Brevet FR2016610A1 — publié le 19700508

On sait, par E. Gildemeister et Fr. Hoffmann "Die ätherischen Omet, tome III c, p. 377 et suivantes, que la pseudo-ionone par traitement à l'acide phosphorique à 85 %, peut être cyclisée avec un rendement de 60 % en a-ionone qui, selon E. E. Royals, Ind. Eng. Chem., i, p. 548, renferme encore 23 % de ionone. D'aprèa le brevet fran çais n0 1 213 954, la cyclisation de la pseudo-irone en a-irone réuF sit par traitement à l'acide sulfurique à 65 560 La teneur en variété ss n'est pas indiquée ; selon nos recherches, elle est comprise entre 21 et 28 %.La variété a étant, conme l'on sait, plus appréciée comme principe odorant que la variété ss et une séparation par distillation n'étant d'autre part pas possible, la synthèse de composés aussi homogènes que possible à structure de l'a-ionone, offre un intérêt technique particulier. Jusqu'à présent, on ne connaît cependant pas de synthèse conduisant, avec des rendements dépassant 70 % du rendement théorique, à des composés présentant la structure de l'&alpha;-ionone. Or on a trouvé que par cyclisation de composés présentant la structure de la pseudo-ionone, en présence de mélanges d'éthers et d'acides minéraux, on obtient,avec des rendements supérieurs à ceux des procédés connus jusqu'ici, des mélanges de composés de la structure de l'a-ionone avec une faible proportion de composés de la structure de la ionone en utilisant, comme agents de cyclisation, des mélanges d'éthers et d'acides minéraux concentrés, les durées de réaction, en cas d'emploi de mélanges d'acide sulfurique et d'éthers, étant fixées à 0,5 à 30 minutes. La réaction, selon le nouveau procédé, se déroule d'après l'é- quation suivante : Structure de la Structure de la pseudo-ionone &alpha;-ionone Structure de la ss-ionone où R1 à R8 désignent des atomes d'hydrogène ou des radicaux alcoyle en C1' à C6. Les composés de formule générale : présentant aussi la structure de la pseudo-ionone, on peut également les utiliser comme matières de départ pour le nouveau procédé. Enfin, on mentionnera encore, comme composés présentant la struc- ture de la pseudo-ionone, les composés de formule générale s où R1 à D ont la signification mentionnée plus haut, R9 désignant un radical alcoyle ou acyle, notamment un radical alcoyle en C1 à C6, ou encore un radical acyle dérivant d'un acide alcane-carboxylique en C2 à C7. Comme matières de départ individuelles, on citera, par exemple , la diméthyl-6,10, undécatriène-3,5,9 one-2, la diméthyl-6, 10 undecatriène-3,5,10 one-2, la triméthyl-6,9,10 undécatriène-3 ,5,9 one-2, la triméthyl-6,9,10 undécatriène-3,5,10 one-2 et la triméthyl3,6,10 undécatriène-3,5,10 one-20 Comme agents de cyclisation, on utilisera dans le nouveau procédé des mélanges d'éthers et d'acides minéraux concentrés.Comme éthers appropriés sont à mentionner surtout ceux des séries aliphatique et cycloaliphatique, notamment en C2 à C2ot par exemple l'éther diéthylique, l'éther diisopropylique, l'éther dihexylique, le tétrahydrofuranne,le dio anne, les dioxolanes ou l'hexaméthylène-oxyde. La concentration des acides mis en oeuvre peut varier entre 80 et 100 % en poids Sont utilisés de préférence comme acides l'acide phosphorique à 85 % et l'acide sulfurique à 98 % du commerce. Pour préparer l'agent de cyclisation, on introduit l'éther dans l'acide, en refroidissant. Par partie en poids du composé à structure de la pseudo-ionone, on utilisera entre 1 et 10 parties d'acide, notamment entre 2 et 5 parties, et entre 0,05 et 3 parties d'éther, en particu lier entre 0,3 et 1,2 partie. La température et les durées de cyclisation peuvent varier respectivement entre -50 et +800C et entre 0,5 et 100 minutes. Avec emploi d'acide phosphorique, il s'est avéré particulièrement avantageux d'effectuer le cyclisation à des températures situées entre + 100 et 8O0C, notamment entre 40 et 600C et de prévoir une durée de réaction comprise entre 5 minutes et 1,5 heure, En cas d'emploi d'acide sulfurique, par exemple, on opère avantageusement à des températures comprises entre -50 et +50 C, en particulier entre -20 et +10 C, la durée de réaction étant fixée à 0,5 à 30 minutes, notamment à 1 à 15 minutes. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du présent procédé, on effectue la cyclisation des composés à structure de la pseudo-iono- ne en y faisant agir, en couche mincespar exemple à l'aide dsévapo ratsuBs à couche mince de Sambay, des mélanges d'éthers et d'acides minéraux concentrés, notamment l'acide sulfurique. Ce mode opératoire permet un contrôle particulièrement aisé de la réaction. La réaction peut outre mise en oeuvre sans ou svec emploi de solvants ou de diluants inertes. Conviennent comme tels, par exem- ple, les hydrocarbures aliphatiques ou cycloaliphatiques, les hydro carbures chlorés, les nitroparaffines, les alcools inférieurs et les acides carboxyliques aliphatiques. Les solvants sont avantageuse- ment utilisés en une proportion comprise entre 0,01 et 5 fois le poids de la pseudo-ionone. La réaction peut avoir lieu aussi bien en discontinu qu'en continu. Les produits du procédé sont isolés de la façon habituelle par hydrolyse, extraction et distillation. On peut les utiliser comme matières odorantes ou comme produits intermédiaires pour la prdpara- tion de matières odorantes et de produits pharmaceutiques. Les parties indiquées dans les exemples suivants s1 entendent en poids ; les partie s en volume se rapportent aux parties en poids, comme le gramme au litre. Exemple 1 : Comme récipient de réaction, on utilise un évaporateur à couche mince de Sambay, c'est-à-dire, un tube de verre placé verti calement, ouvert en bas, d'une longueur de 40 cm et d 'un diamètre de 4 cm, bruni d'une enveloppe réfrigérante et d1 un agitateur métallique comportant six paires d'ailettes mobiles. Les deux composants de la réaction peuvent Qtre introduits à la partie supérieure de la chambre de réaction à l'aide de deux tubulures distinctes. Par l'une de ces tubulures, on amène en continu, en brassant énergiquement (environ 500 tours/minute), en l'espace de 5 minutes, une solution de 100 parties en volume d'éther diéthylique dans 150 parties en volume d'acide sulfurique à 98 % et, par l'autre tubulure, 89 parties de pseudo-ionone à 95 % en poids (diméthyl-6,10 undécatriène-3,5,9 one-2). La température de la réaction est réglée à -10 C à l'aide d'un circuit de refroidissement0 Le post-traitement du mélange réactionnel a également lieu en continu et comprend les opérations suivantes : hydrolyse à l'eau glacée, séparation de la phase organique, lavage avec une solution aqueuse à 10 % de carbonate de sodium puis avec de l'eau jusqu' à ré action neutre et concentration sous dépression.On obtient ainsi toutes les 5 minutes, 87 parties de produit brut donnant par distillation, 77 parties (soit 86 eyé du rendement théorique) d'un mélange constitué, selon l'analyse du spectre de résonance magnétique nucléaire, 73 % en poids d'ionone et 27 ff% en poids de ionone. Son point d'ébullition 0,3 se situe entre 68 et 71 C, sa densité nD25 s'élève à 1,5010. Exemple 2 : Dans l'appareillage décrit à l'exemple 1, on fait réagir, en l'espace de 5 minutes, une solution de 100 parties en volume d'éther diéthylique dans 150 parties en volume d'acide sulfurique à 98 % avec 100 parties en volume (89 parties) d'&alpha;-pseudo-ionone à 95 c1,c (diméthyl-6,10 undécatriène-3,5,10 one-2). La température de la réaction est réglée à -10 C.Après le post-traitement, conformé- ment à l'exemple 1, on obtient, enitespace de 5 minutes, 85 parties d'un produit brut qui, par distillation, donne 75 parties (soit 84% du rendement théorique) d'un mélange composé de 69 % en poids d'aionone et de 31 SeEn poids de ionone (selon l'analyse par chromatographie en phase gazeuse et l'analyse du spectre de résonance magnétique nucléaire). Autres caractéristiques du mélange : point d'ébullition 0,2 = 69 à 74 C ; nD25 = 1,5015. Exemple 3 : Dans l'appareillage décrit à l'exemple 1, onâit réagir, en l'espace de 5 minutes, une solution de 100 parties en volume d'éther diéthylique dans 150 parties en volume d'acide sulfurique à 98 % avec 100 parties en poids d'a-pseudo-irone à 90 % (triméthyl6,9,10 undécatriène-3,5,10 one-2)0 La température de la réaction est réglée à -10 C comme pour les exemples précédents.Après le post-traitement conformément à L'exemple 1, on obtient,- en l'espace de 5 minutes, 81 parties d'un produit brut donnant, par distillation, 69 parties d'un mélange renfermant, selon l'analyse par chromatographie en phase gazeuse, 55 % en poids d'a-irone, 10 Se en poids d'un isomère d'a-irone et 35 % en poids de p-irons. Autres caractéristiques du mélange : Point d'ébullition 0,3 = 85 à 92 C 1,5025. Exemple 4 4 : Dans un récipient à agitateur d'une capacité de 0,5 ', on mélange, en refroidissant, 150 parties en volume d'acide sulfurique à 98 % avec 50 parties en volume de tétrahydrofuranne. On ajoute ensuite en ltespace de 2 minutes environ, en brassant énergiquement, 50 parties d'a-pseudo-ionone à 95 % o On laisse encore réagir le mélange durant 5 minutes, puis on hydrolyse avec 200 parties déglace. On extrait les constituants organiques avec du tétrahydrofuranne, on lave l'extrait avec une solution à 10 % de carbonate de sodium et avec de l'eau jusqu'à réaction neutre, puis on concentre sous dépression. Par distillation du résidu, on obtient 38 parties d'un mélange composé de 66 % en poids d'a-ionone et de 34 % en poids de ss-iso- none. Exemple 5 : Dans un récipient à agitateur d'une capacité de 0,5 Ion mélange 150 parties en volume d'acide sulfurique à 98 0 avec 75 parties en volume d'éther diisopropylique, puis on ajoute à 0 C, aus- si rapidement que possible et en brassant énergiquement, 50 parties d' -pseudo-ionone à 95 %. On laisse encore réagir le mélange durant 5 minutes à 0 C, puis on soumet au post-traitement comme décrit à l'exemple 4, par distillation, on obtient 39 parties d'un mélange composé de 71 % en poids d'a-ionone et de 29 % en poids de p-ionone. Exemple 6 : Dans un mélange préparé avec refroidissement et composé de 400 parties d'acide phosphorique à 35 % en poids et de 50 parties en poids d'éther diéthylique, on fait couler en l'espace de 10 minutes, en brassant intensément, 100 parties de diméthyl-6,10 undécatriène-3,5,10 one-2, la température du mélange réactionnel s'élevant alors de 20 à 50 C. On laisse encore réagir durant 30 minutes, puis on hydrolyse avec 500 parties de glace. Pour séparer les constituants organiques, on extrait plusieurs fois à l'éther. Après lavage à neutralité des extraits éthérés réunis avec une solution aqueuse à 10 % de carbonate de sodium, on concentre sous dépression et on distille le résidu.On obtient 78 parties d'un mélange composé selon 11 analyse du spectre de résonance magnétique nucléaire de 85 % en poids d'a-ionone et de 15 -en poids de ionone. Autres caractéristiques du mélange : point d'ébullition 0,4 = 72 à 75 C ; nD25= 1,4983. Exemple 7 :A une solution de 400 parties d'acide phosphorique à 85% en poids dans 50 parties en volume d'éther diéthylique, on ajoute en brassant, en l'espace de 15 minutes et à une températures comprise se entre 40 et 50oC, 100 parties de triméthyl-3,6,10 undécatriène3,5,10 one-2. On laisse encore réagir le mélange pendant 30 minu- tes, puis on le soumet au post-traitement décrit à l'exemple 6.On obtient 88 parties d'un produit qui, selon l'analyse du spectre de résonance du noyau magnétique nucléaire est constitué à raison de 100 % d'&alpha;-isométhylionone. Autres caractéristiques du produit:Point d'ébullition 0,06 : 78 à 820C ; nD5= 1,4986. Exemnle 8 : A une solution de 400 parties d'acide phosphorique à 85 % en poids dans 50 parties en volume d'éther diéthylique,on ajoute en l'espace de 15 minutes, en brassant, 50 parties de méthoxy-10 diméthyl-6,10 undécadiène-3S5 one-2, la température de la réaction étant maintenue entre 45 et 55 OC. On laisse encore réagir le mélange durant 30 minutes, puis on le soumet au post-traitement décrit à 11 exemple 6. On obtient ainsi 41 parties d'un mélange composé, selon l'analyse du spectre de résonance magnétique nucléaire,de de 85 % d'aionone et de 15 % de ss-ionone. Autres caractéristiques du mélange : point d'ébullition 2 : 91 à 93 C ; nD/25 = 1,4980. REVENDICATIONS Procédé de préparation de mélanges de composés à structure de 11a- ionone avec une faible proportion de composés à structure de la - ionone, à partir de composés présentant la structure de la pseudoionone, par cyclisation en présence de mélanges d'éthers et d'acides minéraux, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on utilise, comme agents de cyclisation, des mélanges d'éthers et d'acides minéraux concentrés, les durées de réaction avec emploi de mélanges d'acide sulfurique et d'éthers, étant fixées entre 0,5 à 30 minutes.