Vanilline

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Vanilline
Image illustrative de l’article Vanilline
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Représentations de la molécule de vanilline.
Identification
Nom UICPA 4-hydroxy-3-méthoxybenzaldéhyde
Synonymes

• aldéhyde méthylprotocatéchuique
• p-vanilline
No CAS 121-33-5
No ECHA 100.004.060
No CE 204-465-2
No RTECS YW5775000
PubChem 1183
No FEMA 3107
SMILES
O=CC1=CC(OC)=C(O)C=C1
PubChem, vue 3D
InChI
InChI : vue 3D
InChI=1S/C8H8O3/c1-11-8-4-6(5-9)2-3-7(8)10/h2-5,8H,1H3
InChIKey :
MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N
Apparence solide blanc
(généralement en aiguilles)
Propriétés chimiques
Formule C8H8O3  [Isomères]
Masse molaire 152,147 3 ± 0,007 9 g/mol
C 63,15 %, H 5,3 %, O 31,55 %,
pKa 7,40 (25 °C)
Propriétés physiques
T° fusion 81,5 °C
T° ébullition 285 °C
Solubilité 10 g l−1 dans l'eau (25 °C)

Librement sol. dans le chloroforme, l'éther, le CS2, l'acide acétique glacial, la pyridine.
Masse volumique 1,056 g cm−3 (solide)[réf. souhaitée]
Point d’éclair 147 °C[réf. souhaitée]
Thermochimie
Cp

équation :
Capacité thermique du gaz en J·mol−1·K−1 et température en kelvins, de 298 à 1 200 K.
Valeurs calculées :
163,471 J·mol-1·K-1 à 25 °C.

T
(K)		 T
(°C)		 Cp
 Cp
298 24,85 163 396 1 074
358 84,85 192 309 1 264
388 114,85 205 777 1 352
418 144,85 218 610 1 437
448 174,85 230 825 1 517
478 204,85 242 439 1 593
508 234,85 253 468 1 666
538 264,85 263 930 1 735
568 294,85 273 838 1 800
598 324,85 283 209 1 861
628 354,85 292 059 1 920
658 384,85 300 401 1 974
688 414,85 308 249 2 026
718 444,85 315 618 2 074
749 475,85 322 744 2 121
T
(K)		 T
(°C)		 Cp
 Cp
779 505,85 329 180 2 164
809 535,85 335 176 2 203
839 565,85 340 745 2 240
869 595,85 345 899 2 273
899 625,85 350 649 2 305
929 655,85 355 007 2 333
959 685,85 358 984 2 359
989 715,85 362 589 2 383
1 019 745,85 365 833 2 404
1 049 775,85 368 726 2 423
1 079 805,85 371 277 2 440
1 109 835,85 373 495 2 455
1 139 865,85 375 389 2 467
1 169 895,85 376 966 2 478
1 200 926,85 378 271 2 486
Précautions
SGH
SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Attention
H319 et P305+P351+P338
H319 : Provoque une sévère irritation des yeux
P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
Directive 67/548/EEC
Phrases R :
R22 : Nocif en cas d’ingestion.

Phrases S :
S24/25 : Éviter le contact avec la peau et les yeux.
Écotoxicologie
DL50 1 580 mg kg−1 (rat, oral),
3 925 mg kg−1 (souris, oral).
Considérations thérapeutiques
Classe thérapeutique Antioxydants
Composés apparentés
Isomère(s) Salicylate de méthyle, Acide mandélique
Autres composés

Eugénol, Phénol
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
modifier 

La vanilline est un aldéhyde aromatique naturel qui se développe dans les gousses de vanille lors de la préparation de celles-ci comme épice.
On l'utilise pour faire des arômes naturels.

Origine

La vanilline est, parmi les multiples composants de l'arôme naturel de la vanille, le plus important et le plus caractéristique. Elle représente 0,75 % à 2 % de la masse de la gousse. Une gousse pesant autour des trois grammes n'en contient que 22 à 60 mg.

Elle a été extraite pour la première fois à l'état pur par le chimiste Théodore Nicolas Gobley par macération de la vanille dans l'alcool à 85°, suivie d'une extraction à l'éther. La substance brune très odorante qu'il obtient après évaporation est portée à ébullition dans l'eau, puis filtrée à chaud. La vanilline est finalement isolée après plusieurs recristallisations successives sous forme de longues aiguilles incolores.

La vanilline a pour la première fois pu être synthétisée en 1874 par Wilhelm Haarmann et Ferdinand Tiemann, à partir de coniférine, un dérivé d'isoeugénol qu'on trouve dans l'écorce de pin. Karl Reimer propose deux ans plus tard, en 1876, une nouvelle voie de synthèse à partir du gaïacol.

Propriétés physiques et chimiques

La molécule est un aldéhyde aromatique, d'où ses autres appellations de vanillaldéhyde ou aldéhyde vanillique. En solution, en présence de fer et d'un autre composé alcalin, l'aldéhyde développe une couleur rouge et perd son pouvoir odorant.

La vanilline a une odeur similaire à la vanille avec un goût sucré. Son intensité aromatique est cependant de deux à quatre fois moins puissante que celle de l'éthylvanilline.

Production, synthèse et extraction

La vanilline peut être fabriquée à faible coût par divers procédés, alors que la vanille est très chère à produire et à préparer. C'est ainsi que la production industrielle de la vanilline et son utilisation dans l'alimentation et les parfums sont devenues bien plus importantes que la production et l'usage de la vanille naturelle. De plus, en 2014, la production d'extrait naturel de gousses de vanille était estimée à 40 à 50 t par an, alors que la production d'arôme de vanille synthétique avoisinait les 20 000 tonnes par an.

À titre indicatif, 1 kg de gousses de vanille entière valait environ 500 USD en 2017 quand 1 kg d'arôme artificiel de vanille liquide coûtait environ 10 USD en 2014,.

Synthèse à partir du gaïacol

En 1876, Karl Reimer a préparé la vanilline à partir du gaïacol. Après dissolution du gaïacol dans une solution d'hydroxyde de potassium, on fait réagir le tout avec du chloroforme. Cette réaction donne lieu à la formation de vanilline ainsi que d'un isomère, la méthoxyaldéhyde salicylique. Les deux composés ainsi formés sont séparés par distillation à la vapeur d'eau sous pression de 2 atmosphères[réf. nécessaire].

Synthèse de la vanilline selon Reimer (1876).

Synthèse à partir du 4-hydroxybenzaldéhyde

La vanilline peut être synthétisée à partir de la 4-hydroxybenzaldéhyde. Cette préparation s'effectue en deux étapes impliquant une substitution électrophile aromatique pour incorporer un atome brome sur le cycle aromatique suivi d'une méthoxylation organométallique à l'aide d'un catalyseur de cuivre.

Synthèse de la vanilline à partir de la 4-hydroxybenzaldéhyde.

Synthèse à partir de l'eugénol

L'eugénol est extrait du clou de girofle.

L'eugénol (1) est transformé en isoeugénol (2), puis en acétate d'isoeugénol, puis en acétate de vanilline, puis en vanilline,.

Synthèse à partir de la lignine

On utilise la lignine récupérée des eaux résiduaires de l'industrie de la pâte à papier. Cette voie de synthèse oxyde les acides lignosulfoniques à l'aide de l'oxydation par voie humide.

Biogénèse à partir des résidus sucriers de la betterave, de l'industrie du maïs ou du riz

Un processus de décomposition de l'acide férulique de résidus industriels de maïs ou de betterave sucrière (par un champignon) permet d'aboutir à un arôme riche en vanilline,. Le procédé étant biochimique, l'arôme peut être considéré comme arôme naturel et étiqueté comme tel dans la composition de préparations alimentaires. Solvay a développé un procédé de bioconversion de l'acide férulique, provenant de son de riz, en vanilline, commercialisé sous le nom de « Rhovanil Natural CW ».

Extraction à partir de matières fécales de bétail

En 2006, une scientifique japonaise, Mayu Yamamoto, isole de la vanilline à partir de bouse de vache ; l'année suivante elle reçoit le prix Ig Nobel pour cette découverte.

Recherche et développement

Une méthode nouvelle, présentée en 2017 par des universitaires indiens comme étant plus respectueuse de l'environnement, utilise — à pression atmosphérique — un catalyseur composé d'éléments non rares (silice et cuivre) pour efficacement isoler la vanilline en la séparant des autres composés dans de l'eau bouillante.

Ce catalyseur peut être recyclé quatre fois sans perdre de son efficacité alors que les catalyseurs traditionnels devaient être remplacés après une utilisation.
De plus cette méthode ne produit plus d'eaux résiduelles à pH extrêmement élevé (qui nécessitaient une neutralisation à l'acide chlorhydrique avant rejet dans l'environnement).

Différences aromatiques avec la vanille

Il est estimé que la vanilline extractible de la gousse de vanille n'est que d'environ 2%. Cependant, l'arôme provenant de la gousse de vanille possède un profil sensiblement différent de la vanilline synthétique pure. La différence de qualité provient de la complexité et de la richesse de l'arôme naturel de vanille qui contient de nombreux autres composants, alors que la vanilline obtenue par synthèse est chimiquement pure. Cependant, certains procédés produisant de la vanilline à partir de ressources naturelles telles que la lignine produisent un arôme plus complexe que la vanilline pure, grâce à la présence d'impuretés aromatiques.

Production mondiale

La vanilline est l'arôme le plus fabriqué dans le monde, devançant de loin les arômes chocolat et café ; la production d'arômes de vanille est estimée à 25 000 t/an.

Utilisation

Notes et références

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Voir aussi

Articles connexes

Liens externes