Brevet FR2661413A1 — publié le 19911031

N-alkyllactylamines et leur procédé de préparation. L'invention concerne de nouveaux dérivés du lactose, à longue chaîne, utilisables notamment comme agents tensioactifs. Ces nouvelles molécules sont préparées à partir du lactose que l'on peut ainsi valoriser au niveau industriel. Ce disaccharide est un produit peu onéreux et facilement obtenu ; il est isolé à partir du lactosérum et du jus lactosé par cristallisation d'une solution préalablement concentrée. I1 est de plus totalement dépourvu de propriétés toxiques et est actuellement utilisé dans l'industrie pharmaceutique et dans l'alimentation humaine et animale. On peut donc envisager, en greffant une longue chaîne alkyle sur ce disaccharide, d'obtenir des tensioactifs originaux à tête polaire chirale et susceptibles d'être peu toxiques. La présente invention entre dans cette optique et a pour objet les N-alkyllactylamines de formule générale I dans laquelle R est un radical alkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 20 atomes de carbone et R' est l'hydrogène ou un radical acyle de 2 à 10 atomes de carbone. Sont particulièrement préférés les dérivés donc le radical R contient de 8 à 12 atomes de carbone. Les N-alkyllactylamines peuvent être préparées par réduction chimique ou catalytique des N-alkyllactosylamines correspondantes de formule générale Il Les N-alkyllactosylamines de formule II peuvent elles-mêmes être préparées selon la méthode de J.G. ERIKSON (J. of Am. Chem. Soc., 77, 2839 (1955) qui consiste à faire réagir le lactose et une amine à longue chaîne RNH2 dans un mélange de propanol-2 et d'eau laissé tout d'abord à 250C pendant 24 heures puis tiédi à 600C pour dissoudre l'ensemble des produits. Après refroidissement de la solution, on obtient la N-alkyllactosylamine par simple filtration. J.G. ERIKSON décrit dans l'article ci-dessus un seul exemple : la préparation de la N-octadécyllactosylamine. D'une manière générale, les N-alkyllactosylamines ne peuvent être utilisées directement comme agents tensioactifs car elles sont instables dans le temps en solution aqueuse et se dégradent partiellement pour redonner l'amine de départ et le lactose. De manière inattendue, il a été trouvé que les N-alkyllactylamines obtenues par réduction des N-alkyllactosamines correspondantes présentent de très bonnes propriétés de stabilité en solution aqueuse. La réduction des N-alkyllactosylamines de formule II, selon l'invention, pour obtenir les N-alkyllactylamines de formule I, peut être effectuée par réduction catalytique ou réduction chimique. (i) méthode de réduction catalytique. Elle se fait en milieu alcoolique (préférentiellement dans l'éthanol absolu) dans un autoclave sous pression d'hydrogène (depuis la pression atmosphérique à 60 bars, préférentiellement à 40 ou 45 bars) en présence d'un catalyseur métallique (Palladium sur charbon ou Nickel de Raney par exemple) à température ambiante ou avec chauffage (pouvant aller à 1000C, préférentiellement entre 40 et 500C). (ii) méthode de réduction chimique. Elle se fait en milieu aqueux par un hydrure métallique, préférentiellement le borohydrure de sodium NaBH4. L'addition d'hydrure se fait à basse température (0 à 100C) puis la réaction est conduite en présence d'une résine acide (préférentiellement l'Amberlite &commat; in 120 (forme H+)) sans que cela soit impératif. La température du milieu se situe entre 20 et 600 C, préférentiellement entre 25 et 400C. Les N-alkyllactylamines ainsi obtenues de formule I, selon l'invention, se présentent sous forme de solides blancs, largement solubles et stables en solution aqueuse. Les caractéristiques RMN, les spectres de masse et les microanalyses confirment leur structure correspondant à la formule I. Ces dérivés peuvent être utilisés comme agents tensioactifs.Ils peuvent également présenter des propriétés intéressantes comme agents de solubilisation de protéines pour l'isolement de protéines membranaires, ou encore comme inducteurs d'asymétrie dans des systèmes micellaires. Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. EXEMPLE 1 a - Préparation de la N-octyllactosylamine. Dans un ballon de 250 ml on introduit une solution de lactose monohydraté (30 mmole, 10,8 g) dans 60 cc d'eau, à laquelle on ajoute une solution d'octylamine (50 mmole, 6,45 g) dans 100 ml de propanol-2. Le mélange est agité vers 20 - 250C pendant 24 h il y a formation d'un précipité, puis chauffé à 600C pendant 30 min. (disparition du précipité). Le solvant est évaporé sous pression réduite ; le résidu est repris à l'éthanol puis réévaporé en présence de toluène pour éliminer l'eau résiduelle. Le solide final est recristallisé dans l'éthanol. On obtient après lyophilisation 8,32 g de produit solide blanc dont les analyses montrent qutil s'agit du composé de formule: b - Préparation de la N-octyllactylamine. (i) méthodes catalytiques. (*) Dans un autoclave d'hydrogénation on introduit 5 g d'octyllactosylamine dissous dans 40 ml d'éthanol absolu, 0,5 g de Pd/C (10% Pd). On laisse agiter sous pression d'hydrogène (30 bars) 12 h à température ambiante et 8 h à 500C. Le milieu récupéré est filtré sur Célite Le solvant est évaporé et le résidu est lyophilisé. On récupère 4 g de produit solide blanc, dont l'analyse montre qu'il s'agit d'un mélange d 'octyllactosylamine et d'octyllactylamine. (**) Dans un autoclave on introduit 2 g d'octyllactosylamine, 40 ml d'éthanol absolu, 0,5 ml de Nickel de Raney (50 % suspension dans H20, pH 10). On laisse agiter sous 40 bars d'hydrogène 24 h à 500C. Le mélange récupéré est filtré sur Célite Q Le filtrat est évaporé. Après lyophilisation du résidu on obtient 1,3 g de poudre blanche dont l'analyse montre qu'il s'agit d'un mélange d'octyllactosylamine et d'octyllactylamine, avec une prépondérance de composé hydrogéné. (ii) Méthode chimique. Dans un tricol muni d'un réfrigérant et d'un bulleur on introduit 3,41 g de N-octyllactosylamine et 50 ml d'eau. On refroidit la solution dans un bain de glace. On ajoute alors une solution de 0,38 g de NaBH4 dans 10 ml d'eau goutte à goutte sous agitation. On laisse revenir à température ambiante et on laisse agir 6 h à 350C puis 15 h à température ambiante (dégagement de gaz). On ajoute alors de l'Amberlite e IR 120 (forme H+) ml par ml sous agitation jusqu'à cessation du dégagement de gaz, et l'on ajoute 5 ml de résine supplémentaire. On maintient l'agitation pendant 30 min. La solution est décolorée sur charbon actif et filtrée sur Cérite &commat; . L'eau est évaporée sous pression réduite ; le résidu est repris au méthanol et évaporé, ceci 5 fois. Après lyophilisation du résidu on obtient 1,96 g de solide blanc et floconneux dont les analyses montrent qu'il s'agit du produit de formule EXEMPLE 2 a - Préparation de la N-nonyllactosylamine. On procède de la même façon que dans l'exemple 1 en utilisant 10,8 g (0,03 mole) de lactose monohydraté dans 60 ml d'eau et 7,3 g (0,05 mole) de nonylamine dans 100 ml de propanol-2. On récupère 9,32 de produit solide blanc dont les analyses montrent qu'il s'agit du produit de formule b) Préparation de la N-nonyllactylamine. On utilise le même protocole expérimental que dans l'exemple 1 (méthode chimique) en utilisant 7,98 g de N-nonyllactosylamine dans 100 ml d'eau et 1,31 g de NaBH4 dans 30 ml d'eau. En fin de réaction le résidu obtenu (5,2 g) est un solide blanc et floconneux dont les analyses montrent qu'il s'agit du produit de formule EXEMPLE 3 a - Préparation de la N-décyllactosylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1 et 2 en utilisant 10,8 g de lactose monohydrate dans 60 ml d'eau et 7,93 g de décylamine dans 100 ml de propanol-2. On récupère 7,91 g de produit solide blanc dont l'analyse montre qu'il s'agit du produit de formule b - Préparation de la N-décyllactylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1 et 2 (méthode chimique) en utilisant 15 g de N-décyllactosylamine dans 110 ml d'eau et 1,58 g de NaBH4 dans 50 ml d'eau. Après réaction on obtient 12,40 g de produit solide blanc dont les analyses montrent qu'il s'agit du composé de formule EXEMPLE 4 a - Préparation de la N-dodécyllactosylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1, 2 et 3 en utilisant 10,8 g de lactose monohydrate dans 60 ml d'eau et 9,36 g de dodécylamine dans 100 ml de propanol-2. Après réaction et traitement, on obtient 7,95 g de solide blanc dont les analyses montrent qu'il s'agit du composé de formule: b - Préparation de la N-dodécyllactylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1, 2 et 3 (méthode chimique) en utilisant 12,5 g de N-dodécyllactosylamine dans 150 ml d'eau et 12,21 g de NaBH4 dans 35 ml d'eau. Après réaction et traitement on obtient 7,5 g de solide blanc dont les analyses montrent qu'il s'agit du composé de formule: EXEMPLE 5 a - Préparation de la N-heptyllactosylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1, 2, 3 et 4 en utilisant 18,2 g de lactose monohydrate dans 100 ml d'eau et 9,61 g d'heptylamine dans 167 ml de propanol-2. Après réaction et traitement on obtient 10,7 g de solide blanc dont les analyses montrent qu'il s'agit du composé de formule: b) Préparation de la N-heptyllactylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1,2,3 et 4 (méthode chimique) en utilisant 10 g de N-heptyllactosylamine dans 70 ml d'eau et 1,13 g de NaBH4 dans 40 ml d'eau. Après réaction et traitement on obtient 6,78 g de solide blanc floconneux dont les analyses montrent qu'il s'agit du composé de formule EXEMPLE 6 a - Préparation de la N-octadécyllactosylamine. On utilise le même protocle que dans les exemples 1, 2, 3, 4 et 5 en utilisant 18 g de lactose monohydrate dans 100 ml d'eau et 22,7 g d'octadécylamine dans 150 ml de propanol-2. Après réaction et traitement on obtient 22,1 g de produit solide blanc dont les analvses montrent outil s'aait du composé de formule b - Préparation de la N-octadécyllactylamine. On procède de la même façon que dans les exemples 1 , 2, 3, 4 et 5 (méthode chimique) en utilisant 9,6 g de N-octadécyllactosylamine dans 100 ml d'eau et 0,83 g de NaBH4 dans 20 ml d'eau. Après réaction et traitement on obtient 8,65 g de solide blanc dont les analyses montrent qu'il s'agit du composé de formule: EXEMPLE 7 Préparation de la N-acétylnonyllactosylamine. La réaction est menée dans un tricol, placé sous réfrigérant et sous atmosphère d'argon. A 10 g de N-nonyllactosylamine préparée comme décrit dans l'exemple 2 dans 120 ml de diméthylformamide (DMF) on ajoute 2,02 g de triéthylamine sous agitation. 2,07 g d'anhydride acétique sont ensuite additionnés. L'agitation est maintenue à température ambiante. La réaction est suivie par chromatographie sur couche mince. Au bout de 3 h., le DMF est évaporé. Le résidu obtenu est purifié sur colonne de silice. On obtient ainsi 6,0 g de produit de formule EXEMPLE 8 Mise en évidence des propriétés tensioactives des composés de l'invention. Les propriétés tensioactives des produits de l'invention préparés selon les exemples li 2 3 > 4 et 5 ont été mesurées par une technique usuelle de tensiométrie, en utilisant un tensiomètre Tensimat n 3 (Prolabo, France). La mesure est effectuée à 250C. Le mobile de mesure est un étrier fourni avec l'appareil formé avec un fil de platine de 0,1 mm de diamètre et long de 2 cm (écart entre les 2 branches de l'étrier). Les résultats sont illustrés par la courbe donnée en figure 1 dans laquelle figurent en abscisse le log de la concentration de produit et en ordonnée la tension superficielle. Cette courbe permet de déterminer les concentrations micellaires critiques (CMC) de chacun des produits qui figurent dans le tableau ci-dessous NO exemple R R' CMC (M/L) 1 C8H17 H 2 CgH19 H 5,6.10 3 C1OH21 H 2,6.10 4 C12H25 H 6 5 C7H15 H 3,0.10 | 3,O.102 EXEMPLE 9 Solubilisation des protéines. La N-octyllactylamine préparée à l'exemple 1 a été testée dans un modèle classique de solubilisation de protéines tel que celui décrit dans D.Plusquellec et al., Analytical Biochemistry, 1989, 179, 145-153, en utilisant des membranes de cerveau de grenouille, en comparaison avec de la digitonine et de l'Hecameg (6-0-(N-heptylcarbamoyl)-méthyl- oC -D-glycopyranoside) à titre de références. Les résultats sont illustrés par la figure 2. Sur la courbe représentée figurent en abscisse la quantité de détergent utilisée en pourcentage (poids/volume) et en ordonnée la concentration en protéine isolée. Les résultats montrent que la N-octyllactylamine présente des propriétés de solubilisation supérieures à celles des agents de référence testés. REVENDICATIONS 1. N-alkyllactylamines caractérisées en ce qu'elles répondent à la formule générale I : dans laquelle R représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié contenant de 1 à 20 atomes de carbone R' représente l'hydrogène ou un radical acyle de 2 à 10 atomes de carbone. 2. Procédé de préparation de N-alkyllactylamines selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet à une réduction catalytique ou chimique une N-alkyllactosylamine de formule générale Il dans laquelle R représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié contenant de 1 à 20 atomes de carbone, R' représente l'hydrogène ou un radical acyle de 2 à 10 atomes de carbone.