Vanilline

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Vanilline
représentations de la molécule de vanilline
représentations de la molécule de vanilline
représentations de la molécule de vanilline
Identification
Nom IUPAC 4-hydroxy-3-méthoxybenzaldéhyde
Synonymes
  • Methylprotocatechuic aldehyde
    * p-Vanilline
No CAS 121-33-5
No EINECS 204-465-2
PubChem 1183
FEMA 3107
SMILES
Apparence solide blanc
(généralement en aiguilles)
Propriétés chimiques
Formule brute C8H8O3  [Isomères]
Masse molaire[2] 152,1473 ± 0,0079 g/mol
C 63,15 %, H 5,3 %, O 31,55 %,
pKa 7,40 (25 °C)[1]
Propriétés physiques
fusion 353–354 K (81,5 °C[3])
ébullition 558 K (285 °C[3])
Solubilité 10 g·l−1 dans l'eau (25 °C)[3]
Librement sol. dans le chloroforme, l'éther, le CS2, l'acide acétique glacial, la pyridine.
Masse volumique 1,056 g·cm−3 (solide)
Point d’éclair 147 °C
Thermochimie
Cp
Précautions
Directive 67/548/EEC



Écotoxicologie
DL50 1 580 mg·kg−1 (rat, oral),
3 925 mg·kg−1 (souris, oral)[3].
Considérations thérapeutiques
Classe thérapeutique Antioxidants
Composés apparentés
Isomère(s) Salicylate de méthyle, Acide mandélique
Autres composés
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

La vanilline est un aldéhyde aromatique naturel qui se développe dans les gousses de vanille lors de la préparation de celles-ci comme épice.

Origine[modifier | modifier le code]

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[5]. Une gousse pesant autour des trois grammes n'en contient donc 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[6].

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[7]. Karl Reimer propose deux ans plus tard, en 1876, une nouvelle voie de synthèse à partir du guaiacol[8].

Propriétés physiques et chimiques[modifier | modifier le code]

La molécule est un aldéhyde aromatique, d'où ses autres appellations de vanillaldéhyde ou aldéhyde vanillique. En solution en présence de fer et d'autre composé alcalin, l'aldéhyde développe une couleur rouge et perd son pouvoir odorant[9].

La vanilline a une odeur similaire à la vanille avec un goût sucré[9]. Son intensité aromatique est cependant de 2 à 4 fois moins puissant que celui de l'éthylvanilline[10].

Production et synthèse[modifier | modifier le code]

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.

À titre indicatif, 1 kg de gousses de vanille entière vaut environ 80 euros quand 1 kg de gousses de vanille en poudre vaut dans les 40 euros et qu'un kilogramme d'arôme artificiel de vanille liquide coûte environ 10 euros.[réf. nécessaire]

Synthèse à partir du gaïacol[modifier | modifier le code]

En 1876, Karl Reimer a préparé la vanilline à partir du gaïacol[8]. 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[modifier | modifier le code]

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[11].

Synthèse de la vanilline à partir de la 4-hydroxybenzaldéhyde

Synthèse à partir de l'eugénol[modifier | modifier le code]

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[réf. nécessaire].

Synthesis vanillin 2.svg

Synthèse à partir de la lignine[modifier | modifier le code]

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[12].

Synthèse à partir de la curcumine[modifier | modifier le code]

La curcumine est extraite du curcuma.

Biogénèse à partir des résidus sucriers de la betterave[modifier | modifier le code]

Le processus aboutit à la formation d'un arôme complexe riche en vanilline. Le procédé n'étant pas chimique, les fabricants considèrent donc qu'il s'agit d'un arôme naturel et qu'ils peuvent l'indiquer comme tel dans la composition des préparations alimentaires[réf. nécessaire], ce qui est plus séduisant pour le consommateur[non neutre].

Différences avec la vanille[modifier | modifier le code]

La vanilline extraite de la gousse de vanille est exactement la même que celle fabriquée industriellement.

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. Les procédés de biogénèse aboutissent en revanche à la formation d'un arôme complexe, et non à un produit chimiquement pur[réf. nécessaire].

Production mondiale[modifier | modifier le code]

La vanilline est l'arôme le plus fabriqué dans le monde, devançant de loin le chocolat et le café; la production d'arômes de vanille est estimée à 12 000 tonnes par an[réf. nécessaire].

Utilisation[modifier | modifier le code]

  • La vanilline est utilisée pour ses propriétés aromatisantes, soit seule soit en tant que constituant d'un arôme. Il ne faut pas en abuser dans l'arôme car elle possède un goût amer à haute dose. La vanilline (numéro Fema GRAS 3107[9]) est utilisée dans la création d'arôme vanille, chocolat et banane.
  • C'est un produit intermédiaire pour la production de plusieurs dérivés à usage pharmaceutique.
  • Ses propriétés chimiques la font parfois utiliser dans certaines réactions en chimie analytique.
  • On lui attribue également des vertus aphrodisiaques.
  • La vanilline sulfurique (mélange dans l'acide sulfurique concentré) est utilisée pour doser les terpènes par colorimétrie

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, Third Edition, 1984, ISBN 0-8493-0303-6.
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. a, b, c et d (en) ChemIDplus, « Vanillin USAN - RN: 121-33-5 », sur chem.sis.nlm.nih.gov, U.S. National Library of Medicine (consulté le 06/10/2008)
  4. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,‎ 1996 (ISBN 0-88415-859-4)
  5. (en) W. G. Ungerer, Drug and Chemical Markets, vol. 9, Drug & Chemical Markets,‎ 30 Novembre 1921 (lire en ligne), p. 1127-1128
  6. Théodore N. Gobley, Journal de pharmacie et de chimie: contenant les travaux de la Société de Pharmacie de Paris : une revue médicale, vol. 34, Doin,‎ 1858 (lire en ligne), p. 401-405
  7. (de) F. Tiemann et W. Haarmann, « Ueber das Coniferin und seine Umwandlung in das aromatische Princip der Vanille », Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol. 7, no 1,‎ 1874, p. 608-623 (lien DOI?)
  8. a et b (de) K. Reimer, « Ueber eine neue Bildungsweise aromatischer Aldehyde », Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol. 9, no 1,‎ 1876, p. 423-424 (lien DOI?)
  9. a, b et c (en) GA Burdock (2005). Fenaroli's Handbook Of Flavor Ingredients. Fifth Edition. CRC Press. (ISBN 0849330343) p. 1880-1881
  10. (en) GA Burdock (2005). Fenaroli's Handbook Of Flavor Ingredients. Fifth Edition. CRC Press. (ISBN 0849330343) p. 639-640
  11. Douglass F , Patel S , Travis M, Emma E, Winkel, Vanillin Synthesis from 4-Hydroxybenzaldehyde, J. Chem.
    Ed., 2007:84 (7): page 1158, DOI: 10.1021/ed084p1158
  12. (en) C. Maugans et C. Ellis, « Wet Air Oxidation: A Review of Commercial Sub-Critical Hydrothermal Treatment », Twenty First Annual International Conference on Incineration and Thermal Treatment Technologies,‎ 13-17 mai 2002 (lire en ligne)

Liens externes[modifier | modifier le code]