Brevet FR2000105A1 — publié le 19690829

Ta présente invention a trait à un nouveau procédé pour la préparation d'acide lavandulique (voir la formule II du schéma réactionnel suivant)s caractérisé en ce qu'on traite l'ester 2-méthyl-butén-3-yl-2~ique de l'acide jâ,p-diméthyl-acrylique (voir formule I) avec une base forte» Le cas échéant, l'acide lavandulique (II) obtenu peut être réduit selon le schéma en lavandulol (III) ou en lavandulal (IV) qui sont des composés odoriférants connus, transformé en un ester alcoylique inférieur (¥) ou en le nouveau nitrile de l'acide lavandulique {"VI). Le lavandulol ainsi obtenu (III) peut être transformé, le cas échéant, en un ester (¥11). L'ester alcoylique inférieur ¥ obtenu peut être réduit, comme 1'acide II, en lavandulal (I¥). Schéma réactionnel ,ch2oh (III) 69 00197 2 200010E Bans les formules Y et ¥11 ci-dessus, R* ou ,r2 ont la signification suivante % B/ représente un groupe alcoyle inférieur, de préférence un groupe alcoyle avec 1 à 6 atomes de carbone, tel que les groupes méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, p 5 butyle, etc.. R représente un groupe acyle d'un acide carboxyli-que, en particulier d'un acide alcanoïque inférieur avec 1-6 atomes de carbone. Gomme exemples de tels groupes acyle on peut citer : les groupes formyle, acétyle, propionyle, butyryle, iso-butyryle, caproyle, etc... 10 l'ester de l'acide acrylique utilisé comme substance de départ de la formule I peut être obtenu facilement et avec des rendements élevés par estérification d'acide p,p-diméthylacryli-que ou d'un dérivé fonctionnel de celui-ci (par exemple du chlorure d'acide) avec le 3-méthyl-1-butèn-3-ol (par exemple sous 15 forme de l'alcoolate de sodium correspondant). La transposition de l'ester de l'acide acrylique I en l'acide lavandulique (II), se faisant selon l'invention à l'aide de bases fortes, est pratiquement quantitative. L'acide lavandulique obtenu ne contient pas du tout d'isomère. 20 Comme bases fortes appropriées, on peut citer en parti culier des hydrures de métal alcalin, par exemple l'hydrure de sodium; cependant on peut aussi utiliser, par exemple, le tert.-butylate de potassium ou le butyllithium. La transposition est effectuée de manière appropriée 25 dans un solvant inerte, par exemple dans le benzène ou dans le toluène, à température élevée, par exemple à des températures entre environ 50° et la température de reflux, de préférence à environ 100°. Lorsque la réaction de transposition est«terminée, on refroidit avantageusement rapidement le mélange réactionnel, 30 par exemple en le versant sur de l'eau glacée. L'acide lavandulique peut alors être isolé par des méthodes connues, par exemple par extraction à l'éther. La transformation de l'acide lavandulique obtenu (II) en l'alcool primaire correspondant (lavandulol, formule III), en 35 l'aldéhyde correspondant (lavandulal, formule I¥), en l'ester alcoylique inférieur ¥, en le nitrile correspondant (nitrile de l'acide lavandulique, formule Yl), de même que 1'estérification du lavandulol ainsi obtenu (de manière à former des esters de la formule (¥11) et la réduction d'esters de la formule ¥ en lavandu-40 lal (I¥) peuvent être effectuées de manière connue. 69 00197 3 2000105 la réduction de l'acide lavandulique (II) obtenu en le lavandulol (III) peut être effectuée, par exemple, dans l'éther à basse température, de préférence à environ 10°» Comme réducteur approprié, on peut citer, par exemple l'hydrure de lithiumalumi-5 nium. On peut aussi employer l'hydrure de diisobutylaluminium. lia réduction de l'acide lavandulique obtenu (II) en le lavandulal (IV) peut être effectuée, par exemple, avec un agent réducteur tel que l'hydrure de diisobutylaluminium en présence d'un solvant, tel que l'hexane, à basse température, par exemple 10 entre environ -70° et -80°» Pour l'estérification de l'acide lavandulique obtenu (II) menant aux esters de la formule V, on peut employer pratiquement toutes les méthodes d'estérification douce. Ainsi, on obtient, par exemple, le lavandulate de 15 méthyle avec des rendements élevés, lorsqu'on traite l'acide lavandulique à la température ambiante avec 1,1 équivalents de diazométhane. On accède au même résultat avec du méthanol et de l'acide chlorhydrique sec comme catalyseur ou lorsqu'on emploie de l'orthoformiate de triméthyle en présence de catalyseur acide, 20 par exemple, d'échangeurs d'ions, d'acides de Lewis ou d'acides minéraux. La transformation de l'acide lavandulique (II) en le nitrile de la formule 71 peut, par exemple, être effectuée comme suit : on transforme l'acide d'abord de manière connue en l'amide, 25 puis on deshydrate ce dernier en nitrile. La réduction d'un ester de la formule Y en le lavandulal (IY) réussit, par exemple, lorsqu'on emploie de l'hydrure de diisobutylaluminium comme réducteur et lorsqu'on opère par ailleurs dans des conditions telles qu'elles ont été décrites pour la 50 réduction de l'acide lavandulique en lavandulal. L'estérification du lavandulol obtenu menant à des esters de la formule générale VII peut être effectuée, par exemple, par traitement du lavandulol (le cas échéant sous forme de l'alcoolate de sodium) avec un agent d'acylation, par exemple, un 35 halogénure d'acide, tel que le chlorure d'acétyle. On peut aussi employer de l'acétate d'isopropényle comme agent d'estérification lorsqu'on veut obtenir, par exemple, l'acétate de lavandulyle. L'acide lavandulique obtenu selon l'invention et ses dérivés des formules III à VII sont importants comme substances 40 odoriférantes ou comme produits intermédiaires dans la préparation 69 00197 4 2000105 de telles substances. Exemple 1 - A une suspension de 0,72 g d'hydrure de sodium (3 mmo-les) dans 11 ml de toluène on ajoute goutte à goutte, sous agi-5 tation, à 70°, 5 g de l'ester (30 mmoles) obtenu par estérifi-cation de l'acide j3,f3-diméthyl-acrylique avec le 3-méthyl-1-butèn-3-ol. Lorsque l'addition est terminée, on élève la température du mélange pendant environ 15 minutes à 100° et on refroidit. Après addition de quelques gouttes de méthanol, on extrait à 0° 10 avec de l'éther. On obtient ainsi 4»74 g (95 %) d'acide lavandulique uniforme à la chromatographie en phase gazeuse. L'ester de l'acide acrylique employé comme substance de départ peut être obtenu comme suit : A 357 g de chlorure de thionyle (3 moles) dans 150 ml 15 d'éther absolu, on ajoute goutte à goutte, bous agitation, une solution de 150 g d'acide |3,j3-diméthylacrylique (1,5 moles) dans -150 ml d'éther absolu. Lorsque la réaction violente est terminée, on chauffe le mélange pendant 4 heures à 50-60°. Ensuite, on distille l'éther et le chlorure de thionyle excédentaire sous la 20 pression normale. Le chlorure de l'acide j3,p-diméthylaerylique ainsi obtenu est ensuite distillé sous pression réduite; point d'ébullition à 69°/50 mm; rendement : 170 g (85 &)• De manière à estérifier le chlorure d'acide ainsi obtenu avec le 3-méthyl-1-butèn-3-ol, on ajoute doucement, goutte à 25 goutte, sous agitation, à une suspension de 48 g d'hydrure de sodium (1 mole) dans 1200 ml de benzène absolu 94»6 g de 3-méthyl-1-butèn-3-ol (1,1 mole). Pour éviter l'humidité, la réaction est effectuée sous azote. Pour rendre la réaction aussi complète que possible, on chauffe le mélange réactionnel pendant 4 heures sous 30 reflux. Ensuite, on refroidit à 0° et on ajoute doucement, goutte à goutte, 134,5 g de chlorure d'acide p,p-diméthylacrylique (1 mole)0 Pendant cette réaction fortement exotherme, on refroidit continuellement de manière à ce que la température ne dépasse pas 15°» Lorsque la réaction est terminée, on ajoute au mélange 35 réactionnel 100 ml de méthanol, de manière à décomposer l'hydrure de sodium éventuellement encore présent. Le mélange est alors versé sur de la glace et élaboré. Après élimination du solvant à 1?évaporateur rotatif, on distille l'huile ainsi obtenue sous le vide de la trompe à eau; point d'ébullition à 76,5-78°/l2 mm; 40 rendement : 160 g (96 ?6). L'ester ainsi obtenu est pur à la 69 00197 5 F 2C00105 chromatographie en phase gazeuse, exemple 2 - A a.rxO bouillie de 1,62 g d'hydrure de litMumalumim.'uitt dans 40 ml d1 et lier absolu, on ajoute goutte à goutte, sous 5 refroidissement, une solution de 3,9 g d'acide lavandulique (23»2 mmoles) obtenu selon l'exemple 1 dans de l8éther absolu0 Après agitation pendant 30 minutes à la température ambiante, on décompose l'hydrure de lithium-aluminium excédentaire par addition, goutte à goutte, d'acétate d'éthyle. Ensuite? on verse sur 10 de l'acide suifurique à 20 ^ et on extrait à 0° avec de l'éther. On obtient ainsi 3,54 g (99 #) de lavandulol, qui est identique, à tous les points de vue, à un échantillon authentique; spectre infra-rouge; 52 984» 53 023» spectre de résonance magnétique nucléaire % 1660; spectre ultra-violet : 90 342e 15 Exemple 3 - 5»05 g (30 mmoles) d'acide lavandulique, obtenu selon l'exemple 1, sont dissous dans 15 ml d'hexane absolu» La solution est refroidie à -75° % l'azote étant introduit comme gaz inerte. Ensuite, on ajoute à la solution fortement agitée, pendant 20 environ 3 heures, goutte à goutte, 43,5 ml d'une solution 1,4 m d'hydrure de diisobutylaluminium (correspondant à 60 mmoles) dans de l'hexane à la même température. Lorsque l'addition est terminée, on laisse le mélange réactionnel pendant encore 2 heures sous agitation à cette température et ajoute ensuite 8,5 ml d'éthanol 25 absolu» Ensuite, on laisse la température du mélange- s'élever à -10° et ajoute, à cette température, 108 ml d'une solution d'acide suifurique à 10 $. Pour l'élaboration, le mélange réactionnel est versé sur de la glace et extrait avec du pentane ou de l8éther. L'analyse du mélange produit montre qu'on obtient 70 $ (de la 30 théorie) de lavandulal et 30 % (de la théorie) de lavandulol relativement à l'acide lavandulique transformé. Ce mélange est facilement séparé par distillation; on obtient ainsi du lavandulal pur bouillant à 58°/5 mm Hg (spectre infrarouge; 3000(s), 2950(s), 2850, 2730, 1730, 1650, 1450, 1380, 900 cm"1) et du 35 lavandulol pur bouillant à 102°/12 mm Hg (spectre infrarouge : 3330(s), 2930(s), 1650(s), 1450, 1380, 1040, 890 cm"1). Exemple 4 - A 15 g d'acide lavandulique obtenu selon l'exemple 1, on ajoute goutte à goutte, 1,1 équivalent d'une solution éthérée de 40 diazométhane. La chromatographie à couche mince montre facilement 69 00197 2000105 lorque la réaction est terminée. Ensuite, ou élimine par succion le diaz©méthane excédentaire„ reprend dans l'éther et extrait 2 fois avec une solution de carbonate de sodium 210 Après lavage à neutralité et dessiccation» on évapore à 15évaporateur rotatif 5 et distille le résidu sous le vj.de de la trompe à eau, On obtient ainsi 13,1 g (81 % de la théorie) de lavandulate de méthyle bouillant à 97°/'i 2 irna Hg? spectre infrarouge § 2970s 2950c, 2930* 2860g 1740, 1650, 1440, 1380, 1160 s 900 cm"*1 „ Exemple 5 - 10 5*05 g (30 mmoles) d'acide lavandulique obtenu selon l'exemple 1 et 4*17 ml (30 mmoles) de triéthylamine sont dissous dans 60 ml de chlorure de méthylène. A cette solution, on ajoute, goutte à goutte, à -5° une solution de 3,24 g (30 mmoles) de chioroformiate de méthyle dans 30 ml de chlorure de méthylène. 15 Lorsque l'addition est terminée, on continue d'agiter pendant 30 minutes à «5°. Ensuite, on traite le mélange avec 0,51 g (30 mmoles) d8ammoniac sec dans 30 ml de chlorure de méthylène. Après agitation pendant 25 minutes à -5®, on laisse le mélange réactionnel réagir davantage pendant 2 heures à la température 20 ambiante. Pour 1'élaboration, on verse sur de la glace, reprend dans l'éther* extrait avec une solution de soude 2N et une solution d'acide chlorhydrique 2N, lave avec une solution de sel de cuisine neutre et dessèche sur du sulfate de sodixun», Après élimination du solvant à 1 ' évaporateur rotatif, on obtient l1 ami.de de 25 l'acide lavandulique avec un rendement pratiquement quantitatif (97 fe de la théorie); point de fusion à 68s5°» La deshydratation de l'amide en le nitrile est effectués de préférence comme suit : 4»70 g (29 mmoles) d'amide de l'acide lavandulique sont dissous dans 5,95 g (75 mmoles) de pyridine et 30 traités sous refroidissement avec 6,85 (36 mmoles) de chlorure d'acide p-toluènesulfonique. Le mélange est laissé jusqu'au lendemain à la température ambiante; le mélange réactionnel se solidifie. Pour le traitement, on verse sur de la glace, on reprend dans 1'éther, on extrait 2 fois avec une solution d'HGl 35 2ÎT; on lave à neutralité avec une solution saturée de sel de cuisine, on dessèche sur du sulfate de sodium et on élimine le solvant à 1'évaporateur rotatif. Le produit brut ainsi obtenu est soumis à distillation. On obtient ainsi 3»74 g (87 # de la théorie) de nitrile de l'acide lavandulique pur bouillant à 83°/10 mm 40 de mercure; spectre infra-rouge : 3000, 2960, 2280, 1660, 1450, 69 5 10 15 20 25 30 35 40 00197 7 2000105 1390, 1180 , 910 cm-1 ; odeur : note verte rappelant l'anis, très fraîche. Exemple 6 - 12 g (66 mmoles) de lavandulate de méthyle (obtenu selon l'exemple 4) sont dissous dans 30 ml d'hexane sec» la solution est refroidie à l'abri de l'humidité dans une atmosphère d'azote à -78°. Ensuite, on ajoute à la même température, pendant environ une heure, goutte à goutte, 51,7 ml d'une solution d'hydrure de diisobutylaluminium 1,4 m (72,5 mmoles) dans l'hexane tout en agitant bien. Lorsque l'addition est terminée, on continue d'agiter pendant 2 heures à environ -75°» puis on ajoute goutte à goutte pendant 10 minutes à cette même température 7 ml d'éthanol absolu. Ensuite, on laisse la température s'élever à -10° et on hydrolyse à cette température avec 150 ml d'une solution d'acide suifurique à 10 $ préalablement refroidie. Pour l'élaboration, on verse sur de la glace et on extrait à l'éther et au pentane. Après concentration du solvant, on obtient 8 g d'un produit brut (88 56 de la théorie) qui sont soumis à une distillation. De cette manière, on obtient 3,54 g de lavandulal pur (40 i» de la théorie) bouillant à 58°/5 mm Hg (spectre infrarouge; 3000 , 2950 , 2850 , 2730, 1730, 1650, 1450, 1380 , 900 cm""1) ®"fc 3#1 g d'une fraction à 90 i> (34 # de la théorie). Les produits restants sont le lavandulate de méthyle et le lavandulol. Exemple 7 - 17,85 g (178 mmoles) d'acétate d'isopropényle, contenant 25 mg d'acide p-toluènesulf onique , sont ajoutés, goutte à goutte, à 10 g (65 mmoles) de lavandulol (préparés selon l'exemple 2). Le mélange réactionnel est alors chauffé au reflux jusqu'à ce qu'on ne puisse plus déceler de lavandulol (environ 6 heures). Pour l'élaboration, on verse sur de la glace, on reprend dans l'éther, on lave avec une solution de bicarbonate et finalement on dessèche sur du sulfate de sodium. Après évapora tion du solvant, le résidu est distillé sous vide. On obtient ainsi 9 g (71 fo de la théorie) d'acétate de lavandulyle pur bouillant à 70C/1,6 mm Hg; spectre infrarouge : 2930, 2900, 1750, 1650, 1450, 1380, 1240, 1040, 900 cm""1. Exemple 8 - A une suspension de 1,80 g de dispersion d'hydrure de sodium (50 37,5 mmoles) dans 40 ml de benzène sec, on ajoute sous agitation et, tout en introduisant de l'azote, goutte à é9 00197 8 2000105 goutte 6,28 g (40 mmoles) de lavandulol (préparés selon l'exemple 2)» Lorsque l'addition est terminée, on chauffe le mélange réactionnel sous azote pendant environ 3 heures au reflux. Ensuite, on refroidit à 0° et ajoute goutte à goutte 4,38 g de chlo-5 rure d'acide |3, fWdiméthylacrylique. Ensuite, on laisse encore réagir pendant une heure à la température ambiante» Pour l'élaboration, on verse sur de la glace^ reprend dans l'éther et extrait avec une solution de NaOH 211 et lave à neutralité avec une solution de sel de cuisine saturée. Après évaporation du 10 solvant, le résidu est soumis à une distillation sous vide poussée On obtient ainsi 5,5 g (66 # de la théorie) de diméthylacrylate de lavandulyle pur bouillant à 85°/0,1 mm Hg; spectre infrarouge : 3000, 2950, 1725» 1650, 1450, 1235» 1150, 1080, 895» 850 cm""1; odeur : note pure, légumeuse. 15 Exemple 9 - 5 g de lavandulol préparé selon l'exemple 2 (32,5 mmoles) sont ajoutés goutte à goutte à la température ambiante à une bouillie de 1,56 g d'une dispersion d'hydrure de sodium (50 #, 32,5 mmoles) dans 40 ml de benzène sec et sont chauffés 20 pendant 2 -g- heures à 40°. Ensuite, on refroidit à 0° et ajoute goutte à goutte 3,9 g (32,5 mmoles) de chlorure d'acide oc-méthylbutyrique. Lorsque l'addition est terminée, on continue d'agiter pendant 1 heure à la température ambiante. La réaction est effectuée sous azote servant de gaz inerte. Pour l'élabora-25 tion, on verse le mélange réactionnel sur de la glace et on extrait à l'éther. On obtient ainsi 6,3 g (81 # de la théorie) d'a-méthylbutyrate de lavandulyle bouillant à 62°/0,03 mm Hg; spectre infrarouge : 2980, 2940, 2880, 1740, 1650, 1470, 1460, 1380, 1190, 1155, 895 onT1. 69 00197 2000105 EEVEHBICAÏIONS t. Procédé pour la préparation d'acide lavandulique» caractérisé en ce qu'on traite l'ester 2-méthyl-"butèn-5—yl»^2-ique de l'acide (3, (3-diméthyI-acrylique avec une base forte» 52* Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu*on utilise comme base forte un hydrure de métal alcalin. 3» Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on réduit l'acide lavandulique obtenu en lavandulol. 4» Procédé suivant la revendication 3» caractérisé en ce qu'on 10 emploie l'hydrure de lithium-aluminium comme réducteur# 5« Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on réduit l'acide lavandulique obtenu en lavandulal. 6# Procédé suivant la revendication 5* caractérisé en ce qu*on utilise comme réducteur l'hydrure de diisobutylaluminium. 157» Procédé suivant les revendications 1 et 2» caractérisé en ce qu*on transforme l'acide lavandulique obtenu en un ester alcoylique inférieur» 8» Procédé suivant la revendication 7 s caractérisé en. ce qu'on prépare le lavandulate de méthyle« 205* Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu,on transforme l'acide lavandulique obtenu en le nitrile» 10» Procédé suivant les revendications 7 et 8* caractérisé en ce qu'on réduit l'ester de l'acide lavandulique obtenu en lavandulal» 2511• Procédé suivant les revendications 3 et 4* caractérisé en ce qu'on estérifie le lavandulol obtenu» 12» Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'on prépare l'acétate de lavandulyle» 13* les produits obtenus suivant le procédé des revendications 1 30 à 12» 14. p,p-diméthyl-acrylate de (2-méthyl-butèrt-3-yle-2) de formule ch3 CH2-CH 0— 0— 00 CH-0 (GH3 ) 2 I 5h, 15. Le §,p-diméthy1-acry1ate de lavandulyle» 16. Le nitrile de l'acide lavandulique. i