Brevet FR2291170A1 — publié le 19760611

La présente invention concerne un procédé de préparation d'esters deutériés d'acides carboxyliques, par exemple pour la séparation, la détection et l'identification des acides gras par des techniques de chromatographie en phase gazeuse-spectre de masse. Les acides gras naturels jouent un rôle primordial dans le métabolisme normal et dans le métabolisme anormal responsable de certains désordres circulatoires et cardiaques. Par conséquent, les techniques d'identification des acides gras sont importantes dans les travaux de recherche biologique et autres. L'une des méthodes jusqu'à présent proposées pour identifier les acides gras comprend l'estérification des acides gras suivie d'une analyse en phase gazeuse des dérivés estérifiés. Récemment Thenot et col. ont montré l'application analytique avantageuse de l'estérification des acides gras par des diméthlformamide-dialkylacétals pour former des dérivés particulièrement intéressants pour l'analyse en phase gazeuse (voir J.P. Thenot et col., ANAL. Letters, 5 (4), 217-233 (1972)). Les diméthylformamide-dialkylacétals ont apparue en été décrits pour la première fois au milieu de l'année 1950. En chimie analytique, mettant en oeuvre l'identification des acides gras, on a jusqu'à présent proposé cosse étant appropriés les dialkylacétals du type méthyl; éthyle, propyle, n-butyle et tertiobutyle. Contrairement aux dialkylacétals particuliers indiqués ci-dessus, on a constaté que le diméthylformamide-di-néopentylacétal n'estérifiait pas de façon satisfaisante les acides carboxyliques, lorsque l'on utilise une méthode analogue à celle utilisée pour les amides à channe plus courte. On a toutefois indiqué que l'alkylation de dérivés mercapto et l'ëstérification d'acides gras par des alcools pouvaient être réalisées en présence de diméthylformamide-di-néopéntylacétal. (Voir A. Holy, Tetrahedron Lettes, 7, 585-588,(1972)) ; G. Buche et col,, Agnew Chem. Int. Ed. 3, 62 (1964)). La préparation des esters d'acides gras par cette technique n'a apparemment pas d'intérêt co--ercial. Si on se réfère à nouveau à l'analyse en phase gazeuse des acides gras, on sait que l'incorporation de l'atome de deutérium (hydrogene lourd) dans les dérivés d'acides gras facilite l'analyse et l'identification. Par exemple, les dérivés volatils tels que les esters méthyliques deutériés d'acides carboxyliques, sont particulièrement appropriés pour les techniques de chrosstographie en phase gazeuse-spectre de masse. Toutefois, jusqu'à présent, la préparation de dérivés deutéribs volatils d'acides gras pour l'analyse s'était révélée difficile et coûteuse. Une des méthodes jusqutà présent proposées pour la préparation des dérivés deutériés volatils comporte l'utilisation de diazométhane deutérié qui, dans les conditions normales, réagit avec des acides carboxyliques pour donner des esters méthyliques di-deutériés. Le fait que le diazométhane deutérié soit en lui-meme toxique et explosif présente des inconvénients évidents pour son utilisation dans la préparation des dérivés deutériés. En outre, co !e le diazométhane deutérié est une substance gazeuse instable, il doit être préparé indépendamment avant son utilisation dans un appareillage spécial coûteux permettant de minimiser les risques d'explosion. On peut préparer le diazométhane deutérié par addition d'une solution éthérée d'un précurseur deutérié à une solution aqueuse d'alcool éthylique et d'hydroxyde de potassium, sur un certain laps de temps,à 650C. On peut récupérer le diazométhane deutérié sous forme d'une solution éthérée que l'on distille à partir de l'appareil de préparation. La nécessité d'une préparation indépendante du composé réactif avant son utilisation dans la réaction d'estérification est bien entendu coûteuse et ennuyeuse. En dehors des inconvénients mentionnés ci-dessus afférent aux méthodes jusqu'à présent proposées pour la préparation des dérivés deutériés d'acides gras, on doit également mentionner les inconvénients provenant du fait que l'on utilise une solution éthérée,et et qu'il est simultanément nécessaire de l'examiner soigneusement avant son utilisation lorsque l'on désire une certaine précision,et et que la réaction avec l'acide carboxylique est réalisée à l'aide d'une solution aqueuse de l'acide. Cette dernière caractéristique du procédé- conduit à la nécessité, après estérification, d'une extraction par un solvant pour la récupération de l'ester pour l'analyse ultérieure. L'invention concerne un procédé de préparation d'un ester deutérié d'un acide carboxylique selon lequel on fait réagir l'acide carboxylique avec un alcool deutérié en présence de diméthylformamide-di- néopentylacétal. On peut faire réagir l'acide avec l'alcool dans un large domaine de températures. Toutefois, on doit en général obtenir la solubilité de l'acide. Des temps de réaction inférieurs à 30 mn environ, par exemple, nécessitent habituellement des températures légèrement élevées, par exemple de préférence des températures de 50 à 650C. L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. Exemple. On ajoute 300 l d'un mélange constitué de 3 parties en volume de diméthylformamide-di-néopentylacétal et 0,5 partie en volume de méthanol totalement deutérié (CD3OD) à 10 mg de Mélange D d'acides gras normalisé du National Reart Institute dans le chloroforss. Le Mélange D contient les acides syristique, palwitique, palmitoléique, stéarique et oléique. On chauffe alors sodérélent le mélange ainsi formé dans un récipient fermé pendant 20 à 30 M environ, à 50-60 C. On prélève directement du mélange réactionnel des fractions que l'on introduit à des fins d'analyse dans une colonne de chromatographie en phase gazeuse.Les résultats obtenus montrent que les acides gras contenus dans le Né lange D sont quantitativement transformés en leurs esters tri-deutérométhyliques. Bien que le mécanisme réactionnel sis en Jeu dans la préparation des dérivés deutériés selon'l'invention ne soit pas totalement connu, on pense que, pour réaliser une estérification pratiquerent totale des acides présents, il est aécessaite d'utiliser au soins une quantité équimolaire d'alcool deutérié. De même, on doit utiliser au oins une quantité équizolaire de di-néopentylacétal.On peut utiliser un excès d'alcool deutérié ou d'acétal par rapport à la quantité nécessaire à la réaction. flans les conditions d'analyse par chromatographie en phase gazeuse usuelles l'alcool deutérié et l'acétal, ainsi que les sous-produits de la réaction sont suffisamment volatils et présentent donc des t-Ps de réaction suffisamment faibles pour ne pas interférer avec l'analyse chromatographique cherchée. On notera que l'on peut préparer à l'avance et conserver, transporter ou analogue, pour les utiliser ultérieurement, des mélanges d'alcool deutérié et de diméthylformamide-di-néopentylacétal. L'invention concerne également ces mélanges ou coepositions. Dans la mesure où ils ne sont pas ais en présence d'humidité,ces mélanges sont stables pendant des durées prolongées. Par conséquent, on les conserve habituellenent dans un récipient fermé sous azote sec, ou dans des conditions anhydres similaires. En outre, comme cela est illustré dans l'exemple, la réaction de l'alcool deutérié avec un acide carboxylique ou un mélange d'acides carboxyliques peut être avantageusement effectuée dans un solvant. On pense que l'utilisation d'un solvant favorise la mise en solution des acide. carboxyliques et par suite augrente les vitesses réactionnelles apparentes. En dehors du chloroforme, on peut utiliser d'autres solvants inertes tels que le divéthylformamide, la pyridine, le benzène, le chlorure de méthylène, le tétrahydrofuranne ou d'autres solvants aprotiques. Lorsque l'on a préparé à l'avance un mélange d'alcool deutérié et de di-néopentyl acétal, il peut être souhaitable d'inclure un solvant dans la formulation, ce qui rend ainsi liminale la quantité d'ingrédients que l'utilisateur final a à manipuler pour effectuer la réaction désirée. Une caractéristique particulièrement intéressante de l'exemple donné à titre d'illustration ci-dessus est l'obtention d'ester méthylique tri-deutérié d'acides carboxyliques, ce qui permet une sensibilité analytique supérieure. Avec le diazométhane deutérié, le produit de réaction normale est un ester di-deutérié. Toutefois, on notera que l'on peut également utiliser selon l'invention des alcools incomplètement deutériés > mais en pratique, l'utilisation de tels alcools n'est pas très avantageuse. La principale condition à laquelle doit satisfaire l'alcool que l'on utilise est que la fraction non hydroxylée de cet alcool contienne au moins un atome de deutérium et que l'alcool soit suffisamment volatil de façon à ne pas interférer avec l'analyse en phase gazeuse. Parmi d'autres alcools utiles selon l'invention, on citera l'éthanol, le propanol, le n-butanol et/ou le tertiobutanol totalement ou partiellement deutérié, et analogues. La réaction décrite ci-dessus de préparation d'esters d'acides carboxyliques par réaction avec un alcool deutérié peut être miseen oeuvre de façon-sûre, efficace et économique. En comparaison avec les méthodes jusqu'à présent proposées pour la préparation des dérivés deutériés d'acides carboxyliques, le procédé de l'invention nécessite considérablement moins de travail et permet de réduire dans une large mesure les coûts de matériel et d'équipements. En utilisant un procédé selon l'invention, on peut réaliser une préparation sûre, efficace et économique d'esters deutériés d'acides carboxyliques. On utilise des réactifs relativement stables et sûrs de sorte que l'on évite les dépenses et les risques associés aux matières explosives et toxiques. En outre, on peut préparer les esters deutériés d'acides carboxyliques en une seule 6tape, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des réactions initiales de préparation ou des opérations ultérieures de récupération. De plus, on peut former des solutions relativement stables et les conserver pour la préparation de dérivés deutériés d'acides carboxyliques et l'analyse en phase gazeuse ultérieure de ceuxci. lien que l'invention ait été plus particulièrement décrite en rapport avec les acides carboxyliques gras à longue chaîne, on peut utiliser de nombreux autres acides carboxyliques y compris les acides à channe courte et les acides carboxyliques substitués tels que les aides-acides. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de préparation d'un ester deutérié d'acide carboxylique, caractérisé en ce quton fait réagir l'acide carboxylique avec un alcool deutérié en présence de diméthylformamide-di-néopentyl- acétal. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait réagir un mélange d'acides gras à longue chaine pour former un mélange de leurs dérivés deutériés. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la réaction est effectuée en présence d'un solvant aprotique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alcool deutérié est du méthanol partiellement ou totalement deutérié. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fait réagir un mélange d'acides et on soumet le produit à une analyse en phase gazeuse. 6. Ester deutérié d'acide carboxylique, caractérisé en ce qu'on le prépare par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Composition appropriée à la préparation d'un ester deutérié d'acide carboxylique, caractérisé en ce qu'elle comprend un alcool deutérié et du diméthylformamide-di-néopentylacétal. 8. Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'alcool deutérié est du méthanol totalement deutérié. 9. Composition anhydre pour la préparation d'un ester deutérié d'acide carboxylique, caractérisée en ce qu'elle comprend du méthanol deutérié, de préférence du méthanol totalement deutérié, et du diméthyl formamide-di-néopentylacétal. 10. Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un solvant aprotique.