ainsi obtenu au moyen d'acide sulfurique pour fournir l'acide 2-(pentyn-2-yl)-3-oxocyclopentylacétique;
c) estérifie ledit acide au moyen d'alcool méthylique en présence d'un acide minéral, et
d) réduit l'ester méthylique obtenu en présence d'un catalyseur d'hydrogénation partiellement inhibé, pour fournir le 2-(cis-pentén-2-yl)-3-oxo-cyclopentylacétate de méthyle.
L'invention peut être illustrée d'une manière plus détaillée par les exemples qui suivent. Dans lesdits exemples les températures sont indiquées en degrés centigrades.
Exemple J
Préparation de la 3-méthyl-2-(2-pentynyl)-cyclopentén-2-one
3 g (0,015 mole) de 4-méthyl-2-chloro-2-(pentyn-2-yl)-cyclo- hexane-1,3-dione dans 15 ml de xylène sec ont été mis à reflux en présence de carbonate de sodium anhydre (1,6 g; 0,015 mole) jusqu'à ce que l'évolution de gaz cesse (3 heures). Le mélange de réaction a été lavé à l'eau, séché sur du sulfate de magnésium anhydre, puis le solvant a été évaporé sous pression réduite.
La distillation suivante a fourni de la 3-méthyl-2-(pentyn-2-yl) cyclopentén-2-one (déhydrojasmone); éb. 80-90 /0,001 Torr; 850 mg (35%). Ledit produit a montré une pureté de 90%; les 10% restants étant constitués par de la 5-méthyl-2-(pentyn-2-ylF cyclopentén-2-one.
La déhydrojasmone a montré les caractéristiques analytiques suivantes:
IR (CCl4): 2205, 1700, 1650 cm-l; RMN (CCl4): 1,07 (3H, tl 1,7-2,7 (9H, m; 2,17 inclus: 3H, s);
2,91 (2H, s) 6 ppm;
SM: m/e: 162 (761 147 (1001 163 (8,5), 119 (18), 105 (60),
91(44).
La 4-méthyl-2-chloro-2-(pentyn-2-yl Fcyclohexane- 1,3-dione, utilisée comme produit de départ dans le procédé décrit ci-dessus, peut être préparée ainsi: i) 4-methyl-cyclohexane-1,3-dione
Ce produit a été préparé suivant la méthode décrite dans Zh.
Obshch, Khim., 32 3983 (1962) telle qu'elle a été rapportée dans
Chem. Abstr., 58, 13808 f. Cependant, la cyclisation a été conduite dans le benzène et non pas dans le méthanol comme décrit.
ii) 4-méthyl-2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione
3,7 g (0,025 mole) de l-bromo-2-pentyne ont été ajoutés à une solution refroidie à la glace de 4-méthyl-cyclohexane-1,3-dione (3,12 g; 0,025 mole) et d'hydroxyde de potassium (1,68 g; 0,030 mole) dans 6 ml d'eau.
Le mélange des réactions a été maintenu sous agitation pendant 15 heures à température ambiante, puis 12 heures à 50 . Ledit mélange a été ensuite versé dans une solution aqueuse 4N d'hydroxyde de sodium (20 ml) et lavé ensuite avec de l'éther pour éliminer les composés neutres. La solution aqueuse a été acidifiée avec une solution d'acide chlorhydrique (20g d'acide chlorhydrique dans 20 g de glace) et extraite avec de l'éther. Aprés évaporation des parties volatiles, on a obtenu un résidu qui, par distillation, a fourni la 4-méthyl-2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione; éb.
120-140'/0,001 Torr; 3 g (65%).
SM: 192 (641 177 (1001 163 (215), 136(17), 122 (31).
iii) 4-méthyl-2±hloro-2-(pentyn-2-yl )-cyclohexane-l ,3aione
1,66 g (0,015 mole) d'hypochlorite de tert.-butyle ont été ajoutés sous atmosphère d'azote pendant 15 minutes à une solution refroidie à -15/ - 20 de 4-méthyl-2-(pentyn-2-ylFcyclohexane- 1,3- dione (2,88 g; 0,015 mole) dans le chloroforme sec (15 ml); une fois l'addition terminée, le solvant a été évaporé sous pression réduite et on a ainsi obtenu 3 g du chlorure désiré sous forme d'une huile jaunâtre.
Exemple 2
Préparation de 2-(pen tyn-2-yl)-cyclopentén-2-one
Une suspension de 2-chloro-2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3- dione (80 g; 0,377 mole) et de carbonate de sodium calciné (39,2 g; 938 mole) dans 800 ml de xylène anhydre a été maintenue à reflux pendant 12 heures. A la fin de cette période, l'évolution d'oxyde de carbone, qui était vigoureuse au début de l'opération, avait cessé complètement.
Après refroidissement, le mélange de réaction a été lavé à l'eau trois fois, séché sur du sulfate de magnésium et enfin le solvant évaporé sous pression réduite.
Le résidu ainsi obtenu a été soumis à une distillation fractionnée au moyen d'une colonne vigreux et a fourni 41,3 g (rendement 74%) de 2-(pentyn-2-yl)-cyclopentén-2-one, éb. 67-8/0,01 Torr.
Les caractéristiques analytiques étaient les suivantes: UV (EtOH): 224 nm (#=6.600); IR (CHCl3): 3050, 1700, 1638, 1360, 1035, 1000, 790 cm-l;
RMN (CCl4): 1,13 (3H, t); 1,8-2,7 (6H, m); 2,9 (2H, q); 7,4 (1H, m) Gppm;
SM: M+ = 148 (80); m/e= 133 (100), 91(97), 148 (80), 105 (44,61 39(31,4), 77 (301 51(21,1), 65 (19.5).
119(8); n20= 1,5037.
Ce composé a fourni un dérivé semicarbazone, f. = 204-5.
La 2-chloro-2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione utilisée comme produit de départ pour la préparation ci-dessus peut être obtenue ainsi: a) 2-pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione
Le l-bromo-2-pentyne (100 g; 0,68 mole), préparé suivant la méthode décrite dans Agr. Biol. Chem. (Tokyo) 30, 370 (1966), a été ajouté goutte à goutte à une solution froide (0o - 5D) de cyclohexane-1,3-dione (90 g; 0,8 mole) et hydrate de potassium (56 g; 1 mole) dans 200 ml d'eau.
Le mélange de réaction a été ensuite maintenu à température ambiante pendant 15 heures, chauffé à 50 pendant 3 heures et versé enfin dans 500 ml d'une solution aqueuse d'hydrate de sodium 4 N. Après extraction à l'éther, le mélange aqueux a été acidifié au moyen d'un mélange d'acide chlorhydrique (400 g d'HCI conc.) dans 400 g de glace. On a ainsi obtenu un précipité qui après filtration, lavage à l'eau et séchage sous vide avait f. 162-170 ; 100 g (rendement 82,5%).
Par double cristallisation dans le méthanol, f. = 179-181
Les caractéristiques analytiques étaient les suivantes:
UV (EtOH): 259 nm (E= 15.400);
IR (CHCl3): 3330, 1620, 1180, 1130 cm-1; RMN (CDCI3): 1,15 (3H, t); 1,8-2,6 (8H, m); 3,2 (mal résolue,
2H, q); 8,3 (1H) 6 ppm.
b) 2-chloro-2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane- 1 ,3 < lione
Sous atmosphère d'azote et avec vigoureuse agitation, on a ajouté pendant une période de 2 heures à une température de
-15, -20" de l'hypochlorite de tert.-butyle (108,5 g; 1 mole).
préparé suivant Org. Synth., Vol. 4, 125 (19631 à une suspension de 2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione (178 g; 1 mole) dans 1,5 1 de chloroforme anhydre. Le mélange de réaction a été maintenu à -15 pendant 2 heures supplémentaires, ensuite, après évaporation du solvant à pression réduite, on a obtenu la 2-chloro2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione brute.
Par distillation au moyen d'une colonne courte et en présence de quelques milligrammes de carbonate de sodium on a obtenu un produit pur, éb. 105-7 /0,001 Torr; 162 g, rendement 76%.
Par refroidissement le produit cristallise spontanément, f.=27-9 .
IR(CHCl3): 1745, 1720, 1320, 1010 cm-l RMN (CDCI3): 1,05 (3H, t); 1,7-2,4 (4H, m); 2,4-3,4 (6H, m, bande
complexe) 6 ppm.
The present invention relates to a method for the preparation of cyclic ketones of formula
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in which R1 represents either an alkyl residue comprising from 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl or alkynyl residue comprising from 2 to 6 carbon atoms, and R2 represents a lower alkyl residue or hydrogen.
The compounds of formula I, some of which are new, are particularly valuable odorous substances. When said compounds are mixed with other odorous substances, they have the property of enhancing and rounding off the overall odor of the odorous compositions which result therefrom, while providing them with finesse and elegance.
To the class of compounds of formula I belong odorous substances of great commercial interest, such as for example jasmone and dihydrojasmone as well as their homologous derivatives and isomers.
The proportions in which these fragrant substances are used to produce a desired effect vary within wide limits and depend on the type of the fragrant composition to which they are added. In some cases, amounts as small as 100 ppm based on the total weight of the composition are already sufficient to develop.
Diagram I lopper a powerful scent effect. To modify compositions with floral odors, the new substances can be added in proportions which vary between 100 ppm and 4.5% of the total weight of the composition. If it is desired to obtain odors presenting more particularly a note of white flower, proportions of 1.5 to 9% of the total weight of the composition will be used, for example.
The compounds of formula I can further be used in the preparation of enhancers.
It is understood that the values of the concentrations given above do not represent absolute limits and concentrations lower or higher than those indicated can be used, in particular when it is desired to obtain particular odorous effects.
According to the invention, the process for the preparation of the compounds of formula I is characterized in that one treats with an inorganic or organic base, or a salt of an alkali metal acting as a base under the conditions of the reaction, a compound formula
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in which X represents a halogen atom, and R 'and R2 have the same meaning as that indicated for formula I.
The compounds of formula II can be obtained according to the process described in the scheme below, which scheme also mentions the preparation of the compounds of formula I.
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<tb>
2 <SEP> <SEP> 2 <SEP> OH <SEP> OH
<tb> <SEP> o <SEP> t0 <SEP> + <SEP> Base <SEP> oxo
<tb> <SEP> 1 <SEP> halogenation
<tb> <SEP> 2
<tb> <SEP> a2 <SEP> Na <SEP> CO <SEP> R2 <SEP> x
<tb> <SEP> K
<tb> <SEP> I <SEP> Na2CO3 <SEP> R <SEP> II
<tb>
The implementation of the synthetic method indicated above can be done as follows:
a) 4-alkyl-cyclohexane-1,3-dione or, where appropriate, cyclohexane-1,3-dione is alkylated by treatment with an alkyl, alkenyl or alkynyl halide of formula R ′ X in which X represents a halogen atom and Rl has the same meaning as indicated above, and
b) the 2-alkyl-, 2-alkenyl or 2-alkynyl-cyclohexane 1,3-dione obtained is treated with a halogenating agent.
As halogenating products, reagents capable of providing a positive hologene can be used, such as, for example, bromoacetamides, N-bromosuccinimide, or tert.-butyl hypochlorite. The latter is preferably used. The temperature at which we drive
The halogenation can be between about 0 and -60 "C, however, it is preferred to operate at temperatures of about -15" to C. The halogenation reaction is preferably carried out by mixing the reactants in an inert solvent, such as , for example, an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon or a chlorinated hydrocarbon, such as chloroform, dichloromethane, tetrachlorethylene. Chloroform is preferably used.
The 4-alkyl-cyclohexane-1, 3-diones used as starting materials in the process of the invention can be prepared by hydrogenation of the corresponding hydroxylated aromatic derivatives (see for example J. Chem. Soc. 103, 2033 (1913)). ).
In particular, the process of the invention allows the preparation of 3-methyl-2- (cis-penten-2-yl) -cyclopenten-2-one (Rl = cis-penten-2-yl in formula I) and 3-methyl-2-pentylcyclopenten-2-one (R1 = pentyl in formula I) and their homologues and isomers. The two compounds mentioned above are known in the art of perfumery under the names of jasmone and dihydrojasmone respectively and are characterized by their powerful and tenacious smell with a jasmine floral note.
The synthesis of jasmone, in particular, has been described in several scientific publications, the first synthesis having already been carried out by Treff and Werner in 1935 from hexen-3-ol (Ber., 68 640 (1935)) .
A new type of synthesis which consists in the cyclization of -diketone derivatives, generally obtained by opening the cycle of the corresponding furan compounds, has been described in particular in Ber., 75B, 447 (1942) and J. Org. Chem., 31, 977 (1966).
A more recent synthesis has been described in Ann. Chem., 708, 1 (1967). In said article, no mention is made of the stereochemistry of the reaction studied. However, it appears that the product obtained by the process described provides a mixture of isomers.
The known methods do not make it possible to obtain cis-jasmone in pure isometric form and, consequently, require the use of isomer separation techniques.
Such separations are very often difficult to achieve and sometimes impractical.
French Patent No. 1592859 describes a process for the preparation of cis-jasmone having a purity of 95% from 2-methyl-2-propanal-furan. This synthesis proceeds by a step comprising the hydrolysis of a derivative olefinic furan of the formula
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Said hydrolysis requiring strongly acidic conditions, this reaction greatly promotes the formation of a large amount of impurities.
The process of the present invention is characterized by a new type of reaction and does not have the disadvantages of the known processes.
Depending on the geometric configuration of the ethylenic double bond of the alkenyl halides used as alkylating reagents in the described process, the resulting 2-alkenyl-cyclopenten-2-ones of formula I have the cis or trans configuration. When required, further purification can be carried out using conventional separation techniques such as fractional distillation or preparative gas chromatography.
The formation of the compounds of formula I according to the process of the present invention proceeds by contraction of the hexane ring of a 2-halo-2-alkynyl-, -2-alkenyl- or -2-alkyl-cyclohexane-1,3-dione . Said reaction is new and does not find a direct analogy with previously known chemical processes. In particular, it has been found that the contraction of the cyclohexane ring of 2-halo-2-alkynyl-cyclohexane-1,3-dione can be carried out, unexpectedly, under relatively mild conditions.
Among the organic bases which can be used to promote said contraction of the cycle, there may be mentioned tertiary amines, such as, for example, trimethylamine, triethylamine, N, N, -diisopropylethylamine, pyridine, I'x-, ss- or y-collidine, ethyl pyridine, picoline or lutidine, and among inorganic bases, there may be mentioned the hydrates of alkali metals, or salts of alkali metals such as sodium or potassium carbonate or bicarbonate. Preferably, the reaction is carried out in the presence of calcined sodium carbonate in suspension in an inert solvent.
Commonly used organic solvents, such as for example lower alcohols, methyl, ethyl or isopropyl alcohol, cyclic or acyclic hydrocarbons, ethers, such as tetrahydrofuran or dioxane, esters or amides, such as dimethylformamide, can be used suitably. Preferably, anhydrous xylene or mesitylene is used.
The temperature at which the reaction is carried out can vary between approximately 15 ° C. and approximately 200 ° C., but for practical reasons, it is preferred to operate at temperatures close to that of the boiling point of the chosen solvent. However, temperatures higher or lower than those indicated above may be employed. Temperatures above the boiling point of the solvent can be used when operating in particular at a pressure higher than ordinary pressure.
According to a variant of the process described above, cis-jasmone can be obtained from a 4-methyl-2-halo-2- (pentyn-2yl) -cyclohexane-1,3-dione to provide dehydrojasmone which , subsequently, is hydrogenated by means of a partially inhibited hydrogenation catalyst (of the so-called Lindlar type; see Helv. Chim.
Acta, 35, 446 (1952)).
The cyclic ketones of formula I resulting from the process of the invention can be used as intermediates for the preparation of other compounds of interest to the perfume industry and that of flavorings, in particular, they can be used for the preparation of alkyl esters 2- (cis-penten-2-yl) -3-oxocyclopentylacetic acid, in particular methyl 2- (cis-penten-2-yl) -3-oxocyclopentylacetate, better known in perfumery under the name of cis- Methyl jasmonate (see Swiss patent No. 536801 on this subject).
For this purpose, 2- (pentyn-2-yl) -cyclopenten-2one (R1 = pentyn-2-yl, R2 = H in formula I) can be used as follows:
a) a dialkyl malonate is added to the double cyclic bond of the ketone of formula I in the presence of an alkaline catalyst;
b) hydrolysis and successively decarboxyl the dialkyl 2- (pentyn-2-yl) 3-oxo-cyclopentylmalonate, obtained according to a), by treating it successively with a base and an acid;
c) esterifies the resulting 2- (pentyn-2-yl) -3-oxo-cyclopentylacetic acid and
d) reduces the ester obtained according to c) by a partial hydrogenation in the presence of a partially inhibited catalyst, to obtain 2- (cis-penten-2-yl) -3-oxo-cyclopentylacetate of alkyl.
A more particular use of 2- (pentyn-2-yl) -cyclopenten-2-one can consist of:
a) adds the dimethyl malonate to the cyclic double bond of the ketone of formula I at a temperature of about
-5 "C and in the presence of sodium methoxide;
b) hydrolyzes the 2- (pentyn-2-yl) -3-oxo-cyclopentylmalonate dimethyl obtained in an alkaline aqueous medium at room temperature, and successively decarboxylates the acid thus obtained by means of sulfuric acid to provide the acid 2 - (pentyn-2-yl) -3-oxocyclopentylacetic;
c) esterifies said acid by means of methyl alcohol in the presence of a mineral acid, and
d) reduces the methyl ester obtained in the presence of a partially inhibited hydrogenation catalyst, to provide methyl 2- (cis-penten-2-yl) -3-oxo-cyclopentylacetate.
The invention can be illustrated in more detail by the examples which follow. In said examples, temperatures are indicated in degrees centigrade.
Example J
Preparation of 3-methyl-2- (2-pentynyl) -cyclopenten-2-one
3 g (0.015 mol) of 4-methyl-2-chloro-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione in 15 ml of dry xylene were refluxed in the presence of carbonate of anhydrous sodium (1.6 g; 0.015 mol) until gas evolution ceases (3 hours). The reaction mixture was washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate, then the solvent was evaporated under reduced pressure.
The following distillation afforded 3-methyl-2- (pentyn-2-yl) cyclopenten-2-one (dehydrojasmone); eb. 80-90 / 0.001 Torr; 850 mg (35%). Said product showed a purity of 90%; the remaining 10% consisting of 5-methyl-2- (pentyn-2-ylF cyclopenten-2-one.
Dehydrojasmone showed the following analytical characteristics:
IR (CCl4): 2205, 1700, 1650 cm-1; NMR (CCl4): 1.07 (3H, t1 1.7-2.7 (9H, m; 2.17 inclusive: 3H, s);
2.91 (2H, s) 6 ppm;
MS: m / e: 162 (761 147 (1001 163 (8.5), 119 (18), 105 (60),
91 (44).
4-Methyl-2-chloro-2- (pentyn-2-yl Fcyclohexane-1,3-dione, used as starting material in the process described above, can be prepared as follows: i) 4-methyl-cyclohexane -1,3-dione
This product was prepared according to the method described in Zh.
Obshch, Khim., 32 3983 (1962) as reported in
Chem. Abstr., 58, 13808 f. However, the cyclization was carried out in benzene and not in methanol as described.
ii) 4-methyl-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione
3.7 g (0.025 mole) of 1-bromo-2-pentyne was added to an ice-cooled solution of 4-methyl-cyclohexane-1,3-dione (3.12 g; 0.025 mole) and potassium hydroxide (1.68 g; 0.030 mole) in 6 ml of water.
The reaction mixture was kept under stirring for 15 hours at room temperature, then 12 hours at 50. Said mixture was then poured into 4N aqueous sodium hydroxide solution (20 ml) and then washed with ether to remove neutral compounds. The aqueous solution was acidified with hydrochloric acid solution (20g hydrochloric acid in 20g ice) and extracted with ether. After evaporation of the volatile parts a residue was obtained which, on distillation, afforded 4-methyl-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione; eb.
120-140 '/ 0.001 Torr; 3 g (65%).
SM: 192 (641 177 (1001 163 (215), 136 (17), 122 (31).
iii) 4-methyl-2 ± hloro-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3aione
1.66 g (0.015 mol) of tert.-butyl hypochlorite was added under nitrogen for 15 minutes to a cooled to -15 / - 20 solution of 4-methyl-2- (pentyn-2-ylFcyclohexane - 1,3-dione (2.88 g; 0.015 mole) in dry chloroform (15 ml); when the addition was complete, the solvent was evaporated under reduced pressure and thus obtained 3 g of the desired chloride under form of a yellowish oil.
Example 2
Preparation of 2- (pen tyn-2-yl) -cyclopenten-2-one
A suspension of 2-chloro-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione (80 g; 0.377 mole) and calcined sodium carbonate (39.2 g; 938 mole) in 800 ml of Anhydrous xylene was kept at reflux for 12 hours. At the end of this period, the evolution of carbon monoxide, which was vigorous at the start of the operation, had ceased completely.
After cooling, the reaction mixture was washed with water three times, dried over magnesium sulfate and finally the solvent evaporated under reduced pressure.
The residue thus obtained was subjected to fractional distillation by means of a vigorous column and provided 41.3 g (yield 74%) of 2- (pentyn-2-yl) -cyclopenten-2-one, bb. 67-8 / 0.01 Torr.
The analytical characteristics were as follows: UV (EtOH): 224 nm (# = 6,600); IR (CHCl3): 3050, 1700, 1638, 1360, 1035, 1000, 790 cm-1;
NMR (CCl4): 1.13 (3H, t); 1.8-2.7 (6H, m); 2.9 (2H, q); 7.4 (1H, m) Gppm;
MS: M + = 148 (80); m / e = 133 (100), 91 (97), 148 (80), 105 (44.61 39 (31.4), 77 (301 51 (21.1), 65 (19.5).
119 (8); n20 = 1.5037.
This compound provided a semicarbazone derivative, f. = 204-5.
The 2-chloro-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione used as starting material for the above preparation can be obtained as follows: a) 2-pentyn-2-yl) -cyclohexane -1,3-dione
1-Bromo-2-pentyne (100 g; 0.68 mol), prepared according to the method described in Agr. Biol. Chem. (Tokyo) 30, 370 (1966), was added dropwise to a cold (0o - 5D) solution of cyclohexane-1,3-dione (90 g; 0.8 mole) and potassium hydrate (56 g; 1 mole) in 200 ml of water.
The reaction mixture was then kept at room temperature for 15 hours, heated at 50 for 3 hours and finally poured into 500 ml of a 4N aqueous sodium hydrate solution. After extraction with ether, the aqueous mixture was acidified using a mixture of hydrochloric acid (400 g conc. HCl) in 400 g of ice. There was thus obtained a precipitate which after filtration, washing with water and drying in vacuo had f. 162-170; 100 g (82.5% yield).
By double crystallization from methanol, f. = 179-181
The analytical characteristics were as follows:
UV (EtOH): 259 nm (E = 15,400);
IR (CHCl3): 3330, 1620, 1180, 1130 cm-1; NMR (CDCl3): 1.15 (3H, t); 1.8-2.6 (8H, m); 3.2 (poorly resolved,
2H, q); 8.3 (1H) 6 ppm.
b) 2-chloro-2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane- 1, 3 <lione
Under a nitrogen atmosphere and with vigorous stirring, the mixture was added over a period of 2 hours at a temperature of
-15, -20 "tert-butyl hypochlorite (108.5 g; 1 mole).
prepared according to Org. Synth., Vol. 4,125 (19631 to a suspension of 2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione (178 g; 1 mol) in 1.5 L of anhydrous chloroform. The reaction mixture was kept at -15 for a further 2 hours, then, after evaporating the solvent under reduced pressure, crude 2-chloro2- (pentyn-2-yl) -cyclohexane-1,3-dione was obtained.
By distillation using a short column and in the presence of a few milligrams of sodium carbonate, a pure product, eb. 105-7 / 0.001 Torr; 162 g, 76% yield.
On cooling, the product crystallizes spontaneously, mp = 27-9.
IR (CHCl3): 1745, 1720, 1320, 1010 cm-1 NMR (CDCl3): 1.05 (3H, t); 1.7-2.4 (4H, m); 2.4-3.4 (6H, m, band
complex) 6 ppm.