**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'isomérisation d'oléfines conjuguées, caractérisé en ce qu'on soumet un composé de formule
EMI1.1
dans laquelle R représente un radical monovalent de formule
CH2 - CH C(CH3)2 (a)
EMI1.2
à une irradiation, en présence d'un catalyseur apte à fournir des radicaux thiyles dans les conditions de la réaction pour obtenir les composés de formule
EMI1.3
dans laquelle le substituant R a le sens indiqué plus haut.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur apte à fournir des radicaux thiyles est le diphényldisulfure.
3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la formation des radicaux thiyles s'opère au moyen d'une irradiation à l'aide d'une lampe à vapeurs de mercure.
4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction est effectuée dans un solvant organique inerte et à une température comprise entre 0 et 25"C.
5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction s'effectue en présence d'un agent antioxydant et, le cas échéant, dans une atmosphère de gaz inerte.
6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise, comme composé de formule I, le cisocimène et l'on obtient le transocimène.
7. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise, comme composé de formule I, le cisépoxy-(6,7)-ocimène et l'on obtient le transépoxy-(6,7)-ociméne.
8. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit désiré de formule II est isolé du mélange réactionnel aprés purification au moyen d'une distillation suivie d'une filtration du distillat obtenu, préalablement dissous dans un solvant inerte, à travers une colonne remplie de gel de silice ou d'alumine.
La présente invention a pour objet un procédé nouveau pour l'isomérisation d'oléfines conjuguées; ledit procédé est défini comme indiqué aux revendications.
Les radicaux monovalents thiyles, de formule RS-, ont été mis en évidence pour la première fois par U. Schmidt et A. Müller
[voir Angew. Chem. , 75, 299 (1963)] lors de l'irradiation aux rayons ultraviolets des vapeurs de diphényldisulfure sous pression réduite. Leur action sur des oléfines non conjuguées a été par exemple illustrée par C. Moussebois et J. Dales [ J. Chem. Soc. , (C), 1966, 260] et K.H. Schulte-Elte et G. Ohloff [ Helv. Chim.
Acta , 51, 548 (1968)]. Ces auteurs ont pu montrer qu'en soumettant des oléfines non conjuguées, ayant une isomérie cis, à une irradiation à l'aide d'une source lumineuse d'une longueur d'onde supérieure à environ 200, voire 300 nm, en présence de petites quantités de diphényldisulfure, on observait une isomérisation marquée de la double liaison cis.
Nous avons maintenant pu établir qu'une telle isomérisation cis, trans pouvait également être promue par l'action desdits radicaux thiyles sur des oléfines conjuguées du type de celles définies par la formule (I). Suivant un mode opératoire particulier du procédé de la présente invention, les radicaux thiyles sont obtenus en soumettant un précurseur approprié, par exemple le diphényldisulfure, des thiols ou l'acide thioacétique, à l'action d'une source lumineuse, telle celle qui est engendrée par une lampe à vapeurs de mercure. Les réacteurs dans lesquels on effectue la réaction peuvent être indifféremment en quartz ou en Pyrex.
Les appareils en quartz présentent l'avantage de favoriser un rendement quantique d'absorption de la lumière plus élevé; par contre, ceux en Pyrex offrent l'avantage d'inhiber en grande partie la formation de résidus solides et de permettre un déroulement plus régulier de la réaction.
La formation de radicaux thiyles peut également être effectuée thermiquement. Cependant, nous avons observé que les rendements les meilleurs en produit final sont obtenus en effectuant la réaction dans des conditions relativement douces et en opérant à des températures préférentielles comprises entre 0 et 25 C. Des telles limites de température peuvent varier largement; cependant, en opérant à des températures élevées, on favorise la formation parallèle de produits de polymérisation, d'où une diminution sensible de rendements en l'isomère trans désiré.
La réaction s'effectue de préférence dans un milieu constitué par un solvant organique inerte, tel par exemple un hydrocarbure aromatique, aliphatique ou cycloaliphatique. A cet effet, on peut utiliser le benzène, le toluène, le xylène, l'hexane, le cyclohexane, ou des éthers tels éther diéthylique ou le tétrahydrofuranne; le benzène ou le toluène sont utilisés de préférence.
Il est fort vraisemblable que la réaction d'isomérisation, qui caractérise le procédé de la présente invention, procède en réalité en deux étapes successives et réversibles qui peuvent être illustrées par le schéma réactionnel suivant.
EMI1.4
Le radical thiyle fonctionne donc en tant que catalyseur d'isomérisation en s'additionnant de façon réversible à la double liaison d'isomérie cis des composés de formule (I), pour donner lieu à la formation d'un adduct qui, par scission, donne le composé isomérique correspondant trans (II), thermodynamiquement plus
stable. Au vu de ce mécanisme de réaction, les quantités de générateur de radicaux thiyles, théoriquement requises pour effectuer le procédé de la présente invention, sont fort petites, des quantités catalytiques étant en principe suffisantes. Cependant, dans les faits, il est pratiquement impossible de supprimer complètement le déroulement de réactions secondaires ou des réactions de blocage, d'où la nécessité d'utiliser des quantités supérieures à celles qui seraient théoriquement nécessaires. Pour favoriser la formation des composés désirés de formule (II), par une suppression des réactions secondaires parallèles, le procédé de Invention est effectué de préférence en présence d'un inhibiteur d'oxydation, tel, par exemple, le 3-terbutyl-4-hydroxyanisole ou l'hydroquinone.
La réaction peut être également effectuée dans une atmosphère de gaz inerte, l'azote ou l'argon par exemple. En opérant ainsi, on réduit considérablement l'action oxydative de l'air ambiant qui aurait tendance à s'opérer sur les composés terpéniques de départ.
Parmi les composés de formule (I), qui peuvent être traités conformément au procédé de l'invention, figurent notamment les dérivés terpéniques que voici:
cisocimène, cisépoxy-(6,7)-ocimène,
3,7-diméthyl-6-hydroxyocta-1,3cis,7-triène,
3,7-diméthyl-6-acétoxyocta- 1,3cis,7-triène, et 3,7-diméthyl-7-hydroxyocta- 1,3cisdiène.
Les composés indiqués ci-dessus sont soit disponibles sur le marché, soit aisément préparés à partir de produits commerciaux.
C'est ainsi que le cisépoxy-(6,7)-ocimène peut être préparé conformément à la méthode décrite dans le brevet suisse N" 488642, et le 3,7-diméthyl-6-hydroxyocta-1,3cis,7-triène peut être synthétisé comme indiqué dans le brevet britannique N" 1227243. Le 3,7-diméthyl-7-hydroxyocta-1,3cisdiène (ou ociménol) peut être obtenu sous forme de mélange avec son isomère trans correspondant, suivant le procédé décrit dans le brevet allemand N" 1543083.
Ses dérivés esters, acétates en particulier, ont été obtenus en estérifiant l'ociménol suivant les procédés usuels.
a) Cisociménolacétate:
nD: 1,4778; d20=0,9320;
IR: 3085; 1662; 1610; 990 et 892, 902, 1740cm1;
RMN: 1,73 et 1,76 (6H, 2s); 1,98 (3H, s); 2,47 (2H, t, 1-6Hz); 4,78-5,45 (5H); 6,05-6,92 (1H) Ï ppm.
b) Transoctménolacétate:
nD: 1,4800; d20=0,9361;
IR: 3092; 1660; 1612; 990et 895, 902, 1742 cm-l;
RMN: 1,75 et 1,76 (6H, 2s); 2,49 (2H, t, 16,5Hz); 2,0 (3H, s); 4,8-5,45 (5H); 6,0-6,75 (1H) Ï ppm.
Les composés de formule (II), obtenus conformément au procédé de la présente invention, trouvent une utilisation particulièrement intéressante en tant qu'ingrédients parfumants et aromatisants [voir àcet effet l'utilisation notamment de transépoxy-(6,7)-ocimène; brevet britannique NO 1227244]. Leur isolation du mélange réactionnel s'opère au moyen des techniques habituelles, de préférence par distillation sur résidu à raide de colonnes de type Vigreux.
Pour éliminer les dernières impuretés, constituées principalement par des composés soufrés, le distillat obtenu est dissous dans un solvant inerte adéquat, tel le benzène, le toluène ou un alcool, et filtré à travers une colonne remplie d'un support, tel le gel de silice ou l'alumine, par exemple. Alternativement, la solution organique peut être agitée en présence d'une certaine quantité de nickel de
Raney dans une proportion d'environ 3 à 5% en poids, le composé désiré pouvant ensuite être isolé par une filtration, suivie d'une simple distillation.
La pureté isomérique du mélange, tel que directement obtenu par le procédé de l'invention, varie en fonction du produit de départ (II) et des conditions de réaction spécifiques appliquées.
Dans la plupart des cas examinés, cependant, lesdits mélanges contiennent des proportions élevées d'isomère trans, généralement supérieures à 70%. De tels mélanges peuvent être directement utilisés dans l'industrie de la parfumerie et celle des arômes.
L'invention est illustrée d'une manière plus détaillée par l'exemple suivant dans lequel les températures sont indiquées en degrés centigrades et les abréviations ont le sens habituel dans l'art.
Exemple
a) 100 ml d'une solution de 20 g de cisépoxy-(6,7)-ocimène, 0,6 g de diphényldisulfure et 150 mg de 3-terbutyl-4-hydroxyanisole, dans le toluène anhydre, ont été soumis, à une température d'environ 15-16"C et sous atmosphère d'azote, à une irradiation provoquée par une lampe à vapeurs de mercure du type Philips de 125 W. Le réacteur utilisé était en quartz. Le déroulement de la réaction a été suivi à l'aide d'analyses gaz/chromatographiques successives sur des échantillons prélevés du mélange de réaction.
On a pu remarquer qu'en 30 mn environ, dans les conditions de réaction précitées, on avait pratiquement atteint un équilibre avec la formation d'un mélange contenant 75% de transépoxy-(6,7)ocimène et 25% de son isomère cis de départ. Une purification, opérée par distillation sous pression réduite, a fourni le mélange désiré avec un rendement d'environ 85%.
b) En opérant suivant la méthode indiquée ci-dessus, mais en utilisant un réacteur en Pyrex à la place d'un réacteur en quartz, on a obtenu le mélange désiré (rapport isomérique 75:25 trans: cis) avec un rendement théorique de 87%.
Les mélanges obtenus conformément aux méthodes citées cidessus sous lettres a) et b) contiennent de très petites quantités de composés soufrés de nature diverse et non identifiée. Afin de pouvoir utiliser ces mélanges dans l'industrie des parfums et celle des arômes, il est souvent nécessaire de procéder à une purification ultérieure. Celle-ci peut être effectuée en dissolvant lesdits mélanges dans un solvant inerte et en filtrant la solution ainsi obtenue à travers une colonne remplie avec du gel de silice ou de l'alumine.
Une telle purification peut en outre être effectuée à l'aide d'un traitement desdits mélanges avec du nickel de Raney, ajouté dans une proportion d'environ 3-5% par rapport au poids du mélange à traiter.
En opérant comme indiqué plus haut pour le cisépoxy-(6,7)ocimène, mais en utilisant comme produits de départ
le cisocimène,
le 3,7-diméthyl-6-hydroxyocta-1,3cis,7-triène,
le 3,7-diméthyl-6-acétoxyocta-1,3cis,7-triène, ou
le 3,7-diméthyl-7-hydroxyocta-1,3cisdiène, on a obtenu des mélanges contenant en proportion prépondérante l'isomère trans correspondant.
Le tableau résume les résultats obtenus.
Tableau:
EMI2.1
<tb> Composé <SEP> de <SEP> formule <SEP> (I) <SEP> Mélange <SEP> Concen- <SEP> Rendement2
<tb> où <SEP> R= <SEP> obtenu <SEP> tration <SEP> de <SEP> (%)
<tb> <SEP> trans: <SEP> cis <SEP> Ph2S2 <SEP> (g)l
<tb> CH2-CH=C(CH3)2 <SEP> 75:25 <SEP> 1,6 <SEP> 62
<tb> CH2-CH-C=CH2 <SEP> 73:27 <SEP> 0,7 <SEP> 79
<tb> <SEP> I <SEP> I
<tb> <SEP> OH <SEP> CH3
<tb> <SEP> CH3
<tb> CH2-CH-C=CH2 <SEP> 70:30 <SEP> 0,7 <SEP> 78
<tb> <SEP> OCOCH3
<tb> CH2-CH2-C-(CH3)2 <SEP> 71:29 <SEP> 0,7 <SEP> 82
<tb> <SEP> I
<tb> <SEP> OH
<tb> 'Diphényldisulfure.
2 Exprimé comme poids du mélange obtenu après distillation, mais
avant purification.
** ATTENTION ** start of DESC field can contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Process for the isomerization of conjugated olefins, characterized in that a compound of formula
EMI1.1
in which R represents a monovalent radical of formula
CH2 - CH C (CH3) 2 (a)
EMI1.2
to irradiation, in the presence of a catalyst capable of supplying thiyl radicals under the reaction conditions to obtain the compounds of formula
EMI1.3
in which the substituent R has the meaning indicated above.
2. Method according to claim 1, characterized in that the catalyst capable of providing thiyl radicals is diphenyldisulfide.
3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the formation of thiyl radicals takes place by means of irradiation using a mercury vapor lamp.
4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction is carried out in an inert organic solvent and at a temperature between 0 and 25 "C.
5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction is carried out in the presence of an antioxidant and, where appropriate, in an inert gas atmosphere.
6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that one uses, as compound of formula I, cisocimene and the transocimene is obtained.
7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that one uses, as compound of formula I, cisepoxy- (6,7) -ocimene and one obtains transepoxy- (6,7) - ocimene.
8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the desired product of formula II is isolated from the reaction mixture after purification by means of distillation followed by filtration of the distillate obtained, previously dissolved in an inert solvent, through a column filled with silica gel or alumina.
The present invention relates to a new process for the isomerization of conjugated olefins; said method is defined as indicated in the claims.
Monovalent thiyl radicals, of formula RS-, were first demonstrated by U. Schmidt and A. Müller
[see Angew. Chem. , 75, 299 (1963)] during the irradiation with ultraviolet rays of the vapors of diphenyldisulfide under reduced pressure. Their action on unconjugated olefins has for example been illustrated by C. Moussebois and J. Dales [J. Chem. Soc. , (C), 1966, 260] and K.H. Schulte-Elte and G. Ohloff [Helv. Chim.
Acta, 51, 548 (1968)]. These authors have been able to show that by subjecting unconjugated olefins, having a cis isomerism, to irradiation using a light source with a wavelength greater than about 200, or even 300 nm, in the presence of small amounts of diphenyldisulfide, marked isomerization of the cis double bond was observed.
We have now been able to establish that such a cis, trans isomerization could also be promoted by the action of said thiyl radicals on conjugated olefins of the type of those defined by formula (I). According to a particular procedure of the process of the present invention, the thiyl radicals are obtained by subjecting an appropriate precursor, for example diphenyldisulfide, thiols or thioacetic acid, to the action of a light source, such as that which is generated by a mercury vapor lamp. The reactors in which the reaction is carried out can be either quartz or Pyrex.
Quartz devices have the advantage of promoting a higher quantum light absorption efficiency; on the other hand, those made of Pyrex offer the advantage of largely inhibiting the formation of solid residues and of allowing a more regular course of the reaction.
The formation of thiyl radicals can also be carried out thermally. However, we have observed that the best yields of final product are obtained by carrying out the reaction under relatively mild conditions and by operating at preferential temperatures between 0 and 25 C. Such temperature limits can vary widely; however, operating at elevated temperatures promotes the parallel formation of polymerization products, resulting in a substantial decrease in yields of the desired trans isomer.
The reaction is preferably carried out in a medium consisting of an inert organic solvent, such as for example an aromatic, aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbon. For this purpose, one can use benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, or ethers such as diethyl ether or tetrahydrofuran; benzene or toluene are preferably used.
It is very likely that the isomerization reaction, which characterizes the process of the present invention, actually proceeds in two successive and reversible steps which can be illustrated by the following reaction scheme.
EMI1.4
The thiyl radical therefore functions as an isomerization catalyst by reversibly adding to the cis isomeric double bond of the compounds of formula (I), to give rise to the formation of an adduct which, by scission, gives the corresponding isomeric compound trans (II), thermodynamically more
stable. In view of this reaction mechanism, the amounts of thiyl radical generator, theoretically required to carry out the process of the present invention, are very small, the catalytic amounts being in principle sufficient. However, in practice it is practically impossible to completely suppress the course of side reactions or blocking reactions, hence the need to use amounts greater than those which would be theoretically necessary. To promote the formation of the desired compounds of formula (II), by suppressing parallel side reactions, the process of the invention is preferably carried out in the presence of an oxidation inhibitor, such as, for example, 3-terbutyl-4 -hydroxyanisole or hydroquinone.
The reaction can also be carried out in an atmosphere of inert gas, nitrogen or argon for example. By operating in this way, the oxidative action of the ambient air which would tend to operate on the starting terpene compounds is considerably reduced.
Among the compounds of formula (I), which can be treated in accordance with the process of the invention, there are in particular the following terpene derivatives:
cisocimene, cisepoxy- (6,7) -ocimene,
3,7-dimethyl-6-hydroxyocta-1,3cis, 7-triene,
3,7-dimethyl-6-acetoxyocta-1,3cis, 7-triene, and 3,7-dimethyl-7-hydroxyocta-1,3cisdiene.
The compounds listed above are either commercially available or readily prepared from commercial products.
Thus, cisepoxy- (6,7) -ocimene can be prepared according to the method described in Swiss patent No. 488642, and 3,7-dimethyl-6-hydroxyocta-1,3cis, 7-triene can be synthesized as shown in British Patent No. 1227243. 3,7-dimethyl-7-hydroxyocta-1,3cisdiene (or ocimenol) can be obtained as a mixture with its corresponding trans isomer, according to the process described in German patent N "1543083.
Its ester derivatives, acetates in particular, have been obtained by esterifying ocimenol according to the usual methods.
a) Cisocimenolacetate:
nD: 1.4778; d20 = 0.9320;
IR: 3085; 1662; 1610; 990 and 892, 902, 1740cm1;
NMR: 1.73 and 1.76 (6H, 2s); 1.98 (3H, s); 2.47 (2H, t, 1-6Hz); 4.78-5.45 (5H); 6.05-6.92 (1H) Ï ppm.
b) Transoctmenolacetate:
nD: 1.4800; d20 = 0.9361;
IR: 3092; 1660; 1612; 990 and 895, 902, 1742 cm-1;
NMR: 1.75 and 1.76 (6H, 2s); 2.49 (2H, t, 16.5Hz); 2.0 (3H, s); 4.8-5.45 (5H); 6.0-6.75 (1H) Ï ppm.
The compounds of formula (II), obtained in accordance with the process of the present invention, find a particularly advantageous use as perfuming and flavoring ingredients [see for this effect the use in particular of transepoxy- (6,7) -ocimene; British Patent No. 1227244]. Their isolation from the reaction mixture is carried out by means of the usual techniques, preferably by distillation over a steep residue from Vigreux type columns.
To remove the last impurities, consisting mainly of sulfur compounds, the distillate obtained is dissolved in a suitable inert solvent, such as benzene, toluene or an alcohol, and filtered through a column filled with a support, such as gel of silica or alumina, for example. Alternatively, the organic solution can be stirred in the presence of a certain amount of nickel.
Raney in an amount of about 3 to 5% by weight, the desired compound can then be isolated by filtration, followed by simple distillation.
The isomeric purity of the mixture, as directly obtained by the process of the invention, varies depending on the starting material (II) and the specific reaction conditions applied.
In most of the cases examined, however, said mixtures contain high proportions of the trans isomer, generally above 70%. Such mixtures can be used directly in the perfumery and flavoring industries.
The invention is illustrated in more detail by the following example in which the temperatures are indicated in degrees centigrade and the abbreviations have the usual meaning in the art.
Example
a) 100 ml of a solution of 20 g of cisepoxy- (6,7) -ocimene, 0.6 g of diphenyldisulfide and 150 mg of 3-terbutyl-4-hydroxyanisole, in anhydrous toluene, were subjected to at a temperature of about 15-16 "C and under a nitrogen atmosphere, at irradiation caused by a 125 W Philips type mercury vapor lamp. The reactor used was made of quartz. The course of the reaction was followed. using successive gas / chromatographic analyzes on samples taken from the reaction mixture.
It has been observed that in about 30 minutes, under the above reaction conditions, an equilibrium had been reached practically with the formation of a mixture containing 75% of transepoxy- (6,7) ocimene and 25% of its cis isomer. starting point. Purification, carried out by distillation under reduced pressure, provided the desired mixture in about 85% yield.
b) By operating according to the method indicated above, but using a Pyrex reactor instead of a quartz reactor, the desired mixture was obtained (isomeric ratio 75:25 trans: cis) with a theoretical yield of 87%.
The mixtures obtained in accordance with the methods cited above under letters a) and b) contain very small amounts of sulfur compounds of various and unidentified nature. In order to be able to use these mixtures in the perfume industry and that of flavorings, it is often necessary to carry out a subsequent purification. This can be carried out by dissolving said mixtures in an inert solvent and by filtering the solution thus obtained through a column filled with silica gel or alumina.
Such purification can moreover be carried out by means of a treatment of said mixtures with Raney nickel, added in a proportion of approximately 3-5% relative to the weight of the mixture to be treated.
Working as indicated above for cisepoxy- (6,7) ocimene, but using as starting materials
cisocimene,
3,7-dimethyl-6-hydroxyocta-1,3cis, 7-triene,
3,7-dimethyl-6-acetoxyocta-1,3cis, 7-triene, or
3,7-dimethyl-7-hydroxyocta-1,3cisdiene, mixtures containing a predominant proportion of the corresponding trans isomer were obtained.
The table summarizes the results obtained.
Board:
EMI2.1
<tb> Compound <SEP> of <SEP> formula <SEP> (I) <SEP> Mixture <SEP> Concen- <SEP> Yield2
<tb> where <SEP> R = <SEP> got <SEP> tration <SEP> from <SEP> (%)
<tb> <SEP> trans: <SEP> cis <SEP> Ph2S2 <SEP> (g) l
<tb> CH2-CH = C (CH3) 2 <SEP> 75:25 <SEP> 1,6 <SEP> 62
<tb> CH2-CH-C = CH2 <SEP> 73:27 <SEP> 0.7 <SEP> 79
<tb> <SEP> I <SEP> I
<tb> <SEP> OH <SEP> CH3
<tb> <SEP> CH3
<tb> CH2-CH-C = CH2 <SEP> 70:30 <SEP> 0.7 <SEP> 78
<tb> <SEP> OCOCH3
<tb> CH2-CH2-C- (CH3) 2 <SEP> 71:29 <SEP> 0.7 <SEP> 82
<tb> <SEP> I
<tb> <SEP> OH
<tb> 'Diphenyldisulfide.
2 Expressed as the weight of the mixture obtained after distillation, but
before purification.