Brevet FR2070685A1 — publié le 19710917

Cette invention concerne des polymères linéaires échangeurs d' anions plus particulièrement des polymères qui séquestrent les acides biliaires dans l'intestin, réduisant leur réabsorption et diminuant ainsi leur concentration dans la circulation enté rohépatique. Les polymères suivant l'invention peuvent entre isolés aisément et obtenus dans une forme substantiellement pure. La cholestyramine, le sel chlorhydrique insoluble d'une résine ammonium quaternaire échangeuse d'anions est une telle préparation pharmaceutique disponible dans le commerce qui a trouvé des applications limitées pour abaisser les taux de lipides dans le sang, spécialement pour réduire le cholestérol dans l'hypercholestérolémie ; pour réduire le prurit associé avec la cholestase ; et la diarrhée suivant les résections iléales. Mais ctest une poudre insoluble, de très mauvais goft et d'une odeur déplaisante et qui peut causer des troubles gastrointestinaux ce qui la rend inapplicable pour des patients en mauvais état de santé.(Eastwood, M0Â.Giswood, R.Â0, Lancet, Vol.II, 1170, 30 nov. 1968). La cholestyramine a été utilisée très souvent et avec succès dans des cas d'obstruction biliaire, (Datta, I > .V., Sherbook, S ; Gastroenterology, 1966, 50 323), dans lesquels la réduction des prurits extrêmement désagréables contrebalance ses désagréments, mais dans le traitement ou la prévention de l'arthérosclérose, son action bénéfique n'est pas aussi apparente et elle n1 a par conséquent pas trouvé un large emploi comme agent réducteur de l'hypercholestérolémie (Brit. Med. J. 1, 629, mars, 1968). Il existe par conséquent dans ce domaine un besoin de nouveaux produits qui soient sans odeur et en général d'un meilleur goût que les résines échangeuses d'ions du type cho lestyramineO Les composés linéaires quaternaires sont généralement difficiles à purifier pour les débarasser des polymères à bas poids moléculaire, des monomères et des restes de catalyseurs. Cette difficulté résulte de la grande solubilité dans l'eau des polymères. Il a maintenant été trouvé qu'on peut éviter les désavantages décrits ci-dessus, en utilisant les conditions suivantes pour préparer une forme polymère linéaire d'une amine quaternisée. La présente invention procure par conséquent, pour des applications thérapeutiques, un copolymère linéaire dérivant de 1) un monomère polymérisable contenant un groupe ammonium quaternaire. 2) un monomère hydrophobe non-ionique. Le monomère polymérisable préféré est un composé de formule t dans laquelle Â est un ester carboxylique quaternaire ou un groupe pyridindum, R est de l'hydrogène ; CR3 t -COOX (I étant de l'hydrogène ; -CH3 ou -C2H5) ou -C6H5 et R1 est de l'hydro- gène ; -CH3 ou -CH3C00X, x étant défini comme ci-dessus. Des exemples de monomères convenant particulièrement sont D'autres composés de ce type représentés par la formule générale peuvent être utilisés. Dans cette formule R1 est H ou CH3 ; est -CH2CH2 - ou R3 est X - ou C2H5 R4 est H, CH3 - ou C2115 - ; X est Cl-, Br-, I- ou CH3S04-. Les composés d'ammonium quaternaires dérivant de vinyl-pyridines comme la viny1-2 pyridine et la vinyl-4 pyridine peuvent aussi être utilisés. La formule générale de cette classe est : dans laquelle R5 est CH7-, C2H5- ou C3R8- ; X est Cl-, Br, I ou CSO4-. On peut aussi utiliser des composés d'ammonium quaternaires dérivant d'esters maléiques, esters fumariques, esters crotoniques, esters cinnamiques et esters itaconiques. Des exemples de monomères hydrophobes non-ioniques convenables sont le méthacrylate de méthyle, l'acrylonitrile, le styrène et acétate de vinyle La polymérisation est effectuée en présence d'un catalyseur à radicaux libres, par exemple le persulfate, l'eau oxy génée, le perborate de sodium et des catalyseurs du type rédox. On peut effectuer la quaternisation avant ou après polymérisation. Le polymère produit peut contenir de O à 50 % en poids du monomère hydrophobe non-ionique. L'introduction du monomère hydrophobe non-ionique dans le copolymère rend plus aisés l'isolement et la purification du produit. Dans un des aspects de l'invention les polymères linéaires sont réticulés par réaction avec un agent réticulait di- ou polyfonctionnel comme l'épichlorhydrine ou un diisocyanate. De tels polymères réticulés peuvent être isolés plus facilement. Les polymères suivant l'invention sont efficaces pour abaisser les taux de cholestérol sanguins et montrent à ce point de vue une activité comparable à celle de la cholestyramine0 Les polymères sont hydrophiles et solubles dans l'eau en donnant des solutions claires, La nature hydrophile du polymère permet la combinaison avec les aliments et les boissons0 Les polymères sont sans odeur, peuvent entre facilement purifiés et ont une faible toxicité, Â cause de leur haut poids moléculaire le passage dans la circulation sanguine est minime, Les polymères selon l'invention peuvent être administrés tels quels ou sous forme d'une composition contenant des charges ou diluants pharmacologiquement acceptables. D'autres agents thérapeutiques peuvent aussi être inclus dans la composition, en plus des polymères. L'invention est illustree par les exemples suivants dans lesquels le composé désigné sous le nom de "Quolac MER Q-1" est un composé de la formule et "Quolac MER Q-5" est Exemple 1 Du "Quolac MER Q-1" (15,0 g) est dissous dans 60 ml d'eau ; on ajoute du persulfate d'ammonium (31 mg) ; on fait barbotter énergiquement de l'azote pour éliminer l'oxygène et on chauffe la solution en agitant pendant plusieurs heures à 650. On ajoute de l'isopropanol à la solution visqueuse refroidie jusqu'à ce que il y ait un début de précipitation puis la totalité du mélange est coulée goutte à goutte dans un vase contenant de l'isopropanol, tout en agitant. Le polymère précipité est filtré et séché. Rendement 5,5 g. (37 %). Exemple 2 Du "Quolac MER Q-1" 30 g, de l'hyamine (BDH) 3,5 gg du persulfate de potassium 0,5 g, sont dissous dans 80 ml d'eau dans un vase de polymérisation et la solution est purgée avec de l'azote pour éliminer l'oxygène. On ajoute goutte à goutte du bisulfite de sodium à 1 %, 25 ml ; et du méthacrylate de méthyle 32 ml dans le vase pendant une période de 1 heure à température ambiante avec agitation rapide. Pendant cette addition il y a dégagement de chaleur et il se forme une émulsion du polymère. Le polymère est précipité dans de l'isopropanol, lavé avec de l'isopropanol frais et séché dans une étuve à vide à 50 C. Rendement 45 g (78 %). Exemple 3 Du "Quolac MER Q-I" (Unibasic Inc.) 45 g, du persulfate dtammonium 0,6 g, de l'isopropanol 48 ml, sont dissous dans 80 ml d'eau dans un vase de polymérisation et la solution est purgée avec de l'azote pour éliminer l'oxygène. On ajoute goutte à goutte en une heure 25 ml de bisulfite de sodium à 2 % et 16 ml de méthacrylate de méthyle0 Le polymère est isolé en ajoutant 300 ml d'isopropanol. Après lavage avec de l'isopropanol frais on sèche le polymère dans une étuve à vide à 5000. Rendement 35 g (58 %). Dans les exemples suivants on a utilisé les abréviations suivantes : L = linéaire Ql = Quolac MER Q-l Q5 = Quolac MER Q-5 MM = méthacrylate de méthyle Par exemple LQI/MM/7,5 est un copolymère linéaire de Quolac MER Q-1 et de méthacrylate de méthyle contenant 7,5 % NM en poids calculé sur le poids de Q1. Exemple 4 On a polymérisé les proportions suivantes de monomères en présence d'eau (200 ml), d'îsopropanol (20 ml) et de persulfate d'ammonium (150 mg) Poids de Q ) Poids de méthac late Polymère Rendement Rendement de méthyle (MM), (g) (g) (%) 53,2 - LQ1 49,7 93,4 49,5 3,7 LQ1/MM/7,5 49,8 93,6 45,1 8,1 LQ1/MM/17,9 50,9 95,7 ) 40,0 13,2 LQ1/MM/33,0 51,9 97,6 Les mélanges de monomères sont purgés avec de l'azote pour éliminer l'oxygène, puis sont mis en tubes scellés et agités à 78 C pendant,2 heures, puis à 100 C pendant une heure. On précipite les produits avec de l'isopropanol (2,0 litres) puis, après décantation suivie de l'addition d'isopropanol frais (1 litre), on découpe en petits fragments qu'on peut broyer dans un malaxeur Silverson à grande vitesse. Après 5 heures on centrifuge les produits et ajoute de l'isopropanol frais (500 ml). On répète cette opération et on lave finalement les produits avec l'éther diéthylique (200 ml), puis on centrifuge et on sèche à poids constant dans une étuve à vide à 600 c. On trouve que les polymères b) c) d) contiennent en moyenne de 5 à 20 % en poids de méthacrylate de méthyle On ajoute de l'isopropanol au mélange de réaction pour produire une solubilisation partielle du méthacrylate de méthyle insoluble dans l'eaux L'isopropanol est aussi utilisé comme nonsolvant pour précipiter les polymères et extraire simultanément tout monomère qui n1a pas réagi. Exemple 5 On a effectué des copolymérisations avec les proportions de monomères suivantes, dans de l'eau (200 ml) contenant de l'isopropanol (20 ml) et du persulfate d'ammonium (150 mg). Les solutions ont été purgées avec de l'azote et la polymérisation a été effectuée à 70 C pendant 2 heures, puis à 100 C pendant 1 heure. Q-1 (Z) Styrène (Z) Copolymère Rendement (R) Rendement a) 50 3,7 LQ1/Styrène/7,4 b) 50 8,2 XQ1/Styrène/16,4 54,5 93,6 c) 50 13,3 XQ1/Styrène/26,6 56,5 89,3 Les produits sont précipités dans l'isopropanol (1 litre). On décante et ajoute de l'isopropanol frais (1 litre) ; on réduit ensuite en une poudre fine ; on centrifuge et sèche à poids constant à 60 Co Exemple 6 On copolymérise du Quolac MER Q-5 sous forme d'une solution aqueuse à 40 % de son sel méthyl-sulfate et on convertit le polymère en son chlorhydrate. On a utilisé les poids suivants de monomères : Q-5 (g) MM (g) Polymère Rendement (g) Rendement (%) a) 50,3 - L2 33,1 93,3 b) 47,4 3,0 LQ5/MM/6,3 34,2 97,7 c) 43,4 6,5 LQ5/MM/15,0 33,2 92,7 d) 37,6 10,6 LQ5/MM/28,2 34,4 95,6 I I La polymérisation est effectuée en ajoutant de 11 eau (160 ml), de l'isopropanol (16 ml) et du persulfate d'ammonium (150 mg). Après purge avec de l'azote pour éliminer ltoxygène, on chauffe le milieu de réaction en agitant à 70 C pendant 2 heures, puis à 100 C pendant 1 heure. Les solutions polymérisées qui n'aparaissent pas être aussi visqueuse que les séries correspondantes de Q-1, sont converties en leurs chlorhydrates par traitement avec la résine échangeuse de cations Amberlite IR-401 mise en oeuvre sous sa forme de chlorhydrate. Les solutions sont concentrées à 200 ml, puis on précipite avec de l'isopropanol (1 litre). Après décantation et addition dtisopropanol frais les produits sont broyés en une fine poudre, puis centrifugés et lavés à nouveau avec de l'isopropanol (500 ml). On les lave finalement avec de l'éther diéthylique (200 60 C. puis on sèche à poids constant dans une étuve à vide à immobilisent Le pourcentage moyen du méthylacrylate de méthyle dans les copolymères est 5 -10 %. il a été démontré que les polymères qui sont efficaces pour fixer les acides biliaires in vitro, l'acide glycocholique in vivo. 5Merck. Bri. 929,391)o Les résultats expérimentaux suivants montrent que les polymères de l'invention remplissent ces critères et se comparent favorablement avec la cholestyramine à poids sec équivalent. Tests in vitro Des quantités de polymères selon cette invention équivalentes à 50 mg de produit sec sont placées dans des sacs de dialyse de tubes Visking dsun diamètre 24/32", noués à une extrémité, On ajoute 5 ml d'eau aux polymères dans les sacs et on mélange les contenus. On ajoute alors 5 ml de solution de glycocholate de sodium de concentrations variées et on ferme les extrémités des sacs. On prépare 5 sacs et les concentrations de glycocholates sont telles que les sacs contiennent 50, 75, 100, 125 et 150 mg. On prépare également un groupe de sacs contenant des quantités équivalentes de glycocholate mais pas de polymère0 Les sacs sont placés dans des fioles contenant 10 ml d'eau et les fioles scellées sont agitées doucement pour équilibrer0 Après 24 heures on prélève des échantillons de la solution à l'extérieur des sacs et on détermine les concentrations en glycocholate par la procédure suivante : On prépare des dilutions 1/10 de chaque échantillon.A 1 ml de chaque échantillon, non-dilué ou dilué, on ajoute 4 ml du réactif acide sulfurique, préparé en diluant 42 ml d'acide sulfurique concentré avec 24 ml peau, On mélange les solutions obtenues et chauffe au bain-marie à 560C pendant 15 minutes. Après refroidissement à la température ambiante on mesure les densités optiques à 318mu comparativement à un échantillon du réactif sulfurique. Toutes les déterminations sont faites en double et on en prend la moyenne des résultats0 A partir de la densité optique d'une solution étalon contenant 0,2 mg de glycocholate par ml, on calcule les concentrations qui sont directement proportionnelles aux densités optiques des échantillons0 Concentration du glycocholate à l'in- Concentration finale en glycocholate à térieur du sac de l'extérieur du Sao de dialyse dialyse, au départ (mg/10 ml eau) (mg/10 ml eau) Pas de polymère Cholestyramine LQ1 LQ1/MM/15 LQ1/MM/30 LQ1/MM/45 50 2,26 0,15 0,28 0,34 0,35 0,35 75 3.31 0,39 0,45 0,52 0,63 0,76 100 4,58 1,16 0,76 0,80 1,05 1,38 125 5,08 2,04 1,34 1,96 2,54 3,02 150 5,96 3,20 2,90 3,64 4,28 4,60 Concentration du glycocholate à l'in- Concentration finale en glycocholate à térieur du sac de l'extérieur du sac de dialyse dialyse, au départ (mg/10 ml eau) (mg/10 ml eau) Pas de polymère Cholestyramine LQ1/Styrère/15 LQ1/Styrène/27 LQ1/Styrène/38 50 2,61 0,13 0,34 0,34 0,34 75 3,33 0,38 0,54 0,72 0,97 100 4,44 1,67 0,89 1,11 1,25 125 4,84 1,78 2.48 2.30 2,84 150 6,94 3.61 3,94 3,88 4,55 Concentration du glycocholate à l'in- (Concentration finale en glycocholate térieur du sac de l'extérieur du sac de dialyse dialyse, au départ (mg/10 ml eau) (mg/10 ml eau) Pas de polymère Cholestyramine LQ5 LQ5/MM/15 LQ5/MM/30 LQ5/MM/45 50 2,68 0,19 0,36 0,38 0,42 0,40 75 3,56 0,40 0,53 0,59 0,77 0,89 100 4,73 1,02 0,90 1,00 1,00 1,37 125 5,63 2,08 1,57 1,80 1,93 2,52 150 6,60 3,33 3,03 3,26 4,73 3,94 Dans ce qui suit on donne les résultats in vivo obtenus pour démontrer l'activité des polymères selon l'invention sur la teneur du cholestérol du sérum dans le sang de poussins recevant un régime contrôlé. Protocole exPérimental On nourrit des poussins Warren d'un jour avec un régime normal pendant 7 jours. On les réunit ensuite, sur la base des poids, en groupes de dix ou douze, et on leur donne un régime expérimental0 Après 14 jours on prélève le sang des poussins par une veine des ailes et on détermine le cholestérol du sérum0 Les poussins sont pesés au début et à la fin des expériences et on note la consommation des aliments. Régimes Le régime de base, donné au groupe de contrôle, contient : caséine 17,5 % ; gélatine 10,0 % ; saindoux 10,0 % ; amidon de mais 25,0 % ; glucose 29,6 % ; cholestérol 0,5 % ; vitamines et sels minéraux, complément à 100 %0 Les groupes expérimentaux reçoivent ce régime avec en plus 0,1 à 0,5 % de résines0 Un groupe reçoit de la cholestyramine à titre de comparaison. Les résultats expérimentaux sont réunis dans les tableaux suivants: Tableau 1 Effet de la cholestyramine et des résines linéaires selon l'invention, présentes à un taux de 0,25 % du régime de poussins hypercholestérolémiques. Traitement Gain moyen en poids Cholestérol du sérum (g) + SE (mg %) . Contrôle 166 255 + 8 oholestyramine 164 215 + 8 LQI 161 238 + 7 LQ1/MM/15 161 221 + 5 LQ1/MM/30 175 227 # 8 LQt/m/45 178 236 + 10 Tableau 2 Effet de la cholestyramine et des résines linéaires selon l'invention, présentes à un taux de 0,35 % du régime de poussins hypercholestérolémiques. Traitement Gain moyen en poids Cholestérol du sérum (g) # SE (mg %) Expt 1 Contrôle 170 222 # 13 Cholestyramine 151 172 # 5 LQ5 164 170 # 5 LQ5 157 174 # 6 LQ5 178 183 # 5 Expt 2 Contrôle 187 247 # 9 Cholestyramine 164 167 # 4 LQ5/MM/45 155 174 # 6 REVENDICATIONS 1. - Polymères linéaires obtenus par polymérisation de 1) un monomère polymérisable contenant un ou plusieurs groupes ammonium quaternaires et 2) un monomère hydrophobe non-ionique, au taux de 0 à 50 % en poids calculé sur le poids de (1). 2. - Polymères linéaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que le monomère polymérisable est un composé répondant à la formule : dans laquelle À est un ester carboxylique quaternaire ou un groupe pyridinium, R est de 11 hydrogène, -CH3, -COOX (X étant de lthydro- gène, -CH3 ou -C2X5) ou -C6H5, et R1 est de l'hydrogène, -CH3 ou -CH3COOX, X ayant la même signification que ci-dessus. 3. - Polymères linéaires selon la revendication 2, caractérisé en ce que R est de lthydrogène, R1 est de l'hydrogène ou -CH3, et À est un groupe répondant à la formule -COOR2N(R3)2R4X-, dans laquelle R2 est -CH2CH2 ou R3 est CH3- ou C2H5-, R4 est H, C- ou C2H5-, X-est Cl-, Br-, I- ou CH3SO4-. 4. - Polymères linéaires selon la revendication 2, caractérisé en ce que R et R1 sont de l'hydrogène, et A est un groupe répondant à la formule : dans laquelle R5 est C -, C2H5- ou C3H8- ; X étant défini comme dans la revendication 3. 5. - Polymères linéaires selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le monomère hydrophobe non-ionique est du méthacrylate de méthyle, de l'acrylonitrile, du styrène ou de l'acétate de vinyle. 60 - Un copolymère linéaire dérivant d'un monomère polymérisable de formule : et de méthacrylate de méthyle au taux de 5 à 20 % en poids calculé sur le poids du monomère polymérisable. 7. - Un copolymère linéaire dérivant d'un monomère polymérisable de formule : et de styrène au taux de 5 à 10 ffi en poids calculé sur le poids du monomère polymérisable0 8. - Un copolymère linéaire dérivant d'un monomère polymérisable de formule CH2=C.CH3COOCH2CH2N+(CH3)3CH3OSO3 et de méthacrylate de méthyle au taux de 5 à 10 % en poids calculé sur le poids du monomère polymérisable. 9. Des polymères réticulés obtenus en faisant réagir un polymère linéaire tel que revendiqué dans l'une des revendications précédentes avec un agent réticulant di- ou polyfonctionnel. 10. - Un procédé pour la préparation de polymères linéaires tels que revendiqués dans la revendication 1, caractérisé en ce que l'on chauffe un monomère polymérisable, le cas échéant, conjointement avec le monomère hydrophobe non-ionique, en présence d'un solvant pour le monomère polymérisable, et en ce qu'on précipite le polymère par addition d'un non-solvant du polymère0 11. - Un procédé tel que revendiqué dans la revendication 10, caractérisé en ce que la polymérisation est effectuée en solution aqueuse et la précipitation est faite par addition d'isopro- panol. 12. - Un procédé tel que revendiqué dans la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que la polymérisation est effectuée en présence d'un catalyseur à radicaux libres, 13. - Un procédé pour la préparation de polymères réticulés comme revendiqué dans la revendication 10, caractérisé en ce qu'on fait réagir un polymère linéaire tel que revendiqué dans l'une des revendications 1 à 89 avec un agent réticulant di- ou polyfonctionnel. 14. - Une composition pharmaceutique pour l'emploi dans le traitement de l'hypercholesterolémie comprenant comme ingrédient actif un polymère comme revendiqué dans l'une des revendications 1 à 9, avec une charge ou un diluant acceptable au point de vue pharmaceutique0