Brevet FR2010977A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne l'acide 5'-guanylique cristallisé (ctest-à-dire ie guanosine-5'-monophosphate) et un procédé pour sa préparation. L'acide 5'-guanylique cristallisé considéré est, soit l'acide 5'-guanyliqueannydre, soit l'acide 5'-guanylique trihydraté. Le procédé conforme à l'invention comporte la cristallisation, à un pH compris entre 0,3 et o,8, d'une solution contenant l'acide 5'-guanylique accompagne decertaines impuretés spécifiques, comme le guanosine-2',5'-diphosphate et le guanosine-3', 5'-diphosphate (ces deux diphosphates seront dans ce qui suit simplement désignés par "GDP1,). Le procédé conforme à l'invention comprend également, éventuellement, la conversion de l'acide 51-guanylique trihydraté, cristallisé en acide 5'-guanylique anhydre pur cristallisé On sait que le sel disodique de l'acide 5'-guanylique présente de façon marquée la propriété d'améliorer et/ou d'augmenter la saveur des produits alimentaires, et qu'il est par suite largement employé dans l'industrie alimentaire ou dans la cuisine Un objet de la présente invention est la préparation d'un composé intermédiaire pur pour l'obtention de ce produit. Il est indiqué dans le brevet-des E.U.A.-N 3.290Q285 que l'acide 5'-guanylique et ses sels d'un métal alealin peuvent être cristallisés à un pH compris entre 1 et 5. Néanmoins, dans ces conditions, c'est uniquement le sel alcalin de l'acide 5'guanylique qui a pu être effeetivement obtenu, sans obtention de cristaux de l'acide 5'-guanylique libre. D'autre part, il a été constaté par la demanderesse qu'il est difficile d'obtenir des cristaux d'acide 5'-guanylique libre faciles à filtrer ne contenant pas d'impuretés, pour les valeurs de pH indiquées dans ce brevet des E.U.A. à partir d'une solution contenant de l'acide 5'-guanylique et des impuretés comme les GDP. En présence de ces impuretés, et pour le pH indiqué, l'acide 5'-guanylique est précipité à l'état amorphe, pulvérulent ou gélatineux. Dans l'étude approfondie de la production de cristaux facilement filtrables d'acide 5'-guanylique à partir d'une solution d'acide 5'-guanylique contenant du GDP et dtautres impuretés, la demanderesse a découvert qu'il est possible de précipiter l'acide 5'-guanylique libre, sous forme de cristaux facilement filtrables, lorsque la cristallisation de la solution est effectuée à un pH compris entre 0,) et 098;-ei la -et présente invention est le résultat de cette découverte. I1 ressort donc de là que les laboratoires de- la demanderesse ont été les premiers à préparer effectivement l'acide 5'-guanylique cristallisé. Une solution d'acide 5'-guanylique pouvant être traitée conformément à la présente invention, dérive par exemple de la phosphorylation d'une guanosine non purifiée, comme elle est indiquée par exemple dans les brevets Japonais N 11,068/67 et 11.071/67. Cette solution contient générale- ment, en dehors du GDP, de la guanine, de la guanosine, de l'acide chlorhydrique et de l'acide phosphoriques comme impuretés. Parmi ces impuretés, le GDP présente sur la cristallisation et la pureté de l'acide 5'-guanylique, un effet particulièrement défavorable. Dans la mise en oeuvre de l'invention, cette solution est d'abord, éventuellement, réglée à une concentration en acide 5'-guanylique comprise entre 10 et 200g par litre; et de préférence entre 40 et 80g par litre. Si la concentration en acide 5'-guanylique est trop faibles les rendements sont plus bas et 1s vitesse de cristallisation est diminuée. D'autre part, une concentration trop élevée conduit à des puretés inférieures et à une vitesse de cristallisation plus faible. Une solution d'acide 5'-guanylique ayant l'origine indiquée ci-dessus contient généralement le GDP en quantité correspondante à 5% environ en poids de l'acide 5'-guanylique dissous. (Dans ce qui suit, sauf spécification Contraire, les quantités de GDP sont indiquées en pourcentages pondéraux, par rapport à l'acide 5'-guanylique). C'est dans ces conditions que le procédé de l'invention est applique avec ie plus de succès. Lorsque a quantité de GDP contenue est supérieure à 10% en poids environ, l'acide 5'-guanylique ne peut pas être précipité à l'état cristallisé, et d'autre part, le GDP tend à précipiter en même temps que l'acide 5'-guanylique.Il est préférable dans ce cas, d'ajouter de l'acide 5'-guanylique à la solution, de façon à diminuer le rapport du GDP à l'acide 5'-guanylique jusqu'à 5% environ. La quantité de GDP peut être déterminée par chromatographie sur papier. Conformément à l'invention, l'acide 5'-guanylique peut être précipité de sa solution contenant le GDP et autres impuretés, à l'état de cristaux faciles à filtrer et non souillés par des impuretés, à une valeur du pH comprise entre 0,3 et o,8 et plus particulièrement entre 0,6 et 0,7 avec des rendements élevés. En dehors de la zone de pH conforme à la présente invention, ce but est difficile à atteindre.En effet, si le pH est supérieur à 0,9 l'acide -5'-guanylique précipite à l'état gélatineux et il y a coprécipitation du GD?. D'autre part, si le pH est inférieur 0,2, il y a tendance à la décomposition de l'acide 5'-guanylique, Selon le procédé de l'invention, une solution d'acide 5'-guanylique est soumise) après réglage de son pH à une valeur comprise entre 0,3 et 0,8, à une cristallisation par les moyens classiques, ctest-à-dire amenée à sursaturation par un moyen convenable comme le refroidissement ou l'évapora- tion, avec cristallisation de l'acide 5'-guanylique sous forme d'acide libre. La cristallisation est effectuee à une température inférieure à 60 C et la solution est généralement refroidie à une température inférieure à 10 C. Elle est effectuée en un temps supérieur à 10 h; -et une période d'attente de 1 à 7 jours fournit des rendements plus élevés. Les cristaux résultants d'acide 5'-guanylique sont séparés de la liqueur mère par un procédé classique, par exemple par centrifugation ou filtration. Si- la cristallisation est effectuée à une température inférieure à 10 C environ, l'acide 51-guanylique se sépare sous forme de cristaux de trihydrate. D'autre part si la température est supérieure à 1500 environ, il est obtenu sous forme de cristaux anhydres. Les figures 1, 2 et 3 représentent respectivement les diagrammes de diffraction aux rayons X (procédé par la poudre Cu Ka) des cristaux de trihydrate, des cristaux anhydres et des précipités amorphes de l'acide 5'-guanylique. Dans tous les cas, l'acide 5'-guanylique précipite, soit à l'état anhydre, soit à l'état trihydraté, sous forme de cristaux bien définis, et ne contenant que très peu de GDP. L'acide 5'-guanylique libre ainsi obtenu peut être transformé en son sel disodique par neutralisation par la soude caustique, le carbonate de sodiums etc. t'invention va être décrite par quelques exemples de mise en oeuvre, qui ne doivent en aucune façon être considérés comme des limitations. EXEMPLE 1 On ajoute 50,1 g (175 mM) de guanosine à un mélange de 315 ml de triméthyl phosphate et de 48,1 ml (525 mM) d'oxy- chlorure de phosphore. An agite ce ce mélange pendant 6 h en le maintenant à la température de 0 C. On ajoute ensuite 900 ml d'eau au mélange réactionnel, en vue d'effectuer l'hydrolyse L'analyse chromatographique montre qu'il y a formation d'acide 5'-guanylique -avec un rendement de 84%. Le mélange réactionnel est traité par 31 de dichlorure d'éthylène, de façon à éliminer le triméthyl phosphate. La solution aqueuse ainsi obtenue contient 55g/l d'acide 5'-guanylique, et 5% de GDP. La solution est divisée en 10 portions égales. On règle le- pH de chacune de ces portions aux valeurs indiquées dans le tableau I, au moyen d'une solution normale de soude caustique, et on les abandonne au repos pendant 7 jours à la température de 5 C. Les précipités sont séparés sur un entonnoir de filtration de Buchnerg d'un-diamètre de 5 cm environ Le tableau I indique l'influence de la valeur du pH d'une solution d'acide -5'-guanylique ( c'est-à-dire la valeur du pH pour lequel I'-acide 5'-guanylique est précipité) sur la facilité de filtration, définie par le temps nécessaire à la filtration. Le tableau indique dgalement le rendement et le taux de contamination de acide 5'-guanylique précipité par le GDP. TABLEAU I Portion N pH Filtration Rendement Contamination ) pat le GDF (%) 1 0,1 Facile (moins de 15s) 20,3 0,0 2 0,3 " 59,7 0,0 3 0,4 " 65,1 0,1 4 0,5 " 68,7 0,1 5 0,6 " 72,3 0,1 6 0,7 " 76,6 0,5 7 0,8 " 79,7 0,7 8 0,9 Médiocre (30s environ) 80,4 2,1 9 ljO- Très mauvaise Solidifica- 5,0 (plus de 30 mn.) tion totale 10 2,0 " " 5,0 Ce tableau montre que la solution de départ doit être réglée à un pH inférieur à 0,8 pour ltobtention:de cristaux d'acide 5'-guanylique faciles å filtrer. Aux pH inférieurs à 0,2, le rendement en acide 5'-guanylique tend à baisser, tandis que, aux pH supérieurs à 0,9, la contamination des cristaux d'acide 5'-guanylique par le GDP augmente.On peut dont en conclure qu'une solution d'acide 5'-guanylique doit avoir son pH réglé entre 0,3 et 0,8 pour obtenir la précipitation de l'acide 5'-guanylique sous forme de cristaux. EXEMPLE 2 On prépare, comme dans 1 exemple 1, des solutions de départ présentant des concentrations diverses en acide 5t-guanylique, indiquées dans le tableau 2 et contenant 6% de GDP On règle à 0 > 6, par-une solution normale de; soude caustique, le pH de toute les solutions, et on les laisse au repos pendant 5 jours à la température de 50C. Le tableau 2 indique les résultats obtenus en ce qui concerne la cristallisation. TABLEAU II Concentrations (en Filtration des Dimension des Rendement g/1) d'acide 5'- cristaux cristaux en acide guanylique dans la obtenus obtenus 5'-guanysolution de départ lique 20 Facile Grande 20 40 " " 47 60 " " 70 80 " " 51 120 " Petite 45 EXEMPLE 3 On prépare, comme dans l'exemple 1, une solution contenant 55g/l d'acide 5'-guanylique et 6% de GDP.Le ph est réglé à 0,7 par une solution normale de soude caustique, et on laisse la solution au repos pendant 3 jours à la température de 5 C. On prépare d'autre part une solution contenant 60g/l d'acide 5'-guanylique et contenant 9% de GDP. Cette solution est traitée exactement comme la solution précédente. On a obtenu dans les deux cas des cristaux d'acide 5'-guanylique faciles à filtrer. Toutefois, le rendement était de 71% dans le premier cas etde 41% seulement dans le second. La demanderesse s'est livrée à une étude approfondie des propriétés de l'acide 5'-guanylique. Les résultats suivants ont été obtenus: 10 - Les cristaux d'acide 5'-guanylique sont très peu solubles dans l'eau, soit 0,5% à 20 C et 1% environ à 50 C. 2 - Les cristaux anhydres sont stables d une température supérieure à 150C environ, et les cristaux tri- hydratés sont stables à une température inférieure à 10 C environ 50 -- Des cristaux maintenus à l'état de boùillie aqueuse à une température donnée sont, s'ils ne sont pas stables à cette température, transformés en cristaux stables. 40 - La vitesse de la transformation des cristaux trihydratés en cristaux anhydres est supérieure à celle de la transformation inverse. Ainsi par exemple, si l'on maintient en suspension dans l'eau, par agitation, à la température constante de 5QOC, 2,5g d'acide 5'-guanylique trihydraté, et la même quantité de cristaux d'acide 5'-guanylique anhYdre, l'analyse aux rayons X montre que la totalité des cristaux de trihydrate sont transformés en cristaux anhydres en 1 h.Lorsque l'on maintient en suspension par agitation, à la tempéra ture de 250C, 0,67g de cristaux de trihydrate d'acide 5'-gua- nylique, et la même quantité de cristaux dtacide 5'-guanylique anhydre dans 100 ml d'eau, on constate que la totalité des cristaux du trihydrate sont transformés en cristaux anhydres en 18 h.Si l'on traite à la température de 100C dans les mêmes conditions, une bouillie présentant la même composition, aucune transformation ne se produit en 48 h. Lorsque l'on traite des bouillies identiques à des températures, d'une part de 50C et d'autre part de O à 3 C, les cristaux anhydres sont transformés en cristaux trihydratés, respectivement en des temps de 67 h et 41 h. A la suite de ces constatations, il a également été trouvé que,si l'on désire une pureté supérieure pour l'acide 5'-guanylique cristallisé obtenu comme ci-dessus, cette pureté peut être facilement obtenue en maintenant des cristaux bruts d'acide 5'-guanylique trihydraté à l'état de bouillie aqueuse à une température supérieure à 150C, jusqu'à transformation des cristaux de trihydrate en cristaux anhydres, avec séparation ultérieure de ces derniers cristaux. Parmi les impuretés comme la guanine, la guanosine, le GDP et les sels minéraux, le GDP est le plus difficile à éliminer totalement d'un précipité diacide 5'-guanylique. Ce fait est probablement du à ce que le GDP est, de toutes ces impuretés, celle dont la structure chimique est la plus voisine de cette de l'acide guanylique, son comportement étant par suite également voisin. Ceci reste vrai dans le cas où le GDP et l'acide 5'-guanylique sont traités sous forme de leurs sels sodiques. Néanmoins, le GDP peut être presque totalement éliminé avec une grande facilité et un rendement élevé, de l'acide 5'-guanylique, en utilisant le procédé de transformation de la présente invention. La purification de l'acide 5'-guanylique cristallisé par une simple recristallisation classique est inefficace. En effet, en raison de la faible solubilité de l'acide 5'-guanylique, cette cristallisation nécessite une quantité importanted'eau, de sorte que l'acide 5'-guanylique est récupéré avec de faibles rendements. Si, d'autre part, on cherche à élever la solubilité en augmentant la température, on accélère la décomposition de l'acide 5 '-guanylique. D'autre part, conformément à la présente invention, des cristaux d'acide 5'-guanylique trihydraté , mis en suspension dans une faible quantité d'eau et maintenus à une température supérieure à environ 15 C, sont rapidement transformés en cristaux d'acide 5'-guanylique anhydre plus purs, sans dissolution apparente des cristaux. Cette conversion conforme la présente invention est facile à effectuer dans une bouillie d'une concentration comprise entre 80 et 200g d'acide 5'-guanylique par litre d'eau, mais elle est également possible à une concentration pouvant atteindre 300g/l. Théoriquement2 la transformation des cristaux trihydratés en cristaux anhydres peut être effectuée à une tempé- rature non supérieure à 150C, mais elle est alors très lente On ne peut donc, dans la pratique industrielle, utiliser une température aussi basse. A une température relativement élevée, par exemple 500C, la transformation peut être effectuée en quelques heures, meme pour une coneentration relativement élevée de la bouillie. Lorsque la transformation conforme à l'inventIon est effectuée à une température relativement élevée, on constate fréquemment, une sursaturation accompagnée d'une baisse du;'ren- dement de la récupération. Dans ce cas, il est nécessaire de faire cesser la sursaturation, par exemple en abaissant légère- ment la température Dans la pratique, une fois la transforma tion achevée, la bouillie est de préférence refroidie, même jusqu'à une température inférieure à 10 C, afin d'améliorer le rendement.On pourrait croire que ce refroidissement provoquerait la cristallisation de l'acide 5'-guanylique à l'état de trihydrate, mais cette transformation ne se produit et l'analyse aux rayons X ne montre pas la présence de cristaux de trihydrate, comme on peut le voir d ans le tableau III, en raison vraisemblablement de ce que les premiers cristaux anhydres d'acide 5'-guanylique servent de germes. Il a de plus été constaté que le traitement de acide 5'-guanylique, même à une température atteignant 500C pendant plusieurs heures, ne provoque qu'une faible décomposition de l'acide, généralement inférieure à 0,5%, et que les produits de décomposition ainsi formés ne contaminent presque jamais les cristaux d'acide 5'-guanylique. TABLEAU III Expérience N01 Expérience N02 A GMP 80,5% GMP 80,5% Cristaux de Composition % GDP(*2) 0,8% GDP 0,8% GMP brut H2O 17,8% H20 17,8% (* 1) Par chromatogra- Trois taches de comme phie * 3 G(*4), GR(*5) et expérience sur papier GDP, distinctes N 1 de celles de GMP. B Concentration Conditions de la bouillie 80 100 de la (en g par litre de H2O transformation de H20) Température 45 C 50 C Temps (heures) 16 2 Refroidissement Jusqu'à 5 C en Jusqu'à 5 C en 3 h et maintien 2 h et main à 5 C pendant tien à 5 C 1 h. pendant 30 mn. C DiCfraction aux Uniquement cris- Comme -expé Cristaux de rayons X taux de GMP rience N 1 GMP anhydre anhydres Rendement de la 88% 85% résultants récupération (%) (* 6) Composition % GMP 64,4 GMP 70,5 GDP 0,2 GDP 0,3 H20 35,5 H20 27,8 Chromatographie Seulement une Comme sur papier légère tache de expérience G distincte de N0 1 celles de GMP Décomposition % 3 0,6 * 1 : Acide 5'-guanilique i 2 : Guanosine -2', 5-diphosphate ou guanosine 3', 5,-diphosphate. X 3 5 Résultats analytiques par chromatographie sur papier (développement : n-propanol, ammoniaque, eau, Rapports = 20 : 15 : 3) taches de 100 &gamma; * 4 : Guanine * 5 : Guanosine X 6 ç Cristaux humides. EXEMPLE 4 Des cristaux bruts d'acide 5'-guanylique trihydraté obtenus comme dans l'exemple 1, par phosphorylation d'un mélange de guanosine et d'oxychlorure de phosphore, présentent les compositions indiquées dans la colonne A du tableau III. Ces cristaux bruts sont transformés en cristaux diacide 5' -guanylique anhydre dans les conditions indiquées dans la colonne B du tableau. Après séparation par centrifugation, ces cristaux présentent les propriétés indiquées dans la colonne C. Comme il ressort du tableau III, l'analyse par chromatographie sur papier montre que les trois taches bien nettes constatées dans le cas des cristaux bruts de départ d'acide 5'-guanylique ont disparu, presque complètement ou en totalité, dans les cristaux résultant d'acide 5'-guanylique anhydre* Ceci signifie donc que le guanosine-2', 5'-diphosphate et le guanosine 3' 5' diphosphate ainsi que les autres impuretés difficiles à éliminer par un procédé classique, ont été très racilement supprimées avec obtention d'acide 5'-guanylique cristallisé très pur. R E V E N D I C A T I O N S 1 -~Acide 5'-guanylique cristallisé. 2 - Cristaux d'acide 5'-guanylique trihydraté. 3 - Cristaux d'acide 5'-guanylique anhydre. 4 - Procédé de préparation de l'acide 5'-guanylique cristallisé comportant la précipitation de l'acide 5'-guanylique à un pH compris entre 0,3 et 0,8, à partir d'une solution contenant l'acide 5-'-guanylique avec, comme impuretés prineipaless le guanosine-2', 5'-diphosphate et/ou le guanosine-3', 5'-diphosphate, et séparation de l'acide 5'-guanylique cristallisé 5 - Procédé de préparation de l'acide 5-guanylique cristallisé, conforme à la revendication 4, et dans lequel la précipitation est effectuée à une température inférieure à 100C, avec obtention d'acide 5'-guanylique trihydraté cristallisé, ce procédé comportant le maintien des cristaux d'acide 5'-gua- nylique trihydraté à l'état de bouillie aqueuse à une température supérieure à 15 C, jusqu'à ce que les cristaux trihydratés soient transformés en cristaux plus purs d'acide 5'-guanylique anhydre, puis séparation de ces cristaux de la liqueur mère.