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Procédé de préparation de dl-Tocophérols
Evans et ses collaborateurs ont établi (Mém. Univ.
California, tôme 8, 1927) que dans l'huile de blé et dans beaucoup de produits alimentaires, se trouvait un élément nutritif -qui était indispensable pour le développement des germes spermatiques des rats mâles et pour l'amenée à terme de la grossesse en cours de rats femelles.. Ils désignaient le nouvel élément biologique sous le nom de vitamine E et décrivaient une méthode biologique d'ordonnance pour les rats femelles. En partant d'huile de blé et
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de différentes autres huiles végétales, Evans, Emerson et Emerson sont arrivés (J. biol. Chem. 113, 1936, page 319, et 122,1937,page 99), à isoler trois éléments chimiques qui sont responsables de l'action de vitamine E des matières premières.
Ces combinaisons,proches parentes les unes des autres,ont été désignées sous les noms de [alpha]-, ss- et [gamma]-tocophérols. Des essais de Fernholz (J. Amer.
Chem. Soc. 59, 1937, page 1154; 60, 1938, page 700), de Karrer et de ses collaborateurs (Helv. Chim. Acta 20, 1937, page 1422; 21, 1938, page 309), de Bergel, de Todd et de leurs collaborateurs (Biochem.J. 31,1937, page 2257 ; J. Chem. Soc. 1938, page 253), ainsi que de John et de ses collaborateurs (Zeitschrift für physiologische Chemie, 250, 1937, page 11; 252, 1938, pages 201, 208, 222) confirment et enrichissent les connaissances des chercheurs mentionnés ci-dessus au sujet des tocophérols.
L'[alpha]-tocophérol est caractérisé par la formule brute C29H50O2 et donne, lors de la décomposition thermique, un allophanate de point de fusion 158 , un p-nitrophenyl-uréthane de point de fusion 131 , et un sublimé de duro-hydroquinone. Le 0 -tocophérol a pour formule brute C28H48O2 et donne, lors de la décomposition thermique, un allophanate de point de fusion 143-144 et un sublimé de triméthyl-hydroquinone. Du -tocophérol, auquel correspond la formule brute C28H48O2, est obtenu un allophanate de point de fusion 135 .
Il a été actuellement établi que, lors de l'action de la triméthyl-hydroquinone ou des diméthyl-hydro-
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quinones sur le phytol, l'isophytol ou les halogénures de phytyl, avantageusement en présence de produits acides de condensation, sont obtenues des combinaisons qui contiennent un anneau hétéro-cyclique et qui répondent, sous forme de dérivés de coumarane ou de chromane, à la formule générale I ou II, formules dans lesquelles X signifie méthyl ou hydrogène:
EMI3.1
Les nouvelles combinaisons sont les racémates des tocophérols obtenus à partir de produits bruts naturels.
Ce sont des huiles de couleur jaune clair qui sont légèrement visqueuses et qui réduisent, progressivement à froid, mais rapidement à chaud, la solution alcoolique de nitrate d'argent. Elles se dissolvent, dans de l'aeide sulfurique concentré, avec une couleur jaune, et ces solutions deviennent, au bout de quelques heures, fortement fluorescentes dans la lumière de l'ultra-violet. La solution dans le chloroforme des combinaisons donne, lors de l'addition de tétranitrométhane, une coloration brune très
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foncée qui s'éclaircit progressivement. Lors de leur décomposition thermique, ces combinaisons constituent des sublimés de la duro-hydroquinone ou de la triméthyl-hydroquinone.
Des rats carencés en vitamine E nouris avec ces combinaisons synthétiques ont permis de constater qu'ils peuvent mettre bas des jeunes rats exactement comme s'ils recevaient des tocophérols isolés de produits naturels.
Exemple 1.
1,7 partie de triméthyl-hydroquinone est versée dans 10 parties de benzine sèche (point d'ébullition 80-1000). A cette combinaison, sont ajoutées 1,0 partie de chlorure de zinc anhydre, et 4,8 parties de brômure de phytyl obtenu par l'action sur le phytol du tribromure de phosphore ; la masse de réaction est chauffée, dans un courant d'azote, pendant deux heures à 80 . A ce moment, cette masse est décomposée par l'eau, la couche de benzine est lavée avec une lessive alcaline étendue et de l'eau, est séchée, puis est chromatographiée sur de l'oxyde d'aluminium. Le chromatogramme montre deux couches: une couche supérieure grise et une couche inférieure qui présente une couleur jaune-clair.
La couche principale supérieure est traitée par élution par un mélange de méthanol et d'éther et est purifiée par une deuxième chromatographie. Le produit de condensation suivant est alors obtenu à l'état pur :
EMI4.1
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La nouvelle combinaison de triméthyl-hydroquinone et de bromure de phytyl contient 80,9% de carbone et 11,8% d'hydrogène. La détermination de Zerewitinoff montre un atôme actif d'hydrogène, c'est-à-dire un groupe hydroxyle phénolique. La combinaison comporte un spectre d'absorption caractéristique avec un maximum d'absorption pour 294 et un minimum d'absorption pour 256 .
Elle forme différents dérivés cristallisés, tels qu'un p-nitrophényl-uréthane à point de fusion 131 , un allophanate de point de fusion 172 et un éther de l'acide 3,5-dinitro- benzoique de point de fusion 63 . Dans le cas des rats nourris librement de vitamine E, une action complète a été constatée pour une dose de 2 mg;
Exemple 2.
4 parties de triméthyl-hydroquinone sont versées dans 50 parties d'éther de pétrole (point d'ébullition 80-1050). A cette masse, sont incorporées 3 parties de chlorure de zinc anhydre et 10 parties de dibromure de phytyl obtenu en faisant agir de l'acide bromhydrique sur du bromure de phytyl; la masse de réaction est chauffée, dans un courant d'azote, pendant quatre heures. La masse de réaction brunit avec un fort dégagement d'acide bromhydrique. Pour finir, cette masse est traitée à l'eau, est additionnée d'une grande quantité d'éther de pétrole; la couche de benzine est lavée jusqu'à épuisement avec une liqueur de Claisen et de l'eau;, est séchée, est absorbée sur de l'oxyde d'aluminium et est dé-
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veloppée avec de l'éther de pétrole.
Le chromatogramme montre une zône supérieure grise et une zône inférieure jaune-clair. Le produit est traité par élution avec un mélange d'alcool méthylique et d'éther, l'extrait est chauffé pour que se dégage le brôme adhérent, et ce dans une atmosphère d'azote avec me solution de potasse méthylalcoolique à 4%. Pour obtenir le composé pur, le produit obtenu par épuisement à l'éther de la. solution aqueuse alcaline et méthyl alcoolique est soumis à une nouvelle chromatographie.
Le nouveau composé est une huile jaunâtre. Il donne un p-nitrophényl-uréthane blanc et cristallin à point de fusion 131 (trouvé N 4,69%, calculé 4,71%). Mélangé avec le p-nitrophényl-uréthane de l'[alpha]-tocophérol de point de fusion 1310. le mélange fond sans dépression.
Lors de sa décomposition thermique, il se forme un sublimé de la duro-hydroquinone.
Exemple 3.
4 parties de phytol, 2,5 parties de triméthyl- bydroquinone et 1 partie de chlorure de zinc anhydre sont-chauffées, dans un courant d'azote, pendant une demi-heure à 180 . La suspension est progressivement portée à u ne fusion brune homogène, auquel cas une certaine quantité d'acide chlorhydrique est dégagée et une petite quantité de triméthyl-hydroquinone est entraînée par sublimation. On laisse alors refroidir, on traite la masse avec de l'eau, on y ajoute beaucoup d'éther, et la
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solution d'éther est lavée avec de l'eau ou avec une lessive de soude et de l'eau,puis est séchée, et le solvant est évaporé. L'extrait est dissout dans de l'éther de pétrole et est adsorbé sur une colonne d'oxyde d'aluminium.
Le chromatogramme est développé,avec beaucoup d'éther de pétrole. La zône supérieure d'un gris uniforme contient le produit de condensation, lequel présente les mêmes propriétés que celles du produit obtenu suivant les exemples 1 et 2.
Exemple 4.
4 parties de phytol, 2,2 parties de triméthyl-hydroquinone et 1 partie de chlorure de zinc anhydre sont maintenues en suspension dans 10 parties de décaline, puis sont chauffées, tout en étant agitées et en y introduisant de l'acide carbonique, pendant une heure à 150-160 . La triméthyl-hydroquinone se dissout totalement, et le liqui- de se colore en jaune-brun. On laisse refroidir le mélange, on y incorpore,.tout en agitant, de l'eau et de l'éther, la solution d'éther est lavée à l'eau, avec une lessive de soude, avec de l'acide chlorhydrique et de l'eau, puis est séchée avec du sulfate de sodium; on fait ensuite évaporer l'éther.
Le résidu est adsorbé sur une colonne d'oxyde d'aluminium. Après le développement du chromatogramme avec une grande quantité d'éther de pétrole, la colonne a l'aspect d'un gris uniforme. A la partie inférieure se trouve souvent une zône violette. La zône principale grise est traitée par élution avec un mélange d'alcool méthylique et d'éther (dans les proprotions de 3 a 1), le
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solvant est évaporé et l'extrait est purifié à nouveau par une seconde chromatographie. On distille alors le produit dans un appareil de distillation moléculaire et on obtient le composé décrit dans les exemples qui précèdent. Ce composé a été donné sous des doses de 3 et de 10 mg, à quatre rats nourris librement de vitamine E.
Tous les animaux ont été en état de gestation et ont produit de jeunes rats bien portants.
Exemple 5.
11 parties de phytol, 5 parties de triméthyl-hydroquinone et 60 parties d'acide formique anhydre ont été chauffées, pendant quatre'à cinq heures au reflux. Ce mélange est ensuite étendu avec de l'eau, puis est traité par de l'éther; cet éther est évaporé et le résidu est sa- ponifié avec une solution alcoolique d'éthylate de sodium ou avec une lessive alcoolique de potasse. Du liquide alcalin, après distillation de l'alcool, est extrait, avec de l'éther, le d,1-[alpha]-tocophérol brut. La solution d'éther est alors lavée et séchée. Puis, le solvant est évaporé et le résidu est fractionné par distillation dans un vide très poussé de 10-3 - 10-4 mm.
Une petite quantité des têtes de la distillation fractionnée qui se dégagent vers 80-90 , est séparée; la quantité principale du composé est évaporée vers 110-120 . Cette partie principale est identique au composé qui a été obtenu suivant les exemples 1 à 4.
Exemple 6.
1 partie de 2,5-diméthyl-hydroquinone est chauffée, pendant trois heures, dans un bain d'eau bouillante,
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avec 3 parties de bromure de phytyl, 1 partie de chlorure de zinc anhydre et 10 parties de benzine à point d'ébullition 80 - 100 . Le mélange de la réaction est alors décomposé par l'incorporation d'eau, la couche de benzine est séparée et est lavée avec une lessive de soude, puis avec ,de l'eau; le solvant est ensuite évaporé. Le résidu qui est recueilli est dissous dans une faible quantité d'éther de pétrole à bas point d'ébullition; on sépare par filtration d'une faible quantité du mélange les constituants; solides et la solution est chromatographiée sur de l'oxyde d'aluminium. Le produit de la réaction adhère relativement fort à l'adsorbant.
La colonne d'adsorption est alors divisée en 3 parties et ces parties distinctes sont traitées par élution par un mélange de méthanol, et . d'éther. De la deuxième et de la troisième couches, on obtient, après l'évaporation du solvant, des huiles visqueuses.
Exemple 7.
1,5 partie de 2,5-diméthyl-hydroquinone, 5,5 parties de bromure de phytyl, 1,2 partie de chlorure de zinc et 35 parties en volume de ligrolne sont chauffées, pendant deux heures, dans un réfrigérant à reflux. Le mélange de la réaction est alors décomposé par de l'eau, la couche de ligrolne est séparée et est lavée par une lessive de soude, puis par de l'eau, et le solvant est évaporé. Le résidu qui est recueilli est dissous dans une petite quantité d'éther de pétrole à bas point d'ébullition, puis est chromatographié dans une colonne d'oxyde dtalu-
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minium.
La zône supérieure d'un jaune-brun donne, lors de l'élution avec un mélange d'éther et de méthanol, une huile qui, lors de son chauffage, réduit une solution de nitrate d'argent neutre dans l'alcool méthylique et montre, lors de la détermination de Zerewitinoff, 0,2% d' hydrogène actif. Ces propriétés indiquent que l'huile iso- lée de la couche supérieure jaune-brunâtre constitue un composé ayant pour formule:
EMI10.1
Exemple 8.
1,5 g de 3,5-diméthyl-hydroquinone, 5 g de bromure de phytyl, 1,2 g de chlorure de zinc et 30 cm3de ligrolne sont chauffés pendant deux heures, dans un refrigérant à reflux. Le traitement de la masse de la réaction s'effectue comme dans l'exemple 7. La chromatographie du produit sur l'oxyde d'aluminium a donné, dans la partie supérieure du chromatogramme, une zône étroite d'un brun sombre, alors que le restant du tube était coloré en brun clair. De la moitié supérieure de cette partie du tube, on a pu séparer une huile, qui, déjà au repos à la température ambiante, mais plus rapidement en chauffant, réduisait une solution neutre de nitrate d'argent. L'analyse indiqua des chiffres qui montrèrent qu'il s'agissait du composé dont la constitution était la suivante:
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EMI11.1
Exemple 9.
4 parties de phytol, 2,5 parties de 3,5-diméthyl- hydroquinone et 1' partie de chlorure de zinc anhydre sont chauffées, tout en agitant et en introduisant l'acide car- bonique, pendant une demi-heure à 180 . La suspension donne une fusion homogène brune. Après refroidissement, le produit de la réaction est décomposé à l'éther et à l'eau, la solution d'éther est lavée avec une lessive de soude et de l'eau et le résidu d'éther est adsorbé sur une colonne d'oxyde d'aluminium. On développe avec une grande quantité d'éther de pétrole. La colonne est d'un'gris-blanc jusque dans ses parties les plus inférieures.
L'oxyde d'aluminium faiblement coloré de la surface supérieure de la colonne est traitée par élution et la zone principale d'un gris-blanc est traitée avec un mélange d'alcool méthylique et d'éther (dans les proportions de 3 à 1). Le solvant est évaporé dans le vide et le résidu est distillé dans un appareil de distillation moléculaire. Le composé obtenu est une huile jaune légèrement visqueuse nD25 =-1,501.
Lors de la décomposition thermique du composée on obtient un sublimé de la triméthyl-hydroquinone. Avec de l'acide cyanhydrique, il se forme, dans une solution benzénique, un allophanate à température de fusion 143 . En nourris-
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sant des rats avec une dose de 10 mg de ce composé, ce dernier a montré sa pleine efficacité ou activité.
Exemple 10.
4 parties de phytol, 2,5 parties de 3,5-diméthylhydroquinone et 1 partie de chlorure de zinc anhydre sont mises en suspension dans 10 parties de décaline, puis sont chauffées, tout en agitant et en introduisant de l'acide carbonique, pendant une heure à 150 . La 3,5-diméthyl-hydroquinone se dissout entièrement. Le liquide se colore en jaune-brun. On laisse refroidir ce liquide et on y ajoute, tout en l'agitant, de l'eau et de l'éther; la solution d'éther est lavée à l'eau, avec une lessive de soude avec de l'acide chlorhydrique et de l'eau, puis est séchée avec du sulfate de sodium et l'éther est évaporé.
Le résidu est alors adsorbé sur une colonne d'oxyde d'aluminium. Après le développement du chromatogramme avec une grande quantité d'éther de pétrole, la colonne présente un aspect d'un gris-jaune presque uniforme. A la partie inférieure, se trouve une petite zône jaune. La couche principale d'un gris-jaune est traitée par élution, le solvant est évaporé et le résidu est purifié par une seconde chromatographie. Le produit est ensuite distillé dans un appareil de distillation moléculaire et on obtient le composé décrit dans l'exemple 9.
Exemple 11.
2,5 parties de 3,5-diméthrl-hydroquinone, 4 parties de dibromure de phytyl et 1,5 partie de chlorure de zinc anhydre sont dissoutes dans 20 parties d'éther de
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pétrole (température d'ébullition 80-105 ), puis sont chauffées, tout en étant agitées, pendant deux heures à 100 . La solution de la réaction élimine beaucoup d'acide bromhydrique et devient brune. Pour finir, de l'eau et de l'éther sont ajoutés à cette solution, puis la solution d'éther est lavée avec une lessive alcaline et de l'eau et est séchée, et le solvant est évaporé. Le résidu est dissous dans de l'éther de pétrole et est adsorbé sur une colonne d'oxyde d'aluminium. Après le développement avec de l'éther de pétrole, le chromatogramme présente une zône principale presque incolore et, à sa partie inférieure, un anneau jaune.
La zône principale est traitée par élution avec un mélange d'alcool méthylique et d'éther, l'extrait est chauffé à l'ébullition, pour éliminer le brôme qui y adhère, dans une atmosphère d'azote avec une lessive de potasse à l'alcool méthylique. Pour obtenir le composé pur, le produit obtenu par traitement à l'éther de la solution aqueuse alcaline dans de l'alcool méthylique est soumis à une nouvelle chroma- tographie:
Exemple 12.
2 parties de 2,3-diméthyl-hydroquinone, 6,5 parties de bromure de phytyl, 1,5 partie de chlorure de zinc et 20 parties de benzène sont chauffées, pendant quatre heures, dans un réfrigérateur à reflux. Le traitement subséquent de la masse de la réaction est effectué comme dans l'exemple 7.
La chromatographie du produit donne, à la partie supérieure de la colonne d'adsorption, une étroite cou-
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che brunâtre, puis, un anneau jaune et, à la partie inférieure, une zône presque incolore. Ltéluat de la couche brunâtre contient le produit de condensation cherché ayant pour formule:
EMI14.1
Ce produit constitue une huile jaunâtre, qui présente un pouvoir réducteur élevé. Son analyse correspond à la formule C28H48O2. Le composé renferme un atôme actif d'hydrogène (hydrogène actif calculé 0,24%, trouvé 0,24%). Lors de l'essai sur des rats nourris librement de vitamine E, ce composé est entièrement actif pour la dose consommée de 20 mg.
Exemple 13.
1,5 partie de trimétbyl-hydroquinone et 3,0 par-
EMI14.2
ties" dtisophytol CE 2= CH.i (OH) (CHZ)3i H(CH2)3ÎH(CH2)3CH(CH3)2
CH3 CH3 CH3 sont chauffées, pendant six heures, avec 10 parties d'acide formique anhydre. Le mélange est alors étendu d'eau puis est traité avec de l'éther, la couche traitée à l'éther est lavée avec une lessive de soude et de l'eau, et le solvant est évaporé. Le produit de condensation qui reste présente la forme d'une huile visqueuse, qui réduit fortement une solution de nitrate d'argent. Son
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spectre d'absorption présente un maximum pour 294 .
Le composé constitue un allophanate cristallin dont la température de fusion est de 172-173 . Il est identique au d,l-[alpha]-tocophérol.