Parmi les corps odorants à note musquée, figurent certaines dilactones macrocycliques dont la formule peut être représentée ainsi:
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formule dans laquelle chacun des indices m et n peut représenter un nombre entier.
En particulier, le composé décrit par la formule ci-dessus et dans laquelle les indices m et n valent respectivement 2 et 11, également connu sous le nom d'éthylène brassilate, est considéré depuis sa découverte [E.W. Spanagel et W. H. Carothers, J. Am.
Chem. Soc. 57, 929 (1935); idem 58, 654 (1936)] comme étant un ingrédient très intéressant pour l'industrie de la parfumerie. Ce composé est en effet disponible sur le marché depuis plusieurs années et il est commercialisé sous différentes marques de fabrique.
Par ses qualités olfactives il confère aux produits ou compositions auxquels il est incorporé une note musquée typique, tout en exerçant un effet fixateur et en exaltant les notes florales douces [S. Arctander, Perfume and Flavor Chemicals, Sec. 1214,
Montclair, N. J., USA].
Un certain nombre de composés analogues, à structure lactonique ou oxalactonique, a été préparé par le passé. Tous ces composés présentent un caractère olfactif musqué, quoique les effets déployés varient considérablement suivant le composé considéré. C'est ainsi qu'on a synthétisé des polyméthylènesébacates, succinates et décaméthylènedicarboxylates de structure variée.
Parmi ce dernier groupe de composés figure notamment l'éthylène décanedicarboxylate, ou 2,5-dioxacyclohexadéca- 1,6- dione (m = 2, n = 10 dans la formule I). Ce composé a été synthétisé pour la première fois par Carothers [voir: op. cit.] mais n'a pas jusqu'à présent, en dépit de ses excellentes propriétés odoriférantes, retenu l'attention des parfumeurs.
Conformément au brevet britannique NO 471914, ledit composé a été préparé par un procédé qui consiste en une dépolymérisation des polyesters acycliques correspondants, ces derniers étant obtenus à partir de glycols et d'acides dicarboxyliques.
Le brevet japonais NO 7129863 décrit une méthode synthétique analogue dans laquelle la dépolymérisation est effectuée de préférence en présence de PbO2.
Suivant la méthode décrite dans la demande de brevet allemande N" 1929550 [publiée le 2 janvier 1970], certaines dilactones macrocyliques peuvent être également préparées par traitement d'un diester acyclique de type: (CH2)n(CO2C2H5)2 avec réthylèneglycol, en présence de Bu2Sn(02CC11H23)2.
Il a été découvert qu'un groupe important de composés tels que ceux mentionnés précédemment, plus précisément ceux de formule:
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dans laquelle l'indice n représente un nombre entier compris entre 4 et 16, pouvait être désormais obtenu au moyen d'un procédé original, fort avantageux du point de vue industriel.
La présente invention a pour objet un procédé pour la préparation d'un composé de formule I, telle que définie ci-dessus, caractérisé en ce qu'on soumet à une oxydation à l'aide d'oxygène à l'état de singulet un diéther bicyclique de formule:
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dans laquelle l'indice n est défini ci-dessus, et que l'on traite ensuite le produit d'oxydation ainsi obtenu avec un acide de
Lewis.
L'oxydation du composé de départ II défini ci-dessus consiste en une photoxygénation sensibilisée. La réaction s'effectue en présence des colorants sensibilisateurs usuels, tels, par exemple, les porphyrines, le bleu de méthylène, I'éosine, la chlorophylle, le
Rose Bengale ou le xanthène [voir à ce sujet: Liebigs Ann.
Chem. 674, 93 (1964); Angew. Chem. 69, 579 (1957)1. Ladite oxydation s'effectue de préférence à des températures voisines de la température ambiante. On peut en outre opérer dans un milieu protique, par exemple en solution alcoolique, dans le méthanol ou l'éthanol, ou en solution dans un hydrocarbure aromatique, tel le benzène, ou le cyclohexane, ou dans un éther comme le dioxanne ou le tétrahydrofuranne. L'oxygène à l'état de singulet peut être en outre obtenu selon des procédés chimiques connus [voir par exemple: C. S. Foote, Accounts of Chem. Research 1, (1968)].
Le traitement du produit d'oxydation obtenu, au moyen de l'acide de Lewis, s'effectue de préférence au moyen de trifluorure de bore en solution dans un solvant éthéré, dans le diéthyléther par exemple, et à une température voisine de OC. Pour que la température du mélange de réaction puisse être maintenue à cette valeur, il est généralement nécessaire de recourir à un refroidissement extérieur, la réaction étant exothermique.
L'isolation de la dilactone désirée du mélange de réaction et sa purification se font à l'aide des méthodes usuelles, telle la distillation fractionnée ou la chromatographie en phase gazeuse préparative par exemple.
C'est ainsi, selon une mise en oeuvre particulière du procédé de la présente invention, qu'en partant de 13,16-dioxabicyclo [14.4.0]-hexadéc-l-(12)-éne (n= 10 dans la formule II) on obtient la 2,5-dioxahexadéca-l ,6-dione.
Le 13,16-dioxabicyclo[144.0]-hexadéc-1-(12pène, utilisé cidessus comme produit de départ, est un produit nouveau. Il peut être aisément obtenu à partir de cyclododécanone, un produit commercial disponible à bas prix et en quantités quasi illimitées, au moyen du processus synthétique illustré par le schéma cidessous:
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L'halogénation de la cyclododécanone s'effectue au moyen des réactifs donneurs d'halogène positif connus, la N-bromosuccinimide par exemple, en présence d'un solvant organique inerte, un hydrocarbure chloré de préférence.
L'addition d'éthylèneglycol au composé cétonique halogéné ainsi obtenu, s'effectue de préférence en présence d'hydroxyde de calcium. Le cétoéther ainsi préparé est cyclisé au moyen d'un agent acide approprié. Comme agent acide, on peut utiliser un acide protonique organique ou minéral, tel l'acide chlorhydrique, sulfurique, phosphorique, p-toluénesulfonique ou benzènesulfonique, un acide de Lewis tel le SnC4, AICI3, Snack ou BF3, ou encore une terre argileuse acide. Ladite cyclisation s'effectue de préférence à température ambiante, ou à une température voisine de celle-ci, et en présence d'acide benzènesulfonique. Les proportions dans lesquelles ce dernier réactif peut être employé, peuvent varier dans une gamme de valeurs très étendue.
A titre d'exemple, on peut mentionner que des rendements élevés en dioxabicyclohexadécéne ont été obtenus par l'utilisation de proportions d'environ 1:15 par rapport au poids du cétoéther soumis à la cyclisation.
L'exemple illustrant l'invention décrit par le détail la préparation du 13,1 6-dioxabicyclo-[l 4.4.0]-hexadéc- l-( 1 2)-éne. Dans ledit exemple, les températures sont indiquées en degrés centigrades et les abréviations possèdent le sens usuel dans l'art.
Exemple
22,4 g (0,1 M) de 13,16-dioxabicyclo-[10.4.0]-hexadéc-1-(12)- éne dans 250 ml de méthanol ont été soumis à une photooxygena- tion sensibilisée, en présence de 0,3 g de Rose Bengale, dans un réacteur muni d'une source d'irradiation UV de 125 W, à haute pression. Un courant d'oxygène a été introduit à travers la solution alcoolique. Après environ 1 h, la quantité absorbée d'oxygène a été d'environ 2400 ml et la réaction a été interrompue. Par évaporation des parties volatiles sous vide (12 torrs) à environ 25 , on a obtenu 26 g d'un produit ayant un contenu en peroxydes de 33%. Une fois ce produit dissous dans 300 ml d'éther anhydre, on y a ajouté à 0 , 2 ml de trifluoroboréthérate.
La température du mélange est montée ainsi à 6 et est maintenue ensuite entre 0 et + 5 pendant 3 h, tout en maintenant le mélange sous agitation, puis elle a été portée à 20-25" pendant 1 nuit. Le mélange de réaction a été versé sous vigoureuse agitation dans de l'eau glacée puis, une fois séparée, la phase organique a été lavée avec de l'eau jusqu'à neutralité, séchée sur du sulfate de sodium anhydre et évaporée. Le résidu ainsi obtenu a été finalement séché sous vide à environ 12 torrs pour donner 24 g de 2,5-dioxacyclohexadéca-1,6- dione brute. Une purification par distillation sur résidu à permis d'isoler 13 g d'un produit ayant Eb. 100-115 /0,04 torr dont la teneur en la dilactone désirée est d'environ 64,5%, soit 8,4 g (rendement 32,8%).
IR: 1740 cm-1
RMN (CC14): 1,35 (12H, s); 1,4-1,9 (4H, m); 2,18-2,47 (4H, m);
4,25 (4H, s) 6 ppm SM: M+=256.
Le 13,1 6-dioxabicyclo-[l 4.4.0]-hexadéc-l-(l 2)-éne, utilisé cidessus comme produit de départ, a été obtenu comme suit:
(a) Une solution de 400 g de brome dans 500 ml de tétrachlorure de carbone anhydre a été ajoutée goutte à goutte et sous vigoureuse agitation à 20 à une solution de 465 g de cyclododécanone dans 2000 ml de tétrachlorure de carbone. Le mélange de réaction a été ensuite maintenu sous agitation pendant 30 mn à
température ambiante, puis il a été versé sur de l'eau glacée sous ,agitation et laissé ensuite à décanter.
La phase aqueuse a été extraite avec 500 ml environ de
tétrachlorure de carbone et les extraits organiques combinés ont
été lavés deux fois à l'eau et séchés sur du sulfate de sodium.
Par évaporation des parties volatiles on a obtenu un résidu
(665 g) qui par distillation fractionnée a fourni 606 g d'une frac
tion de x-bromocyclododécanone ayant Eb. 75-120"/0,04 torr
(83,7%).
(b) A un mélange de 568 g (2 18 M) de oc-bromocyclododéca-
none et 800 g d'èthylèneglycol on a ajouté par petites portions et
sous agitation, 95 g d'hydroxyde de calcium. La température du
mélange, qui au début de la réaction était d'environ 23 , était
montée jusqu'à environ 60 et a été maintenue à cette valeur
pendant I h V2.
Après une nuit au repos à température ambiante, le mélange
de réaction a été soumis à une distillation sur résidu pour éliminer
l'éthyléneglycol en excès; puis le résidu a été versé dans 3 I d'eau et à ce mélange on a ajouté sous agitation de l'acétate d'éthyle. La phase aqueuse séparée a été extraite avec 2 fractions d'acétate d'éthyle et les extraits organiques combinés ont été soumis aux traitements habituels de lavage, séchage sur du sulfate de sodium et évaporation. 503 g de 2-(B-hydroxyéthoxy)cyclododécane-2-one brute ont été obtenus.
(c) Un mélange de 503 g de 2-(p-hydroxy- éthoxy)cyclododécane-2-one, 35 g d'acide benzènesulfonique et
2000 ml de toluène a été porté à reflux dans un appareil muni de colonne latérale de distillation. Le tout a été laissé à reflux pen
dant 3 h 1/2 et l'on a recueilli ainsi par distillation 42 ml d'eau.
Le mélange a été ensuite refroidi à environ 20 , puis versé dans
3 I d'eau, laissé sous agitation et décanté.
La phase organique a été soumise aux traitements usuels de
lavage avec eau et avec une solution aqueuse à 10% de bicarbo
nate de sodium, puis encore avec de l'eau jusqu'à neutralité.
Après séchage sur du sulfate de sodium et évaporation sous pression réduite, on a obtenu 470 g de 13,16-dioxabicyclo-[10.4.0]- hexadéc- 1 -(1 2)-éne brut.
Par distillation fractionnée on a obtenu à Eb. 100
125"/0,04 torr 338 g de produit pur qui peut être ensuite recristal
lisé dans le méthanol (500 ml) pour donner 282 g de 13,1 6-dioxa- bicyclo-[10.4.0]-hexadéc-1-(12)ène pur à F. 42-4" (rendement 57,5%).
Among the odorous substances with a musky note, there are certain macrocyclic dilactones whose formula can be represented as follows:
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formula in which each of the indices m and n can represent an integer.
In particular, the compound described by the above formula and in which the indices m and n are respectively 2 and 11, also known under the name of ethylene brassilate, has been considered since its discovery [E.W. Spanagel and W. H. Carothers, J. Am.
Chem. Soc. 57, 929 (1935); idem 58, 654 (1936)] as being a very interesting ingredient for the perfume industry. This compound has in fact been available on the market for several years and is marketed under various trademarks.
By its olfactory qualities, it gives the products or compositions in which it is incorporated a typical musky note, while exerting a fixing effect and enhancing the sweet floral notes [S. Arctander, Perfume and Flavor Chemicals, Sec. 1214,
Montclair, N. J., USA].
A number of analogous compounds with a lactonic or oxalactonic structure have been prepared in the past. All these compounds exhibit a musky olfactory character, although the effects deployed vary considerably depending on the compound considered. It is thus that polymethylenesbacates, succinates and decamethylenedicarboxylates of various structures have been synthesized.
Among the latter group of compounds is in particular ethylene decanedicarboxylate, or 2,5-dioxacyclohexadecadecadione (m = 2, n = 10 in formula I). This compound was first synthesized by Carothers [see: op. cit.] but has not so far, despite its excellent scent properties, captured the attention of perfumers.
In accordance with British Patent No. 471914, said compound has been prepared by a process which consists in depolymerizing the corresponding acyclic polyesters, the latter being obtained from glycols and dicarboxylic acids.
Japanese Patent No. 7129863 describes a similar synthetic method in which the depolymerization is preferably carried out in the presence of PbO2.
According to the method described in German patent application No. 1929550 [published January 2, 1970], certain macrocylic dilactones can also be prepared by treating an acyclic diester of the type: (CH2) n (CO2C2H5) 2 with ethylene glycol, in presence of Bu2Sn (02CC11H23) 2.
It has been discovered that a large group of compounds such as those mentioned above, more specifically those of the formula:
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in which the index n represents an integer between 4 and 16, could henceforth be obtained by means of an original process, very advantageous from an industrial point of view.
The subject of the present invention is a process for the preparation of a compound of formula I, as defined above, characterized in that an oxidation using oxygen in the singlet state is subjected to a bicyclic diether of the formula:
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in which the index n is defined above, and that the oxidation product thus obtained is then treated with an acid of
Lewis.
The oxidation of the starting compound II defined above consists of a sensitized photoxygenation. The reaction is carried out in the presence of the usual sensitizing dyes, such as, for example, porphyrins, methylene blue, eosin, chlorophyll,
Rose Bengal or xanthene [see on this subject: Liebigs Ann.
Chem. 674, 93 (1964); Angew. Chem. 69, 579 (1957) 1. Said oxidation is preferably carried out at temperatures close to room temperature. It is also possible to operate in a protic medium, for example in alcoholic solution, in methanol or ethanol, or in solution in an aromatic hydrocarbon, such as benzene, or cyclohexane, or in an ether such as dioxane or tetrahydrofuran. . Oxygen in the singlet state can further be obtained by known chemical methods [see for example: C. S. Foote, Accounts of Chem. Research 1, (1968)].
The treatment of the oxidation product obtained, by means of Lewis acid, is preferably carried out by means of boron trifluoride in solution in an ethereal solvent, in diethyl ether for example, and at a temperature in the region of OC. In order for the temperature of the reaction mixture to be maintained at this value, it is generally necessary to resort to external cooling, the reaction being exothermic.
The isolation of the desired dilactone from the reaction mixture and its purification are carried out using the usual methods, such as fractional distillation or preparative gas chromatography, for example.
It is thus, according to a particular implementation of the process of the present invention, that starting from 13,16-dioxabicyclo [14.4.0] -hexadéc-l- (12) -ene (n = 10 in the formula II) 2,5-dioxahexadéca-1,6-dione is obtained.
13,16-dioxabicyclo [144.0] -hexadec-1- (12pene, used above as a starting material, is a new material. It can be readily obtained from cyclododecanone, a commercially available material available at low cost and in near quantities. unlimited, by means of the synthetic process illustrated by the diagram below:
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The halogenation of cyclododecanone is carried out by means of known positive halogen donor reagents, for example N-bromosuccinimide, in the presence of an inert organic solvent, preferably a chlorinated hydrocarbon.
The addition of ethylene glycol to the halogenated ketone compound thus obtained is preferably carried out in the presence of calcium hydroxide. The ketoether thus prepared is cyclized using a suitable acidic agent. As acidic agent, it is possible to use an organic or mineral protonic acid, such as hydrochloric, sulfuric, phosphoric, p-toluenesulfonic or benzenesulfonic acid, a Lewis acid such as SnC4, AICI3, Snack or BF3, or alternatively an acidic clay soil. . Said cyclization is preferably carried out at ambient temperature, or at a temperature close to the latter, and in the presence of benzenesulfonic acid. The proportions in which the latter reagent can be used can vary over a very wide range of values.
By way of example, it may be mentioned that high yields of dioxabicyclohexadecene have been obtained by using proportions of about 1:15 relative to the weight of the ketoether subjected to cyclization.
The example illustrating the invention describes in detail the preparation of 13.1 6-dioxabicyclo- [l 4.4.0] -hexadec- l- (1 2) -ene. In said example, temperatures are given in degrees centigrade and the abbreviations have the usual meaning in the art.
Example
22.4 g (0.1 M) of 13,16-dioxabicyclo- [10.4.0] -hexadéc-1- (12) -ene in 250 ml of methanol were subjected to sensitized photo-oxygenation, in the presence of 0.3 g of Rose Bengal, in a reactor fitted with a UV irradiation source of 125 W, at high pressure. A stream of oxygen was introduced through the alcoholic solution. After about 1 hour, the absorbed amount of oxygen was about 2400 ml and the reaction was stopped. Evaporation of the volatile parts in vacuo (12 torr) at about 25 gave 26 g of a product having a peroxide content of 33%. After this product was dissolved in 300 ml of anhydrous ether, 0.2 ml of trifluoroboretherate was added thereto.
The temperature of the mixture thus rose to 6 and was then maintained between 0 and + 5 for 3 h, while maintaining the mixture under stirring, then it was brought to 20-25 "during 1 night. The reaction mixture was left behind. poured under vigorous stirring into ice-water then, once separated, the organic phase was washed with water until neutrality, dried over anhydrous sodium sulfate and evaporated. The residue thus obtained was finally dried. under vacuum at about 12 torr to give 24 g of crude 2,5-dioxacyclohexadéca-1,6-dione Purification by residue distillation allowed 13 g of a product having Bb 100-115 / 0 to be isolated. 04 torr in which the content of the desired dilactone is approximately 64.5%, ie 8.4 g (yield 32.8%).
IR: 1740 cm-1
NMR (CC14): 1.35 (12H, s); 1.4-1.9 (4H, m); 2.18-2.47 (4H, m);
4.25 (4H, s) 6 ppm MS: M + = 256.
The 13.1 6-dioxabicyclo- [l 4.4.0] -hexadéc-l- (l 2) -ene, used above as a starting material, was obtained as follows:
(a) A solution of 400 g of bromine in 500 ml of anhydrous carbon tetrachloride was added dropwise and with vigorous stirring at 20 to a solution of 465 g of cyclododecanone in 2000 ml of carbon tetrachloride. The reaction mixture was then kept under stirring for 30 min at
room temperature, then it was poured onto ice water with stirring and then allowed to settle.
The aqueous phase was extracted with about 500 ml of
carbon tetrachloride and the combined organic extracts have
was washed twice with water and dried over sodium sulfate.
By evaporation of the volatile parts, a residue was obtained
(665 g) which by fractional distillation yielded 606 g of a frac
tion of x-bromocyclododecanone having Eb. 75-120 "/ 0.04 torr
(83.7%).
(b) To a mixture of 568 g (2 18 M) of α-bromocyclododeca-
none and 800 g of ethylene glycol were added in small portions and
with stirring, 95 g of calcium hydroxide. The temperature of
mixture, which at the start of the reaction was about 23, was
rise to about 60 and was held at this value
during I h V2.
After standing overnight at room temperature, the mixture
reaction was subjected to residue distillation to remove
excess ethylene glycol; then the residue was poured into 3 l of water and to this mixture was added with stirring ethyl acetate. The separated aqueous phase was extracted with 2 fractions of ethyl acetate and the combined organic extracts were subjected to the usual treatments of washing, drying over sodium sulfate and evaporation. 503 g of crude 2- (B-hydroxyethoxy) cyclododecan-2-one were obtained.
(c) A mixture of 503 g of 2- (p-hydroxy-ethoxy) cyclododecan-2-one, 35 g of benzenesulfonic acid and
2000 ml of toluene was brought to reflux in an apparatus provided with a side distillation column. Everything was left at reflux pen
dant 3 1/2 hours and 42 ml of water were thus collected by distillation.
The mixture was then cooled to about 20, then poured into
3 l of water, stirred and decanted.
The organic phase was subjected to the usual treatments of
washing with water and with a 10% aqueous solution of bicarbo
sodium nate, then again with water until neutral.
After drying over sodium sulfate and evaporation under reduced pressure, 470 g of crude 13,16-dioxabicyclo- [10.4.0] - hexadec-1 - (1 2) -ene were obtained.
By fractional distillation we obtained at Eb. 100
125 "/ 0.04 torr 338 g of pure product which can then be recrystallized
read in methanol (500 ml) to give 282 g of pure 13.1 6-dioxa-bicyclo- [10.4.0] -hexadéc-1- (12) ene at mp 42-4 "(yield 57.5% ).