Le composé carbonylé tricyclique de formule
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est un composé d'origine naturelle. La 7,7-diméthyl-6-méthylène tricyclo[6.2.1.01-5]undécane-2-one a été en effet identifiée dans l'huile essentielle de vétiver, s'y trouvant à raison de 0,1 à 0,5%, selon la provenance de ladite huile essentielle [voir à ce sujet: The Flavour Industry 1, 623 (1970) et Perfume and Essential
Oil Records 60, 307 (1969)].
On a récemment découvert que la 7,7-dimèthyl-6-méthylène- tricyclo[6.2. 1.01 '5]undécane-2-one possède, à l'état pur, une odeur à caractère boisé originale, très franche et très intense. Cette odeur est en outre très stable et parfaitement reproductible, alors que celle de l'huile essentielle naturelle, résultant de la combinaison des notes olfactives d'un très grand nombre de constituants odoriférants, varie selon la provenance, les méthodes d'extraction ou la pureté de ladite huile essentielle.
Grâce à ses qualités olfactives originales, la cétone tricyclique susmentionnée possède en parfumerie un champ d'application très vaste, nettement plus diversifié que celui de l'huile essentielle de vétiver, permettant notamment de créer des notes olfactives à caractère boisé totalement inédites. Ladite cétone tricyclique possède également un effet olfactif renforçateur et fixateur particulièrement apprécié.
Isolée au moyen d'un procédé fort coûteux et extrêmement complexe, comprenant notamment plusieurs distillations successives sur colonne à pouvoir séparateur élevé, ainsi que de nombreuses chromatographies sur colonne, ladite cétone est actuellement hors de prix pour l'industrie des parfums, comme pour celle des arômes.
La présente invention apporte précisément une solution au problème posé par l'obtention rationnelle de la cétone tricyclique mentionnée ci-dessus.
Au moyen du procédé objet de la présente invention, procédé de synthèse original, industriellement et économiquement plus avantageux que l'isolation de la cétone susmentionnée à partir de l'huile essentielle de vétiver, il est désormais possible de mettre à la disposition de l'industrie des parfums ou des arômes, une 7,7diméthyl-6-méthylène-tricyclo[6.2. 1.01 '5]undécane-2-one pratiquement pure, supprimant ainsi les difficultés d'approvisionnement, de stockage et de purification inhérentes à l'huile essentielle d'origine naturelle.
La présente invention a en effet pour objet un procédé pour la préparation d'un composé carbonylé tricyclique de formule
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caractérisé en ce qu'on traite un composé de formule
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dans laquelle l'un des symboles X représente un groupe COOH et l'autre un atome d'hydrogène au moyen de tétracétate de plomb dans l'acide acétique pour obtenir un composé de formule
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dans laquelle l'un des symboles X représente un groupe O-acétyle et l'autre un atome d'hydrogène, on hydrolyse ensuite l'ester lla ainsi préparé pour en obtenir l'alcool correspondant et finalement oxyde l'alcool ainsi obtenu.
Ledit procédé consiste en fait à préparer la cétone tricyclique susmentionnée à partir d'un produit de départ relativement bon marché, l'acide 7,7-diméthyl-6-mèthylène-tricyclo[6.2. 1.01 .S] undécane-2-ylcarboxylique, également connu sous le nom d'acide vétivénique ou zizanoïque. Ce composé peut être en effet obtenu en très grandes quantités et à un prix de revient extrêmement bas, en tant que sous-produit résultant de la purification de l'huile essentielle de vétiver.
Comme indiqué ci-dessus, la première étape réactionnelle du procédé consiste à traiter l'acide vétivénique II au moyen de tétracétate de plomb. Ce traitement s'effectue selon les méthodes usuelles, comme indiqué par exemple dans J. Amer,Chem. Soc.
83, 927 (1961).
L'ester ainsi obtenu peut être ensuite converti en alcool correspondant par hydrolyse en milieu acide ou alcalin. On peut également obtenir ledit alcool par réduction de l'ester lia au moyen d'un hydrure ou aluminohydrure de métal alcalin, tel l'hydrure de sodium ou l'aluminohydrure de sodium ou potassium par exemple.
L'oxydation subséquente de l'alcool ainsi préparé peut s'effectuer au moyen des réactifs communément utilisés, pour transformer un alcool secondaire en cétone correspondante. On peut utiliser à cet effet un dérivé oxygéné d'un métal de transition comme le chrome, le nickel ou le manganèse, opérant le cas échéant en présence d'un acide minéral, tel l'acide sulfurique ou phosphorique par exemple, ou en présence d'une base organique, telle la pyridine par exemple. On utilise de préférence le trioxyde de chrome ou un bichromate de métal alcalin, en présence d'acide sulfurique.
L'exemple ci-après illustrera la présente invention de façon plus détaillée. Dans ledit exemple, les températures sont indiquées en degrés centigrades.
Exemple
Préparation de la 7,7-diméthyl-6-méthylène- tricyclof6.2. J .01,5]undécane-2-one.
a) acétate de 7,7-diméthyl-6-métllylène-tricyclo- [6.2.J.01.5]undécane-2-yle:
4,68 g (20 mmole) d'acide 7,7-diméthyl-6-méthylène-tri- cyclo[6.2. 1.01 '5]undécane-2-ylcarboxylique (acide vétivénique) et 16,4 g d'acétate de sodium anhydre, dissous dans 45 ml d'acide acétique, ont été chauffés à 75". On a ensuite ajouté au mélange ci-dessus 12,0 g de tétracétate de plomb en une seule portion, provoquant un dégagement immédiat de CO2. La décarboxylation s'est poursuivie durant 60 mn, le mélange réactionnel étant maintenu à 75". Après refroidissement, on a ajouté 300 ml d'eau et extrait le mélange au moyen de 6 portions de 200 ml de n-pentane.
Après les traitements usuels de lavage, séchage et concentration de la phase organique, on a isolé 4,61 g (92%) d'un produit brut contenant environ 80% d'ester désiré selon l'analyse par chromatographie en phase gazeuse (Carbowax 20M/250 ). Ce produit a été utilisé sans purification ultérieure pour l'étape réactionnelle suivante.
Un échantillon pour analyse a été obtenu après purification par chromatographie sur colonne (gel de silice 0,05-0,2 mm éluant: hexane/acétate d'éthyle 98:2).
[a]2D= = + 16,30 (c= 1,2% dans CHCl3)
IR (CC4): 3085, 1730, 1633, 1240, 1030, 890 cm-l
RMN (CC4): 1,07 (3H, s); 1,10 (3H, s); 1,96 (3H, s); 2,70 (1H, m); 4,60 (1H, large s); 4,78 (1H, large s); 4,95 (1H, d,
J= 5 cps) 6 ppm
SM: m/e= 188 (100), 173 (80), 145 (93), 43 (71).
b) 7,7-diméthyl-6-méthylène-tricyclo[6.2. 1.015]-
undécane-2-ol:
9,7 g (39 mmole) de l'acétate préparé sous lettre a (pureté 80%) ont été chauffés durant 2 h à reflux, en présence de 50 ml
HCI 2N. Après extraction à l'éther, la phase organique finalement lavée, séchée et concentrée selon les méthodes usuelles a donné un résidu de 8,4 g contenant 80% de 7,7-diméthyl-6-méthylène- tricyclo[6.2.1.0.1.5] '5]undécane-2-ol selon l'analyse effectuée par chromatographie en phase gazeuse (Carbowax 20M/250 ).
[2D0= = + 39,3 (e= 0,7% dans CHCI3)
c) oxydation du 7,7-diméthyl-6-méthylène-tricyclo-
[6.2. 51undécane-2-ol:
Une solution d'acide chromique a été préparée comme suit: 100 g (330 mmole) de Na2Cr207.2H2O ont été dissous dans 300 ml d'eau, additionnés ensuite de 135 ml de H2SO4 jonc. et finalement portés à 500 ml avec H2O.
A 5,2 g d'alcool obtenu selon la méthode décrite sous lettre b, dissous dans 120 ml d'éther et maintenus à 0 , on a ajouté, goutte à goutte et sous forte agitation, 52 ml de la solution d'acide chromique préparée ci-dessus. 15 mn après addition, le mélange réactionnel a été versé sur glace, extrait à l'éther, la phase organique étant successivement lavée au moyen d'une solution de
NaHCO3 à 10% dans H2O et d'une solution saturée de NaCI, finalement séchée et concentrée selon les techniques usuelles. On a ainsi obtenu 3,8 g (74%) d'un résidu contenant environ 80% de cétone tricyclique désirée.
Après purification par chromatographie sur colonne (gel de silice - éluant: hexane/aeétate d'méthyle 90:10), on a obtenu une 7,7-diméthyl-6-méthylène-tricyelo[6.2. 1.01 S]undéeane-2-one en tous points identique au produit décrit dans la littérature.
L'acide vétivénique utilisé comme produit de départ dans le procédé ci-dessus peut être utilisé tel qu'obtenu dans le commerce (pureté env. 90%) ou après avoir été purifié comme suit:
50,0 g d'acide vétivénique brut ( Bonga I - commercialisé par K. von Ahlefeldt, Angola) dissous dans 250 ml d'acétone, ont été mélangés à 25 g de cyclohexylamine. Le produit solide ainsi obtenu a ensuite été recristallisé 3 fois dans un mélange acétone/méthanol 10:1 et finalement hydrolysé au moyen d'acide chlorhydrique 2N. On a ainsi obtenu 41,5 g d'acide vétivénique pur (83% - rendement basé sur le produit brut).
F. 76-78 [a]2D0= et 25,9 (c = 1,5% dans CHCl3)
IR (CCl4): 3100, 2800-2400, 1700, 1640, 1462, 1420, 1380, 1365, 1230, 895 cm-l
RMN (CCl4): 1,08 et 1,11 (6H, 2s); 4,66 (1H, m); 4,82 (1H, m);
11,03 (1H, s) 6 ppm
SM: M + = 234; m/e = 219, 164,119.
The tricyclic carbonyl compound of formula
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is a compound of natural origin. The 7,7-dimethyl-6-methylene tricyclo [6.2.1.01-5] undecan-2-one has indeed been identified in the essential oil of vetiver, being there in an amount of 0.1 to 0.5 %, according to the origin of said essential oil [see on this subject: The Flavor Industry 1, 623 (1970) and Perfume and Essential
Oil Records 60, 307 (1969)].
It was recently discovered that 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyclo [6.2. 1.01 '5] undecane-2-one has, in its pure state, an original, very frank and very intense woody odor. This odor is also very stable and perfectly reproducible, whereas that of natural essential oil, resulting from the combination of the olfactory notes of a very large number of odoriferous constituents, varies according to the origin, the extraction methods or the purity of said essential oil.
Thanks to its original olfactory qualities, the aforementioned tricyclic ketone has in perfumery a very wide field of application, clearly more diversified than that of the essential oil of vetiver, making it possible in particular to create completely new olfactory notes with a woody character. Said tricyclic ketone also has a particularly appreciated strengthening and fixing olfactory effect.
Isolated by means of a very expensive and extremely complex process, comprising in particular several successive distillations on a column with a high separating power, as well as numerous column chromatographies, said ketone is currently out of price for the perfume industry, as for that of the perfume industry. aromas.
The present invention precisely provides a solution to the problem posed by rationally obtaining the tricyclic ketone mentioned above.
By means of the process which is the subject of the present invention, an original synthetic process, industrially and economically more advantageous than the isolation of the aforementioned ketone from the essential oil of vetiver, it is now possible to make available to the perfume or flavoring industry, a 7,7dimethyl-6-methylene-tricyclo [6.2. 1.01 '5] practically pure undecan-2-one, thus eliminating the difficulties of supply, storage and purification inherent in essential oil of natural origin.
A subject of the present invention is in fact a process for the preparation of a tricyclic carbonyl compound of formula
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characterized in that a compound of formula
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in which one of the symbols X represents a COOH group and the other a hydrogen atom by means of lead tetracetate in acetic acid to obtain a compound of formula
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wherein one of the symbols X represents an O-acetyl group and the other a hydrogen atom, the ester 11a thus prepared is then hydrolyzed to obtain the corresponding alcohol and finally the alcohol thus obtained is oxidized.
Said process consists in fact of preparing the aforementioned tricyclic ketone from a relatively inexpensive starting material, 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyclo acid [6.2. 1.01 .S] undecan-2-ylcarboxylic acid, also known as vetivenic or zizanoic acid. This compound can in fact be obtained in very large quantities and at an extremely low cost price, as a by-product resulting from the purification of the essential oil of vetiver.
As indicated above, the first reaction step of the process consists in treating vetivenic acid II with lead tetracetate. This treatment is carried out according to the usual methods, as indicated for example in J. Amer, Chem. Soc.
83, 927 (1961).
The ester thus obtained can then be converted into the corresponding alcohol by hydrolysis in an acidic or alkaline medium. Said alcohol can also be obtained by reducing the ester IIa by means of an alkali metal hydride or aluminum hydride, such as sodium hydride or sodium or potassium aluminum hydride, for example.
The subsequent oxidation of the alcohol thus prepared can be carried out by means of the reagents commonly used, to convert a secondary alcohol into the corresponding ketone. For this purpose, an oxygenated derivative of a transition metal such as chromium, nickel or manganese can be used, where appropriate operating in the presence of a mineral acid, such as sulfuric or phosphoric acid for example, or in the presence of an organic base, such as pyridine for example. Chromium trioxide or an alkali metal dichromate is preferably used in the presence of sulfuric acid.
The following example will illustrate the present invention in more detail. In said example, temperatures are given in degrees centigrade.
Example
Preparation of 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyclof6.2. J .01,5] undecan-2-one.
a) 7,7-dimethyl-6-metllylene-tricyclo- [6.2.J.01.5] undecan-2-yl acetate:
4.68 g (20 mmol) of 7,7-dimethyl-6-methylene-tri-cyclo acid [6.2. 1.01 '5] undecan-2-ylcarboxylic (vetivenic acid) and 16.4 g of anhydrous sodium acetate, dissolved in 45 ml of acetic acid, were heated to 75 ". Then added to the above mixture. 12.0 g of lead tetracetate in a single portion, causing immediate release of CO 2. The decarboxylation continued for 60 min, the reaction mixture being maintained at 75 ". After cooling, 300 ml of water was added and the mixture was extracted with 6 x 200 ml portions of n-pentane.
After the usual treatments of washing, drying and concentration of the organic phase, 4.61 g (92%) of a crude product containing approximately 80% of the desired ester were isolated according to the analysis by gas chromatography (Carbowax 20M / 250). This product was used without further purification for the next reaction step.
A sample for analysis was obtained after purification by column chromatography (silica gel 0.05-0.2 mm eluent: hexane / ethyl acetate 98: 2).
[a] 2D = = + 16.30 (c = 1.2% in CHCl3)
IR (CC4): 3085, 1730, 1633, 1240, 1030, 890 cm-l
NMR (CC4): 1.07 (3H, s); 1.10 (3H, s); 1.96 (3H, s); 2.70 (1H, m); 4.60 (1H, broad s); 4.78 (1H, broad s); 4.95 (1H, d,
J = 5 cps) 6 ppm
MS: m / e = 188 (100), 173 (80), 145 (93), 43 (71).
b) 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyclo [6.2. 1.015] -
undecan-2-ol:
9.7 g (39 mmol) of the acetate prepared under letter a (80% purity) were heated for 2 h at reflux, in the presence of 50 ml
2N HCI. After extraction with ether, the organic phase finally washed, dried and concentrated according to the usual methods gave a residue of 8.4 g containing 80% of 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyclo [6.2.1.0.1.5 ] '5] undecan-2-ol according to the analysis carried out by gas chromatography (Carbowax 20M / 250).
[2D0 = = + 39.3 (e = 0.7% in CHCl3)
c) oxidation of 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyclo-
[6.2. 51undecan-2-ol:
A solution of chromic acid was prepared as follows: 100 g (330 mmol) of Na2Cr207.2H2O were dissolved in 300 ml of water, then added with 135 ml of rushed H2SO4. and finally brought to 500 ml with H2O.
To 5.2 g of alcohol obtained by the method described under letter b, dissolved in 120 ml of ether and maintained at 0, was added, dropwise and with vigorous stirring, 52 ml of the chromic acid solution prepared above. 15 min after addition, the reaction mixture was poured onto ice, extracted with ether, the organic phase being successively washed with a solution of
10% NaHCO3 in H2O and a saturated NaCl solution, finally dried and concentrated according to the usual techniques. There was thus obtained 3.8 g (74%) of a residue containing about 80% of the desired tricyclic ketone.
After purification by column chromatography (silica gel - eluent: hexane / methyl acetate 90:10), a 7,7-dimethyl-6-methylene-tricyelo was obtained [6.2. 1.01 S] undéeane-2-one in all points identical to the product described in the literature.
The vetivenic acid used as the starting material in the above process can be used as obtained commercially (purity approx. 90%) or after having been purified as follows:
50.0 g of crude vetivenic acid (Bonga I - marketed by K. von Ahlefeldt, Angola) dissolved in 250 ml of acetone, were mixed with 25 g of cyclohexylamine. The solid product thus obtained was then recrystallized 3 times from a 10: 1 acetone / methanol mixture and finally hydrolyzed with 2N hydrochloric acid. There was thus obtained 41.5 g of pure vetivenic acid (83% - yield based on the crude product).
F. 76-78 [a] 2D0 = and 25.9 (c = 1.5% in CHCl3)
IR (CCl4): 3100, 2800-2400, 1700, 1640, 1462, 1420, 1380, 1365, 1230, 895 cm-l
NMR (CCl4): 1.08 and 1.11 (6H, 2s); 4.66 (1H, m); 4.82 (1H, m);
11.03 (1H, s) 6 ppm
MS: M + = 234; m / e = 219,164,119.