Brevet FR2128316A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un procédé de dédoublement d'un mélange de zéaralanols en ses constituants. Le terme "zéaralanol" est conforme à la nomenclature utilisée dans un article de Johnston et coll., "Synthesis of Dideoxyzearalanone 5 and Hydroxyl Dérivatives", Journal of Médicinal Chemistry, Volume 13, No 5 (1970), page 941. On appelle stéréoisomères, des composés dont les molécules contiennent le même nombre et le même type d'atomes disposés dans la molécule de façon identique, sauf en ce qui concerne 10 leurs positions relatives. Deux stéréoisomères sont dits énan-tiomorphes ou énantiomères lorsqu'ils sont des images optiques l'un de l'autre, ne comportent aucun plan de symétrie et ne diffèrent essentiellement qu'en ce qui concerne la direction dans laquelle ils font tourner le plan de la lumière polarisée, 15 l'angle des faces cristallines et quelques propriétés apparentées. Les énantiomorphes ont des propriétés physiques identiques et presque toutes leurs propriétés chimiques sont également identiques (la principale exception portant sur les réactions dans les systèmes biologiques catalysées par les enzymes). Les énan-20 tiomorphes sont également appelés isomères optiques. D'une façon générale, on désigne la séparation d'énantiomorphes sous le nom de dédoublement et cette opération peut parfois être effec- • tuée par voie biochimique ou par triage manuel des cristaux. 25 (c'est-à-dire qui ne sont pas des images optiques) sont désignés sous le nom de diastéréoisomères. Les diastéréoisomères diffèrent habituellement en ce qui concerne la rotation optique et leurs propriétés chimiques et physiques. Un mélange de deux diastéréoisomères présente un point de fusion différent de celui 30 de chacun des diastéréoisomèreso Des mélanges de diastéréoisomères ont été séparés occasionnellement par cristallisation fractionnée ou distillation fractionnée. Les stéréoisomères qui ne sont pas des énantiomorphes Lorsqu'on transforme la zéaralénone, répondant à la formule. 35 C=0 72 04128 2 2128316 en zéaralanol répondant à la formule. par réduction catalytique de la liaison oléfinique et du groupement cétone en présence d'hydrogène, il se forme un mélange de 10 diastéréoisomères du zéaralanol, dont l'un présente un point de fusion supérieur à celui de l'autre. Cette réduction est décrite par le Brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 239 345, publié le 8 Mars 1966. Les deux diastéréoisomères du zéaralanol sont utiles en 15 tant que substances anaboliques et oestrogènes destinées à une administration orale et parentérale aux animaux de la manière décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 239 345. Cependant, suivant l'utilisation envisagée pour le composé, il peut être préférable d'utiliser l'un ou l'autre diastéréoi-20 somère en quantité majeure, ou même exclusivement. Bien que l'on puisse séparer une partie du diastéréoisomère ayant le point de fusion le plus élevé à partir du mélange, par le procédé décrit dans l'Exemple VI du brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 239 345, la séparation par ce procédé n'est cependant pas 25 tout à fait complète et le zéaralanol qui reste contient encore une quantité notable de chaque diastéréoisomère. Cette invention concerne un procédé de séparation d'un mélange de diastéréoisomères du zéaralanol, comportant les stades opératoires ci-après : -30 (i) dissolution du mélange de diastéréoisomères dans l'aci de acétique, Cii) maintien de la solution ainsi obtenue à une température suffisante pour effectuer 1'estérification du groupement hydroxy aliphatique du zéaralanol, ce qui conduit à des esters 35 6-' -acétates mixtes des diastéréoisomères du zéaralanol, (iii) séparation des esters 6'—acétates des diastéréoisomères du zéaralanol par cristallisation fractionnée et (iv) désestérification des groupes acétates des esters séparés, ce qui donne les diastéréoisomères séparés du zéaralanol. 40 On peut préparer un mélange de diastéréoisomères du 72 04128 3 2128316 zéaralanol en préparant et en purifiant d'abord la zéaralénone conformément à la description des Exemples II et III du brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 239 345, et en réduisant ensuite la zéaralénone en zéaralanol de la manière suivante : - On réduit un gramme de zéaralénone dans 150 ce d'éthanol à la température ambiante et sous une pression de 3,5 kg/cm2 d'hydrogène pendant 4 heures en présence d'une faible quantité de nickel de Raney (environ 1 cc d'une suspension épaisse dans l'eau). On concentre le produit, on le traite avec 5 millilitres d'alcool isopropylique, on refroidit et on filtre. On mélange le filtrat avec 5 millilitres d'eau, on l'abandonne pendant une nuit, on refroidit et on filtre, ce qui donne 0,65 gramme de produit (1) présentant un point de fusion de 147-157°C. On recristallise ce produit deux fois dans des mélanges d'alcool isopropylique-eau, ce qui donne 0,18 gramme d'un produit (2) présentant un point de fusion de 178—180°C. On récupère également à partir du filtrat un produit (3) présentant un point de fusion de 146-148°C. et d'un poids de 0,22 gramme, après la première recristallisation du produit pesant 0,65 g. La réduction du groupement cétone introduit un atome de carbone asymétrique et rend possible l'existence de diastéréoisomères. Les activités optiques des deux produits sont, pour le produit (2) — —25 présentant un point de fusion de 178-180°C., /j^_/-q = environ + 46° eq., et pour le produit (3) présentant un point de fusion'de 146—148°C., /® c • 1 dans le méthanol et 1 = 2 dcm0 Le produit (2) est le diastéréoisomère pur à point de fusion élevé du zéaralanol. Le produit (3), dont le point de fusion, est de 146-148°C., est un mélange des deux diastéréoisomères du zéaralanol dans lequel les diastéréoisomères ne sont pas présents en quantités équimoléculaires. Les produits (1) et (3) conviennent au traitement par le procédé suivant la présente invention. Le mélange de diastéréoisomères traité par le présent procédé contient, de préférence, au moins environ 10 pour cent en poids, par exemple environ-40 à 60 pour cent en poids, de chaque diastéréoisomère. L'acide acétique dans lequel on dissout le mélange de diastéréoisomères suivant le procédé, objet de l'invention, se caractérise par une concentration en GH^COOH, par rapport au poids de l'acide, d'au moins environ 90 pour cent, et de préfé- 72 04128 4 2128316 rence d'au moins environ 95 pour cent. Le plus judicieusement, l'acide est constitué par l'acide acétique glacial. Il est préférable que la quantité d'acide acétique utilisée soit suffisante pour dissoudre sensiblement tout le zéaralanol, et le plus 5 judicieusement le rapport entre l'acide acétique et le zéaralanol dans la solution doit être d'au moins environ 2 millilitres par gramme, par exemple d'environ 2 à 10, et le plus avantageusement d'environ 3 à 7 millilitres d'acide par gramme de zéaralanol. 10 On peut utiliser, si désiré, de l'acide sulfurique concen tré pour catalyser la réaction d'estérification. Habituellement, les quantités convenables d'acide sulfurique concentré sont comprises entre environ 0,1 et 5 parties en poids par 100 parties en poids de CH^COOH. La température préférée, en ce qui concer-15 ne la réaction d'estérification non catalysée, est comprise entre environ 75 et 120°C. L'utilisation de quantités catalyti-ques d'acide sulfurique concentré permet l'emploi de températures de réaction généralement inférieures, en descendant par exemple jusqu'à environ 15°C., et comprises notamment entre 15 20 et 40°C. environ, et de préférence entre 25 et 30°C. En général, on poursuit 1*estérification pendant environ 18 heures, par exemple, pendant un temps compris entre environ 18 et 36 heures et de préférence entre environ 18 et 24 heures. On peut effectuer la récupération du 6'-acétate de zéarala-25 nol par tous moyens convenables, par exemple par refroidissement de la solution réactionnelle à une température comprise entre environ 25 et 30°C. et en l'y maintenant sous agitation de façon à entraîner la précipitation de l'acétate. On peut séparer l'acétate par filtration, le laver avec de l'eau ou de 30 l'acide acétique et le sécher ensuite, de préférence à une température maximum d'environ 80°C. On peut remployer le filtrat, si désiré, pour obtenir davantage d'acétate. On effectue la séparation des 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralénol résultants par cristallisation fractionnée 35 à partir d'une solution des esters mixtes dans un mono-alcanol ayant de 1 à 5 atomes de carbone. Le solvant préféré est le méthanol, à partir duquel on peut cristalliser d'une façon sélective le 6'-acétate du diastéréoisomère à point de fusion élevé par refroidissement de la solution jusqu'à une températu-40 re d'environ 30°C. ou moins, par exemple jusqu'à une tempéra 72 04128 5 2128316 ture comprise entre O et 25°C., et le plus judicieusement entre 5 et 20°C. Lorsqu'on utilise le méthanol en tant que solvant de cristallisation, il est préférable que la solution contienne environ 10 à 20, par exemple environ 12 à 15, millilitres de 5 méthanol par gramme de 6'-acétate de zéaralanol avant d'effectuer la cristallisation du 6'-acétate du diastéréoisomère du zéaralanol à point de fusion élevé. Lorsqu'on utilise de l'étha-nol en tant que solvant de cristallisation, une quantité inférieure d'un tiers suffit par comparaison avec la quantité de 10 monoalcool utilisée lorsque celui-ci est le méthanol. Le meilleur moyen pour effectuer la dissolution des 6'-acétates dans le solvant de cristallisation consiste à porter le solvant à ébullition à la pression atmosphérique. Les opérations de refroidissement et de cristallisation sont avantageusement 15 accompagnées d'une agitation sensiblement continue de la solution. On peut ensuite effectuer la récupération de l'ester cristallisé du diastéréoisomère à point de fusion élevé par filtra tion, décantation ou centrifugation. On peut effectuer la récupération du 6'-acétate du diasté-20 réoisomère du zéaralanol à bas point de fusion par tous moyens convenables. Lorsque par exemple, on effectue la'séparation des esters par cristallisation fractionnée et filtration de l'ester du diastéréoisomère à point de fusion élevé à partir du méthanol, on peut concentrer le filtrat méthanolique en vue de séparer 25 par cristallisation le diastéréoisomère à bas point de fusion. On peut effectuer la purification des esters des deux diastéréoisomères du zéaralanol par recristallisation dans un solvant convenable tel que le méthanol, l'éthanol ou l'acétate d'éthyle. 30 Le 6'-acétate du diastéréoisomère du zéaralanol à point de fusion élevé est normalement une matière solide ayant un point de fusion (après fusion préalable et resolidification) d'environ 133-134°C. Le 6'-acétate du diastéréoisomère à bas point de fusion est également un solide, mais paradoxalement il présente 35 un point de fusion plus élevé (environ 163-164°C.j que celui de l'ester correspondant du diastéréoisomère à point de fusion élevé. On peut effectuer la désestérification des groupes acétates des esters 6'-acétates séparés des diastéréoisomères du zéaral-40 anol par tous moyens convenables, par exemple par transestérifi- 72 04128 6 2128316 cation ou par hydrolyse acide, ou bien par saponification à l'aide d'une base. Toutefois, on l'effectue le plus judicieusement par transestérification a l'aide d'un alcool de déplacement lequel, comme le solvant de cristallisation, est un mono-alcanol 5 ayant de 1 à 5 atomes de carbone. On préfère une transestérification catalysée par les acides, par exemple à l'aide d'acide chlorhydrique ou d'acide sulfurique comme catalyseur. Les températures convenables pour cette réaction sont comprises, en général, entre environ 50°C. et le point 10 d'ébullition à la pression atmosphérique de l'alcool de déplacement (par exemple environ 65°C. dans le cas du méthanol). Il est préférable que la quantité de l'alcool de déplacement utilisée soit suffisante pour dissoudre la presque totalité de l'ester 6'—acétate» Lorsqu'on utilise du méthanol, par exemple, on préfè-15 re employer 2,5 à 10 millilitres d'alcool par gramme d'ester. Il est préférable que le rapport molaire entre le catalyseur acide et le 6'-acétate de zéaralanol utilisé soit compris entre environ 0,01 et 0,1. Plus la quantité de catalyseur utilisée est importante, plus le temps de réaction est court, et ce temps est compris, 20 habituellement, entre environ 2 et environ 6 heures. On peut effectuer la récupération des diastéréoisomères du zéaralanol par tous moyens convenables. Lorsque, par exemple, on prépare le zéaralanol par transestérification en solution métha-nolique, on peut d'abord traiter la solution par du charbon et la 25 filtrer, après quoi on la refroidit à environ 55-60°C, on la dilus avec de l'eau et on la refroidit encore lentement, par exemple à environ 20°C, de façon à séparer le zéaralanol de la solution par cristallisation. On peut ensuite séparer le zéaralanol cristallisé de sa liqueur-mère, le laver avec un solvant convenable, par 30 exemple avec de l'eau lorsqu'il s'agit du diastéréoisomère à bas point de fusion, et avec un mélange de 50/50 (en poids) de méthanol et d*eau lorsqu'il s'agit du diastéréoisomère à point de fusion élevé, et ensuite le sécher. Le procédé suivant l'invention est illustré par l'exemple 35 suivant, lequel n'est donné qu'à titre illustratif et non limitatif. Exemple Préparation du 6'-acétate de zéaralanol. On chauffe au reflux pendant 24 heures une solution de 40 ÎOO g d'un mélange de diastéréoisomères de zéaralanol (55% du 72 04128 7 2128316 diastéréoisomère à point de fusion élevé et 45% du diastéréoisomère à bas point de fusion) dans 500 ml d'acide acétique glacial. On transfère ensuite le mélange ainsi obtenu à un autre récipient, on l'agite et on l'y fait vieillir à une température 5 comprise entre 25 et 30°C. jusqu'à ce que la précipitation soit complète (18 à 24 heures). On isole le mélange précipité des esters 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralanol, on le rince avec 50 ml d'acide acétique glacial refroidi, après quoi on sèche. Le rendement est de 81 à 84% par rapport à la théorie. 10 Cristallisation fractionnée On dissout le mélange séché des esters 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralanol dans du méthanol, à raison de 1 g de mélange par 15 ml de méthanol, à la température de reflux. On filtre la solution et on fait vieillir le filtrat sous agita-15 tion à une température comprise entre 25 et 30°C. pendant environ 2 heureso On abaisse la température à une valeur comprise entre 15 et 20°C. et on maintient la solution à cette température jusqu'à ce que la précipitation soit complète (18 à 24 heures supplémentaires). On isole l'ester 6'-acétate précipité du 20 diastéréoisomère à point de fusion élevé, on le rince avec du méthanol refroidi, après quoi on sècheo On recristallise une partie du précipité dans du méthanol et on l'analyse, ce qui conduit aux résultats suivants : Point de fusion : 133-134°C. (après fusion préalable et 25 resolidification)o Analyse élémentaire Pour cent : Calculé pour C2QH2gOg.CH^OH : 6 3,61% et 8,14% H Trouvé : 63,56% et 7,83% H 30 On concentre le filtrat méthanolique sous pression réduite et on récupère par filtration l'ester 6'-acétate résultant du diastéréoisomère à bas point de fusion du zéaralanol. On recristallise le précipité dans l'acétate d'éthyle dans la proportion de 1 g de précipité pour 5 ml d'acétate d'éthyle, ce 35 qui donne un produit ayant un point de fusion de 163-164°C. Pèsestérification On chauffe au reflux pendant 3 à 4 heures un mélange de 19,8 g (0,05 mole) du 6'—acétate du diastéréoisomère à point de fusion élevé du zéaralanol, 100 ml de méthanol, et 5,0' ml 40 d'acide chlorhydrique à 37%. On filtre le mélange réactionnel 72 04128 8 2128316 et on agite le filtrat alors que celui-ci est encore chaud, après quoi on le dilue avec 25 ml d'eau chaude (55-60°C.). Lorsque la cristallisation initiale est presque complète, on ajoute lentement 25 ml supplémentaires d'eau. On poursuit l'agi-5 tation, on abandonne le mélange à la température ambiante pendant environ 2 heures, et on le maintient pendant 4 heures supplémentaires à 15-20°C. (eau du robinet). On isole le diastéréoisomère précipité à point de fusion élevé du zéaralanol par filtration et on le sèche : poids, 14,7 g ; rendement, 91,3% ; 10 Fp = 182,3°C. On chauffe au reflux pendant 3 à 4 heures un mélange de 18,2 g (0,05 mole) du 6'-acétate du diastéréoisomère à bas point de fusion du zéaralanol précipité, 100 ml de méthanol et 5,0 ml d'acide chlorhydrique à 37%. On filtre le mélange réac-15 tionnel et on dilue le filtrat, alors que celui-ci est encore chaud, avec 100 ml d'eau chaude (55-60°C.). Lorsque la cristallisation initiale est presque terminée, on ajoute lentement ÎOO ml supplémentaires d'eau. On poursuit l'agitation, on abandonne le mélange à la température ambiante pendant environ 2 20 heures, et on le maintient pendant 4 heures supplémentaires à 15-20°C. (eau du robinet). On isole le précipité de diastéréoisomère à bas point de fusion du zéaralanol par filtration et on le sèche : poids, 15,2 g ; rendement, 95% ; Efc = 155-156°C. Des modifications peuvent être apportées aux modes de 25 mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'inventiono 72 04126 9 2128316 REVENDICATIONS 1.— Procédé de séparation d'un mélange de diastéréoisomères du zéaralanol, caractérisé par les stades opératoires ci-après:- (i) dissolution du mélange de diastéréoisomères dans de 5 l'acide acétique d'une concentration en CH^COOH, par rapport au poids de l'acide, d'au moins environ 90 pour cent ; (ii) maintien de la solution ainsi obtenue à une température suffisante pour effectuer 1'estérification du groupe hydroxy aliphatique du zéaralanol, ce qui conduit à des esters 6'acéta- 10 tes mixtes des diastéréoisomères du zéaralanol ; (iii) séparation des esters 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralanol par cristallisation fractionnée à partir d'une solution de ces esters mixtes dans^mono-alcanol ayant de 1 à 5 atomes de carbone ; et 15 (iv) désestérification des groupes acétates des esters 6 Lacétates séparés des diastéréoisomères du zéaralanol, ce qui conduit à des diastéréoisomères du zéaralanol séparés. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'acide acétique utilisé pour le stade (i) est de l'acide 20 acétique glacial. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre l'acide acétique et le zéaralanol dans la solution préparée au stade (i) est compris entre environ 2 et 10 millilitres par gramme de zéaralanol. 25 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, au stade (ii), on maintient la solution à une température comprise entre environ 15 et 120°C. pendant au moins 18 heures. 5.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce t que, au stade (iii), les esters mixtes sont en solution dans le 30 méthanol en vue de leur séparation par cristallisation fractionnée, et on effectue la cristallisation fractionnée par refroidissement de la solution méthanolique à une température d'environ 30°C. ou moins, en vue de séparer sélectivement de la solution, par cristallisation, le 6'-acétate du diastéréoisomère à point 35 de fusion élevé du zéaralanol» 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la solution méthanolique contient environ 10 à 20 millilitres de méthanol par gramme de 6'-acétate de zéaralanol avant la cristallisation, à partir de celle-ci, du 6'-acétate du dia- 40 stéréoisomère à point de fusion élevé du zéaralanol. 72 04128 10 2128316 7.— Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on agite la solution méthanolique d'une façon sensiblement continue pendant la cristallisation, à partir de celle-ci, du 6'-acétate du diastéréoisomère à point de fusion élevé du 5 zéaralanol. 8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assure la désestérification des groupes acétates des esters 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralanol séparés en effectuant la transestérification des esters à l'aide d'un 10 mono-alcanol ayant de 1 à 5 atomes de carbone. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la transestérification est catalysée par un acide. 10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'alcool de déplacement est le méthanol. 15 11.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le catalyseur acide utilisé est l'acide sulfurique ou 1'acide chlorhydrique. 12.- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'on effectue la transestérification à une température comprise 20 entre environ 50 et 65°C. 13.- Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le rapport entre le méthanol et le 6'-acétate de zéaralanol utilisé dans la réaction de transestérification est compris entre environ 2,5 et 10 millilitres par gramme de 6'-acétate de 25 zéaralanol. 14.- Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le rapport molaire entre le catalyseur acide et le 6'-acétate de zéaralanol utilisé dans la réaction de transestérification est compris entre environ 0,001 et 0,1. 30 15.- Procédé de séparation d'un mélange de diastéréo isomères de zéaralanol, caractérisé par les stades opératoires ci-après: - (i) dissolution du mélange de diastéréoisomères dans l'acide acétique glacial selon un rapport d'environ 3 à 7 millilitres 35 d'acide acétique glacial par gramme de zéaralanol ; (ii) maintien de la solution ainsi obtenue à une température comprise entre environ 15 et 120°C. pendant environ 18 à 36 heures, de manière à effectuer 1'estérification du groupe-hydroxy aliphatique du zéaralanol, ce qui conduit à des esters 40 6'-acétates mixtes des diastéréoisomères du zéaralanol ; 72 04128 11 2128316 (iii) formation d'une solution méthanolique des esters . . 6'—acétates mixtes des diastéréoisomères du zéaralanol, ladite solution renfermant environ 12 à 15 millilitres de méthanol par gramme de 6'-acétate de zéaralanol, et refroidissement de la 5 solution, tout en assurant son agitation de façon sensiblement continue, jusqu'à une température comprise entre environ 5 et 20°C., de manière à cristalliser sélectivement, à partir de la solution, le 6'-acétate du diastéréoisomère à point de fusion élevé du zéaralanol, ce qui a pour effet de séparer les esters 10 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralanol; et (iv) transestérification des groupes acétates des esters 6'-acétates des diastéréoisomères du zéaralanol par le méthanol, de manière à obtenir les diastéréoisomères séparés du zéaralanol, cette réaction de transestérification étant effectuée par cata- 15 lyse acide à une température comprise entre environ 50 et 65°C., en utilisant environ 2,5 à 10 millilitres de méthanol par gramme de 6'-acétate de zéaralanol et environ 0,01 à 0,1 mole d'acide sulfurique ou chlorhydrique, en tant que catalyseur, par mole de 6'-acétate de zéaralanol. 20 16.- Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'on effectue le stade (ii) en l'absence d'un catalyseur acide et à une température comprise entre environ 75 et 120°C. 17.- Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'on effectue le stade (ii) en présence d'environ 0,1 à 5 25 parties d'acide sulfurique concentré par 100 parties en poids de CH^COOH et à une température comprise entre environ 15 et 40°C.