Brevet FR2068449A1 — publié le 19710827

i 2068449 La présente invention concerne un procédé chimique de préparation de streptozotocine antibiotique. La streptozotocine est un précieux antibiotique qui a été i-nitialement produit par une fermentation utilisant le micro-orga-5 nisme Streptorayces achromogenes. Le procédé de fermentation et de récupération pour la préparation de streptozotocine est décrit aux exemples 1 à 4 du brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3.027.300. A la suite de ce brevet, on a élucidé la structure de la streptozotocine et un rapport a été fait sur sa synthèse chi-10 mique totale. Voir R.R. HERR, H.K. JAHNKE & A.D. ARGOUDELIS. J. Ara. Chem. Soc. 89[, 4808 (1967). Selon ce rapport sur la synthèse chimique de la streptozotocine, on traite le chlorhydrate de té-tra-O-acétyl-glucosamine par de l'isocyanate de méthyle, pour donner un composé présentant la formule brute ci6H24N2°lO' un point 15 de fusion de 142-144°C et [oc] J5 + 18° (c 0,9 éthanol à 95 %). Le traitement de ce composé avec du chlorure de nitrosyle dans la pyridine fournit la tétra-acétyl-streptozotocine. L1ammonolyse de ce composé fournit la streptozotocine. Comme cela apparaît aisément, ce procédé ayant fait l'objet d'un rapport est assez complexe. 20 Et en fait, on n'obtiènt un rendement global que de 4% seulement en streptozotocine, en suivant le processus du procédé rapporté. En raison de ce faible rendement en streptozotocine, et du grand nombre des étapes requises, le procédé chimique rapporté n'est économiquement pas pratique lorsqu'on le compare au procédé de 25 fermentation pour obtenir la streptozotocine. Le procédé de la présente invention est une synthèse chimique améliorée de la streptozoticine : c'est actuellement le procédé préféré de préparation de streptozoticine. Le procédé en question exige deux étapes chimiques et donne de la streptozotocine avec 30 un rendement global d'environ 55 à 70%, à partir de D-glucosamine. La première étape de la synthèse de la streptozotocine comporte la réaction de la D-glucosamine avec l'isocyanate N-mëthy-lique, pour produire la N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine. La seconde étape comporte la réaction de N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosa-35 mine avec un agent de nitrosation pour produire la streptozotocine. Le procédé peut être représenté comme suit : 69 16725 2 2068449 15 Par réaction de D-glucosamine (I) avec l'isocyanate N-mëthyli- que pendant 30 minutes environ, à la température de -5°C environ, on obtient la N- (méthylcarbamoyl) -D-glucosamine (II) . On peut conduire la réaction pendant une durée supérieure à 30 minutes sans modification marquée du produit désiré. Toutefois, il n'y a 20 aucun avantage à prolonger la réaction au delà de 30 minutes. On peut modifier en général la température de la réaction» avantageusement entre -5 et +25°C environ. Une température inférieure à -7°Ç donne lieu à la congélation du mélange réactionne1 et ainsi, la réaction est moins efficace. A mesure qu'on fait 25 varier la température entre -5°C et +25°C, la durée de la réaction diminue. En tous cas, la durée de la réaction, à 25°C aussi bien qu'à -5°C doit être d'environ 30 minutes de façon à assurer l'achèvement de la réaction. On peut utiliser dans le procédé un sel quelconque de D-glu-30. cosaminé, par exemple le chlorhydrate de D-glucosamine. Toutefois, on doit d'abord transformer le sel en D-glucosamine base libre. Ceci peut se faire selon le procédé de R. BREUER, Chenu Ber. 31, 2193 (1898), ou par percolation ti'une solution aqueuse de chlorhydrate de D-glucosamine à travers une résine échangeuse d'anions ,35 sous la forme hydroxylée, par exémple "IEA-68", fournie par Rohm & Haas, Washington Squaire, Philadelphie 5 , Pennsylvania. La seconde étape dû procédé en question comporte la réaction de N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine {>11) avec un agent de nitrosation pour produire là streptozotocine (III)..On conduit cette 69 16725 3 2068449 étape, avantageusement, par nitrosation aqueuse du composé (II). Par exemple, par la réaction de N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine (III) avec le nitrite de sodium et l'acide sulfurique dilué à -5°C, pendant 30 minutes environ, on obtient la streptozotocine 5 (III). On peut utiliser un nitrite minéral quelconque et un acide quelconque minéral ou organique pour engendrer 1'acide nitreux in. situ ou extérieurement au mélange réactionnel, comme suit : H+X~ + M+N02~ > HN02 + M+X~ 10 + - où H représente un ion hydrogéné, X represente un anxon, par exemple Cl~, SO. , HCOO~ et analogues ; et M+ représente un métal "t" 'I111* ou un cation, par exemple Na , Ca , K , Pb , NH^ et analogues. On peut récupérer la streptozotocine (III) dans le mélange 15 réactionnel ci-dessus, dans lequel l'acide nitreux est engendré in situ, d'abord par addition de méthanol qui précipite le sulfate de sodium ; on élimine le sulfate de sodium par filtration, on concentre la solution restante en un résidu sec, puis on traite le résidu sec avec du méthanol pour obtenir des cristaux de strep-20 tézotocine (III). La seconde étape du procédé en question peut être également conduite par réaction de N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine (II) * avec une solution d'acide nitreux préparée, par exemple en faisant barboter de l'anhydride azoteux dans de l'eau conservée à 0°C, 25 pendant environ 10 minutes. Ce procédé de nitrosation peut être particulièrement approprié à des réactions à grande échelle, du fait que 1'isolement de la streptozotocine (III) à partir du mélange réactionnel est relativement exempt de difficultés. L'isolement comprend la concentration du mélange rééationnel à siccité, 30 puis le traitement du résidu sec avec du méthanol pour donner des cristaux de streptozotocine (III). Une solution d'acide nitreux, préparée à l'extérieur de la réaction du procédé en question, par réaction d'un nitrite minéral avec un acide minéral ou organique, peut également être utilisée comme agent de nitrosation. 35 La durée et la température de la seconde étape du procédé en question peuvent varier ainsi qu'il est indiqué ci-dessus pour la première étape. La durée et la température de la seconde étape du procédé en question peuvent varier ainsi qu'il est indiqué ci--dessus pour la 69 16725 2068449 première étape. Les exemples qui vont suivre sont illustratifs du procédé de la présente invention, mais ne doivent pas être considérés comme limitatifs. 5 ' EXEMPLE 1 Préparation de la D-glucosamine base libre (I). On met en suspension 200 g de chlorhydrate de D-glucosamine pendant 20 heures dans 140 ml de diéthylamine et 2 litres d'éthanol absolu. On recueille le solide par filtration et rince avec 10 100 ml d'éthanol absolu. On ajoute ensuite le solide à 1 litre d'éthanol absolu et à 70 ml de diéthylamine et on remet en suspension pendant 20 heures. Après filtration, lavage et séchage, le solide 158 g, rendement de 95% de la D-glucosamine base libre pure (I) donne un essai négatif à la recherche de l'ion chloru-15 re. On conserve cette matière à -10°C et elle est stable pendant plusieurs mois. EXEMPLE 2 Préparation de N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine (H). ^ On refroidit à -5°C une solution de D-glucosamine (179 mg ; 20 1,0 millimole) préparée comme ci-dessus, dans 0,80 ml d'eau et 0,50 ml d'éther éthylique. On ajoute rapidement de l'isocyanate N-méthylique redistillé (62 , 60 mg, 1,05 millimole) et on agite la solution à -5°C. On prélève des portions aliquotes (100 chacune à 15, 30 et 45 minutes d'intervalle et on lyophilise. Après 25 une durée de réaction de 60 minutes, le reste de la solution ré-actionnelle est lyophilisé. La chromatographie en phase vapeur des portions aliquotes, après vin traitement classique de silyla-tion (°), montre que la D-glucosamine est totalement consommée en 30 minutes, et que le rendement en composé II est de 93%. 30 (') Le traitement de silylation est le suivant : on secoue pendant 1 heure à la température ambiante 10 mg de l'échantillon d'essai, 1,0 ml de pyridine anhydre 0,2 ml d'hexaméthyl-disili-zane et 0,1 ,ml de chlorure de triméthyl-silyle. Voir : C.C. SWEELEY, R. BENTLEY, M. MAKITA & W.W. WELLS, J. Am. Chem. Soc. 35 85, 2497 (1963). EXEMPLE 3 Synthèse de streptozotocine (III). On refroidit à -5°C une solution de D-glucosamine (3,58 g ; 20 millimoles) préparée comme il est décrit ci-dessus, dans 69 16725 5 2068449 16,0 ml d'eau et 8,0 ml d'éther éthylique. On ajoute 1,24 ml (1,20 g ; 21 millimoles) d'isocyanate de N-mëthyle redistillë et l'on agite le mélange pendant 30 minutes à -5°C. On ajoute du nitrite de sodium (1,36 g, 19,8 millimoles) et l'on agite le 5 mélange jusqu'à ce que le sel soit dissous. On ajoute cette solution goutte à goutte à de l'acide sulfurique dilué (9,80 ml de solution 2,00 N), et on conserve à -5°C, en agitant pendant environ 30 minutes. Après 30 autres minutes d'agitation, on ajoute 160 ml de méthanol froid, provoquant la précipitation du sulfate 10 de sodium. On élimine par filtration le sulfate de sodium et on concentre le filtrat à siccité, à la température ambiante. On met le résidu en suspension dans 10 ml de méthanol, ce qui donne des cristaux jaunes de streptozotocine ; rendement 3,565 g, 68 % de récupération à partir de la D-glucosamine. On concentre le filtrat 15 restant à siccité et on remet en suspension dans 15 ml d'éthanol ce qui donne une seconde récolte de cristaux jaunes de streptozotocine moins pure ; rendement 680 mg, 12,8 % de récupération à partir de la D-glucosamine. 69 16725 6 2068449 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de streptozotocine antibiotique, caractérisé en ce que (a) on fait réagir de la D-glucosamine avec l'isocyanate N-méthylique pour produire la N-(méthylcarbamoyl)- 5 D-glucosamine, et (b) on effectue la nitrosation de la N-(méthylcarbamoyl) -D-glucosamine, pour produire la streptozotocine. 2. Procédé de préparation de streptozotocine antibiotique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait réagir la N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine avec une solution aqueuse 10 d'acide nitreux engendré in situ par réaction d'un acide minéral ou organique avec un nitrite minéral pour produire la streptozotocine . 3. Procédé de préparation de streptozotocine antibiotique, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait réagir 15 la N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine avec une solution aqueuse d'acide nitreux pour produire la streptozotocine. 4. Procédé de préparation de streptozotocine antibiotique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que la solution aqueuse d'acide nitreux est constituée d'eau dans laquelle on 20 fait barboter de l'anhydride azoteux. 5. Procédé de préparation de streptozotocine antibiotique, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend (a) la réaction de D-glucosamine avec l'isocyanate de N-méthyle pour produire la N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine et (b) la nitro- 25 sation de N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine avec l'acide nitreux, engendré in situ, par la réaction de nitrite de sodium avec l'acide sulfurique, pour produire la streptozotocine. 6. Procédé de préparation de streptozotocine antibiotique, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comporte 30 (a) la réaction de D-glucosamine avec l'isocyanate de méthyle, pour produire la N-(méthylcarbamoyl)-D-glucosamine, et (b) la nitrosation de N- (méthylcarbamoyl)'-D-glucosamine avec une solution aqueusve d'acide nitreux pour produire la streptozotocine.