Brevet FR2586687A1 — publié le 19870306

Procédé de synthèse et nouveaux dérivés de l'acide a,L-iduronique L'invention a pour objet un procédé de synthèse de l'acide ,L-iduronique et de nouveaux dérivés de cet acide. L'acide ,L-iduronique de formule et des dérivés de cet acide sont présents dans de nombreux composés dotés d'une activité biologique, ce qui leur confère un intérêt particulier. Ainsi l'héparine, l'héparane sulfate, le dermatane sulfate qui possédent, notamment, d'importantes propriétés anticoagulantes comportent, dans leurs chaines, des motifs présentant la structure acide ,L-iduronique. On conçoit l'intérêt de disposer d'une méthode de synthèse de ces motifs exploitable industriellement, afin d'etre en mesure dïélaborer par voie chimique des composés les renfermant. Les méthodes connues à ce jour présentent cependant l'inconvénient de comporter plusieurs étapes comprenant la mise en jeu d'une forme furanose, avec épimérisation du groupe de substitution en position 5, puis le passage à la forme pyranose. En outre les dérivés d'acide iduronique obtenus ne sont pas toujours directement utilisables. L'épimérisation de motifs à structure acide glucuronique sur le carbone en position 5 a également été proposée. Mais les conditions mises en oeuvre, notamment l'utilisation d'un milieu basique, conduisent à une décomposition du cycle ou à une élimination. Les travaux des inventeurs dans ce domaine les ont amenés à constater qu'il est possible d'obtenir des dérivés de l'acide , L-iduronique par épilérisation des dérivés correspondant de l'acide ss, D-glucuronique en générant des radicaux libres en position 5 des dérivés glucuronique L'invention a donc pour but de fournir un nouveau procédé d'épiiérisation du carbone en position 5 d'un dérivé d'acide ss,-D-glucuronique qui, à la différence des procédés antérieurs,n'est pas basé sur un mécanisne lonlque, mais met en jeu la formation de radicaux. L'invention a également pour but de fournir un nouveau pocédé de synthèse de dérivés de l'acide ,L-iduronique basé sur l'épimérisation du groupe carboxyle en position 5 du dérivé correspondant de l'acide ,D-glucuronique. Elle vise, en particulier à fournir un procédé exploitable à l'échelle industrielle, étant donné que les composés de départ sont aisément disponibles et qu'il peut etre rdalisé en un nombre réduit d'étapes, notaxsenten deux ou trois. L'invention a également pour but de fournir de nouveaux dérivés d'acide iduronique constituant des produits de grand intéret en synthèse osidique. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de formation d'un radical libre sur le carbone en position 5 d'un dérivé d'acide gtD-glucuronique, ce qui conduit à la formation d'un mélange de radicaux épimères. Selon une disposition supplémentaire, on piège le radical libre en position 5 des épimères à l'aide d'un substituant et on sépare le mélange d'isomères. Avantageusement, on soumet le mélange d'épimères à radicaux libres à une réaction de réduction et on sépare les isomères. Dans un mode de réalisation de l'invention, on forme un radical libre sur le carbone en position 5 du dérivé d'acide B, D-glucuronique par voie chimique, thermiquement;en soumettant un dérivé 5-bromo de l'acide e, D- glucuroniqueo à une température appropriée/ à l'action d'un agent réducteur permettant d'effectuer une coupure homolytique de la liaison C-Br en position 5 et d'introduire aussitôt un atome d'hydrogène dans cette position. L'agent réducteur est avantageusement constitué par un dérivé d'étain du type R3SnH dans lequel R représente un radical alcoyle. Un dérivé préféré en raison de son efficacité et de sa disponibilité est constitué par le tributylétain. La réaction d'hydrogénation est réalisée dans un solvant organique ne réagissant pas avec l'agent réducteur mis en oeuvre. Des solvants du type du toluène conviennent particulièrement. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on forme le radical libre en position 5 par voie photochimique D'une manière avantageuse, on soumet un dérivé d'acide glucuronique à l'action de la lumière1en opérant selon les techniques classiques, puis à l'action d'un agent réducteur, plus spécialement dans les conditions définies ci-dessus. Selon une variante, le dérivé d'acide glucuronique, à partir duquel on génère un radical libre comporte en position 5 un atome d'hydrogène. La coupure homolytique C-H est avantageusement réalisée, par exemple, à l'aide d'un agent tel qu'un peroxyde, comme le peroxyde de ditertiobutyle. La réalisation de la réaction dans un solvant organique tel que le tétrachlorure de carbone, le dichlorométhane ou le cyclopropane, et à basse température ou à une température de l'ordre de l'ambiante correspond à des conditions satisfaisantes. Selon une autre variante, le dérivé d'acide glucuronique soumis à la réaction photochimique est un dérivé 5-bromo. Le radical libre formé peut être piégépar un autre substituant que l'hydrogène. A cet effet, on soumet par exemple le dérivé glucuronique à l'action de l'agent réducteur et d'un excès d'agent électrophile qui entre en compétition avec l'hydrogène pour se substituer en position 5. Des agents électrophiles appropriés comprennent des dérivés d'acide acrylique tels que des esters ou des nitriles, ce lui permet d'introduire en position 5 des groupes de structure -CH2-CH2-COOR ou -CR2-CH2-CN, avec R représentant un groupe alcoyle. Les isomères sont séparés, par exemple, par cristallisation fractionnée ou par chromatographie. D'une manière avantageuse, le dérivé d'acide glucuronique séparé peut etre recyclé. Pour former, par exemple, le dérivé 5- bromo, on soumet l'épimère ss,D-glucuronique à l'action d'un agent de bromuration tel que la N-bromosuccinimide. D'une manière avantageuse, la coupure homolytique de la liaison -C-H ou -C-Br en position 5 du motif de structure acide 0,D-glucuronique conduit à l'obtention d'un mélange de radicaux épimères en équilibre dans lesquels la forme iduronique est avantageusement stabilisée par le groupe-de protection en position 4 orienté antipériplanairement. On observera que l'obtention du dérivé d'acide iduronique peut être réalisée en deux étapes seulement ce qui constitue un avantage de grande importance pour l'exploitation industrielle du procédé. Selon un autre aspect intéressant de l'invention, le procédé défini ci-dessus conduit à des dérivés d'acide iduronique de grande valeur en synthèse osidique. A cet effet, selon une disposition préférée de l'invention, le dérivé d'acide ss,D-glucuronique mis en oeuvre répond à la formule dans laquelle les substituants R1 à R4, identiques ou différents les uns des autres, représentent un groupe acyle ou un raaical alcoyle et R5 représente un groupe protecteur de radical carboxyle, en particulier, un groupe alcoyle,.et X représente un atome d'hydrogène ou un groupe éliminable par coupure homolytique en particulier un atome de brome. Les groupes acyle particulièrement appropriés comprennent le groupe acétyle. Comme radical alcoyle pour R1 à R5, le radical méthyle est préféré. Les dérivés d'acide iduronique de l'invention répondent à la formule dans laquelle les substituants R1 à R5 présentent lbs significations ci-dessus. Dans un dérivé particulièrement préféré, les substituants R1 à R4 sont identiques et représentent plus spécialement un radical acyle, notamment, acétyle. Dans d'autres dérivés préférés, les substituants sont différents, correspondant, d'une part à des groupes éthers, d'autre part à des groupes esters. Un produit préféré est constitué par le tétra-O-acétyl iduronate de méthyle. L'invention vise également en tant que produits nouveaux les dérivés 5-bromo de l'acide ss,D-glucuronique dans lesquels au moins l'un des substituants diffère des autres. Des produits intermédiaires nouveaux comprennent, en particulier, des dérivés 5 bromo de l'acide ,D-glucuronique dans lesquels une ou plusieurs positions sont substituées par des éthers alcoyliques, notamment, des éthers méthyliques et les positions restantes par des groupes -O-acyle, en particulier, -O-acétyle. A partir des dérivés de l'invention, il est aisé d'obtenir l'acide a,L-iduronique lui-même ou d'élaborer selon les techniques classiques des dérivés réactifs permettant d'effectuer diverses réactions de glycosylation. Parsi les groupes réactifs généralement mis en jeu sur les carbones anomères dans des réactions de glycosylation, on citera les atomes d'halogène, les groupes-0-imidoyle et conjointement avec le carbone en position 2, les groupes orthoesters. Sur ces dérivés réactifs, les groupes -OH seront déprotégés selon le schéma souhaité et la position 4 sera avantageusement traitée de manière à introduire des groupements protecteurs bloquant temporairement cette position et éliminables de manière à permettre l'allongement de la chaine. Le procédé de l'invention sera illustré avec plus de détails dans les exemples qui suivent et en se reférant aux figures 1 et 2 sur lesquelles sont représentées les formules illustrant les composés 1 à 13. Dans ces figures Ac représente un groupe acyle et Me un groupe méthyle. Exemple 1 : Préparation du méthyl -1,2,3,4-tétra -O-acétyl-ss-D-glucopyranuronate (2) et du méthyl-1,2,3,4-tétra-0-acétyl-a-L- idopyranuronate (3). On ajoute de l'hydrure de tributyl-étain (0,lml, 0,372 mmol) à une solution de méthyl-(5R)-1,2,3,4-tétra O-acétyl-5-C-bromo-8-D-glucopyranuronate 1 (1 lOmg 0,242mmol) dans le toluène sec (1,1mol) La préparation du composé 1 est décrite par R.J. Ferrier et R.H. Furneaux dans J.Chem.Soc.Perkin I,(1977),1996-2000. Le mélange est chauffé à reflux, sous agitation, pendant deux minutes, à l'aide d'un bain d'huile (130in). Une chromatographie sur couche mince (1 : 1, v/v, hexane-acétate d'éthyle) du milieu réactionnel montre la formation de deux nouveux composés. On ajoute du 1-bromobutane (0,il) au milieu réactionnel. Un chauffage à reflux sous agitation, pendant 20 mn, permet la décomposition de l'excés de réactif. Par évaporation sous vide, on obtient un résidu qui est chromatographié sur gel de silice avec de l'hexane, et puis successivement avec des mélanges hexane-acétate d'éthyle 2:1, 1:1 et 1:2 (v/v). Par évaporation du solvant de la fraction pure la plus migrante1 on obtient un résidu 2 (57,7 mg, 63,5z), qui est cristallisé dans l'éthanol, donnant des aiguilles incolores. Ce composé est décrit par Bollenback et al, dans J.A.C.S. 77 (1955) 3310-3315. L'évaporation du solvant de la fraction suivante donne un sirop (3) (25,lmg, 27,6%). On effectue une cristallisation à partir d'éthanol ce qui produit des granules blancs présentant les caractéristiques physiques et spectrales suivantes : PF : 116-119C ()D-87,8) (c 1,00 chloroforme) ; max 1760 cl 1 (CO) La structure du composé est confirmée par le spectre RMN. Analyse élémentaire Calculé pour C15 H20 11 : C,47,88,H,5,36. Trouvé : C,47, 89 ; H, 5,59. EXEMPLE a : Préparation du méthyl (méthyl (5R)-2.3,4-tri O-acétyl-5-C-bromo-ss-D-glucupyranoside) uronate (5) Une suspension de méthyl (méthyl 2,3,4-tri-0-acétyl-B-D-glucupyranosid) uronate 4 (1,00g1 2,87mmol), de N-bromosuccinimide (613 mg, 3,44 mmol) et de-peroxyde de benzoyle 90mg, (0,37mool) dans du tétrachlorure de carbone anhydre (40ml) est chauffée à reflux, avec agitation, et sous une lampe ordinaire. Après deux heures de réaction, on ajoute de la N-bromo-succinimide (153 mg, 0,86 mmol) et du peroxyde de benzoyle (23mg, 0,09 mmol) et on chauffe le mélange à reflux pendant encore 30 minutes. Une chromatographie sur couche mince (1 : 1, v/v, hexane-acétate d'éthyle) du mélange réactionnel montre la présence d'une nouvelle tache visible en U.V. Le milieu réactionnel est refroidi, filtré, le filtrat est lavé à l'eau glacée, séché (MgS04) et concentré, donnant un résidu qui est chromatographié sur gel de silice à l'aide du mélange hexane acétate d'éthyle (1:1, v/v) contenant de la triéthylamine (0,1%). On obtient ainsi le composé 5 (567 mg, 46,2%). Ce composé présente les caractéristiques physiques et spectrales suivantes : PF 122-124-C (à partir d'éthanol), [&alpha;]D=160,'1, (ç 1,00, chloroforme) max 1770cm (CO.). Analyse élémentaire : Calculé pour C14H19 10 C,39 36 ; H, 4,48. Trouvé : C, 39,32 ; H, 4, 42. EXEMPLE 3 : Préparation du méthyl (méthyl 2,3,4-tri-0-acétyl-ss-D-glucopyranosid) uronate (-4) et du méthyl (méthyl 2,3,4-tri-0-acétyl--L-idopyranosid) uronate (6). On ajoute de l'hydrure de tributylétain (0,îml, 0,372 mmol) à une solution du bromure 5 (100 mg, 02J4 mmol) dans du toluène anhydre (îml) et le mélange est chauffé à reflux, sous agitation, pendant deux minutes à l'aide d'un bain d'huile (13OC). Une chromatographie sur couche mince (1:1, v/v, hexane-acétate a'éthyle) du milieu réactionnel montre la disposition du produit de départ et la formation de deux composés. Après un reflux pendant 20mn en présence de 1-bromobutane, le mélange réactionnel est évaporé et le résidu est chromatographié sur gel de silice avec de l'hexane, puis successivement avec des mélanges 3:1, 2:1 et 1:1 (v/v) hexane-acétate d'éthyle. Par évaporation du solvant de la fraction pure la plus migrante, on obtient un résidu cristallisé 4 (36,3mg, 44,5%), identique ou produit de départ 4. L'évaporation du solvant de la fraction suivante donne un sirop 6 (31,2 mg, 38,3%) présentant les caractéristiques physiques et spectrales suivantes = = 56,6* (C,1,12,chloroforme) ; max 1745cm 1(cO)- Analyse élémentaire Calculé pour C14H20010 : C,48,28 ; H, 5, 79. Trouvé : C, 48, 14 ; H 5,71. EXEMPLE A : Préparation du méthyl (méthyl (5R) -4O-acétyl-2,3di-O-méthyl-5-L-bromo--D-glucopyrano- sod)uronate (8) Une suspension de méthyl (méthyl 4-0-acétyl-2, 3-di-O-méthyl--D-glucopyranosid) uronate 7 (152mu, 0,520 mmol), de N-bromosuccinimide (120 mg, O, 674 mmol) et de peroxyde de benzoyle (16 mg, O,066mmol) dans du tétrachlorure de carbone anhydre (4mol) est chauffée à reflux, avec agitation, et sous une lampe ordinaire, pendant 30 mn. Par chromatographie sur couche mince (1:1, v/v, hexane-acétate d'éthyle) du mélange réactionnel, on observe la présence d'un produit visible en U.V..Le milieu réactionnel est refroidi, filtré et concentré, donnant un résidu qui est chromatographié sur gel de silice à l'aide du mélange hexane-acétate d'éthyle (1:1, v/v) contenant de la triéthylamine (0,1%). On obtient ainsi le composé 8 (88,3mg ,45,8)% présentant les caractéristiques suivantes. P.F. 97-98C (a)D = 188,5' (c 1,04,chloroforme) ; 2) max 1760cn 1 (Co) analyse élémentaire : Calculé pour (C12 H19 BrO8 :C,38,83 ; H,5,16. Trouvé : C, 38,98 :; H, 4, 96. EXEMPLE i : Préparation du méthyl (methyl 4-0-acétyl-2,3 di-0-méthyl-8-D-glucopyranosid) uronate (7) et méthyl (méthyl4-0-acétyl-2, 3-di-O-méthyl-u-L-idopyranosid) uronate (9) On ajoute de l'hydrure de tributylétain (0,023ml, 0,086 mmol) à une solution du bromure 8 (21 mg, 0,0057 mmmol) dans du toluène anhydre (0,3mol) et on chauffe le mélange à reflux, sous agitation, pendant deux minutes, & l'aide d'un bain d'huile (130C*). Une chromatographie sur couche- mince (1:1, v/v hexane-acétate d'éthyle) du milieu réactionnel montre la présence de deux nouveaux composés.Après un traitement semblable à celui décrit plus haut, suivi d'une chromatographie à l'aide des mêmes solvants que ceux employés pour la purification des produits 4 et 6, l'évaporation du solvant de la fraction pure la plus migrante donne un sirop 7 (7,2mg, 43,6%, identique au produit de départ 7. L'évaporation du solvant de la fraction suivante donne un sirop 9 (6,Omg, 36,4%) présentant les caractéristiques suivantes : (a)D = 82,90 (ç 1,30, chloroforme) ; )?max 1745 cm 1 (CO) Analyse élémentaire : Calculé pourC12H20O8 : C, 49, 31 ; H, 6,90. Trouvé : C, 49,09 ; H, 7, 10. Exemple i :Préparation d'un orthoester d'acide a, L-iduronique à partir du dérivé tétracétylé de l'exemple 1. On a recours aux trois étapes suivantes a) bromuration, b) formation d'un orthoester, c) élimination des groupes protecteurs en positions 3 et 4 a) bromuration : préparation du méthyl (2,3,4-tri-0-acétyl-a-L-idopyranosyl bromure) uronate (11) Une solution de méthyl 1,2,3,4-tétra-0-acétyl-,idopyranuronate (10) (1oOmg) dans une solution à 30% de gaz homhydrique dans l'acide acétique (1ml) est soumise à agitation pendant 4 h à température ambiante. Le mélange est dilué avec du chloroforme (30 ml), versé dans de l'eau glacée (50ml) et soumis à agitation pendant 10 mn.La phase organique est séparée et lavée avec de l'eau glacée, une solution aqueuse saturée de bicarbonate de sodium et de liteau glacée séchée (MgSO4), et évaporée. Le résidu sirupeux (101 9mg, 96,6z) est immédiatement utilisé dans la réaction suivante. Les caractéristiques physiques et spectrales du produit sont les suivantes IaD-130,8'(ç1,03, chloroforme) ; IR : max 1760 cm CO ) . b) formation du méthyl 3,4-di-O-acétyl-B-L-idopyranuronate 1,2-méthyl orthoester (12) Une solution du bromure Il (232mg) dans le dichlorométhane anhydre (5,3ml) contenant de la 2,4,6-triméthylpyridine (0,39 ml) et du méthanol (0,24ml) est soumise à agitation pendant 24 h à température ambiante et sous une atmosphère d'argon. Le mélange est ensuite dilué avec du dichlkorométhane (IOOml), lavé avec une solution aqueuse saturée de bicarbonate, de l'eau, séché (MgS04), et concentré. L'élution du résidu à partir d'une colonne de gel de silice à l'aide de chloroforme-acétone (10:1, v/v) contenant 0,5% de triéthykalube dibbe k'irghiacétate suryoeyx 12 (157,6 mg, 77,4y) présentant les caractéristiques suivantes :/Q/D -47,9 (c 1,05, chloroforme) ; spectre IR : max 1760cm 1 (CO). max Analyse élémentaire : Calculé pour C14 H20 010 : C,48,28 ; H,5,79 Trouvé C,48,62 ; H 5,70. c - élimination des groupes protecteurs conduisant au méthyl ss-L-idopyranuronate 1,2-(méthyl orthoacétate) (13) Une solution de lorthoacétate 12 (50mg) dans le méthanol anhydre (1,6ml) est soumis à agitation pendant 3 h à -15-C en présence de carbonate de potassium anhydre (7mg), sous une atmosphère d'argon. Le mélange est filtré et le filtrat concentré. Le résidu est dissous dans du méthanol contenant 0,5% de triéthylamine. Du gel de silice (0,2 g) est ajouté et le mélange est concentré.Le résidu est placé sur une colonne de gel de silice et une élution avec chloroforme-acétone (10:1,v/v) contenant 0,58 de triéthylamine donne le composé amorphe 13 (20,2mg, 53,3 EXEMPLE 7 : Variante photochimique de préparation du mélange d'épimères (4) et (6) d'une part, (2) et (3) d'autre part. En opérant selon V.Malatesta et K.U. Ingold dans JA.C.S. vol. 103, 1981, p. 609 ou A.L.J. Benwith et C.J. Easton,id. p.615, on soumet le 2,3,4 tri-O-acétyl,1-0-méthyl urona e. de méthyle à l'action de peroxyde de ditertiobutyle, dans du tétrachlorure de carbone à O-C, puis à l'action de tributylétain comme défini ci-dessus, ce qui conduit au mélange d'épimères (4) et (6). En variante, on soumet le tétra-O-acétyl 5-bromo uronate de méthyle à l'action de phothow h-3 et de Bu3SnH comme défini ci-dessus ce qui conduit au mélange d'épimères (2) et (3). EXEMPLE a Le dérivé (4) est soumis à une réaction de benzylation avec une quantité contrôlée de bromure de benzyle ce qui conduit au dérivé monobenzylé en 3. Par acylation, on introduit le groupe Cl-CH2-COO-. Ce produit est directement utilisable pour la synthèse selon les techniques classiques, de fragments actifs de l'héparine, notamment du type avec R = alcoyle, Bn = benzyle. REVENDICATIONS*- 1.-Procédé d'épimérisation de la position 5 d'un notif de structure acide a, L-iduronique caractérisé en ce qu'on génère un radical libre sur le carbone en 5 d'un dérivé d'acide ,D-glucuronique ce qui conduit à la frmation d'un mélange de radicaux épimères respectivement de structure acide B,D-glucuronique et acide a, L-iduronique. 2.- Procédé de synthèse de dérivés d'acide a,L-iduronique, caractérisé en ce qu'on génère un radical libre sur le carbone en 5 d'un dérivé d'acide ,D-glucuronique ce qui conduit à la formation d'un mélange de radicaux épimères respectivement de structure acide ,D-glucuronique et acide a,L-iduronique, qu'on piège le radical libre à l'aide d'un substituant et qu'on sépare le mélange d'isomères. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on génère le radical libre, par voie chimique thermiquement en soumettant un dérivé d'acide ,D-glucuronique renfermant en position 5 un groupe éliminable par coupure homolytique à l'action d'un agent réducteur capable d'effectuer cette coupure ce qui permet d'introduire aussitôt un atome d'hydrogène en position 5 des épimères du mélange. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dérivé d'acide B, D-glucuronique est un dérivé 5-bromo dont les autres positions sont bloquées par des groupes protecteurs de radicaux -OH. 5.- Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'agent réducteur est un dérivé d'étain de type R3SnH dans lequel E représente un radical alcoyle, de préférence le tributylétain. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on réalise la réaction de réduction dans un solvant organique. 7.-Procédé selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce qu'on génère le radical libre par voie photochimique en soumettant un dérivé d'acide , D-glucuronique à l'action d'un rayonnement. 8.-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mélange d'épimères est séparé par chromatographie ou par cristallisation fractionnée. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'épimère glucuronique est recyclé. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dérivé d'acide glucuronique mis en oeuvre répond à la formule dans laquelle R1 à R4 identiques ou différents les uns des autres représentent un groupe acyle, en particulier acétyle, ou alcoyle, R5 représente un groupe protecteur de radical carboxyle, en particulier,un groupe méthyle, et X représente un atome d'halogène, plus spécialement du brome , on un atome d'hydrogène. 11.- Dérivés d'acide ,L-iduronique, caractérisés en ce qu'ils répondent à la formule dans laquelle R1 à R5 présentent les significations données ci-dessus. 12.- Le tétra -O-acétyl iduronate de méthyle. 13.- En tant que produits intermédiaires, les dérivés d'acide glucuronique selon la revendication 10,dans lequel X représente un atome de Br.