Brevet FR2658825A1 — publié le 19910830

Maltosylcyclodextrines substituées et leur application en chromatographie en phase gazeuse. La présente invention concerne des mattosylcyclodextrines substituées et leur application comme phase stationnaire en chromatographie en phase gazeuse. On sait que L'utilisation de dérivés des cyclodextrines alpha, bêta ou gamma comme phase stationnaire en chromatographie en phase gazeuse en colonne capillaire permet de séparer les isomères géométriques ou optiques d'un certain nombre de molécules, particulièrement difficiles à séparer dans les lactones, les esters d'alcools secondaires ou les dérivés aliphatiques insaturés, composés importants notamment dans le domaine des arômes ou des médicaments. Certains de ces dérivés, dont tous les groupes hydroxyles sont éthérifiés ou estérifiés, sont décrits dans la demande de brevet WO-A-89/09235. Néanmoins, les colonnes capillaires comportant ces phases stationnaires, commercialisées par la Société Macherey-Nagel-Düren (RFA) sous la marque Lipodex n'ont qu'un pouvoir de séparation limité et très dépendant de la structure de la molécule chirale à séparer.Les composés de la présente invention, bien que de structure très proche des précédents, permettent une meilleure séparation des composés chiraux volatils et des composés de structure très différente peuvent être séparés sur une même colonne. Les composés de la présente invention sont des maltosylcyclodextrines peralkylées ou perestérifiées, de formule dans laquelle : - Z représente un groupe alkyle ou alcényl linéaire ou ramifié, en C1 å C6 ou un groupe acyle RCO dans lequel R représente un groupe phényle ou un groupe alkyle en C1 à C4, - n vaut 5, 6 ou 7 Z, représente le groupe de formule dans laquelle Z est tel que défini ci-dessus et les mélanges de composés de formule (I) dans laquelle n vaut de 5 à 7 et tous les groupes Z sont identiques. Les maltosylcyclodextrines sont des produits commerciaux préparés en général, par réaction du maltose et de la cyclodextrine en présence d'une enzyme, la pullulanase. Ces composés, solides å température ambiante, sont plus solubles que les cyclodextrines dans l'eau et la plupart des solvants organiques. Les dérivés selon l'invention, peraîkylés ou peracyclés peuvent être préparés en appliquant des procédés décrits pour les cyclodextrines simples. Ainsi les dérivés perbenzoylés peuvent être préparés par action du chlorure de benzoyle sur la maltosylcyclodextrine en solution dans la pyridine, selon le procédé décrit dans Helv. Chim. Acta 61 p.Z190 (1978),et les dérivés peralkylés par action d'un halogénure ou sulfate d'alkyle sur la maltosylcyclodextrine en solution dans le diméthylsulfoxyde en présence d'hydrure de sodium selon le procédé décrit dans J. of H.R.C.C.12 p.383-393 (1989). Ces composés ont des points de fusion élevés, une faible tension de vapeur et sont stables jusqu'à des températures au delà de 2500C. Leur application comme phase stationnaire dans des colonnes de chromatographie en phase gazeuse est un autre objet de l'invention. On préfère les introduire dans des colonnes capillaires, en verre ou en silice fondue pour séparer les énantiomères de lactones mono ou polycyliques d'alcools secondaires ou tertiaires, éventuellement estérifiés, de dioxolannes, d'éthers et analogues. On utilise, en général, des colonnes de 25 m à 50 m, enroulées, de diamètre intérieur compris entre 0,1 mm et 1 mm dans lesquelles la phase stationnaire est déposée en solution de préférence après avoir déposé sur les parois un film d'un polyéthylène glycol couramment utilisé dans cette technique, de masse moléculaire comprise entre 15 000 et 50 000 comme le Carbowax #. Les procédés de séparation d'énantiomères sur de telles colonnes constituent un autre objet de l'invention. Les figures 1 à 11 représentent les chromatogrammes obtenus avec des colonnes en silice fondue de 50 m de long et 0,25 mm de diamètre intérieur, montées sur un appareil Hewlett Packard réf. 5890 équipé d'un détecteur à ionisation de flamme avec l'hélium, l'hydrogène ou l'azote comme gaz vecteur ; la pression en tête de colonne était de 100 Kpa ; les composés ont été injectés en solution à 10 % dans l'éthanol.La colonne, munie d'une précolonne de 5 mètres, a été d'abord imprégnée avec une solution à 10 % (p/v) de Carbowaxs 20 M dans le chlorure de méthylène à l'aide d'un index de mercure de quelques cm de long que l'on a fait progresser dans l'ensemble précolonne-colonne en appliquant une pression d'azote de 0,2 MPa environ ; après un lavage au chlorure de méthylène, on a déposé dans la colonne selon la même technique la phase stationnaire en solution dans le chloroforme (12/88 - p/p). Après quelques heures sous vide pour éliminer le solvant résiduel o la colonne a enfin été conditionnée, sous courant d'azote, à 200 C pendant 24 heures. La figure 1 concerne la séparation des méthyl et éthyl-4 r-butyrolactones sous courant d'azote à 1550C avec la phase stationnaire perbenzoylée décrite à l'exemple 1 ; la distance de rétention des isomères S est inférieure à celle des isomères R ; le dérivé méthylé sort en premier. Les figures suivantes représentent des chromatogrammes obtenus avec la phase stationnaire perméthylée, décrite à ltexemple 2. La figure 2 est le chromatogramme de gamma lactones de formule dans laquelle R représente les groupes n-alkyles en C1 à C8, qui sortent dans l'ordre de leur masse moléculaire ; l'isomère R a la plus faible distance de rétention. Le tracé a été effectué sous courant d'hydrogène, avec un débit de 0,6 ml/minute, à une température évoluant de 900C à 2000C à raison de 2 0C/minute. La figure 3 représente les chromatogrammes de #-butyrolactones condensées de formule dans laquelle pour A, n vaut 1 pour B, n vaut 2 les isomères 1R,5S sont sortis les premiers. Le débit d'hydrogène était de 0,6 ml/minute. La température a été portée de 1000C à 2000C à raison de 20C par minute. La figure 4 représente le chromatogramme des 4 stéréoisomères de la méthyl-3 butyl-4-butyrolactone; les 2 isomères cis sortent les premiers. Le débit d'hélium était de 1 ml/minute. La température a été portée de 1100C à 2000C à raison de o 2 C par minute. La figure 5 représente le chromatogramme du linanol racémique, sur lequel l'isomère lévogyre a la plus faible distance de rétention. Le débit d'hélium était de 1ml/minute. La température a été portée de 1200C à 2000C à raison de 20C par minute. La figure 6 représente le chromatogramme du propionate de menthol. L'isomère 1R,2S,5R, sort avant le îS,2R,5S. Le débit d'hydrogène était de 0,6 ml/minute. La température a été portée de 1400C à 2000C à raison de o 2 C par minute. La figure 7 représente le chromatogramme des isomères du méthylène acétal de l'acétophénone ; le premier pic est celui de la cétone, et le second celui des isomères trans non séparés. Le débit d'hydrogène était de 0,6 ml/minute. La température a évolué de 1200C à 2000C à raison de 30C par minute. La figure 8 représente le chromatogramme des quatre énantiomères du méthyl-2 diméthoxy-2,5 dihyfrofuranne. Le débit d'hélium était de ImI/minute. La température a été portée de 1100C à 2000C à raison de o 2 C par minute. La figure 9 représente le chromatogramme des acétates de butanol-2, de pentanol-2, hexanol-2 d'heptanol-2, d'octanol-2 et de nonanol-2 ; les deux isomères de l'ester du butanol sont peu séparés. Le débit d'hélium était de 1ml/minute. La température a été portée de 1100C à 2000C à raison de 2 OC par minute. La figure 10 représente le chromatogramme de l'acétate d'octéine-1 ol-3. Le débit d'azote était de ImI/minute. La température a évolué de 1300C à 2000C à raison de 20C par minute. La figure 11 représente les chromatogrammes des méthyl-2 butyrate d'heptyle A et d'octale B. Le débit d'hydrogène était de 0,6 ml/minute. La température a été portée de 1100C à 2000C à raison de o 2 C par minute. Dans ce qui suit, on décrit des exemples de préparation des composés selon l'invention ; les produits obtenus ne présentent plus sur leurs spectres infra-rouge la bande caractéristique des fonctions hydroxyles. La maltosylcyclodextrine de départ, commercialisée par Nikken Chemicals Co. Ltd (Japon) sous la marque ISOELEAT, était un mélange en poids de 6 parties de maltosylalphacyclodextrine, 3 parties de bêta et 1 partie de gamma. EXEMPLE 1 Dans un ballon tri col, muni d'un réfrigérant et d'un agitateur, on introduit 30 ml de pyridine, séchée sur potasse, 1,5 g de maltosylcyclodextrine et 20 ml de chlorure de benzoyle. Le mélange est maintenu pendant 80 heures, sous agitation, à 55 0C. On distille alors environ 25 ml de liquide et laisse revenir à température ambiante avant d'introduire 100 ml de méthanol dans le milieu. On élimine alors les produits volatils par distillation sous pression réduite, et dissout le solide résiduel dans 200 ml de méthanol. Le précipité formé par addition de 20 ml d'eau dans le milieu est isolé par filtration. Après séchage, on obtient 4 g de solide fondant à 1640C. EXEMPLE 2 Dans un ballon tri col, muni d'un agitateur, sous courant d'azote on introduit dans 50 ml de diméthylsulfoxyde anhydre, 2 g d'hydrure de sodium ; le mélange est porté à 500C et maintenu à cette température jusqu'à fin de dégagement d'hydrogène. La solution est alors refroidie jusqu'à température ambiante, soit environ 200C, et on introduit lentement dans le milieu réactionnel une solution de 3 g de maltosylcyclodextrine dans 150 ml de diméthylsulfoxyde anhydre, en maintenant une température inférieure à 250C. Après 2 heures d'agitation, on refroidit le o milieu à 15 C et on y introduit 9 ml d'iodure de méthyle lentement, de telle sorte que la température reste inférieure à o 20 C. Après 3 heures d'agitation, le milieu réactionnel est versé dans un litre d'eau puis extrait 3 fois avec 50 ml de chlorure de méthylène. Les phases organiques réunies sont lavée à l'eau, séchée et le solvant est distillé sous pression réduite. Le résidu visqueux jaune orangé est précipité dans un mélange d'hexane et de chlorure de méthylène (90/10-v/v). Après 3 cristallisations, on obtient 1,5 g de solide blanc qui fond entre 880C et 1150C et se décompose à 3000C. REVENDICATIONS 1. Dérivé de maltosylcyclodextrine de formule dans laquelle : - Z représente un groupe alkyle ou alcényl linéaire ou ramifié en C1 à C6 ou un groupe acyle RCO dans lequel R représente un groupe phényle ou un groupe alkyle en C1 à C4, - n vaut 5, 6 ou 7 Z1 représente le groupe de formule dans laquelle Z est tel que défini ci-dessus. 2. Dérivé selon la revendication i de formule (I) dans laquelle Z représente CH3. 3. Dérivé selon la revendication 1 de formule (I) dans laquelle Z représente COC6H5. 4 Mélange de dérivés de formule (I ) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle n vaut de 5 à 7 pour un même Z. 5. Colonne de chromatographie en phase gazeuse, caractérisée en ce que la phase stationnaire est constituée par les dérivés selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Colonne capillaire de chromatographie en phase gazeuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que la colonne, en verre ou en silice, comporte un film d'un polyéthylène glycol dont la masse moléculaire est comprise entre 15 000 et 50 000 et une phase stationnaire constituée par les dérivés selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 7. Procédé de séparation d'énantiomères caractérisé en ce que l'on effectue une chromatographie en phase gazeuse du mélange racémique sur une colonne selon la revendication 6.