Brevet FR2051543A1 — publié le 19710409

La présente invention concerne un procédé de fabrication de nitrates de stéroSdes et stéroïdoglucosides cardio-actifs des types cardénolide et bufadiénolide. De tels nitrates étaient inconnus jusqu'à présent, L'estérification en esters de acide nitrique des groupes hydroxyle au moyen diacide nitrique est une réaction connue depuis longtemps. Ainsi, les alcools tels que méthanol peuvent, par exemple, être convertis en nitrates correspondants par action de l'acide nitrique concentré en présence d'urée.Les composés tels que les sucres comportant plusieurs groupes hydroxyle dans leur molécule sont le plus avantageusement convertis en nitrates de sucres au moyen de mélanges anhydride acétique-acide nitrique (voir Avances of Carbohydrate Chemistry, t. 12, pp. 117135 t157J). La formation de nitrates par cette méthode a également été réalisée avec quelques stéroïdes hormoniques, par exemple le 3x,21-dihydroxy-11-oso-2C-hydroxyméthyl-5p-prégnane (demande de brevet Âllemagne Fédérale N0 1v2150704)o Les composés sensibles à l'action des acides n'ont jusqu'ici, par encore été transformés de cette manière, du fait que lton peut s'attendre à des réactions secondaires importantes0 Pour de tels composés, auxquels appartiennent aussi, entre autres, les stéroïdes cardioactifs, on peut envisager une estérification dans la pyridine. Des essais effectués dans ce sens n'ont donné toutefois que des résultats négatifs, c'est-à-dire que, en solution pyridinique, ou en présence de catalyseurs alcalins tels que l'acétate de sodium ou d'agents fixant l'acide nitrique tels que le fluorure de sodium, les stéroïdes cardio-actifs ne peuvent pas être convertis en leurs nitrates. La présente invention a trait à un procédé de préparation des nitrates de stéroïdes cardio-actifs. A cet effet, conformément à la présente invention, les stéroïdes cardio-actifs sont traités par un excès d'acide nitrique concentré (ou de sels dudit acide) additionné d'anhydride acétique, éventuellement en présence dlun solvant. Le rapport moléculaire anhydrid-e acétique/acide nitrique peut varier entre les limites 1:1 d à 50:1, des mélanges de 1,2:1 à 10:1 étant les plus appropriés0 Par mole de groupes -OH à estérifier, on ajoute 1 à 50, et de préférence 5 à 30 moles d'acide nitrique ou des quantités équivalentes de ses sels, en particulier de nitrates de métaux lourds tels que le nitrate de cuivre.La réaction a lieu, conformément à la présente invention, à des températures situées entre -80 et +500 C, et de préférence à -40 jusqu'à 250 C. Comme solvant pour ladite réaction, on peut utiliser surtout les hydrocarbures halogénés tels que le chloroforme ou le chlorure de méthylène, et également l'acétone, le nitrile acétique ou le nitrobenzène0 Le mélange anhydride acétique/acide acétique - ou, respectivement, anhydride acétique/nitrate - peut, aussi jouer lui-même le rôle de solvant. Les stéroïdes cardio-actifs qui ne se dissolvent pas, ou ne se dissolvent que partiellement, dans de tels solvants peuvent également être traités avec succès en suspension. La réaction s'effectue très rapidement et est, en général, terminée en l'espace d'une heure. La réaction selon la présente invention est d'autant plus surprenante que, du fait de la sensibilité à l'égard des acides des stéroïdes cardio-actifs, on pouvait craindre des réactions secondaires telles que la deshydratation ou la scission de glucosides. De telles réactions secondaires ne se produisent pratiquement pas lorsque l'on n'ajoute, par mole de groupe -OH, pas plus de 50 moles d'acide nitrique ou d'une quantité équivalente de nitrate et que l'on traite le mélange réactionnel aussitôt après que la réaction désiréé est achevée. Le procédé selon la présente invention rend possible la conversion en nitrates correspondants des groupes -OH primaires et secondaires de glucosides cardio-actifs tant dans la partie stérolde que dans la chaîne sucre. D'une manière générale, tous les groupes -OH acylables sont estérifiés. Les groupes -OH tertiaires ne sont pas estérifiés0 Les groupes carbonyle ne sont pas modifiés. Des estérifications partielles sont également possibles conformément à la présente invention. On atteint ce résultant en faisant varier la quantité d'acide nitrique mise en réaction par groupe -OH. On peut en outre, à partir de génines (aglucones) ayant deux groupes -OH acylables ou davantage, obtenir des nitrates ayant un groupe -OH libre en position 3 et, cela, par scission de la channe sucre de pernitrates de glucosides au moyen d'acide, de manière connue. Une estérification sélective est possible par la voie suivante : Protection de groupes hydroxyle déterminés par réaction avec des composés tels que l'anhydride borique, réagissant sélectivement avec les groupements diol cis-1,2 et cis-1 , estérification, au moyen diacide nitrique, des groupes hydroxyle restés libres; scission consécutive des groupes protecteurs. Dans les esters nitriques préparés conformément à la présente invention, la structure des glucosides/stérodes cardioactifs mis en oeuvre comme composés de départ reste inchangée. Cela a pu être prouvé par élimination du radical nitrate des composés obtenus, de manière connue en soi, par réduction au moyen d'agents réducteurs suffisamment forts qui n'altèrent pas les stéroïdes et stéroido-glucosides, par exemple au moyen de métaux, de la poudre de zinc de préférence. De cette manière, les composés de départ (soit, par exemple, les glucosides et aglucones du type Digitalis et Strophantus et aussi les butadiénolides, proscillaridine par exemple) sont retrouvés inaltérés, à coté d1une faible quantité (moins de 5 %) de produits de scission de la chaîne sucre. La structure des nitrates esb er outre confirmée par le spectre infrarouge et par les résultats de l'analyse élémentai reO Dans le spectre infrarouge se présente de nouvelles bandes, caractéristiques du groupe -ONO2, à environ 1640 K, 1280 K et 860 K. Les nitrates obtenus selon la présente invention ont une action inotrope positive qui est en partie plus forte que celle des stéroides ou stéroldo-glucosides cardio-actifs de base. Ainsi, les nitrates mentionnés ci-dessous exercent l'action inhibitrice suivante sur l'ATpase de transfert -(voir, sur ce critère, K. Repke et H0 Portius, Experientia, t. 19 [1963], pO 452) des cellules des muscles du coeur TABLEAU I Composé Action inhibitrice 50 % [ -moles] Gitoxigénine-3ss, 16ss-dinitrate 0,43 Gitoxigénins 10,8 Helvéticoside-mononitrate 0,7 lielvéti coside-dinitrate 2,6 Helvéticoside 1,4 A c8té de l'action inotrope positive, certains des nitrates préparés selon la présente invention présentent également une action spasmolytique. TABLEAU II Action spasmolytique sur l'iléum du cobaye Composé ED50 [ -moles] Digitoxigénine-3ss-nitrate 1,0 Digoxigénine-3ss-12ss-dinitrate 10,0 Cymarol-dinitrate 10,0 Cymarol 0,092 (élévation du tonus) En dehors de ces applications, les nitrates des stéroi- des cardio-actifs constituent des produits intermédiaires pour d'autres synthèses, car les groupes hydroxyle desdits stéroïdes se trouvent protégés lors de nouvelles réactions, le radical nitrate pouvant être à nouveau éliminé, le cas échéant. La présente invention est illustrée par les exemples de réalisation suivants, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif. Exemple 1 - Digoslne-pentanitrate On dissout 100 mg de digoxine (0,128 m.mole) dans 2 cm3 de chlorure de méthylène et on refroidit cette solution dans un mélange de glace et de sel (température du bain, -16 C). On y ajoute un mélange, également refroidi,de 0,4 cm3 d'anhydride acétique (4,2 m.moles) et 0,14 cm3 d'acide nitrique absolu (3t3 m.moles) (correspondant à 25 moles d'acide nitrique par mole de digoxine)0 Au bout de 1 minute, on ajoute 25 cm3 d'eau, on extrait au chloroforme et on lave les extraits chloroformiques jusque neutralité. Après évaporation du chloroforme, il reste 125 mg de digoxine-pentanitrate brut, que l'on purifie par chromatographie sur gel de silice et fait recristalliser dans un mélange pyridine-méthanol-eau. P.F. 1 54,5-156, 50C. Rendement 85 mg de digoxine-pentanitrate. On peut, de même, utiliser, au lieu de chlorure de méthylène, d'autres hydrocarbures halogénés, et en outre de l'anhydride acétique, de l'acétone, du nitrile acétique ou du nitrobenzène. La durée de réaction nécessaire est d'environ 20 minutes (à -100C) dans le cas d'emploi de nitrile acétique et d'environ I heure dans le cas de l'anhydride acétique. Après lavage à neutralité de la solution, les esters nitriques formés peuvent également (surtout en cas d'utilisation de solvant à point dtébullition relativement élevé) être précipités par addition d'hydrocarbures, heptane par exemple, Exemple 2 - Dizitoxine-tétranitrate On dissout 1,0 g de digitoxine dans un mélange de 20 cm3 de chloroforme et 4,0 cm3 d'anhydride acétique et on y ajoute, à +200C, en agitant, 1,4 cm3 d'acide nitrique absolu. Au bout de 3 minutes, on ajoute 15 cm3 de méthanol et on neutralise la solution au moyen d'une solution saturée de bicarbonate de sodiums On sépare la phase organique et on extrait la phase aqueuse par agitation avec deux fois 10 cm3 de chloroforme0 Les extraits chloroformiques réunis sont lavés à l'eau et évaporés à siccité0 Résidu : 1,1 g de digitoxine-tétranitrate brut. La substance brute est soumise à une séparation par chromatographie en couche préparative sur gel de silice @@254 + 366 (0,55 g par plaque de 100 x 20 cm) dans un mélange chlorure de méthylène-méthanol 193:70 On obtient comme constituant principal, après recristallisation dans un mélange méthanolchlorure de méthylène, 0,47 g de digitoxine-tétranitrage, P.F. 168-170 C. Exemple 3 - Proscillaridine-2',3',4'-trinitrate On met en suspension, sous agitation, 4,05 g de proscillaridine dans 160 cm3 de chlorure de méthylène et on y ajoute, à -400C, un mélange, également refroidi, de 20,2 cm3 d'anhydride acétique et 7,0 cm3 d'acide nitrique absolu. L'agi- tation étant poursuivie à -400C, la proscillaridine entre en solution en espace de 30 minutes.Après 10 minutes de plus, on ajoute 25 cm3 de méthanol, on verse le tout dans 0,8 litre d'eau et on secoue énergiquement, on sépare la phase organique, on extrait deux fois encore la phase aqueuse avec chaque fois 40 cm3 de chlorure de méthylène et on lave les phases organiques réunies, jusqu neutralité, avec une solution aqueuse de bicarbonate de sodium. On fait recristalliser, dans un mélange méthanol-eau, le résidu gluant obtenu par évaporation du chlorure de méthylène, ce qui donne 5,4 g de produit brut. Par chromatographie sur colonne de 5,0 g de substance brute sur 5Q0 g de gel de silice G, on réalise, au moyen d'un mélange chlorure de méthylène-méthanol, une séparation en trois fractions principales. A partir de la 2ème fraction, on obtient, après recristallisation dans le méthanol, 1,7 g de proscillari dine-2',3',4'-trinitrate pur, P.F. 193-1960C, et, à partir de la 3ème fraction, après recristallisation dans un mélange chlorure de méthylène-méthanol, 0,51 gde proscillaridine-3',4'-dinitrate, fondant à partir de 2000 C, avec décomposition. Exemple 4 - Digosine-Pentnnitrate On ajoute une solution de 100 mg de digoxine (0,128 m. mole) dans 2 cm3 de chlorure de méthylène à un mélange, refroidi par de la glace, de 1540 mg de nitrate de cuivre trihydraté (6,4 m.moles) et 4,5 cm3 d'anhydride acétique (47 m.moles) et on abandonne au repos pendant 10 minutes à OOC, Le traitement selon l'exemple 1 fournit 115 mg de digoxine-pentnnitrate brut, soit 90 % de la théorie. Exemple 5 - DigoTine-mono-. -di-. -tri- et -tétranitrates On fait réagir 100 mg de digoxine (0,128 m.mole) avec 0,16 cm3 dssanhydride acétique et 0,056 cm) (1,3 m.mole) d'acide nitrique absolu, selon l'exemple 1. Le produit de la réaction contient, à côté d'un peu de matière de départ, les mono-, di-, tri- et tétranitrates de digoxine. Ces composés se distinguent du pentanitrate de digoxine par leur vitesse de migration (système : acétate d'éthyle/éther di-n.propylique 75:25 sur plaques DC de gel de silice G de la Société Merck) Digoxine-mononitrate = 22 R(digoxine-pentanitrate = 100) Digoxine-dinitrate = 34 Digoxine-trinitrate = 52 Digosine-tétranitrate= 63 Exemple 6 Gitoxine-3',9',15',16'-tétranitrate On dissout 100 mg de gitoxine dans 0,25 cm3 pyridine, on ajoute une solution de 88 mg d'anhydride borique dans la pyri dine (1 mole de gitoxine/lO moles d'anhydride borique), on laisse reposer pendant une heure à 200C et on évapore ensuite à siccité. On fait dissoudre le résidu dans 2 cm3 de chlorure de méthylène, on le fait réagir et on le traite ensuite selon l'exemple 1. Le 3', 9', 15', 16'-tétranitrate de gitoxine présente, lors de la chro matographie en couche mince, une vitesse de migration relative de R(gitoxine-pentanitrate = 100) = Système : acétate d'éthyle/éther di-n0propylique 75:25 sur plaques DC de gel de silice G de Merck. Exemple 7 - Gitoxiénine-1 6mononitrate On fait dissoudre 2,0 g de gitoxine-pentanitrate brut dans 400 cm3 d'acétone et on y ajoute 20 cm3 d'acide chlorhvdrique concentrés Après un repos de 2 jours à la température ordinaire, le mélange est neutralisé au moyen d'une solution aqueuse saturée de bicarbonate de potassium et l'acétone est chassée en quasi totalité par distillation sous vide. Par agitationsrépétées avec du chloroforme, on obtient le gitoxine-1 6'3-mononitrate en même temps que des nitrates de sucres.Par chromatographie sur colonne de gel de silice, par chromatographie préparative en couches ou par répartition selon Craig, on obtient, après re cristallisation dans un mélange méthanol-eau, 0,41 g de gitoxigénine-16ss-mononitrate pur, P.F. 212-214 C. D'autres composés conformes à la présente invention sont indir1ués dans le Tableau III ci-dessous. TABLEAU III Poids Teneur en Rf (1) (indi- Prépara Formule molécu- azote (%) P.F. ( C) ce de réten- tion de brute laire tion) dans le manière Cal- Trousystème analogue culée vée à l'Ex. Digitoxigénine-3ss- C23H33NO6 419,5 3,34 3,26 191-194 0,94 n-propyl- 4 mononitrate (CH3OH) éther-THF(4) 2:1 Gitoxigénine-3ss, 16ss- C23H32H2O9 480,5 5,83 5,69 218-219 0,90 n-propyl- 4 dinitrate (CH3OH- éther-THF CH2Cl2) 2:1 Gitoxigénine-16ss C23H33NO7 435,5 3,22 3,43 212-214 0,24 THF-hep- 7 mononitrate (CH3OH-H2O) tane 1:1 Gitoxigénine-3ss, 16&alpha;- C23H32H2O9 480,5 5,83 5,63 206-207 0,57 THF-hep- 1 dinitrate (CH3OH-H2O) tane 1::3 Gitoxigénine-16&alpha;- C23H33NO7 435,5 3,22 3,37 146-149 0,34 THF-hep- 7 mononitrate (CH3OH-H2O) tane 1:1 Digoxigénine-3ss, 12ss- C23H32H2O9 480,5 5,83 5,65 182-183 0,93 n-propyl- 4 dinitrate (CH3OH-H2O) éther-THF 2:1 Digoxigénine-12ss- C23H33NO7 435,5 3,22 3,11 208-210 0,26 THF-hep- 7 mononitrate (CH3OH-H2O) tane 1:1 Strophantidine-3ss- C23H31NO8 449,5 3,11 3,03 207-209 0,15 THF-hep- 1 mononitrate (CH3OH- tane 1::1 CH2Cl2) Ouabagénine-1ss,3ss, 11&alpha;, C23H30N4016 618,5 9,05 9,05 195 (CH3OH- 0,33 THF-hep- 1 19-tétranitrate CH2Cl2 tane 1:1 Digitoxine-3',9', 15', C41H60N4O21 945,0 5,93 5,72 168-170 0,80 THF-hep- 2 16'-tétranitrats (CH3OH- tane 1:3 CH2Cl2) TABLEAU III (suite) Gitoxine-16ss,3',9',15'- C41H59N5O24 193-195 0,38 THF-hep1006,0 6,96 7.04 16'-pentanitrate (CH3OH-H2O) tane 1:4 Gitoxine-3',9',15',16'- C41H60N4022 961,0 5,83 - - 77 n-propyléther- 6 tétranitrate acétate d'éthyle 3::1 (2) Gitoxine-16&alpha;,3',9',15'- C41H59N5024 1006,0 6,96 6,84 170-171 0,59 THF-hep- 1 16'-pentanitrate (CH3OH-H2O) tane 1:3 Digoxine-12ss,3',9',15'- C41H59N5O24 1006,0 6,96 6,67 154,5-156,5 0,87 16'-pentanitrate (CH3OH-H2O) THF-heptane 1:2 1 et 4 Digoxine-12ss-3',9'- C41H61N3O20 916,0 4,58 4,15 146-150 0,80 THF-hep- 6 trinitrate (CH3OH-H2O) tane 1:1 Digoxine-mono-, di-, - - - - - 22, 34, 52, 63 5 tri-, tétranitrates Propyléther-acétate d'éthyle 3::1 (3) Lanatoside B-hepta- C49H69N7O34 1300,2 7,54 - 134-138 0,94 n-propylé- 1 et 4 nitrate (CH3OH-H2O) ther-THF 2:1 Lanatoside C-hepta- C49H69N7O34 1300,2 7,54 7,13 169-171 0,34 THF-hep- 1 nitrate (CH3OH-H2O) tane 1:3 Cymarine-4'-mono- C30H43NO11 593,6 2,36 2,21 123-125 0,46 THF-hep- 1 nitrate (CH3OH- tane 1:1 CH2Cl2) Cymarol-4', 19- C30H44N2O13 640,7 4,37 4,10 107-109 0,47 THF-hep- 1 dinitrate (CH3OH-H2O) tane 1: :2 Helvéticoside-3',4'- C29H40N2O13 624,6 4,48 4,16 205-208 0,50 THF-hep 1 et 2 dinitrate (CH3OH) tane 1:1 Helvéticoside-4'- C29H41NO11 579,6 2,42 2,47 224-225 0,10 THF-hep- 1 et 2 mononitrate (CH3OH) tane 1:1 Helvéticosol-3',4',19- C29H41N3O15 671,6 6,26 6,33 159-160 0,23 THF-hep- 1 et 2 trinitrate (CH3OH-H2O) tane 1:3 TABLEAU III (suite) Proscillaridine-2',3', C30H39N3O14 665,7 6,31 6,21 193-196 0,57 THF-hep- 3 4'-trinitrate (CH3OH) tane 1: :5 Proscillaridine-3',4'- C30H40N2O12 620,7 4,51 4,26 à partir de 0,17 THF-hep- 3 dinitrate 200 (déc.) tane 1:5 (CH3OH-OH2 Cl2) (1) Sur couche Schleicher/Schüll 2043 b mgl, imprégnée formamide (2) DC sur gel de silice G, rapporté à RGitoxine-pentanitrate = 100 (3) DE sur gel de silice G, rapporté à RDigoxine-pentanitrate = 100 (4) Tétrahydrofurane REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de nitrates de stéroldes cardio-actiIs,caractéris en ce que des stéroïdes et stéroïdo glucosides du type cardénolide et bufadiénolide sont mis en réaction avec un excès moléculaire de 1 à 50 fois et de préférence de 5 à 30 fois, d'acide nitrique absolut ou de ses sels, addition- nés d'une quantité moléculaire de 1 à 50 fois d'anhydride acétique, cela entre -80 et +50 C, de préférence -40 à +2500, avantageusement en présence d'un solvant orgenique pendant un temps allant jusqu'à 5 heures et, de préférence, jusqu'à 1 heure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute comme solvant organique plus particulièrement des hydrocarbures chlorés, de préférence du chlorure de méthylène ou du chloroforme, de l'acétone, du nitrile acétique ou du nitrobenzène. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajoute à la solution ou suspension de stéroïde ou stéréoglucoside, l'un après l'autre, d'abord de l'anhydride acétique, puis de l'acide nitrique absolu. 4o Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation d'acide nitrique absolu a lieu seulement in situ (dans le mélange réactionnel) par utilisation d'un excès d'an- hydride acétique. So A titre de produits industriels nouveaux, les esters nitriques suivants : Digitoxigénine-3ss-mononitrate ; Gitoxigénine-3ss,16ss-dinitrate ; Gitoxigénine-16ss-mononitrate ; Gitoxigénine-3ss,16&alpha;-dinitrate ; Gitoxigénine-16-mononitfate ; Digoxigénine-3ss,12ss-dinitrate ; Digoxigénine-12ss-mononitrate ; Strophantidine-3ss-mononitrate ; Ouabagénine-1ss,3ss,11&alpha;,19-tétranitrate ; Digitoxine-3',9',15',16'-tétranitrate ; Gitoxine-16ss,3',9',15',16'-pentanitrate ; Gitoxine-3',9',15',16'-tétranitrate ; Gitoxine-16&alpha;,3',9',15',16'-pentanitrate ; Digoxine-12ss,3',9',15',16'-pentanitrate ; Digoxine-12ss,3',9'-trinitrate ; Digoxine-mono-, di-, tri-, et tétranitrates ; Lanatoside B-heptanitrate ; Lanatoside C-heptanitrate ; ; Cymarine-4'-mononitrate ; Cymarol-4',1 i 9-dinitrate Helvéticoside-3',4'-dinitrate ; Helvéticoside-4'-mononitrate ; Helvéticosol-3',4',19-trinitrate ; Proscillaridine-2',3',4'-trinitrate ; Proscillaridine-3',4'-dinitrate. 6. A titre de médicaments nouveaux, les composés énumérés dans la revendication 5. 7. Les compositions pharmaceutiques contenant au moins un composé selon la revendication 6, conditionné au poids médicinal.