CONTRIBUTION A L'CTUDE STRUCTURALE DU C ~ D R ~ ~ L A N O L (6-CADINOL), ALCOOL SESQUITERP~~NIQUE C15H260 DE L'HUILE

ESSENTIELLE CEDRELA ODORATA BRASILIENSIS

R. R. SMOLDERS Sereice de Chitizie Organiqzce Gintrale et Attalytique, Instilut des Industries de Fer~rtenlalion,

Inslilut dlezbrice Chimie ( C E R I A ) , Brurelles, Belgique Resu le 16 juin 1964

Le cCdrClanol, alcool sesquiterpknique Cl5H?b0 de l'huile essentielle Cedrela odorata brasi- liensis, est ideiltique aux (-)-6-cadinol, pilgCrol, alhicau:ol et alga cadinol. I1 est, en outre, l'antipode optique (+)-gcadinol, du sesquigoyol et du torreyol. Dans le prCsent travail, la structure proposCe pour l'alhicaulol par Dauhen, Weinstein, Lim et Anderson, celle du A2-2,S-din~Cthyl-5-isopropyl-hicyclo-[0,44]-dc--o1 est confirrntte, mais la config~~ration de l'hydrosyle s'avkre Cq~~atoriale plutbt qu'axiale. DPs lors, la configuration ahsolue du cCdr6- la1101 est celle indiquite par IVb.

Le cCdrClano1, alcool sesquiterpCnique C16H260, p.f. 139-140°, -106 (CHCIH), a CtC isole de l'huile esseiltielle Cedrela odorata brasiliensis et decrit depuis 1961 (1). I1 est identique aux (-)-8-cadinol, pilgCro1, albicaulol et alga cadinol (1-4). D'autre part, (+)-8-cadinol, torreyol et sesquigoyol sont trois noms designant l'antipode optique du prCcCdent (4, 5, 6).

La structure I du cCdrClano1 fut proposCe sur la base d'une Ctude h2tive en resonance inagnetique nuc1Cair.e (7) et de la conversion du composb (1) en cadal6ne I1 et en (-)- dichlorhydrate du cadin6ne dont la configuration absolue I11 est dCsorinais connue (8).

Dauben, Weinstein, Liln et Anderson (3) formulPrent IVa pour l'albicaulol au travers d'une Ctude attentive du spectre de rCsonance inagnCtique nuclCaire du cadinol et de l'attribution, par dispersion rotatoire, des structures V a et V I a aux cCtones dCrivant du produit nature1 par la transformation adCquate de la double liaison. Dans les formules IVa , V a et V I a , la configuration axiale de l'hydroxyle en Cg etait dCduite de la resistance de IVa A llestCrification, tout conline l'avaient suggCrC les chercheurs tchPques (2).

Canadian Journal of Chemistry. Volume 42 (1964)

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

Cal

Pol

y Po

mon

a U

niv

on 1

1/10

/14

For

pers

onal

use

onl

y.

Quelques transformations chimiques du cCdrklano1 confirment la localisation de la double liaison en A2 et , partant, celle de la fonction alcool en Cg mais infirment le caract2re axial de l'hydroxyle.

Une tentative de mkthylation du carbone tertiaire de la double liaison du cCdrklano1 (dCsormais IVb), par action de l'iodure de mCthylmagnCsium sur 1'kpoxyckdrklanol, ayant Cchouk (9), nous nous solnmes tourn6 vers la dihydroxycktone VIb, p.f. 140-141" (VIa, p.f. 143-144' selon (3)), vc=, 1 689 cm-l. I1 est surprenant d'observer, d'une part, que le spectre infrarouge de VIb est dCpourvu de la bande d'absorption caractkristique des inkthyl2nes voisins du carbonyle (10) dans la rkgion sise entre 1 435 et 1 405 cm-I et, d'autre part, que ce cCtodiol prksente un test de Zimmer~nann (11, 12) (cktone mCthylk- nique, m-dinitrobenzCne, alcali) nCgatif, encore que des exceptions notoires & ce test color6 soient connues, les 6-, 7- e t 12-oxostCroides notalnment (cf. (12) e t les rkfCrences y citCes). Ces faits eussent plaid6 en faveur de la structure I du ckdrklanol.

L'action du inkthyllithium sur VIb, suivie d'hydrolyse, conduit au mkthylckdrklanetriol VII C16H3003, p.f. 180°, qui, dkshydratk par le couple d'acides acCtique et perchlorique, puis dkshydrogknk par le soufre, fournit le mCthylcadal2ne VIII (picrate, p.f. 140'; lit. p.f. 142.5-143" (13), 140-140.5', 143-144' (14)).

cH3L; , H OH

hy d rol. . ; -.

Un dkrivk de rCfCrence du picrate de VIII ne nous a malheureusement pas Ctk accessible pour effectuer l'kpreuve de mClange. L'ensemble de ces rksultats permet cependant de localiser, sans ambiguitk, la double liaison en A2 puisque I , au cours de la transformation effectuke, aurait conduit B l'aromatique I X dont le picrate (p.f. 102.5-103.5" (15), 103- 104' (16)) est nettement distinct de celui de VIII.

D'autres expkriences montrent le caract2re Cquatorial de l'hydroxyle en Cg e t sont en accord avec IVb.

Le dihydrocCdrClano1 X (mklange des Cpim2res en Cz), p.f. 65-68.5' [&IDz3 -38.1 (pyridine), est dkshydratk (SOC12) en llolCfine mkthenique XI C15H26, [&IDz3 -14.3 (n-hexane), infrarouge 890, 1646 e t 3 080 cm-l. Sachant qu'un tel comportement est l'apanage des 1-mCthylcyclanols tertiaires dont l'hydroxyle est Cquatorial (17), la con- figuration absolue du cCdrklano1 est celle indiquke par IVb.

XI , aprCs osmylation e t traitement B 1'hydrogCne sulfurC, fournit le diol XI1 CljH2602, p.f. 110-120°, qui, via l'oxydation periodique, conduit B la cCtone liquide XI11 C14H240,

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

Cal

Pol

y Po

mon

a U

niv

on 1

1/10

/14

For

pers

onal

use

onl

y.

2838 CANADIAN JOURNAL OF CHEMISTRY. VOL. 42. 1964

[a]D22 -29.6 (Cther isopropylique), infrarouge v c = ~ 1 715 cm-l. Cette cCtone renferme quatre hydrogenes en a e t a' du carbonyle comme le montre I'expQience de bromuration comparative suivante.

On a mis Q rCagir, sCparCment e t Q l'obscuritC, la cCtone XI I I , la cyclohexanone, la cycloheptanone e t la 2-mCthylcyclohexanone Q raison de 3.6 X mole/l, dans un mklange de brome (4.5 X 10-I rnole/l) e t d'une solution quasi-saturke d'acide trichlo- racktique dans le tCtrachlorure de carbone. La bromuration, initiCe Q 40°, a Ct6 poursuivie Q 50". Le brome non consommC a C t C dosC, blanc Q I'appui, A des intervalles de temps approprib. La consommation de 4 Cquivalents de brome par mole de cCtone est compatible avec laetructure XIV et permet, une fois de plus, le rejet formel de I. Le dkroulement de la bromuration est rCsumC dans le Tableau I. Une confirmation de la structure XI11 par la conversion de cette cktone en 1-mCthyl-4-isopropylnaphtalene sera rapportee ulterieure- ment.

TABLEAU I Bromuration des carbones voisins du carbonyle

Equivalents de brome consomm6s, par mole de cetone, au cours du temps:

7 0 h i 4 0 ° 7 0 h i 4 0 ° CCtone mise en oeuvre 20 h i 40" 70 h i 40" + 65 h B 50" +I30 h B 50"

Cyclohexanone 3.59 3 .61 3 .81 3 .91 XI11 2.22 2 .78 3 .49 3 .82 Cycloheptanone 3.16 3.29 3.47 3 .83 2-methyl cyclohexanone 2.78 2 .82 2 .90 2 .93

PARTIE EXP~RIMENTALE

L'huile essentielle Cedrela odorata brasiliensis utilisee dans-le present travail provient de la Dierberger Oleos Essencias, Sao-Paulo, Bresil.

Les temperatures de fusion (F) ne sont pas corrigees. Les spectres infrarouges de la quasi-totalit6 des produits manipules ont CtC releves en film mince pour

les liquides et en pastille de bromure de potassium pour les solides, A l'aide d'un spectrographe Hilger Ha00 et (ou) d'un infracord Perkin-Elmer i double reseau, modele 237B. Dans tous les cas, les valeurs des frC- quences observees etaient en accord avec celles tabulees en (10) et (18).

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

Cal

Pol

y Po

mon

a U

niv

on 1

1/10

/14

For

pers

onal

use

onl

y.

Isolenzent d21 cldrhlanol L'huile brute (1 310 g) est tout d'abord dCbarassCe de ses acides par la voie habituelle puis, par la dis-

tillation, denlunie de ses inatibres les plus volatiles. Le rCsidu (171 g), A point d'Cbullition supbrieur h 70' sous 0.05 nlm Hg, est une huile visqueuse et brun3tre que I'on chromatographie sur alumine neutre d'activite I1 (2 700 g). Xprbs 1'Clution prkliminaire b la ligroine et au tCtrachlorure de carbone, le trichlorCthylkne, le benzene et I'Cther, purs ou en mClange, ont dCsorbC une sCrie de fractions cristallines qui, recristallisCes dans l'isooctane ou, mieux, dans I'acCtonitrile, fournissent le cCdrClanol pur (5.5 g), aisCment sublimable sous dCpression; pf.. 139-140°, [ o l ] ~ ~ ~ - 106 (CHCI3).

Anal. Calc. pour C I ~ H ? ~ O : C, 81.04; H, 11.73. TrouvC: C, 80.84; H, 11.68.

A~blRylckdrPlanel,.iol V I I d parlir de la dihydroxycklone V I b Sous atmosph&re d'azote, on met en presence le lithium (200 mg), coupe en parcelles menues, et I'ether

bthylique anhydre (20 ml). A -loo, on y fait barboter du bromure de mCthyle sec entrain6 par un courant d'azote. Xprbs 1 h de ce traitement, le lithium disparait et fait place b une suspension laiteuse b laquelle on ajoute, toujours sous refroidissement, une solution de V I b (525 mg) dans 1'Cther ethylique anhydre (20 ml). Successivement, on abandonne la prCparation A la tempCrature ambiante durant 4 h 30 rnin, chauffe A reflux d'Cther durant 2 h 30 rnin puis laisse sCjourner le milieu rCactionne1 A la tempCrat~rre ordinaire pendant 9 h. On additionne ensuite de 1'Cther saturk d'eau, de la glace puis de I'acide chlorhydrique dilue b 5y0 et glace. La phase organique, sCch6e sur carbonate de potasse anhydre, est filtrCe, portCe A I'Cbullition en prCsence d'une pincCe de charbon actif et filtree une seconde fois. Le filtrat, apres Cvaporation, fournit le triol VII (551 mg), p.f. 18O0, dCpourvu d'absorption du carbonyle dans I'infrarouge.

Anal. Calc. pour ClGH3003: C, 71.06; H, 11.18; 0 , 17.75. Trouve: C, 71.05; H, 11.16; 0, 17.79.

Dbslzydratation dl1 triol V I I et dbshydrog6nation sz~bsbpz~ente Le triol VII (535 mg) est dissout dans l'acide acCtique glacial (6.2 ml) puis additionnC de 5 gouttes

d'acide perchlorique b 70y0. La solution est chauffCe au bain-marie bouillant durant 2 h 30 rnin, refroidie, diluCe par I'eau (SO ml) et extraite par 1'Cther. La phase CthCrCe est lavCe au bicarbonate dilue, s6chi.e sur carbonate de potassium anhydre, filtrCe et evaporee I1 reste alors une huile jaune (423 mg) dont l'infra- rouge montre la nature hydrocarbode. Ce matCriau brut est d6shydrogCnC durant 6 h 30 min entre 240 et 250°, par le soufre (143 mg). Le produit de reaction, mClangC A de I'alumine standard (I g), est chroma- tographie sur le m&me adsorbant (8 g). En Cluant par le n-hexane, on obtient 3 fractions: f(i) 16 mg (40 ml); f (ii) 14.5 ing (42 ml) ; f (iii) 3.2 mg (47 ml). Le picrate brut de f (ii) (EtOH, 1 ml; acide picrique 15 mg) fond entre 134 et 135'. Une recristallisation dans I'alcool absolu amkne ce derivi: (16.5 mg) fondre A 139". Une deuxikme recristallisation identique laisse un magma d'aiguilles oranges (12 mg) fondant A 140'.

Ol$ne ~irNlzkniqzle X I d parlir d u dilzydrockdr8anol X Le dihydrocCdrClano1 (3.20 g), p.f. 65-68.5", [ a ] ~ ~ ~ -38.1 (pyridine), est dissout dans la pyridine anhydre

(36 ml) et refroidi b -15". Une solution de chlorure de thionyle (4.2 ml) dans la pyridine anhydre (16 ml), refroidie b -loo, lui est ajoutCe, par portions, de f a ~ o n A maintenir le milieu entre - 10 et - 15O. L'ensemble maiiltenu d'abord durant 50 rnin dans cette zone de tempCrature, est progressivement rCchauff6 A 0' (50 rnin) avant d'Ctre versk sur la glace et extrait par 1'Cther. La solution organique, lavCe plusieurs fois A l'acide tartrique dilui: (6%), est sCchCe sur du sulfate de magnesium anhydre et CvaporCe. Le rCsidu, chromato- graphic sur de I'nlumine neutre d'activite I1 (60 g), fournit, par elution au n-hexane, l'olefine liquide X I (2.94 g) ClaH?G, [ a ] ~ ~ ~ -14.3 (n-hexane).

Xnnl. Calc. pour Clr,H?G: C, 87.30; H, 12.70. TrouvC: C, 87.0; H, 13.0.

Diol X I 1 d parlir de l'olifine X I (itupirk de (19)) A une solution de X I (2.80 g) dans le dioxanne sec (5 ml), on ajoutede la pyridineanhydre (0.5 ml) et une

solution de tCtroxyde d'osmium (5.20 g) dans le mCme ether (75 ml). Le milieu reactionnel sCjourne 75 h A l'obscurite puis est trait6 par l'hydrogkne sulfur6, filtr.6 et Cvapore. Les cristaux bruts obtenus (3.37 g) sont recristallisCs, par deux fois, dans l'achtonitrile. I1 reste alors 1.67 g de diol XII, p.f. 110-120".

Anal. Calc. pour C15H2602: C, 74.95; H, 11.74; 0 , 13.31. TrouvC: C, 75.18; H, 11.60; 0 , 13.16.

Cklone X I I I h partir dzl glycol X I I (inspirb de (19)) A XI1 (0.354 g), dissout dans le dioxanne (21.5 ml), on additionne une solution aqueuse (5.2 ml) d'acide

paraperiodique (0.648 g). Apres un contact de 20 h, une large part du solvant est 6limin6 b Oo, sous dCpres- sion. Le reliquat, diluC par l'eau, est extrait A 1'Cther. L'extrait est sCchC au sulfate de magnCsium anhydre, filtrii puis CvaporC. Le residu, repris dans le n-pentane (4 ml), est chromatographii. sur alumine standard (5.4 g) et livre, par elution au meme solvant (70 ml), la cetone XI11 (0.158 g), [ f f ] ~ ~ ~ -29.6 (ether iso- propylique).

Anal. Calc. pour C14H240: C, 80.71; H, 11.61; 0 , 7.68. TrouvC: C, 80.10; H, 12.10; 0 , 7.73.

Bromzlratiot~ cov~paratiue de la cblone X I I I On dilue, jusqu'A 100 ml, 7.5 g de brome par une solution quasi-saturee d'acide trichloroacCtique dans le

tktrachlorure de carbone. A l'aide de ce melange, on porte A 10 ml les quatre cetones suivantes: XI11 (74.37 mg), cyclohexanone (35.32 mg), cycloheptanone (40.40 mg) et 2-mi.thylcyclohexanone (40.37 mg).

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

Cal

Pol

y Po

mon

a U

niv

on 1

1/10

/14

For

pers

onal

use

onl

y.

2840 CANADIAN JOURNAL O F CHEMISTRY. VOL. 4?, 1964

En plus d'un blanc, on chauffe ces Cchantillons, A l'obscurit6, durant 70 h Q 40" e t 130 h Q 50'. A des inter- valles de temps appropriCs, on effectue, au sein de prises de 1 ml, le dosage iodomCtrique du brome non consomm6. Les rCsultats observCs ont 6th consignCs dans le Tableau I.

REMERCIEMENTS

L'auteur est heureux d'exprimer sa profonde gratitude ?I iVIessieurs G. Chiltz e t J. M. PiCrard, Directeur e t Sous-Directeur de 1'Institut des Industries de Fermentation - Institut Meurice Chimie, des larges facilites de recherches qu'ils n'ont cessC de lui accorder tout au long de ce travail.

I1 remercie Cgalement le Docteur A. Toussaint des discussions fructueuses khangees durant le prCsent mkmoire.

BIBLIOGRAPHIE 1. G. CHIURDOGLU, R. R. SMOLDERS et A. SOQUET. Bull. Soc. Chinl. Belges, 70, 468 (1961). 2. 0. MOTL, V. SYKORA, V. HEROUT et F. SORM. Collection Czech. Chem. Commun. 23, 1397 (1958). 3. W. G. DAUBEN, B. WEINSTEIN, P. LIM et A. B. ANDERSON. Tetrahedron, 15, 217 (1961). 4. K. T. WANG et B. WEINSTEIN. Experientia, 19, 519 (1963). 5. V. A. PENTEGOVA, 0. MOTL et V. HEROUT. Dokl. Acad. Nauk USSR, 138, 850 (1961). 6. T. SAKAI, K. NISHIMURA, H. CHIKAMATSU et H. HIROSE. Bull. Chem. Soc. Japan, 36, 1261 (1963). 7. F. ALDERWEIRELDT, G. CHIURDOGLU, R. R. SMOLDERS, A. SOQUET et M. VERZELE. Bull. Soc. Chim.

Belges, 70, 470 (1961). 8. V. SYKORA, V. HEROUT e t F. SORM. Collection Czech. Chem. Commun. 23, 2181 (1958). 9. Communicatior~ au Symposium International de Chimie Organique conascrC Q 1'Etude des Produits

Nautrels (Bruxelles, juin 1962). (a) lkre partie: R. R. Smolders, F. Alderweireldt, G. Chiurdoglu, A. Soquet e t M. Verzele; (b) 2e partie: R. R. Smolders et G. Chiurdoglu.

10. R. N. JONES et C. SANDORFY. Duns Technique of organic chemistry. Arnold Weissberger (Editor). Vol. IX. Interscience Publishers, Inc., New York. 1956. p. 499.

11. W. ZIMMERMANN. Z. Physiol. Chem. 233, 257 (1935); 245,47 (1936). 0. NEUNHOEFFER, I<. THEIVALT et W. ZIYIIIERMANN. Z. Physiol. Chem. 323, 116 (1961).

12. T. J . KING et C. E. NEWALL. J . Chem. Soc. 367 (1962). 13. W. P. CAMPBELL et M. D. SOFFER. J. Am. Chem. Soc. 64, 417 (1942). 14. J. GRIPENBERG et R. G. LINDAHL. Acta Chem. Scand. 3, 256 (1949). 15. S. DEV. Current Sci. India, 16, 377 (1947). Chem. Abstr. 42, 5890 (1948). 16. M. D. SOFFER, M. BREY et J . FOURNIER. J. Am. Chem. Soc. 81, 1678 (1959). 17. D. H. R. BARTON, A. DA S. CAMPOS-NEVES et R. C. COOKSON. J. Chem. Soc. 3500 (1956). 18. L. J. BELLAMY. The infra-red spectra of complex molecules. Methuen & Co., Ltd., London. 1958. 19. Y. MAZUR, A. WEIZMANN et F. SONDHEIMER. J. Am. Chem. Soc. 80, 6293 (1958).

Can

. J. C

hem

. Dow

nloa

ded

from

ww

w.n

rcre

sear

chpr

ess.

com

by

Cal

Pol

y Po

mon

a U

niv

on 1

1/10

/14

For

pers

onal

use

onl

y.