NL8304073A - Aroma- en parfumcomposities, gearomatiseerde voedings- en genotmiddelen, respectievelijk geparfumeerde produkten die een of meer spathulenolen als grondstof bevatten, een spathulenolderivaat alsmede een werkwijze ter bereiding van spathulenolen. - Google Patents

Description

i\| 'i Ν.0. 32115 1 - Aroma- en parfumcomposities, gearomatiseerde voedings- en genotmiddelen, respectievelijk geparfumeerde produkten die een of meer spathulenolen als grondstof bevatten, een spathulenolderivaat alsmede een werkwijze ter bereiding van spathulenolen -

De uitvinding heeft betrekking op aroma- en parfumcomposities, die een of meer spathulenolen als grondstof bevatten, en op met een of meer van deze verbindingen of met genoemde composities gearomatiseerde voedings- en genotmiddelen, respectievelijk geparfumeerde produkten. De uit-5 vinding heeft bovendien betrekking op een spathulenolderivaat en op een werkwijze ter bereiding van spathulenolen.

Er is een voortdurende belangstelling voor de bereiding van synthetische smaak- en reukstoffen en de toepassing daarvan in voedingsmiddelen, dranken, farmaceutica, tabak enzovoorts en in te parfumeren 10 produkten zoals cosmetica, zepen, detergentia, huishoudelijke produkten en dergelijke. Deze belangstelling wordt gestimuleerd door de ontoereikende hoeveelheid en vaak wisselende kwaliteit van natuurlijke smaak- en reukstoffen.

(+)-Spathulenol is voor het eerst aangetoond in de etherische olie 15 van Eucalyptus Spathula (R.C. Bowyer en P.R. Jefferies Chem. Ind. 1963, blz. 1245) en vervolgens in etherische oliën van diverse andere planten, waarvan enkele op beperkte schaal worden gebruikt als grondstof voor de smaak- en reukstoffenindustrie.

Zo is het aangetoond in diverse Artemisia soorten, zie bijvoorbeeld 20 S.M.-K. Juell et.al., Arch. Pharm. 309 (1976), 458-66, C. Fratinni et al-, Z. Lebensm. - Unters. Forsch. 172 (1981), no. 6, 457-9 en F. Chialva et. al., Riv. Ital. Essenze Profumi Piante Off. 63 (1981), no. 7, 350-2; in kamille (Matricaria· Chamomilla), zie bijvoorbeeld 0. Mott et. al., Arch. Pharm. 311 (1978), no. 1, 75-6 en M. Repcak et.

25 al., Biol. Plant. 22 (1980), no. 6, 420-27; in hyssop (Hyssopus

Officinalis), zie bijvoorbeeld D. Joulain et. al., Riv. Ital. Essenze Profumi Piante Off. 58 (1976), 129-31 en 479-85. De verbinding is eveneens aangetoond in buchubladolie door R. Kaiser et. al., J. Agric.

Food. Chem. 23 (1975), no. 5, 943-50 tijdens hun onderzoek naar de 30 organoleptisch belangrijke componenten van deze olie. Van een klein aantal van de vele door hen gevonden verbindingen vermelden zij inderdaad dat die een belangrijke bijdrage leveren aan de organoleptische eigenschappen van buchubladolie; spathulenol is daar echter niet bij.

S.M.-K. Juel et. al. vermelden alleen dat (+)-spathulenol een aardachtig-Q T Λ f n -T « 3 - - - w / v 2

* V

aromatische geur en een bitter-kruidige smaak heeft maar geven geen aanwijzingen betreffende de bruikbaarheid van deze verbinding als smaak- of reukstof. Verder is in de literatuur geen enkel gegeven te vinden over de organoleptische eigenschappen van deze verbinding, 5 over zijn mogelijke bruikbaarheid als smaak- of reukstof, of over een eventuele bijdrage aan de organoleptische eigenschappen van de etherische oliën waarin hij voorkomt.

(+)-Spathulenol is tot dusverre nimmer synthetisch bereid. Onlangs is door H. Surburg en A. Mondon in Chem. Ber. 114 (1981) 118-130 een 10 18-staps synthese van (-)-spathulenol beschreven uitgaande van (-)-^tf-pineen en met een overall opbrengst van ca. 0,2 %.

Verrassenderwijs werd nu gevonden dat (+)-spathulenol en (+)-4a-allospathulenol, met respectievelijk structuurformule 1 en 2, waardevolle organoleptische eigenschappen bezitten. Zij hebben beide een droog-15 houtige en enigszins aan cascarilla herinnerende geur en een arcana dat in. sommige aspecten herinnert aan cassia. Howel (+)-spathulenol, zoals vermeld, in diverse etherische oliën voorkomt, is 4a-allospathulenol tot dusverre niet in de literatuur beschreven.

De verbindingen volgens de uitvinding kunnen als zodanig worden 20 toegepast als smaak- of reukstoffen, of zij kunnen eerst worden gemengd met geschikte dragers of verdunningsmiddelen. Zij'kunnen ook worden samengesteld met andere enkelvoudige verbindingen of met mengsels, bijvoorbeeld met etherische oliën, op voor de vorming van aroma- of parfumcomposities gebruikelijke wijze. Met de uitdrukkingen "aroma-25 compositie" en "parfumcompositie" worden hier bedoeld mengsels van smaak- respectievelijk reukstoffen en/of etherische oliën, desgewenst opgelost in een geschikt oplosmiddel of gemengd met een poedervormig substraat dan wel verwerkt tot een poedervormig produkt, en toegepast om een gewenste smaak of geur te verlenen aan allerlei soorten produk-30 ten, of de smaak of geur die deze produkten reeds hebben, te versterken cf té verbeteren. Te aromatiseren produkten zijn voedings- en genotmiddelen, waaronder hier worden verstaan: vaste of vloeibare produkten bestemd voor menselijke consumptie, daaronder begrepen tabaksprodukten, geneesmiddelen en tandpasta. Te parfumeren produkten zijn bijvoorbeeld 35 zeep, detergentia, schoonmaakmiddelen en andere huishoudelijke produkten, cosmetica en lichaamsverzorgingsmiddelen.

Daar (+)-spathulenol als bestanddeel in diverse etherische oliën voorkomt, valt de toepassing van (+)-spathulenol in deze vorm buiten het kader van de uitvinding; de toepassing van (+)-spathulenol, dat uit 40 produkten van plantaardige oorsprong is afgescheiden en daarna pas als 8304073 3 'n + ΉΙ smaak- of reukstof wordt gebruikt, behoort echter wel tot de beschermingsomvang van de uitvinding.

Parfum- en aromagrondstoffen die met voordeel kunnen worden gecombineerd met de verbindingen volgens de uitvinding worden bijvoorbeeld 5 genoemd in S. Arctander, Perfume and Flavor Chemicals (Montclair, N. J., 1969); in S. Arctander, Perfume and Flavor Materials of Natural Origin (Elizabeth, N.J., I960) en in T.E. Furia & al., CRC Fenaroli’s Handbook of Flavor Ingredients 2nd ed. (Cleveland, CRC Press Ine.

1975).

10 De te gebruiken hoeveelheden van de verbindingen volgens de uit vinding kunnen sterk uiteenlopen en hangen onder andere af van het produkt waarin de verbindingen worden toegepast en’van de aard en de hoeveelheid van de andere componenten van een aroma- of parfumcompositie.

In de meeste gevallen zal een hoeveelheid van 0,1 gew. deel per miljard 15 van een verbinding volgens de uitvinding in voe dings- en genotmiddelen reeds duidelijk waarneembaar zijn. In geconcentreerde aromacomposities kan in sommige gevallen een hoeveelheid van 1 gew.% of zelfs meer net voordeel worden toegepast.

In geconcentreerde parfumcomposities kunnen hoeveelheden van 20 1 gew. deel per miljoen al een duidelijk waarneembaar effect op de geurindruk hebben. Anderzijds is het voor het bereiken van speciale geureffecten ook mogelijk om een hoeveelheid van 10 gew.% of zelfs meer in een compositie toe te passen. In met behulp van parfumcomposities geparfumeerde produkten liggen deze concentraties evenredig lager, 25 afhankelijk van de toegepaste hoeveelheid compositie in het eindprodukt.

Verrassenderwijs kunnen spathulenol en zijn stereo-isomeren op relatief eenvoudige wijze worden bereid volgens een drie-traps-synthese uitgaande van aromadendreen en/of allo-aromadendreen, zoals voor (+)-spathulenol en (+)-4a-allospathulenol is aangegeven in het reactie-30 schema op het formuleblad. Daartoe wordt (allo-)aromadendreen (verbindingen met de formules 3 en 4) eerst behandeld met ozon onder vorming van apo-aromadendranon (verbindingen met de formules 5 en 6). Deze reactie kan worden uitgevoerd in bijvoorbeeld methanol, ethanol of ethylacetaat, of in andere, voor de ozonisatie van dubbele bindingen 35 gebruikelijke oplosmiddelen, zoals bijvoorbeeld beschreven in Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band VII-2b, blz. 1292-1300, en daarin genoemde literatuur. Het reactiemengsel wordt op bekende wijze reductief opgewerkt, bijvoorbeeld met behulp van dimethylsulfide, NaJ of katalytische hydrogenering. De ozonisatie wordt bij voorkeur uitge-40 voerd bij een temperatuur beneden 30°C.

8304073 » *

A

Het aldus verkregen apo-aromadendranon wordt vervolgens nogmaals net ozon behandeld, waarbij verrassenderwijs in een aanmerkelijke opbrengst de verbindingen net de formules 7 en 8 worden gevormd. Deze reactie wordt bij voorkeur uitgevoerd in een aprotisch oplosmiddel zoals 5 methyleenchloride en bij een temperatuur beneden 30°C.

Deze ozonisatie kan ook worden uitgevoerd na absorptie aan silica zoals voor andere verbindingen is beschreven door Z. Cohen et. al., J. Org. Chem. AO (1975) 2141—42 en daarin genoemde literatuur. De beide bovengenoemde reactie stappen kunnen ook in één keer worden uitgevoerd in 10 een aprotisch oplosmiddel gevolgd door de reeds genoemde reductieve opwerking.

In de hydroxyketonen met de formules 7 en 8 wordt tenslotte op gebruikelijke wijze de ketozuurstof vervangen door een methyleengroep onder vorming van spathulenol,bij voorkeur via een Wittig-reactie net 15 methyleentrifenylfosforaan. Deze laatste reactiestap is voor (-)- spathulenol beschreven in de reeds genoemde publicatie van Surburg en Mondon en meer in het algemeen in H.0. House, Modern Synthetic Reactions (2e ed.), blz. 682-709 en daarin genoemde literatuur.

Uitgaande van (+)-aromadendreen en/of allo-aromadendreen (verbin-20 dingen met de formules 3 en A) levert deze synihsseroute een mengsel van (+)-spathulenol en (+)-Aa-allospathulenol in een verhouding van ca.

5:1. Deze verhouding is niet of nauwelijks afhankelijk van de verhouding tussen aromadendreen en allo-aromadendreen in het uitgangsmateriaal, omdat in de tussenprodukten van de syntheseroute onder de reactie-25 omstandigheden isomerisatie rond het koolstofatoom (Aa) optreedt, onder vorming van een evenwichtsmengsel van trans- en cis-ringverknoopte produkten. De andere in het uitgangsmateriaal aanwezige asymmetrische centra blijven onaangetast. Door een geschikte keuze van het uitgangsmateriaal kunnen daarom met de werkwijze volgens de uitvinding 30 verschillende stereo-isomere spathulenolen worden bereid. Zo kan (-)-spathulenol tesamen met (-)-Aa-allospathulenol worden bereid uit (-)-aromadendreen dat is geïsoleerd uit het koraal Sinularia mayi (C. Beecham en C. Djerassi, Tetrahedron 3A (1978), 2503-8). Het met de werkwijze volgens de uitvinding verkregen mengsel van spathulenol en 35 Aa-allospathulenol kan op eenvoudige wijze met behulp van kolomchroma-tografie over silica worden gescheiden in de beide componenten.

De onderstaande voorbeelden zijn uitsluitend bedoeld ter illustratie van de werkwijze volgens de uitvinding en van de toepassing van de verbindingen volgens de uitvinding. De uitvinding is evenwel niet beperkt A0 tot de uitvoering volgens de voorbeelden.

8 3 0 4 ö 7 3 5

Voorbeeld I

Bereiding van (+)-spathulenol en (+)-4a-allospathulenol.

a. Een oplossing van 145 g (0,7 mol) aromadendreen in 500 g ethanol werd gekoeld tot 10°C en er werd bij deze temperatuur zolang een 5 ozonhoudende gasstroom doorheen geleid totdat in totaal ca. 1 mol (48 g) ozon was toegevoegd. Vervolgens werd 69 g (1,1 mol) dimethyl-sulfide toegevoegd met een zodanige snelheid dat de temperatuur beneden 30°C bleef. Het reactiemengsel werd vervolgens langzaam verwarmd tot reflux gedurende ca. 30 min. Daarna werd onder verminderde 10 druk de ethanol af gedestilleerd en werd aan het residu 300 g cyclohexaan toe geveegd. Dit mengsel werd drie maal gewassen net water, waarna de cyclohexaan onder verminderde druk werd afgedestilleerd.

Hst residu werd onder verminderde druk (0,3 kPa) gedestilleerd waarbij (allo-)apo-aromadendranon werd verkregen in een opbrengst 15 van 130 g (90%).

b. Een oplossing van 130 g (allo-)apo-aromadendranon in 780 g methyleen-chloride werd gekoeld tot -20°C. Door deze oplossing werd zolang een ozonhoudende gasstroom doorgeleid totdat ca. 58 g ozon was toegevoegd (ca. 100% overmaat), waarbij de temperatuur beneden -15°C werd ge- 20 houden. Vervolgens werd aan het reactiemengsel 400 g van een ijskoude 10%-ige KOH-oplossing in water toegevoegd en gedurende 1 uur bij 0-5°C geroerd. Daarna werden de lagen gescheiden en de organische (onder) laag neutraal gewassen met water. De methyleenchloride werd afgedestilleerd bij verminderde druk en het residu gefractioneerd 25 waarbij 50 g apo-aromadendranon werd teruggewennen (kpt. 100-140°C/ 0,7 kPa) en 13 g hydroxyapo-aromadendranon werd verkregen (kpt. 160-175°C/0,7 kPa).

c. Onder een stikstofatmosfeer werd 7,2 g van een 80%-ige oliesuspensie van NaH gemengd met 250 g droge dimethylsulf oxide. Het mengsel werd 30 onder voortdurend roeren gedurende 1,5 uren verwarmd op ca. 60°C.

Nadat de oplossing was afgekoeld tot ca. 25°C werd 86 g trifenyl-methylfosfoniumbromide (0,24 mol) toegevoegd met een zodanige snelheid, dat de temperatuur beneden 35°C bleef. Het mengsel werd nog ca. 1 uur bij deze temperatuur nageroerd. Vervolgens werd, eveneens 35 bij 35°C, een oplossing van 13 g hydrcxyapo-aromadendranon in 25 g droge dimethylsulfoxide toegevoegd. Het reactiemengsel werd 2 uren nageroerd en daarna in een mengsel van 1.000 g ijs en 1.000 g water uitgegoten. Dit mengsel werd vervolgens drie maal met 200 ml van een 1 : 1 mengsel van penfcaan en ether geëxtraheerd. De verzamelde 40 extracten werden gewassen met water, gedroogd op natriumsulfaat en

Q X p. I a 7 X

O O *j V y ƒ j 6 vervolgens ingedampt onder verminderde druk. Met een kleine hoeveelheid van het residu werd een testscheiding uitgevoerd door middel van dunne-laagchromatograf ie over silica, waarbij voor (+)-spathulenol een Rf-waarde van 0,60 en voor (+)-4a-allospathulenol een Rf-waarde van 5 0,30 werd gevonden (elutie met pentaan/ether 9 ·' 1).

Het totale residu werd vervolgens gezuiverd met behulp van kolom-chromatografie over silica door gradiëntelutie met pentaan met toenemend ethergehalte. Daarbij werd achtereenvolgens verkregen: 8,5 g (+)-spathulenol: n 20/D= 1,5120; (j 20/D = 5° (2% in CHC13); 10 NMR (60MHz, 5 in ppm ten opzichte van IMS, oplm: CCl^): 0,40 (1H,dd,J = 11Hz en 9Hz); 0,7 (1H,m); 1,03 (3H,s); 1,04 (3H,s); 1,21 (3H,s); 1,40 (1H,s, verdwijnt met D2.0); 2,38 (1H,m); 4,60 (2H) en 1,7 g (+)-4a-allospathulenol: NMR: 0,08 (1H,dd,J = 11Hz en 9Hz); 0,5 (1H,m); 0,98 (3H,s); 1,01 (3H,s); 1,24 (3H,s); 2,8 (1H,s, 15 verdwijnt met D30); 3,0 (1H,m); 4,66 (2H).

Het residu kan ook worden gezuiverd door destillatie onder verminderde druk, waarbij 10,5 g van een 5 : 1 mengsel van (+)-spathule-nol en (+)-4a-allospathulenol werd verkregen (kpt. 114-118°C/0,5 kPa).

Het directe .rendement van bovenstaande synthese, berekend op 20 aromadendreen, is 6,5%,* wanneer rekening gehouden wordt met het na de tweede stap teruggewonnen apo-aromadendranon bedraagt het ; rendement ca. 11%.

8304073 7

Voorbeeld II

Een parfumcompositie voor gebruik in waspoeder werd bereid volgens onderstaand recept: 5-Acetyl-3-isopropyl-l,1,2,6-tetra-methylindan 130 gewichtsdelen 5 Acetylcedreen 100 gewichtsdelen γ-Methyljonon 100 gewichtsdelen

Tetrahydromyrcenol 100 gewichtsdelen

Tricyclodecenylacetaat 100 gewichtsdelen

Dihydromyrcenol 80 gewichtsdelen 10 Isononylacetaat 80 gewichtsdelen

Husk xyleen 50 gewichtsdelen

Coumarine 50 gewichtsdelen

Benzylacetaat 50 gewichtsdelen β-Fenylethanol 50 gewichtsdelen 15 Citronellol 40 gewichtsdelen 2-Tert.butylcyclohexylacetaat 30 gewichtsdelen

Difenyloxide 20 gewichtsdelen 2-Fenyl-4-methyldihydropyran 10 gewichtsdelen a-Jonon 5 gewichtsdelen 20 Spathulenolenmengsel van voorbeeld I 5 gewichtsdelen 1.000 gewichtsdelen « 8304073 • >

Voorbeeld III

8

Een aromacompositie (zgn. topflavour) voor sigarettentabak werd bereid volgens onderstaand recept:

Perubalsem 8,5 gewichtsdelen 5 Tolubalsem 8,5 gewichtsdelen

Styraxresinoide 8,5 gewichtsdelen

Rumether 239,0 gewichtsdelen

Propyleenglycol 956,6 gewichtsdelen

Het bovenstaande goed homogeen mengen; daarna toevoegen: 10Vanilline 137,5 gewichtsdelen

Bulgaarse rozenolie 12,5 gewichtsdelen β-Eenylethyl-valeraat 4,5 gewichtsdelen

Honingaroma 4,4 gewichtsdelen

Rhodinylacetaat 2,2 gewichtsdelen 15Methyl-fenylacetaat 2,2 gewichtsdelen

Valeriaanolie 1,1 gewichtsdelen

Lavasolie 1,1 gewichtsdelen (+)-Spathulenol (1% opl. in ethanol) 0,4 gewichtsdelen 10.000 gewichtsdelen 20Van bovenstaande aromacompositie werd een 10%-ige oplossing gemaakt in ethanol, welke vervolgens verneveld werd over gesneden sigarettentabak in een hoeveelheid van 10 g oplossing per kg tabak. De van deze tabak gemaakte sigaretten hadden zowel in"main stream"als in"side stream"een voller en rijker aroma dan sigaretten gemaakt van tabak gearomatiseerd 25met dezelfde compositie zonder spathulenol.

8304073

Voorbeeld IV

> ., ' *r' 9

Een aroma voor een zwarte-bessenlikeur werd bereid volgens onderstaand recept:

Cassisolie 2,5 gewichtsdelen 5 Vanilline 12,5 gewichtsdelen

Kaneelbast-olie 25,0 gewichtsdelen

Petitgrain-olie 57,5 gewichtdelen β-Jonon 57,5 gewichtsdelen

Benzylacetaat 67,5 gewichtsdelen 10Ethyl-3-fenylglycidaat 77,5 gewichtsdelen

Ethylacetaat 600,0 gewichtsdelen

Amylacetaat 600,0 gewichtsdelen

Citroenolie 1.100,0 gewichtsdelen

Sinaasappelolie 1.600,0 gewichtsdelen 15 Isobutylacetaat 2.000,0 gewichtsdelen

Amylbutyraat 2.400,0 gewichtsdelen (+)-Spathulenol (1% opl. in ethanol) 50,0 gewichtsdelen aanvullen met ethanol tot 100.000,0 gewichtsdelen

Met bovenstaand aroma werd een zwarte-bessenlikeur gemaakt door 300 ml 20 graanaïfcohol (96%) en 250 ml water te mengen en er vervolgens 10 g van bovenstaand aroma en 2 g enocyanine (kleurstof) aan toe te voegen. Het geheel werd gemengd met 350 ml 62% suikerstroop en vervolgens met water aangevuld tot 1 liter. De aldus verkregen likeur had een voller en natuurlijker zwarte-bessenaroma dan een likeur gemaakt met een 25 overeenkomstig aroma zonder spathulenol.

83 0 h0 7 3

Claims (10)

1. Aroma- em parfumcomposities, gearomatiseerde voedings- en genotsmiddelen respectievelijk geparfumeerde produkten, gekenmerkt door een gehalte aan (+)-spathulenol en/of (+)-4a-allospathulenol, met dien verstande, dat het (+)-spathulenol 5 niet als bestanddeel van een etherische olie aanwezig is.

2. Aroma- en parfumcomposities volgens conclusie 1, gekenmerkt, door een gehalte aan ten minste 1 dpm (+)-spathulenol en/of (+)-4a-allospathulenol.

3. Gearomatiseerd voedings- en genotmiddel volgens conclusie 1, 10 gekenmerkt door een gehalte van ten minste 0,1 gew. dl per miljard aan (+)-spathulenol en/of (+)-4a-allospathulenol.

4. Toepassen van een aroma- respectievelijk parfumcompositie volgens conclusie 1 of 2 of van (+)-spathulenol en/of (+)-4a-allo-spathulenol als zodanig voor het aromatiseren van voedings- en genot- 15 middelen respectievelijk voor het parfumeren van produkten.

5. (+)-4a-allospathulenol.

6. Werkwijze voor de bereiding van spathulenol en stereoisomeren daarvan met het kenmerk, dat men aromadendreen en/of alloaromadendreen of stereoisomeren daarvan aan een ozonisatie onder- 20 werpt, het reactiemengsel reductief opwarkt en van het verkregen hydroxyketon de ketozuurstof op op zichzelf bekende wijze vervangt door een methyleen-groep.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men de ozonisatie uitvoert in een aprotisch oplosmiddel.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat men aromadendreen en/of alloaromadendreen of hun stereoisomeren aan een eerste ozonisatie in een oplosmiddel onderwerpt, het reactiemengsel reductief opwerkt en vervolgens het reactieprodukt onderwerpt aan een tweede ozonisatie in een aprotisch oplosmiddel.

9. Werkwijze volgens -één of meer der conclusies 6-8, met het kenmerk, dat men de ozonisatie uitvoert na absorptie van de uitgangsverbinding aan silica.

10. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat men de ketozuurstof \an het verkregsn 35 hydroxyketon door middel van een Wittig-reactie met methyleentriaryl- fosforaan vervangt door een methyleengroep. Q Ί. A A Λ Ί Ί Ο w V *-« ν / 0