CH539593A

CH539593A - Procédé pour la préparation de cétones cycliques

Info

Publication number: CH539593A
Application number: CH1889171A
Authority: CH
Inventors: Buechi George Hermann Dr Prof
Original assignee: Firmenich & Cie
Priority date: 1970-12-09
Filing date: 1970-12-09
Publication date: 1973-07-31
Also published as: CH536801A

Description


  
 



   La présente invention a pour objet une méthode pour la préparation de cétones cycliques de formule
EMI1.1     
 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
EMI1.2     
 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.
EMI1.3     


<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
EMI2.1     

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.

Claims

REVENDICATION

Procédé pour la préparation de cétones cycliques de formule EMI3.1 dans laquelle R' 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, caractérisé en ce qu'on traite un composé de formule EMI4.1 dans laquelle X représente un atome d'halogène, et R' et R2 ont le même sens qu'indiqué pour la formule I, par une base minérale ou organique ou un sel d'un métal alcalin agissant comme une base dans les conditions de la réaction.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise comme sel d'un métal alcalin un carbonate neutre ou un hydrogénocarbonate de sodium.

2. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise la 2-halo-2-(pentyn-2-yl)-cyclohexane-1,3-dione pour obtenir la 2-(pentyn-2-yl)-cyclopentén-2-one.

3. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise comme produit de départ une 4-méthyl-2-halo-2-(cis-pentén 2-yl)-cyclohexane- 1 ,3-dione pour obtenir la 3-méthyl-2-(cis-pentén 2-yl)-cyclopentén-2-one.

4. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on utilise comme produit de départ la 4-méthyl-2-halo-2-pentylcyclohexane-1,3-dione, pour obtenir la 3-méthyl-2-pentyl-cyclopentén-2-one.