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"Procédé pour la préparation d'esters polysulfu- riques de glycanes"
La présente invention est relative à un nouveau procédé pour la préparation d'estersipolysulfuriques de glycanes. Ce procédé consiste à faire agir sur un glycane neutre, sur un glycane renfermant des groupes acides ou basiques ou sur un sel d'un de ces glycanes, du N-sulfo- trioxyde de pyridinium ou de l'oléum, en présence de formamide agissant comme solvant, éventuellement en chauffant.
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Les glycanes, c'est-à-dire les polysaccharides, envisagés comme matières de départ, peuvent être utilisés soit comme tels ou sous forme de sels.
Comme glycanes neutres, on peut utiliser, par exemple, le lévane, de l'amidon partiellement dégradé et d'autres substances analogues, tandis que, comme @ glycanes renfermant des groupes 'acides ou basiques, on peut utiliser, par exemple, la chitosane, l'acide chon- droitine-sulfurique et d'autres 'substances analogues.
Les glycanes renfermant des groupés aoides ou basiques sont utilisés, de préférence, sous forme de leurs sels.
Les sels dont on peut faire usage, sont, par exemple, les sels alcalins d'aoides polyuroniques tels que les acides pectinique, alginique, etc., ou des sels de sucres polyaminés tels que le formiate,' l'acétate ou le chlorhydrate de chitosane, etc. La chit,osane repré, sente une matière de départ préférée, en particulier sous forme de ses sels tels que le formiate. Les sels de chitosane peuvent être obtenus par fusion alcaline de chitine commerciale exempte de carbonate, selon les in- dications de Lowy (Biochem. Zeitschrift 23, 47 [1910]), dissolution subséquente de la chitosane résultante, débarrassée de l'alcali, dans des acides aqueux tels que les acides chlorhydrique, formique, acétique, etc., et précipitation par des agents précipitants miscibles à l'eau tels que l'acétone, le méthanol, etc.
Selon le'degré de polymérisation que devra présenter le produit final, les glycanes peuvent être soumis, avant la sulfatation, à une dégradation par- tielle hydrolytique, thermique'ou oxydative, par des
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i'lébhodcn oonl1lll'u. Si l'an veut obtenir dun jirodu 1 1; sul- fatés pJ'68('n'!.:U1 un d c ii r é de polymériffat-iun moyen, on peut SOllJlH:1ttl'e les produ:itn de :ru.a.f6a(,iorr i une dégrada- tion hydrolytique, thermique ou oxydative, par exemple à l'aide de peroxyde d'hydroe aqueux ou par des t<ii <J<os> ou des alcalis, selon des méthodes connues. Pour obtenir un degré de polymérisation plus' uniforme, on peut aussi fractionner les produits de manière connue, par exemple par précipitation ou dissolution fractionnée.
Le cas échéant, ce fractionnement peut aussi être effectué avant la sulfatation.
Selon un mode d'exécution du prooédé faisant l'objet de la présente invention, on dissout le glycane et le N-sulfotrioxyde de pyridinium, soit ensemble ou séparément, dans de la formamide; lorsque les deux ma- tières de départ sont dissoutes séparément, les solutions obtenues sont ensuite mélangées. La solution de réaction est chauffée pour accélérer la réaction, la température étant maintenue, de préférence entre 30 et 110 C Au cours de la réaction les groupes hydroxyle du glycane subissent une sulfatation.
Le degré de sulfatation et, 'par conséquent, la teneur en soufre du produit de la réaction sont fonction des conditions de réaction choi- sies, en particulier de la quantité de N-sulfotrioxyde de pyridinium utilisée, et peuvent varier dans de larges limites*
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Selon un autre modo d' e:xécl1.tion du procédé Bui- vant la pr4,sen.bc invention, on fait agir de l'ol'um, h b8f';e température, 111rr le i<1-,yoeaiie u le sel de glycane dissous dans de la 1.'ormnmj dn, 'en 5ovmetEant le mélange.
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à une agitation prolongée. On peut cependant aussi ajou- ter la solution formamidique du glyoane ou du sel de glyoane à un mélange fondu d'oléum et de pyridine et chauffer le mélange pendant quelque temps.
Si le glyoane choisi comme matière de départ renferme des groupementsamino primaires, une formylation partielle des groupements amino.se produit pendant la réaotion de sulfatation, les groupements hydroxyle étant simultanément sulfatés. Le degré de sulfatation peut être contrôlé à l'aide de la teneur en soufre et est fonotion, dans de larges limites, de la quantité de N- sulfotrioxyde de pyridinium ou d'oléum utilisée, de la température de sulfatation et du temps de sulfatation.
Le degré de formylation peut être déterminé soit direc- tement, par un dosage des groupements formyliques, soit indirectement, par un dosage des groupements amino libres résiduels.
L'élaboration des polyesters sulfuriques obte" nus par le procédé suivant la présente invention peut se faire de manière connue,'par exemple en précipitant les polyesters sulfuriques dans le 'mélange réaotionnel à l'aide d'un précipitant miscible à l'eau, par exemple du méthanol, en transformant les polyesters sulfuriques précipités en leurs sels sodiques, par exemple en ajus- tant le PH à environ 9 à l'aide de soude caustique, et en purifiant ces sels sodiques; par exemple par une nou- velle opération de,dissolution et de précipitation ou par transformation en un sel d'alcaloïde difficilement soluble.
.Un avantage particulier du procédé suivant la présente invention réside dans'le. fait que - ainsi qu'on
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l'a déjà mentionné - ce procédé permet de varier à désir, dans de larges limites, la teneur en groupements formyliques des polyesters sulfuriques de glycanes renfermant des groupements amino. Ainsi, on peut augmenter la teneur en groupements N-formyliques en faisant usage de N-sulfo- trioxyde de pyridinium ou d'un mélange d'oléum et de pyridine à.une température élevée ou en utilisant des sels de glycanes d'aoides faibles, tandis qu'en opérant sans pyridine et en utilisant des sels de glyoanes d'aci- des forts, on obtient des produits faiblement formylés.
On peut donc varier à désir la teneur des produits en groupements aminb libres en utilisant des sels d'acides forts et en variant la quantité de pyridine mise en oeuvre.
Le degré de dégradation des polymérisats est caractérisé viscosimétriquement par l'indice de viscosité [n] ("intrinsic visoosity"). L'indice de viscosité est défini par l'équation suivante:
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7 - lim 0 speo ' o 0 - 17. L -, 1(. 0 ,0 L c... Spec - , 1ê 0 - - "9f7 '( rel .. 1, et #L = viscosité de la solution #o = viscosité du solvant c = concentration en g/100 com.
La valeur limite [#] est déterminée graphique- ment, par 'exemple en portant #spec/c en fonction de c.
Les mesures de viscosité sont effectuées l'aide d'un viscosimètre Ostwald, à 25 C. A titre de solvant, on utilise une solution de NaCl 0,5 N.
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Les esters polysulfuriques de glyoanes obtenus par le procédé suivant la présente invention sont des substances polydispersées. Par conséquent, il est utile, en particulier lorsqu'on fait intervenir une opération de dégradation, de soumettre les produits obtenus à un fractionnement, soit avant ou après la sulfatation, mais en tous cas après la dégradation, et de choisir les fraotions qui permettront d'obtenir des produits pos- sédant les propriétés voulues. Dans ce but, on frac- tionne soit le glycane sous forme de ses sels soit 1,'ester polysulfurique de glyoane, de préférence sous forme d'un sel aloalin.
Pour effectuer .oe fractionnement, on dissout la matière polydispersée dans de l'eau et on ajoute à la solution des quantités de-plus en plus élevées d'un: précipitant miscible à l'eau tel que, par exemple, le méthanol, l'éthanol, l'acétone, etc., les fraotions individuelles étant précipitées dans l'ordre de leurs poids .moléculaires décroissants en fonc- tion de l'augmentation de la quantité du précipitant.
Ainsi, la précipitation des fractions à poids molé- culaire élevé ne demande que peu de précipitant, tandis que pour précipiter les fractions à poids moléculaire bas, il faut ajouter des quantités de précipitant plus élevées. Les fraotions individuelles sont séparées.
Les esters polysulfuriques de glycanes obtenus par le pro'oédé suivant la présente invention sont utili- sés, de préférence sous forme des-sels alcalins, à des fins thérapeutiques. Ils exeroent un effet inhibiteur
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sur la coagulation sanguinc et se caractérisent par une toxicité faible.
Les exemples suivants illustreront! la présente invention, sans toutefois la limiter.
Exemple 1
De la chitosane préparée à partir de chitine (South African Products Limited, Cape Town) selon la méthode de löwy (Bioohem. Z. 23, 47 {1910]) est dissout( dans de l'acide formique éte.ndu, précipitée par de l'acétone, en agitant, broyée et séchée.-Le formiate de chitosane obtenu présente un indice de viscosité [#] de 0,8 (dans une solution de NaCl 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [a]20d de -24,2 (c = 0,5 dans une solution de NaCl 0,5 N), l'indice de viscosité étant défini par l'équation indiquée ci-dessus.
On dissout 240 parties en poids du formiate de ohitosane ainsi obtenu dans 2400 parties en volume d'eau, en agitant-, on chauffe la solution dans un ther- mostat à 70 0, on y ajoute 48 parties en volume de perhydrol à 30 % et on agite le mélange pendant 3 heures à cette température. Ensuite, on concentre sous vide le mélange réactionnel à 1200 parties en volume et on y ajoute 7000 parties en volume d'acétone pour provoquer une précipitation. Par séchage et broyage du précipité, on obtient 230 parties en poids de formiate de chitosane dégradé présentant un indice de viscosité de 0,23 (dans une solution de NaCl 0,5 N) ,et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -19,4 (o = 1 dans une solution de NaCl 0,5 N).
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On dissout 100 parties en poids de ce formiate de chitosane dégradé et 500 parties en poids de N-sulfo- trioxyde de pyridinium dans 750 parties en volume de formamide. On chauffe la solution pendant 3 heures sur un bain de vapeur et ensuite on la laisse reposer pen- dant la nuit à la température ambiante. On ajoute ensuite du méthanol à la solution de sulfatation pour provoquer une préoipitation, on reprend dans de l'eau et on ajuste le pH à 9 à l'aide de soude caustique.
Après une nouvelle précipitation, on reprend le sel sodique brut dans de l'eau, l'ester polysulfurique étant ensuite précipité à l'aide de chlorhydrate de narcotine, à pH 5, en agitant et refroidissant avec de l'eau glacée. le sel de naroo- tine est ensuite mis en 'suspension dans du oarbonate de soude et lasuspension 'est agitée longuement pour obtenir une solution de l'ester polysulfurique de ohitosane sous forme de sel sodique. On neutralise la solution par de l'acide acétique et on'précipite l'ester polysulfurique de chitosane à l'aide.de méthanol.
Après une nouvelle opé- ration de dissolution et repréoipitation de la manière décrite ai-dessus, on .obtient un ester polysulfurique de chitosane qui présente une teneur en soufre de 12,5 %,
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une teneur en groupes òymyliques 'de 7,6 %, une teneur en azote de 3,9 %,un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -19 (c= 1 dans du NaCo 0,5 N) et un'indice de viscosité [#] de 0,063 '(dans du NaC1 0,5 N).
Exemple 2 On dissout 10 parties en poids d'acide
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ahondxc3.tine-suluricue (préparé à partir de trachées; CJ 0,35 (dans du NaCl 0,5 N), 1 a..0 -. -270 (0 == 1 Bzz-7 0,35 (dans Naos 0,5 ÎJD .27
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dans du NaOl 0,5 N) et 20 parties en poids de N-sulfo- trioxyde'de pyridinium à l'aide de 50 parties en volume do formamide sur un bain de vapeur et on laisse reposer la solution pendant 2 heures.
L'élaboration du produit de la réaction est effectuée selon les indications don- nées dans l'exemple 1, toutefois sans procéder à la pré- cipitation du sel de narcotine.'On obtient ainsi 10 par- 'ties en poids d'ester polysulfurique d'aoide chondroitine- sulfurique présentant une teneur en soufre de 11,08 %, un indice de viscosité [#] de 0,205 (dans du NaCl 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de =14 (o = 2 dans du NaC1 0,5 N).
Exemple 3
On dissout 5 parties en poids d'inuline ("Alant Staroh", Fisoher Scientific Co., Pittsburgh, U. S.A.) et 20 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium dans 50 parties en volume de formamide, on chauffe la solution obtenue pendant 2 1/4 heures à 6000 et on élabore le produit de la réaction selon les indi- cations données'dans l'exemple 1, mais sans précipitation du sel de narcotine, L'ester polysulfurique d'inuline obtenu (11 parties en'poids) présente une teneur en soufre de 15,5 T.
Exemple 4
On dissout 3 parties en poids de dextrane (résidu provenant de l'évaporation,d'une solution
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d'infusion commerciale "Maorodex", Pharmaoin Stockholm;.
Z5-7 = 0,19 eans du NaCl 0,5 N), a7D0= +1740 ( o = 2 dans du NaCl 0,5 N)) dans 30 parties en volume de form- amide, en chauffant, et on ajoute à la solution résul-
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tante une solution de 15 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium dans 30 parties en volume de formamide. On chauffe la solution obtenue pendant 4 heures à 85 C et on la laisse reposer pendant la nuit à la température ambiante.
Par élaboration et purification du produit de la réaction à l'aide du sel de narcotine, selon les indications données dans l'exemple 1, on obtient 4,2 parties en poids d'un ester polysulfurique de dextrane présentant une teneur en souffre de 15,3%, un indice de viscosité [#] de 0,20 (dans du .
20 NaC1 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]D de +123 (c = 2 dans du NaCl 0,5 N).
Exemple 5
On dissout 10 parties en poids d' ouate de carboxy- cel lose (produit de la "Tennessee Eastman Corporation", USA) dans 100 parties en volume de.formamide, en chauf- fant sur un bain de vapeur. On ajoute à la solution 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium et on chauffe le mélange pendant 2 heures à 85 C. En élaborant le produit de la réaction selon les indications données dans l'exemple 1, on obtient 4 parties en poids d'un ester poly- sulfurique de carboxycellulose présentant une teneur en soufre de 7,2% et un indice de viscosité[#] de 0,125 (dans du NaCl 0,5.N).
Exemple 6
On dissout 10 parties en poids d'amidon de pomme de terre dans 200 parties en volume de formamide, en chauffant sur un bain de vapeur. On obtient ainsi un gel épais, Lorsqu'on ajoute 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium, le gel se liquéfie et forme une solution lim- pide. Après chauffage pendant 2 heures à 80 C, on laisse
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reposer la solution pendant la nuit à la température am- biante. En élaborant le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 1, on obtient 11 parties en poids d'un ester polysulfurique d'amidon présentant une teneur en soufre de 13,6%, un pouvoir rotatoire [Ó]20D de +114 (c = 1, dans du NaC1 0,5 N) et un indice de viscosité [#] de 0,26 (dans du NaCl 0,5 N).
Exemple 7
On met en suspension 10 parties en poids d'alginate sodique commercial dans 200 parties en volume de formamide, pour obtenir une masse gonflée, partiellement dissoute.
Dans cette suspension, on verse une solution, chauffée à
80 C, de 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyri- dinium dans 100 parties en volume de formamide, le mélange de sulfatation se transformant en une solution. Après chauffage pendant 2 heures à 85 C on laisse reposer la . solution pendant la nuit à la température ambiante et ensuite on élabore le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 1. On obtient ainsi 8 parties d'un ester poly- sulfurique d'acide alginique présentant une teneur en soufre de 10,7%, un.pouvoir rotatoire [#] 20D de -93,70 (c = 1, dans du NaC1 0,5N) et un indice de viscosité [3} de 1;0 (dans du NaCl 0,5 N).
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Exemple 8
On,dissout 10 parties en poids de lévane (fraction d'une préparation obtenue à partir de sucre de canne à l'aide de' Bac. subtilis; voir J. Aschner et al., Nature 139, 27 (1942) [#] = 0,10 (dans du NaCl 0,5 N) et ;7 20 -38,4 (c = 1, dans du NaC1 0,5 #)) dans 50 parties en
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volume de formamide, en chauffant sur un bain de vapeur.
La solution obtenue est additionnée d'une solution de 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium dans 50 parties en volume de formamide et chauffée pendant 1 heure à 80 C. On laisse reposer pendant la nuit et ensuite on élaboi le produit de la raaction de la manière décrite dans l'exemp' 1. On obtient ainsi 12,8 parties en poids d'un.ester polysul furique de lévane présentant une teneur en soufre de 19%, un indice de viscosité [#] de 0,025 (dans du NaC1 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -14,6 (c = 2, dans du NaCl 0,5 N).
Exemple 9
On met en suspension, en agitant vigoureusement, 10 parties en poids de pectine dans 300 parties en volume de formamide et on chauffe la suspension pendant 3 heures à 800 C. Ensuite, on ajoute 50 parties en poids de N-sulfotrio- xyde de pyridinium et on chauffe le mélange pendant 2 heures sur un bain de vapeur.
En élaborant le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 1, on obtient 11, 5 parties en poids d'un ester polysulfurique de pectine présen- tant une teneur en soufre de 12,9%, un indice de viscosité [#] de 1,05 (dans.du NaC1 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de +170,5 (c = 1, dans du NaC1 0,5 N):
Exemple 10
On dissout, en agitant, 240 parties en poids de formiate de chitosane, [#] = 0,80 (dans du NaCl 0,5 N), dans 2400 parties en volume d'eau chaude, on porte la solu- tion à 70 0-.dans un thermostat et On'µ ajoute 48 parties en* volume de peroxyde d'hydrogène à 30% On chauffe le mélange
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pendant 3 heures à 70 C, la température s'élevant passa- gèrement à 80 C. Ensuite, on concentre la solution de réac- tion à 1200 parties, sous pression réduite, et on ajoute 7000 . parcies en volume d'acétone au concentrat pour provoquer une précipitation. Le formiate de chitosane dégradé obtenu est essoré, séché et broyé.
Le rendement en formiate de chitosane dégradé se monte à 230 parties en poids; [#] = 0,23 (dans du
NaCl 0,5 N).
On dissout 5 parties de ce formiate de chLtosane dégradé dans 50 parties en volume de formamide et on ajoute, en refroidissant efficacement et en agitant, à 5-10 C, un total de 10 parties en volume d'oléum. Ensuite, on agite pendant 20 heures à 25 C. On ajoute 300 parties en volume de méthanol au mélange de sulfatation pour provoquer une précipitation. On essore le précipité et on le lave au méthanol.
Après reprise du produit lavé dans 40 parties en volume d'eau, on ajiste le pH à 9 en ajoutant de la soude caustique concen- trée et on reprécipite par 300 parties en volume de méthanol.
On dissout le sel sodique obtenu dans 100 parties en volume deau On ajuste le pH de la solution à 5 à l'aide d'acide chlorhydrique et on ajoute un peu de glace. A partir de cette solution, on précipite le sel de narcotine en ajoutant une solu- tion.de 10 parties en poids de chlorhydrate de narcotine dans 100 parties en volume d'eau.
Le sel de narcotine obtenu. est lavé à fond aved de l'eau glacée et ensuite décompo- sé par une solution de carbonate de sodium à 10%, en agitant pendant 20 heures.,Après essorage,.on ajuste le pH du fil- trat à 6 par de, l'acide acétique glacial, on concentre à 15 parties en volume sous pression réduite et on ajoute du méthanol pour précipiter 3,8 parties,en poids d'un ester polysulfurique de chitosane qui présente un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -13,6 (c = 2, dans du NaC1 0,5 N), un indice de
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viscosité [#] de 0,13 (dans du NaC1 0,5 N), une teneur en groupes formyle de 2,6%, une teneur en azote total de
3,7%, une teneur en azote selon Van Slyke de 1.9% et une te- neur en soufre de 14,
fil.
Exemple 11 @
On dissout 5 parties en poids de formiate de chitosane dégradé ([#]= 0,23, dans du NaCl 0,5 N) dans 50 parties en volume de formamide et on introduit la ,solution obtenus dans un mélange fondu obtenu en ajoutant, goutte à goutte et en refroidissant vigoureusement, 10 parties en volume d'oléum à 50 parties en volume de pyridine. Le mé- lange oléum-pyridine se dissout dans la solution formamidique.
La solution de réaction est agitée pendant 2 heures à 90 C
En élaborant le produit.de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 10, on obtient 5,5 parties en poids d'un ester polysulfurique de chitosane présentant un pou- voir rotatoire [Ó]20D de -300 (c = 2, dans du NaCl 0,5 N), un indice de.viscosité [#] de 0,12 (dans du NaCl 0,5 N), une teneur en azote . selon Van Slyke de 0,14% et une teneur en soufre de 13,02%.
Exemple 12 ,
On dissout 10 parties en poids d'acide chondroitine- sulfurique partiellement dégradé ({#}= 0,20) dans 100 parties en volume de formami e, en chauffant sur un bain de vapeur. On ajoute à la solution, goutte à goutte et en re- froidissant à 5-10 c avec l'eau glacée, 20 parties en vo- lume d'oléum et on continue agiter le mélange pendant environ 24 heures, à la température ambiante (20 C).
En.élaborant le
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produit de la réaction selon les Indications données dans l'exemple 10, on obtient environ 10 parties en poids d'ester polysulfurique de chondroitine présentant un pouvoiir rotatoire La 720 de -10 (c=1, dans du NaCl 0,5 N), un indice de viscosité' [#] de 0,09 (dans du NaCl 0,5 N). et une teneur en soufre de 15,09%
Exemple 13
On dissout, en agitant, 10 parties en poids de levane partiellement dégradé ([#] = 0,10 (dans du NaC1 0,5 N), La-76 = -38,5 (c = 2, dans du NaC1 0,5 N)) dans 100 parties en volume de formamide.
On ajoute à la solution, goutte à goutte et en refroidissant avec de la glace (tem- pérature de réaction 5 à 10 C), 20 parties en volume d'oléum, on continue à agiter le mélange pendant environ 24 heures à la température ambiante et on élabore le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 10. On ob- tient ainsi 6 parties en poids d'un ester polysulfurique de lévane présentant un indice de viscosité [#] de 0,023 (dans du NaCl 0,5 N), un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -4,70 (c = 2, dans du NaC1 0,5 N) et une teneur en soufre de 18,9%.
Exemple 14
On dissout, en agitant et en chauffant faiblement, 8 parties en poids d'amidon partiellement dégradé , ([#] = 0,04 (dans du NaC1 0, 5 N)0 dans environ 100 parties en volume de formamide et on ajoute à la solution, goutte àgoutte et en refroidissant avec de la glace,. 16 parties en volume
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d'oléum. On agite le mélange pendant 24 heures à la tem- pérature ambiante et on élabore le produit de la réaction selon les indications données dans l'exemple 10. L'ester polysulfurique d'amidon ainsi obtenu présente un pouvoir ro- tatoire [Ó]20D de +80 (c = 2, dans du NaCl 0,5 N), un indice de viscosité [#] de 0,037 (dans du NaCl 0,5 N) et une teneur en soufre de 19,3%.