Synthèse et évaluations olfactives d’indanes et tétralines fonctionnalisées

Nous avons jusqu’à présent examiné les propriétés olfactives de structures amphiphiles possédant d’une part et d’autre du cycle aromatique une partie polaire et une partie apolaire distincte. Cependant de nombreuses molécules possédant des propriétés aromatiques intéressantes ont du même côté du cycle aromatique à la fois une partie polaire mais aussi une partie apolaire (Figure 208).

amylcinnamal

Figure 208 : Exemple de molécule olfactive possédant une partie polaire et apolaire sur le même côté du cycle aromatique

Lors du chapitre 1, un dérivé synthétisé, le 4,4-diméthyl-1,2,3,4-tétrahydronaphthalène-1- carbonitrile 2d, a particulièrement attiré notre attention par son odeur. Cependant, un brevet de Givaudan protégeait ce dérivé.188 Cette molécule bicyclique et son motif gem-diméthyle, fait partie d’une série de molécules possédant des propriétés olfactives très intéressantes (Figure 209).

Faible, odeur de jasmin Fruité Note rose, odeur de tabac blond,

fruit sec, baie, damascone, miel

Après l’odeur de rose, odeur de tabac, damascone, fruité, mielleux

Agréablement fruité, odeur de tabac, puis paille

Note rose, odeur de tabac blond, fruit sec, baie, damascone, miel

Fruité mais un peu plus faible Fruité, facette boisée Terreux

Boisé, odeur de violette Camphré, patchouli

Figure 209 : Exemples de molécules bicycliques brevetées par Givaudan possédant un motif gem-diméthyle

En terme d’intensité olfactive, une partie des molécules décrites sont peu intéressantes. Toutefois les squelettes étudiés étant facilement accessibles par la méthodologie développée au chapitre 1, nous avons souhaité étudier plus attentivement ces dérivés afin d’élargir la gamme de molécules potentiellement prometteuses.

IV.4.2. Résultats et discussions

L’objectif a été de réaliser la synthèse d’une série de bicycles à 5, 6 et 7 chaînons avec la présence d’une partie polaire rattachée sur la position benzylique soit directement sur cette position soit séparée par un carbone supplémentaire.

Deux premières séries seront développées dans ce travail. La première s’appuie sur une méthodologie permettant la synthèse de cycle à 5 chaînons par une réaction tandem acylation- cyclisation intramoléculaire de Friedel-Crafts catalysée par le triflate de bismuth, la seconde sur la méthodologie développée dans le chapitre 1.

IV.4.2.1. Série des indanes

A partir de l’acide 3-méthyl-2-buténoïque dans le benzène et le nitrométhane, l’ajout du triflate de bismuth permet d’obtenir en une étape le composé cyclisé à 5 chaînons 7a, possédant une fonction cétone en position benzylique (Figure 210).189

A partir du composé 7a, nous avons effectué une série de réactions afin d’obtenir une palette de molécules potentiellement odorantes. La réduction de la fonction cétone de 7a par LiAlH4 donne accès à 7b avec un rendement de 95%. On effectue une série de substitutions nucléophiles à partir de l’alcool afin d’obtenir efficacement 7c–7f. Les divers composés ont été évalués par Mane & Fils (Figure 211).

Deux dérivés de type indane, 7a et 7d, se sont distingués par leurs odeurs et intensités. Le composé 7a possède une odeur de type cuir, safran, tabac. La réduction de la fonction cétone en alcool diminue considérablement l’intensité de 7b. L’odorant doit donc posséder un site accepteur de liaison hydrogène plutôt qu’un site donneur sur cette position afin d’augmenter l’intensité olfactive.

En effectuant des réactions de substitution nucléophile, nous avons introduit, sur 7b, des fonctions éthers et esters. Dans le cas des éthers, 7c et 7d possèdent des odeurs intéressantes. La présence d’un éthyle au lieu d’un méthyle, dans le cas de 7d, permet d’augmenter considérablement l’intensité. La présence d’un groupement ester pour 7e et 7f, donne accès à des structures avec des intensités plus faibles et des odeurs moins intéressantes.

IV.4.2.2. Série des tétralines

Nous avons étudié une seconde série concernant les tétralines. A partir du phénylacétate de méthyle, on effectue une réaction de substitution nucléophile afin d’insérer le groupement prényle, suivie d’une réaction de cyclisation intramoléculaire catalysée par le triflate de bismuth (Figure 212).

Figure 212 : Synthèse du composé 8a

Une série de réactions est réalisée avec succès avec une évaluation olfactive effectuée par Mane & Fils (Figure 213).

La molécule 8a possède une note fruitée, en accord avec la description effectuée dans le brevet de Givaudan.188 La réduction de l’ester en alcool par LiAlH4 permet d’obtenir le composé 8b, qui possède toujours cette note fruitée. La présence d’un groupement donneur ou accepteur d’hydrogène ne semble donc pas influencer l’odeur observée contrairement à la série précédente avec 7a et 7b.

La synthèse d’éthers et d’esters a été effectuée par réaction de substitution nucléophile. Dans la série des éthers, la présence d’un groupement méthoxy dans 8c est plus favorable en terme d’intensité et d’odeur que la présence d’un groupement éthoxy avec 8d. Il est possible d’envisager la présence d’une zone d’exclusion stérique qui expliquerait cette baisse d’intensité. La présence d’une fonction ester est favorable dans le cas de 8e alors que 8f possède une odeur beaucoup plus faible.

Nous avons souhaité synthétiser un motif aldéhyde 8b’ à partir de 8b, par oxydation au PCC (Pyridinium ChloroChromate) dans le dichlorométhane. Cependant, nous avons observé une coupure oxydante donnant accès au composé 8g qui possède une odeur miel, boisée et tabac (Figure 214). L’aldéhyde recherché ne semble pas stable et se dégrade en 8g.

Figure 214 : Synthèse de 8g par coupure oxydante

La comparaison des deux séries tétralines et indanes permet de proposer quelques règles sur ce type de structures bicycliques possédant un motif gem-diméthyle. En général, ce sont des odeurs fruitées qui sont observées. La partie polaire joue un rôle plus pertinent en terme d’intensité lorsqu’un groupement CH2 est ajouté entre la position benzylique et l’oxygène de la partie apolaire. Il a été possible d’effectuer des premières hypothèses de zone d’exclusion stérique sur ce type de structure. Cependant, l’influence de la taille des cycles ne peut pas être concluante avec ces deux seules séries d’où la nécessité de synthèse d’autres dérivés afin de compléter cette étude.