Brevet FR2333793A1 — publié le 19770701

La présente invention se rapporte a un procédé pour séparer la sérotonine des cires de café. La sérotonine ou hydroxy-5 tryptamine ou encore hydroxy-5 (amino-2 éthyl)-3 indole est un alcaloïde indolique qui répond à la formule suivante Cet alcalolde joue un r8le important dans le métabolisme cérébral et, à ce titre, peut être utilisé comme médicament ou comme principe actif d'un médicament (propriétés vasoconstrictrices, antihypertoniques, antiallergiqueX antipsychotique, anti-migraines, anti-tabac > . La sérotine est habituellement obtenue par voie synthétique, soit par synthèse indolique selon Fisher (voir par exemple G. Bernini, Ann. Chim. (Rome) 43, 559 (1953X, soit par diverses synthèses dont l'etape-clef est l'alcoylation du benzyloxy-5 indole. Malheureusement toutes ces synthèses sont coûteuses. On sait que les cires de café, ctest-à-dire la pellicule grasse qui enveloppe les grains de café vert, contiennent des quantités substantielles de sérotonine liée aux acides gras sous forme d'amide (voir par exemple U. Harms et J. Würziger, Z. für Lebensm. Unters. und Forschung, 138(2), 75 (1968). La demande de brevet français No 2 160 431 décrit un procédé d'obtention de sérotonine à partir des cires de café. Cependant ce procédé nécessite, d'une part la mise en oeuvre de nombreux solvants, d'autre part une fusion alcaline. La présente invention se rapporte à un procédé pour séparer la sérotonine des cires de café beaucoup plus simple et plus économique. Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on soumet une solution de cires de café dans un alcool non miscible à l'eau à une hydrolyse alcaline sous atmosphère inerte à l'aide d'une solution aqueuse d'une base forte, puis que l'on recueille le milieu réactionnel qui contient la sérotonine. Par alcool non miscible à l'eau, il faut entendre un alcool qui ne forme pas avec 11 eau un mélange homogène ; bien entendu cela n'exclut nullement que ledit alcool puisse être partiellement soluble dans l'eau et réciproquement, pour autant que le mélange alcool-eau s'organise en deux phases bien individualisées, soit une phase alcoolique et une phase aqueuse. Parmi tous les alcools qui répondent à cette définition et qui sont des bons solvants des cires de café, on peut citer les alcools de la gamme allant de C4 à C8, notamment les butanols, pentanols et hexanols. On utilise de préférence l'isobutanol qui est un produit bon marché. Comme mentionné plus haut, la sérotonine se trouve dans les cires de café sous forme d'amides, liée à des acides gras. L'hydrolyse alcaline a pour effet de rompre la liaison amide et de libérer la sérotonine, de même que les acides gras correspondants. Cette hydrolyse, qui est réalisée à l'aide d'une solution aqueuse d'une base forte, se déroule dans un milieu hétérogène eau-alcool non miscible à l'eau, la présence de l'alcool étant un facteur déterminant. En effet, en l'absence d'alcool, le milieu réactionnel se transforme rapidement en un magma plus ou moins solide et plus ou moins défini. L'alcool joue donc un roule de diluant pour les cires de café et permet à la réaction d'hydrolyse de s'effectuer convenablement. La quantité minimale d'alcool à utiliser est de l'ordre de 5 parties d'alcool pour 10 parties de cires. De préférence on utilise entre 6 et 8 parties d'alcool pour 10 parties de cires. La base forte peut être une base forte quelconque, telle que les hydroxydes de sodium, potassium ou calcium. Cependant l'hydroxyde de potassium ou potasse est le réactif le plus avantageux, car il ne forme pas de savons solides avec les acides gras libérés. Les hydroxydes de sodium et de calcium forment eux, des savons solides qui nuisent au rendement de la réaction d'hydrolyse et compliquent la récupération de la sérotonine. Les divers paramètres qui gouvernent l'hydrolyse alcaline ou saponification des cires sont les paramètres usuels d'une saponification classique. Le pH doit être très basique, de l'ordre de 12 à 14. I1 convient donc d'utiliser des solutions de bases fortes suffisamment concentrées, par exemple des solutions 1/1. Par ailleurs, l'hydrolyse alcaline étant très lente à froid, on préfère habituellement conduire la réaction à des températures o de l'ordre de 80 à 100 C, pendant des temps avantageusement compris entre 10 et 24 heures. On peut également conduire la réac o tion à des températures de l'ordre de 160 à 180 & C, donc sous pression, pendant I à 2 heures. Enfin, l'hydrolyse alcaline doit être réalisée sous atmos phère inerte, par exemple sous atmosphère d'azote, car la sérotonine en milieu alcalin est très sensible à l'oxygène. De préférence, on agite fortement le milieu réactionnel, afin de disperser intimément les phases alcoolique et aqueuse. Les cires de café que l'on a généralement à disposition sont des sous-produits de la décaféination du café vert, et, à ce titre, sont riches en caféine. Bien que le procédé selon l'invention puisse être mis en oeuvre à partir des cires de café ordinaires, on préfère normalement utiliser des cires de café décaféinées. En effet, la caféine est susceptible de réagir lors de la réaction d'hydrolyse alcaline et de se transformer en caféidine, ce qui abaisse le rendement en sérotonine. Ces cires de café décaféinées peuvent être obtenues par n'importe quel procédé de décaféination connu, comme par exemple par décaféination à l'eau acidifiée. On peut isoler la sérotonine du milieu réactionnel qui la contient, en mélange avec des acides gras, des lipoïdes et, éventuellement, des restes de cires non hydrolysées en exploitant le fait que la sérotonine est un composé qui, comme un acide aminé, a un double caractère acide et basique et possède son minimum de solubilité dans l'eau vers un pH de 6,5.Elle peut donc être isolée par une suite d'extractions liquide-liquide, par exemple comme suit - acidification du milieu réactionnel (pH inférieur à 4), - après décantation, séparation des deux phases du milieu réactionnel acidifié et récupération de la phase aqueuse qui contient la sérotonine et des sels, l'essentiel des acides gras, des lipides et des cires non hydrolysées étant passé ou restant dans la phase alcoolique, - ajustement du pH de la phase aqueuse à 6,5+ 0,5 et mise en émulsion de ladite phase aqueuse avec un alcool non miscible à l'eau, tel que les alcools de la gamme allant de C4 à C12 par exemple le même alcool que celui utilisé pour dissoudre les cires de caf8, - après décantation, séparation des deux phases et récupération de la phase alcoolique qui contient l'essentiel de la sérotonine, les sels restant dans le milieu aqueux. Ces deux dernières opérations sont répétées jusqu'à dpuise- ment du milieu aqueux en sérotonine, ou elles sont réalises en continu dans un extracteur approprié. On dispose alors d'une solution alcoolique de sérotonine et l'on peut isoler la sérotonine en chassant l'alcool. En fait la sérotonine n'est pas très stable et l'on préfère l'isoler en tant que complexe, ainsi qu'il est décrit plus loin. On peut également transformer directement la sérotonine en dérivés, par exemple en mélatonine ou N-acétyl-méthoxy-5 - tptarniiie. Pour obtenir la sérotonine en milieu aqueux, on peut mettre en émulsion la phase alcoolique précédemment obtenue avec une solution aqueuse d'un acide fort, une solution diluée d'acide sulfurique par exemple. La sérotonine passe dans le milieu aqueux. On l'isole habituellement sous forme de sel triple sérotonine, créatinine, sulfate, stable, ainsi que cela est bien connu et sera décrit dans l'exemple 1. Suivant une variante, on sépare sous atmosphère inerte les deux phases du milieu réactionnel avant acidification, la sérotonine restant dans la phase aqueuse alcaline avec les acides gras sous forme de sels, tandis que les lipides et les éventuelles cires non hydrolysées restent en milieu alcoolique. La sérotonine et les acides gras peuvent alors être séparés dans une étape ultérieure, par exemple par séparation physique ou par extraction liquide-liquide eau acidifiée-alcool, ce qui permet d'obtenir directement la sérotonine en milieu aqueux. Selon une forme d'exécution préférée du procédé selon l'invention, on soumet une solution de cires de cafés décaféinées (par traitement à l'eau acidifiée des cires à l'état fondu) dans l'isobutanol, à une hydrolyse alcaline à l'aide d'une solution aqueuse dlhydroxyde de potassium, sous atmosphère inerte. L'hydrolyse est conduite vers 950C pendant 14 à 16 heures. On isole la sérotonine par des extractions liquide-liquide eau-isobutanol, puis on cristallise le sel triple sérotonine, créatinine, sulfate. L'isobutanol est récupéré, purifié et recyclé. Les exemples suivants illustrent la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans ces exemples, les pourcentages ou rapports sont exprimés en valeurs pondérales. Exemple 1 On traite 500 g de cires de café, ayant une teneur en ma tières sèches de 70% environ, par un mélange hétérogène de 500 g d'eau additionnée de 12,5 g d'HCl 37% et de 200 g d'isobutanol,à 850C pendant 1 heure. Après refroidissement, on sépare les deux phases. La phase aqueuse contient environ 41 g de caféine 94%, dont on peut tirer, après purification, 37,5 g de caféine pure, et la phase isobutanolique contient les cires de café décaféinées. On étend alors celle-ci par 100 g d'isobutanol et on ajoute 200 g d'eau et 200 g d'hydroxyde de potassium en pastilles. On chauffe alors, sous atmosphère d'azote et en agitant fortement, à 950C pendant 14 heures. o On refroidit alors le milieu réactionnel vers 60 C puis on ajoute à celui-ci 100 g d'eau, 200 g d'isobutanol et 325 g environ d'HCl 378. Après refroidissement à 200C, on separe les deux phases. La phase isobutanolique qui contient les acides gras et les lipoides est chauffée de manière à récupérer l'isobutanol par distillation (300 g environ). La phase aqueuse acide est neutralisée jusqu'à un pH égai à 6,5 par 30 g d'hydroxyde de sodium 1/1, puis miseen émulsion avec 1000 g d'isobutanol. Après décantation et séparation des phases, on recueille la phase isobutanolique. On répète cette extraction liquide-liquide jusqu'à 7 fois ; il reste alors moins de 10% de la sérotonine initiale dans la phase aqueuse (dosages Hopkins et Coles, voir E.Neuzil et coll., Bull. Soc. Pharm. Bordeaux 105(1), 20, (1966) ou Chemical Abstracts, 69, 66571t). La phase aqueuse (300 g environ) qui est colorée et contient des sels est jetée. La phase isobutanolique qui contient la sérotonine est mise alors en émulsion avec une solution diluée d'acide sulfurique, à raison de 2,5 moles d'H2SO4 pour 1 mole de sérotonine (environ 100 ml de solution 1 N). Après décantation et séparation des phases, on recueille la phase aqueuse qui contient la sérotonine. La phase isobutanolique débarrassée de sérotonine est recyclée. La phase aqueuse est alors acidifiée à un pH égal à 2,8 par H2SO4 et l'on y ajoute de la créatinine sous forme solide, à raison de 1,1 mole de créatinine pour 1 mole de sérotonine. On concentre alors à demi-volume (environ 50 ml), un précipité de sérotonine, créatinine, sulfate se forme, qu'on recueille par filtration et qu'on lave avec une solution aqueuse d'acétone à 60%. Aux eaux-mères, on ajoute un 1/2 volume d'acétone, ce qui provoque la formation d'un second précipité de sérotonine, créatinine, sulfate que l'on recueille et lave comme précédemment. Les eaux-mbres qui contiennent encore de l'ordre de 10% de sérotonine résiduels sont débarrassées de l'acétone par distillation et recyclées dans l'extraction liquide-liquide à l'isobutanol (addition à la phase aqueuse à pH=6,5). Les deux précipités lavés de sérotonine, créatinine, sulfate sont réunis et séchés dans des conditions douces, en lit fluidisé. On obtint ainsi 12 g de ce produit dont la pureté est comprise entre 95 et 98%. Si désiré, on recristallise cette sérotonine, créatinine, sulfate dans l'eau ou dans les eaux-mères d'une pré cddente recristallisation pour obtenir un produit ayant une pureté de 99,5% (PM = 405,4~monohydrate} Ledit produit est identique à un échantillon authentique de s8rbtonine, créatinine, sulfate. , A titre comparatif, on répète les opérations décrites cidessus, mais en extrayant la sérotonine du milieu aqueux à pHt6,5 qui la contient, à l'aide d'un autre alcool que l'isobutanol. Les quantités de sérotonine obtenues dans les mêmes conditiens sont les suivantes isobutanol 12 g (rappel) n-butanol 12 g sec-butanol 12 g n-pentanol 10 g n-octanol 6 g n-dodécanol 3,5 g Exemple 2 On répete la mode opératoire de exemple 1 en partant de cires de café brutes non décaféinées, c'est-à-dire que l'on saute l'étape de décaféination par traitement acide et l'on dissout directement 500 g des cires de café brutes dans 300 g d'isobutanol A la solution ainsi obtenue, on ajoute 700 g d'eau et 200 g d'hydroxyde de potassium en pastilles, les operations subséquentes étant les mêmes que celles décrites à l'exemple 1. On obtient de la sorte 10 g environ de sérotonine, créatinine, sulfate ayant une pureté de 85 à 88%. Revendications 1. Procédé pour séparer la sérotonine des cires de café, caractérisé par le fait que l'on soumet une solution de ces cires dans un alcool non miscible à l'eau à une hydrolyse alcaline sous atmosphère inerte à l'aide d'une solution aqueuse d'une base forte, puis que l'on recueille le milieu réactionnel qui contient la sérotonine. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les cires de café sont des cires de café décaféinées. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les cires de café sont des cires de café décaféinées par traitement acide. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la solution des cires de café est une solution d'au moins 5 parties d'alcool pour 10 parties de cires. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la solution des cires de café est une solution de 6 a 8 parties d'alcool pour 10 parties de cires. 6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'alcool non miscible à l'eau est l'isobutanol. 7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la base forte est l'hydroxyde de potassium. 8. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'hydrolyse alcaline sous atmosphère inerte est menée entre 80 et 1000C pendant 10 à 24 heures. 9. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on isole la sérotonine du milieu réactionnel qui la contient, à l'état de sérotonine, créatinine, sulfate. 10. Procédé selon la revendication 1 ou 2 et la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on isole la sérotonine du, milieu réactionnel qui la contient,a l'état de sérotonine, créatinine, sulfate par la suite des opérations suivantes a) acidification du milieu réactionnel, b) après décantation et séparation des deux phases du milieu réactionnel acidifié, récu pération de la phase aqueuse, c) ajustement du pH de la phase aqueuse à 6,5 + 0,5 et mise en émulsion de ladite phase aqueuse avec un alcool non miscible à l'eau, d) après décantation et séparation des deux phases, récupération de la phase alcoolique et mise en émulsion de la phase alcoolique avec une solution aqueuse diluée d'acide sulfurique, e) après décantation et séparation des phases, récu pération de la phase aqueuse et ajustement du pH de celle ci à une valeur de 2,8 environ, à l'aide d'acidesufurigue, f) enfin, addition de créatinine à ladite phase aqueuse et cristallisation du complexe sérotonine, créatinine, sulfate. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'alcool inférieur non miscible à l'eau sous c) est l'isobutanol.