Brevet FR2027205A1 — publié le 19700925

i 2027205 La présente invention concerne des composés bicycliques nouveaux de formule \ *2 dans laquelle l'unedes X représente l'oxygène et l'autre le 5 soufre, et et R2 représentent l'hydrogène ou un reste méthyle. L'invention traite également de procédés de préparation desdits composés bicycliques et de certains de leurs intermédiaires et de l'utilisation des composés I comme agents aromatisants ou additifs dans la fabrication d'arômes artificiels, de produits 10 alimentaires en général, de boissons, de produits pharmaceutiques et du tabac. On a découvert que les composés représentés par la formule I possèdent un pouvoir aromatisant considérable et sont capables de conférer aux aliments et boissons dans lesquels on les 15 incorpore un goût de caractère rôti, grillé ou fumé très apprécié. Cet effet est particulièrement surprenant car les composés dont il est question présentent à l'état pur une odeur soufrée violente et désagréable qui ne permet pas de prévoir les propriétés aromatisantes susmentionnées. 20 L'effet aromatisant de ces composés nouveaux est parti culièrement intéressant lorsqu'il s'agit de modifier ou d'améliorer des compositions aromatisantes telles celles, de noix, noisettes, cacahuètes, pistaches, chocolat, café, sucre brûlé, céréales grillées, viande, épices etc. Ces compositions sont en effet 25 modifiées très favorablement par les composés nouveaux en raison de la nuance torréfiée et brûlée qu'ils apportent auxdites compositions. Selon l'effet désiré, on peut incorporer les composés de formule I aux aliments ou boissons, soit pris isolément, soit as-30 sociés à d'autres agent aromatisants. Comme les composés I sont doués d'une puissance aromatisante considérable, l'incorporation de très faibles quantités desdits composés dans des aliments, des boissons ou dans des compositions aromatisantes destinées à aroma 69 44866 2 2027205 tiser des aliments ou des boissons peut, selon les cas, jouer un rôle déjà très significatif. A titre d'exemple des quantités de l'ordre de 1 à 20 mg par 100 kg de matière à aromatiser, ou plus généralement de 0,001 à 1,0 ppm, peuvent être suffisantes pour 5 produire un effet marqué. Cependant, selon la nature des matières à aromatiser, il peut être avantageux d'employer des quantités de substances aromatisantes plus importantes, par exemple de l'ordre de 1 à 10 ppm. Sauf cas spéciaux, par exemple préparation de produits concentrés, des taux plus élevés sont à éviter car ils^ , 10 peuvent alors donner naissance à des notes brûlées trop intenses. Les cas spéciaux auxquels il est fait allusion ci-dessus, concernent la fabrication de produits non finis, tels des concentrés ou des modificateurs destinés à être dilués par des solvants ou d'autres produits aromatisants avant usage.. 15- Les composés nouveaux dont l'emploi constitue un des objets de la présente invention peuvent être utilisés sous forme de solutions diluées (par exemple de 1 à 10 %) dans des solvants comestibles non-toxiques et ceci pour mieux assurer leur répartition dans les matières à aromatiser. Parmi les diluants convenant à cet 20 usage on peut citer par exemple le propylène glycol, la triacétine, l'alcool benzylique ou des huiles insipides telle l'huile d'arachide pure. De telles solutions représentent également un des objets de l'invention. Ces solutions ne sont en règle générale pas utilisées directement pour l'aromatisation des aliments ou des 25 boissons, mais elles entrent dans la préparation de compositions aromatisantes en compagnie d'autres agents aromatisants. Dans les-dites compositions aromatisantes la concentration . des substances suivant l'invention peut varier de façon générale par exemple entre 10 et 1000 ppm. 30 Les composés de formule I et leurs solutions peuvent servir pris isolément ou en association avec d'autres agent aromatisants, à aromatiser une grande variété d'aliments et de boissons. A titre d'exemple on peut citer les crèmes, les crèmes glacées, les poudings, les flans, les pâtisseries, les confiseries et les pro-35 duits lactés tels les yogourts, lait et crème de lait. Ils peuvent également être utilisés comme ingrédients pour la fabrication d'arômes de café artificiels et de compositions destinées à modi 69 44866 3 2027205 fier ou améliorer les cafés instantanés. De plus, en association avec d'autres substances aromatisantes, les composés dont il est question dans l'invention peuvent servir à la préparation de concentrés et d'essences aromati-5 sants qui peuvent être utilisés comme tels ou après dilution avec les solvants précités. Des exemples illustrant de façon plus précise l'utilisation des composés de formule I sont mentionnés plus loin. Suivant l'invention, on prépare un des composés de for-10 mule I, le 2-méthyl-3-oxa-8-thiabicyclo£5.3.Q7octadiène-(l,lO la, par cyclisation au moyen d'un agent acide du 2-aôétyl-3-méthoxy-mëthyl-3-hydroxytetrahydrothiophènê II (voir schéma ci-après) suivant des méthodes de cyclisation connues. Comme agent cyclisant acide on peut employer des agents 15 cyclisants acides conventionnels comme par exemple des acides minéraux ou organiques, tels les acides sulfurique, phosphorique, chlorhydrique, perchlorique, oxalique, citrique, tartrique etc. De préférence on emploie l'acide sulfurique. Lé milieu cyclisant peut contenir de plus, de l'eau ou des solvants organiques, tels 20 par exemple l'éthanol, le tétrahydrofuranne, le toluène et le diméthoxydiéthylène glycol ou des mélanges d'au moins deux des solvants précités. La cyclisation peut être effectuée à des températures variant entre de larges limites, par exemple dans l'intervalle de 25 20 à 150°. Cependant aux températures les plus basses de cet intervalle la réaction peut être trop lente en pratique et aux températures plus élevées que le point d'ébullition du milieu réactionnel, il est nécessaire de travailler sous pression; en conséquence on préfère effectuer la cyclisation aux alentours de 100°, par exemple 30 en injectant de la vapeur dans le milieu de cyclisation et en recueillant le distillât aqueux qui en résulte dans un condenseur. Le composé II qui est nouveau est obtenu par successivement traitement du 2-acétyl-3-cétotétrahydrothiophène par un halogénure (par exemple bromure ou chlorure) de méthoxyméthyl 35 magnésium suivi d'une hydrolyse par une solution aqueuse de chlorure d'ammonium. Cette réaction peut être effectuée dans les conditions usuelles d'une réaction de Grignard en présence d'une variété de solvants éthérés, par exemple l'éther diéthylique, le 3ÀD ORIGINAlI 69 44866 4 2027205 tétrahydrofuranne, le monoglyme, le diglyme et d'autres. On préfère utiliser le méthylal. Le 2-acétyl-3-cétotêtrahydrothiophène peut, quant à lui, être préparé par acétylation du 3-cétotétra-hydrothiophène grâce à l'action de l'hydrure de sodium et de l'acétate d'éthyle. Le schéma suivant illustre ce mode de préparation du composé II et sa cyclisation suivant l'invention. 0 + NaH + CH3COOC2H5" H la It 10 Suivant l'invention, un procédé de préparation du 2-oxa-7-thiabicycloZ^.3.Q7octadiêhe-(-5»9)TIb consiste à cycliser et simultanément déméthoxycarbonyler un composé de formule ch3ooc HO^ . s III -ch2-ch2-oh par pyrolyse. De préférence cette pyrolyse .est conduite à une 15 température de 300 à 400° en atmosphère inerte. On* peut préparer le composé III comme suit : On méthyle l'o-hydroxyméthylêne-butyrolactone, par l'intermédiaire de son sel sodique (voir Chem. Ber. 88, 136 (1955)) au moyen d'iodure de 69 44866 5 2027205 méthyle et on traite l'êther résultant par le thioglycolate de mëthyle suivant le schéma ci-dessous. ^CHOH .ch2-o-ch3 hs-chp-cooch, — - ^> iii CH-I o (sel sodique) Suivant l'invention, on prépare les 8-méthyl-2-oxa-7- 5 thiabicyclo/"3.3.Q7octadiène-(5,8) le et 6,8-diméthyl-2-oxa-7-thia- . bicyclo/3.3.Q7octadiène-(5,8) Id par méthylation du composé Ib suivant les procédés usuels. La mono- et la diméthylation peuvent être effectuées simultanément suivant les moyens habituels, par exemple par l'emploi successif d'un éliminateur de proton puis d'un 10 agent méthylant. Comme éliminateur de proton on peut employer les réactifs habituels comme par exemple des bases inorganiques ou or-ganométalliques tels le méthyllithium, le butyllithium, le phényl-lithium, NaH, NaNHg etc. Comme agent méthylant on peut utiliser les agent méthylants habituels tels les corps de formule MeX dans 15 laquelle X est un reste aisément fragmenté et se séparant, sous forme d'anion. Ainsi MeX peut représenter le bromure de méthyle, le iodure de méthyle,. le sulfate de mëthyle ou d'autres esters méthyliques.De préférence on opère en présence de butyllithium et on utilise comme agent méthylant le sulfate de méthyle. Les com-20 posés monométhylé et diméthylé peuvent être isolés l'un de l'autre par séparation suivant les moyens habituels tels par exemple la distillation fractionnée ou la chromatographie en phase gazeuse. çon plus détaillée. Les températures sont données en degrés centi- produisant un goût et arôme semblables à ceux de la noix en mé-30 langeant les ingrédients suivants (parties en poids): Les exemples qui suivent illustrent l'invention de fa- 3-Héthylcyclopentanedione-(1,2) Alcool furfurylique 50 50 69.44866 6 2027205 Furfural 10 Diacétyle 5 Acétylméthyl carbinol 30 Alcool benzylique 100 Propylène glycol 755 Total 1000 = composition A Ensuite, on a préparé deux compositions aromatisantes expérimentales B et C et une composition de contrôle T de la façon suivante (parties en poids): 10 B C_ T_ Composition de base A 100 100 100 2-Méthyl-3-oxa-8-thiabicyclo/5.3• 07 octadiène-(1,4) à 1 % * 25 50 Propylène glycol 875 850 900 15 Total 1000 1000 1000 * dans le propylène glycol Les mélanges B, C et T ont ensuite été utilisés pour aromatiser les aliments dont la préparation est indiquée ci-dessous suivant la dose indiquée en g/100 kg d'aliment. 20 Glace 100 - 150 GSteau 200 Pouding 100 - 150 Chocolat au lait 250 Glace: On prépare un mélange pour crème glacée à partir d'un litre 25 de lait, 5 jaunes d'oeuf et 250 g de sucre comme suit: on chauffe le lait, on mélange le sucre et les jaunes d'oeuf et, tout en agitant, on ajoute le lait chaud. On continue à agiter jusqu'à ce que la masse devienne onctueuse, et on ajoute l'arôme. On procède alors à la réfrigération du mélange selon les moyens habituels. 30 Gâteau: On mélange intimement les ingrédients suivants: 100 g de margarine végétale, 1,5 g de NaCl, 100 g de saccharose, 2 oeufs et 100 g de farine. On ajoute l'arôme et on cuit la masse au four 40 minutes à 180°. Pouding: Tout en remuant, on ajoute un mélange de 60 g de saccha-35 rose et 3 g de pectine à 500 ml de lait chaud. On porte quelques secondes à l'ébullition, ajoute l'arôme et laisse refroidir. 69 44866 7 2027205 Chocolat au lait : On chauffe à feu doux le contenu de 5 tablettes de 100 g de chocolat au lait commercial. Lorsque la masse est devenue onctueuse (45°), on ajoute l'arôme et refroidit rapidement à 28°. On tempère ensuite à 32° et coule le chocolat dans des 5 moules. Les aliments préparés comme décrit ci-dessus ont été ensuite goûtés par un groupe de goûteurs expérimentés qui ont dû se prononcer sur le goût et l'arôme desdits aliments. Tous se sont mis d'accord pour reconnaître que les aliments aromatisés avec les 10 compositions B et C possédaient un goût plus relevé que ceux aromatisés avec la composition T. La note procurée par B et C était plus torréfiée et plus grillée que celle procurée par T, C donnant un effet nettement plus prononcé que B. En remplaçant dans l'Exemple, ci-dessus le â-mêthyl-3-oxa-15 8-thiabicyclo/3.3.07octadiène-(l,4) la par le 2-oxa-7-thiabieyclo-Z"5.3.07oetadiène-(5,8) Ib, le 8-méthyl-2-oxa-7-thiabicycloZ"5.3.Q7-octadiène-(5,8) le ou le 6,8-diméthyl-2-oxa-7-thiabicyclo/'3.3.Q7-octadiène-(5,8) Id on a obtenu des résultats similaires. Exemple 2 Café instantané : 20 ■ ' On a préparé une solution de base de café en dissolvant la poudre d'un café instantané de goût relativement peu accusé dans de l'eau pure bouillante. La solution de base contenait 16 g de café instantané par litre. Le récipient utilisé, (de préférence la partie inférieure d'une cafetière en verre) était parfaitement 25 propre de même que l'argenterie. Les échantillons à examiner ont été préparés par addition de 5 à 15 pl d'une solution isopropanoli 35 La dégustation a été effectuée par un groupe de goûteurs expérimentés qui ont été pratiquement unanimes à déclarer que les échantillons contenànt l'agent aromatisant avateitun goût plus na 69 44866 8 2027205 turel que les échantillons de contrôle et en particulier une note boisée rappelant le marc de café. Lès échantillons résultant de l'utilisation de doses d'agent aromatisant comprises entre 8 et lO-yl ont été préférés. 5 Exemple 3 Préparation du 2-méthyl-3-oxa-8-thiabicyelo/3.3.Q7octadiëne-(l,4) la à) 2^Acétyl-3-cétotétrahydrothiophène Sous atmosphère d'azote, on a mis." en suspension 1,32 g 10 (38 mMole) d'hydrure de sodium,dont l'huile minérale protectrice a été soigneusement lavée^ dans 20 ml de monoglyme (diméthoxy-éthane). On a ajouté goutte à goutte à 0° durant 15 minutes 3,06 g (30 mMole) de 3-cëtotêtrahydrothiophëne préparé suivant J. A®. Chem. Soc. 79, 1972 (1957)? Après cessation du dégagement d'hydro-15 gène on a ajouté,,tout en continuant à agiter, 10 ml d'acétate d'Style. On a agité 1 h à 5°, puis 1 h à température ordinaire. On a décomposé le mélange avec de la glace et 20 ml de HgSO^ i;2N. On a extrait 2 fois à l'éther et lavé l'extrait par successivement des solutions concentrées de NaCl et NaHGO^. Après le traitement 20 habituel, on a obtenu par distillation 1,08 g (25 %) de la tétra-hydrothiophénone acétylée, Eb. 43~47°/0,2 Ton;, de pureté **«85 % suivant i'analyse par chromatographie en phase vapeur. ' b) 2-Acétyl-3-mëthoxyméthyl-3-hydroxytétrahydrothiophène 3,84 g (0,16 atome-g) de magnésium activé en copeaux ont 25 été mis en suspension dans 30 ml de met hy lai. sous atmosphère d'azote. On a ajouté quelques cristaux de chlorure mercurique puis, goutte à goutte, 13 g de chlorméthyl mëthyl éther. Après l'addition des premières gouttes, la réaction a été modérée par un bain de neige carbonique-acétone de façon à ce que la température du më-30 lange se maintienne à -5° pendant le restant "de l'addition du composé chloré. On a ensuite laissé la température s'abaisser jusqu'à -40 à -50° et ajouté goutte à goutte (en \ h) une solution de 5,65 g (39,2 mMole) de 2-acétyl-3-cétotêtrahydrothiophène dans 50 ml de méthylal sec. On a agité encore 2 h et laissé la tempéra-35 ture remonter progressivement jusqu'à 20°. On a versé le produit réactionnel dans une solution aqueuse glacée contenant 20 g de NHjjCl, puis on a extrait à l'éther et procédé au traitement habi 69 44866 9 2027205 tuel. On a obtenu ainsi après distillation 3,72 g (50 %) de 2-acétyl-3-méthoxymëthyl-3-hydroxytétrahydrothiophène, Eb. 90-95°/ 0,2 Torr, pureté 70-75 c) Cyclisation du 2-acétyI-3-méthoxyméthyl~3-hydroxytétrahydro-5 thiophëne Durant une période de 60 minutes on a ajouté 3,9 g du cétotiydroxyéthér préparé suivant la méthode décrite au paragraphe b)» à 200 ml de HgSOjj N, tout en procédant à un entraînement à la vapeur. On a extrait le condensât 3 fois, à l'hexane' et, après le 10 traitement habituel, on a obtenu 0,43 g de 2-méthyl-3-oxa-8-thia- . bicycloZ^.QJoctadiêne-U,^), Eb. 105-107°/20 Torr. Exemple 4 Préparation du 2-oxa-7-thiabicyclo/'3.3.Q7octadiëne-(5,8) (Ib) a) rir-Méthoxyméthylêne butyrolactone 15 On a porté à l'ébullition le sel sodique de l'ot-hydroxy- méthylène butyrolactone avec un léger excès de iodure de. méthyle en solution méthanolique absolue. Après le traitement habituel, on a obtenu 17 t du produit cherché sous forme d'une huile incolore, Eb. 135-138°/11 Torr. Spectre de masse: 99, 70, 128.. 20 b) 2-Héthoxycarbonyl-3-hydroxy-4-hydroxyéthylthiophëne (III) On a mis en suspension 11 mMole de méthylate de soude dans 3 ml de benzène et on a* ajouté 8 mMole de thioglycolate de méthyle. On a ajouté ensuite 8~mMole du composé préparé suivant la description du paragraphe a) ci-dessus. On a maintenu le tout 1| h 25 à l'ébullition puis, après le traitement habituel* on a obtenu 58 1 de 2-méthoxycarbonyl-3-hydroxy-4-hydroxyéthylthiophène, Eb. 128-133°/0,05 Torr. Spectre de masse: 139» 202, 140. c) Pyrolyse du 2-méthoxycarbonyl-3-hydroxy-4-hydroxyéthylthiophëne On a chauffé électriquement à 350° un tube de pyrex con-30 tenant des perles de verre et y a fait passer en £ h une solution de 3 g du composé préparé suivant le paragraphe b) ci-dessus, dans 30 ml de benzène. Le mélange obtenu à la sortie du tube de pyrolyse a été distillé. On a obtenu ainsi 0,315 g (17 %) de composé bi-cyclique Ib. On a purifié ce dernier par chromatographie sur co-35 lonne (alumine G) par élution avec un mélange 2 : 3 (v/v) benzène-héxane. Spectre de masse: 126, 97, 53. "T BAD ORfâiMÂÏL 69 44866 10 2027205 E x e m p 1 e 5 Préparation des 8-mëthyl- (et 6,8-diméthyl-)2-oxa-7-thiabicyclo r5.5.Q/oGtadiënes-(5,8) le et Id A une température inférieure à 30°, on a mis en réaction 5 1,6 mMole de 2-oxa-7-thiabicycloZ3.3.0/octadiène-(5,8) Ib, préparé suivant l'Exemple 4, dans 1 ml d'éther absolu avec 1,6 mMole de butyllithium dans 1,1 ml d'hexane. On a porté 2 h à reflux, puis on a refroidi à 0°. A cette température, on a-ajouté une solution de 202 mg de sulfate diméthylique dans 1 ml d'éther. On a main-10 tenu en agitation une nuit, puis on a procédé au traitement *'*■> habituel qui a fourni un mélange contenant approximativement 10 % de produit de départ, 70 % de produit monométhylé le et 20 % de produit diméthylé Id, Les composants ont été séparés par chromatographie préparative en phase gazeuse. Les .'résultats de spectre 15 de masse sont les suivants: le: 140, 59, 139. Id: 154, 153, 59. BAD ORlfâlNAL 69 44866 ii 2027205 REVENDICATIONS 1°) A titre de composés industriels nouveaux, les composés de formule PL 5 dans laquelle l'un des X représente l'oxygène et l'autre le soufre et et R2 représentent l'hydrogène ou un reste mëthyle. 2°) A titre de composé industriel nouveau,le 2-oxa-7-thiabicycloZ3.3.Q/octadiëne-(5,8) Ib. 3°) A titre de composé industriel nouveau,le 8-mëthyl-10 2-oxa-7-thiabicyclo/3.3.Q7octadiène-(5,8) le. 4°) A titre de composé industriel nouveau,le 6,8-dlm€thyl-2-oxa-7-thiabicyclo£5v3.07octadiène-(5,8) Id. 5°) A titre de composé industriel nouveau, le 2-méthyl-3-oxa-8-thiabicyclo£5.3•0/octadiène-(1,4) la. 15 6°) Utilisation d'*u moins un des composés de formule '1 ~ *l2 dans laquelle l'un des X représente l'oxygène et l'autre le soufre et R1 et R2 représentent l'hydrogène ou un reste méthyle comme agents aromatisants destinés à modifier, renforcer ou 20 améliorer le goût et l'arôme d'aliments pour l'homme et les animaux, de boissons, de préparations pharmaceutiques et du tabac. 7°) Procédé de préparation d'aliments et de boissons, caractérisé en ce qu'on incorpore auxdits aliments ou boissons 25 au moins un des composés de formule 69 44866 12 2027205 dans laquelle l'un des X représente l'oxygène et l'autre le soufre et et R2 représentent l'hydrogène ou un reste méthyle en vue d'en Modifier les propriétés organoleptiques. 5 8°) A titre de produit industriel nouveau, une compo sition de matière, représentant soit un aliment pour l'homme ou les animaux, soit une boisson, soit une préparation pharmaceutique, soit du tabac, soit une composition aromatisante, caractérisée en ce qu'elle contient, en tant qu'agent aromatisant, 10 au moins un des composés de formule dans laquelle l'un des X représente l'oxygène et l'autre le soufre et R^ et Rg représentent l'hydrogène ou un reste méthyle. 9) Procédé de préparation du 2-m€thyl*?3-6xa-8-thia-15 bicyclo£5.3.Q7octadiène-(l,4) la, caractérisé en ce qu'on cyclise le 2-acétyl-3-Méthoxy»éthyl-3-hydroxytétrahydrothiophène formule.- c:*; (H | CHg-OCHj . H par un agent acide. 2Q 10°) Le procédé de la revendication 9, caractérisé en ce qu'on utilise comme agent acide un acide minéral ou organique, par exemple l'acide sulfurique, l'acide phosphorique, l'acide perchlorique, l'acide oxalique ou l'acide trifluoracétique. 69 44866 2027205 11°) Le procédé de la revendication 9, caractérisé en ce qu'on opère entre 20 et 150°. 12°) lie procédé de la revendication 9, caractérisé en ce qu'on opère la cyclisation tout en procédant à un entraînement 5 à la vapeur. 13°) Procédé pour la préparation du composé de formule OH C -ch-och, 3 II S/^CO-CHj caractérisé en ce qu'on fait réagir le 2-acétyl-3-cétotétra-hydrothiophène avec un halogénurë de méthozyméthylmagnésium 10 dans les conditions d'une réaction de Grignard. 14°) Le procédé de la revendication 13°» caractérisé en ce qu'on opère en présence de méthylal comme solvant. 15°) Procédé de préparation du 2-oxa-7-thiabicyclo-/3.3.Gl7octadiène-(5,8) Ib, caractérisé en ce qu'on cyclise et 15 déméthoxycarbonyle simultanément par l'action de la chaleur un composé de formule CHjO-C ch2-ch2-oh III 16°) Procédé de préparation des 8-méthyl-2-ora-7-thiabicycloZ3.3.Q7octadiène-(5,8) le et 6,8-diméthyl-2-oxa-20 7~thiabicyclo/3.3.Q7oc£adiëne-(5,8) Id, caractérisé en ce qu'on méthyle le 2-oxa-7-thiabicyclo£5.3.Q/octadiène-(5,8) Ib. 17°) Le procédé de la revendication 16°, caractérisé en ce qu'on effectue la méthylation en utilisant successivement un éliminateur de proton et un agent méthylant. 25 18°) Le procédé de la revendication 17°, caractérisé en ce qu'on utilise le butyllithium comme éliminateur de proton et le sulfate de méthyle comme agent méthylant. 19°) Le procédé de la revendication 16°, caractérisé en ce que le 8-méthyl-2-oxa-7-thiabicyclo£5.3.07octadiëne-(5,8), 30 respectivement le 6,8-diméthyl-2-oxa-7-thiabicyclo£3.3.Cl7octadiène (5,8), est isolé du mélange résultant de la méthylation.