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PROCEDE DE PREPARATION D"UN DERIVE STABLE DE LA CARNITINE.
La présente invention est relative à un procédé de préparation d'un dérivé stable de la carnitine (ss-hydroxy-r-butyrobétaïne), susceptible de remplacer cette dernière dans certaines de ses applications*.
Des recherches expérimentales assez récentes ayant permis de découvrir et préciser une action biologique de la carnitine, utile à l'ôrga- nisme animal ou humain, la production de cette substance par des moyens autres que ceux basés sur le traitement du jus de viande, du petit lait ou de tout autre source naturelle de carnitine, présente un grand intérêt industriel.
Il est à noter cependant que, jusqu'à présent, ni à partir de sources naturelles, ni par synthèse, on n'a réussi à préparer facilement et en quantités importantes, à l'état cristallisé, de la carnitine pure.
Le seul mode d'isolement actuellement connu consistait à précipiter le chloroaurate, Reineckate ou complexe mercurique hors de fractions extraites de 1' extrait de muscle, de l'extrait de Liebig, du petit lait ou d'autres sources naturelles. Le chlorure de carnitine ainsi préparé ou préparé par voie de synthèse présente 1?inconvénient majeur de se transformer spontanément en bétarne crotonique, même au repos, ce qui, tout en empêchant son obtention facile, en quantités importantes, à l'état pur cristallisé, rend impossible ainsi le stockage quelque peu prolongé de la carnitineo
La carnitine monomoléculaire s'obtient synthétiquement par hydrolyse simple (sous pression ordinaire) de chlorométhylate de Y -diméthyl-amino-ss-hydroxybutyronitride.
Comme la solution chlorhydrique de bétaïne ainsi obtenue ne peut être déshydratée sous peine de transformer la carnitine monomoléculaire en bétarne crotonique, la carnitine monomoléculaire doit en être précipitée sous forme de sels complexes tels que chloroauràte, chloroplatina- te ou reineckate, d'où elle est ensuite isolée.
Le coût d'une telle opération montre l'avantage qu'il y a à obtenir directement une forme stable de carnitineo
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La présente invention a pour objet la préparation de la carnitine sous une forme ne présentant pas les inconvénients rappelés ci-dessus.
Elle repose sur le fait que; dans certaines conditions opératoires, on peut obtenir un dérivé de la carnitine, cristallisé et stable qui, sous cette forme, manifeste les mêmes propriétés et réactions biologiques que la carnitine naturelle, à laquelle elle peut donc parfaitement se substituer dans ses applications
Ce dérivé, qui, par souci de simplification sera désigné ci-après
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comme dichlorure de carnitine bimoléculaire, est le cblorométbylate y -diméthylamino-hydroxybutyrate de l'acide cblorométbyl-l'-dimétbylamin 7''''oxybuty- rique, correspondant à la formule :
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Pour préparer le dichlorure de carnitine bimoléculaire, on chauffe sous pression entre 1000 et 140 C pendant plusieurs heures, du chloromé-
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thylate deY'- diméthy lamino.3-hydroxybutyroni trile, dissous dans de l'acide chlorhyorique concentré.
Après refroidissement, on sépare d'avec le chlorure ammonique, insoluble dans l'acide chlorhydrique concentré, la solution obtenue, que l'on concentre sous vide jusqu'à cristallisation commengante et on désagrège alors le magma cristallin par un mélange de 10 vol. d'acétone et 1 vol. de métha- nol.
Par filtration ou essorage, on obtient ainsi une première frac- tion de dichlorure de carnitine bimoléculaire.
De la solution acétonique, on récupère une seconde fraction de produit,moyennant évaporation sous vide, reprise du résidu par de 1' acide chlorhydrique concentré, épuration par un agent d'adsorption, évapora- tion et cristallisation sous vide, malaxage du magma cristallin avec un mélange d'acétone et de méthanol et séparation par filtration ou essorage, comme pour la première fraction.
Les conditions opératoires de ce mode de préparation sont illustrées par l'exemple non limitatif ci-après.
Exemple: Dans un autoclave de 100 L. de capacité, on dissout dans 25L. d' acide chlorhydrique concentré, 15 K. de chlorométhylate der-diméthylamino- /3-hydroxybutyronitrile, chauffe à 100 -110 C pendant environ 6 heures, puis à 120 -130 C pendant 3 heures, laisse refroidir et essore les aiguilles de chlorure ammonique formé, insolubles dans l'acide chlorhydrique concentré.
Par chauffage sous vide, on concentre la solution chlorhydrique jusqu'à apparition d'une cristallisation, maintient sous vide, à chaud, pen- dant quelques heures pour sécher le produit aussi parfaitement que possible.
On malaxe ensuite le magma cristallin résiduaire avec un mélange de 40 litres d'acétone et 4 litres de méthanol et essoreo
On obtient ainsi une première fraction de 5 K. de dichlorure de carnitine bimoléculaire. On évapore alors la solution acétonique sous vide, reprend le résidu par 5 litres d'acide chlorhydrique concentré, ajoute à cette solution 100 g.
de noir animal, concentre sous vide jusqu'à cristalli- sation commençante, reprend par 3 litres d'eau, sépare d'avec le noir animal,
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concentre de nouveau sous vide, reprend par 3 litres d'acide chlorhydrique con- centré, évapore sous vide jusqu'à apparition de cristaux, maintient sous vi- de à chaud pendant quelques heures, malaxe le magma cristallin résiduaire avec un mélange de 20 litres d'acétone et 2 litres de méthanol et essore On obtient ainsi une deuxième fraction de 5 K de dichlorure de carnitine bimoléculaire, soit au total 10 k.
La conduite de ces opérations s'inspire des considérations essen- tielles ci-après qui caractérisent l'originalité du procédé et conditionnent sa réussite., a) La carnitine bim@léculaire ne cristallise dans les meilleures conditions qu'après dessication complète du milieu dans lequel elle se trouvait dissoute (d'où nécessité d'une évaporation totale, sous vide, de l'eau présen- te). b) La meilleure association de solvants pour réaliser cette cristallisation est l'association de deux solvants hydrophiles dont l'un est solvant de la carnitine bimoléculaire (par exemple, le méthanol, ou ses homologues immédiats) et l'autre (par exemple l'acétone) en ne l'étant pas, agit comme agent de précipitation.
Par conséquent, le solvant proprement dit (CH OH ou ses homologues immédiats) et l'agent précipitant (acétone) doivent'être hydrophiles, pour retenir les traces d'eau présentes, préférentiellement à l'affinité pour l'eau de la carnitine bimoléculaire précipitée. c) Toutes les opérations doivent être menées dans un appareil lage strictement anhydre.
Les opérations de cristallisation par précipitation sont donc au moins aussi importantes pour la réussite que les conditions réactionnelles elles-mêmes.
Le produit, peu hygroscopique, et dont l'analyse élémentaire correspond à la formule indiquée ci-dessus, peut être séché à l'étuve à 70 C.
C'est une poudre blanche ivoire, légèrement hygroscopique d'un point de fusion (instantanée) de 198 à 200 C. L'existence d'un groupe car- boxyle libre dans la molécule est mise en évidence par le fait que la substan- ce déplace de leurs sels, certains autres acides organiques relativement forts, tels que l'acide benzoïque.
A l'expérimentation biologique, le produit se comporte exactement comme la carnitine naturelle par rapport à laquelle elle présente cependant l'avantage de ne pas se transformer spontanément en bétaï- ne crotoniqueo Cette stabilité n'est toutefois pas le seul avantage de la carnitine bimoléculaire, car, contrairement à la carnitine monomoléculaire
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(bétafne de l'acide1(-triméthylaminohydroxybutyrique), dont la fonction car- boxyle se trouve bloquée par une fonction d'ammonium quaternaire, la carnitine bimoléculaire possède encore une fonction carboxyle libre.
Ce fait présente un grand intérêt pratique, en permettant la préparation de sels et d'esters divers de la carnitine par combinaison de la carnitine bimoléculaire avec d'autres molécules biologiquement actives et chimiquement complémentaires, ce qui, sous forme de toute une gamme de molécules définies, augmente considérablement les possibilités d'application par rapport à la carnitine.
Au point de vue industriel, la méthode décrite, de préparation d'un dichlorure de carnitine bimoléculaire stable, est surtout intéressante en ce qu'appliquée comme étape nouvelle, s'ajoutant à une série d'opérations connues, elle permet de préparer, par synthèse, au départ der- chloro-ss-hydroxybutyronitrile et de triméthylamine, un produit, manifestant les actions biologiques de la.carnitineo
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Cette synthèse peut être réalisée par une suite d'opérations dans lesquelles, on fait réagir ensemble ces deux composés, pour former le
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chlorométhylate deY-diméthy1amino#-hydroxybutyronitrilea Ce dernier, hydrolysé et traité par l'acide chlorhydrique dans des conditions différentes de celles qui conduisent à la carnitine simple, fournit, suivant la présente invention, la carnitine bimoléculaire.
Les différentes étapes qui interviennent dans cette synthèse sont les suivantes:
A.- Pour la préparation du chlorométhylate deY-diméthyl-amino-
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/3-hydroxybutyronitri1e On fait réagir, sous pression, en solution alcoolique, le nitrile
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Y -chloro-hydroxybutyrique avec la triméthylamine, et on obtient le chlorométhylate de1f-diméthylaminohydroxybutyronitrileo
B.- Pour la préparation du dichlorure de la carnitine bimoléculaire.
On traite suivant le procédé de la présente invention, le chloro-
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méthylate de Y-diméthy1amino-/3-hydroxybntyronitrile et on obtient directe- ment le dichlorure de la carnitine bimoléculaire.