Brevet FR2689507A1 — publié le 19931008

PROCEDE PERFECTIONNE POUR FABRIOUER UN DERIVE DE LA CYSTINE SOLUBLE DANS L'EAU. L'invention concerne un procédé perfectionné pour fabriquer un dérivé de la cystine soluble dans l'eau; elle vise également la cystine betane ainsi obtenue. Comme on le sait, la cystine est un acide aminé soufré caractérisé.par un groupement disulfure. Ce composé est largement décrit dans la littérature. ll est essentiellement présent dans la plupart des tissus de l'organisme et est un facteur clé au cours de la kératinisation du poil et de l'ongle. Comme on le sait, la majorité de la cystine ingérée, est résorbée par la muqueuse intestinale, et par conséquent métabolisée par l'organisme, ce qui est très favorable pour la régénération des poils, des cheveux et des ongles. Malheureusement, la cystine n'est pas soluble dans l'eau, ce qui en limite considérablement les applications, locales notamment. Dans la publication "Journal of Biological Chemistry" Vol. III pages 671-678 de 1937, SCHUBERT a décrit un procédé de solubilisation de la cystine en la transformant en N-N' hexaméthylcystine. Ce procédé consiste essentiellement: . dans un premier temps, à mélanger dans de l'eau glacée, sous agitation, de la cystine et de l'eau; . puis, dans un deuxième temps, à ajouter à ce mélange une base pour solubiliser la cystine, et ensuite, ajouter simultanément la même base et du diméthylsulfate; et enfin, après agitation, à précipiter et à isoler le dérivé obtenu. La cystine-bétaine ainsi obtenue est soluble dans l'eau. On peut donc ainsi l'appliquer sous forme locale, que ce soit dans un but régénérateur, capillaire, cosmétique, pharmaceutique ou autre. Toutefois, ces applications ne se sont pas développées, sans doute du fait du rendement limité (40 % et moins) de ce procédé. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un perfectionnement du procédé en question qui en améliore notablement le rendement, pour atteindre des niveaux compatibles avec une exploitation industrielle économique. Ce procédé perfectionné pour fabriquer un dérivé de la cystine soluble dans l'eau, de formule générale N-N' hexaméthylcystine, qui consiste: - dans une première phase, à mélanger à froid et sous agitation de la cystine et de l'eau; - puis, dans une deuxième phase, à ajouter à ce mélange une base pour solubiliser la cystine, et ensuite et simultanément la même base et du diméthylsulfate; - et enfin, après agitation, à précipiter et à isoler le dérivé de N-N' hexaméthylcystine obtenu, se caractérise en ce que pendant la première et la deuxième phases, la température du milieu réactionnel est maintenue à une température comprise entre 0" et +40C, et en ce que l'addition de la base et du diméthylsulfate s'effectue lentement en goutte à goutte. En d'autres termes, le procédé selon l'invention consiste, après avoir refroidi le mélange eau/cystine à une température nécessairement comprise entre OOC et + 40C, alors que la réaction est exothermique, à ajouter simultanément et lentement en goutte à goutte le complément de base et du diméthylsulfate, tout en maintenant la température critique du bain de réaction. Le perfectionnement de l'invention se différencie du procédé SHUBERT rappelé dans le préambule par le choix de conditions opératoires spécifiques et limitatives, à savoir tout d'abord une fourchette précise de la température du milieu réactionnel (entre 0 et +40C), et par l'addition des réactifs en goutte à goutte. On ne pouvait pas prévoir que cette sélection étroite dans les conditions opératoires, permette d'obtenir une telle amélioration aussi notable du rendement (65 % contre 40 %), ce qui autorise alors une exploitation économique de ce procédé au stade industriel. Avantageusement, en pratique: - la base est choisie dans le groupe comprenant la potasse et la soude; - la base est de la potasse et la quantité introduite lors de la première phase, correspond sensiblement au tiers de la quantité totale, à savoir un tiers de cette potasse pour solubiliser la cystine, les deux tiers restants correspondant au volume de diméthylsulfate ajouté; - la cystine est avantageusement extraite de plumes de volaille; on utilise de préférence la L-cystine; - le diméthylsulfate est préféré à l'iodure de méthyle, autre agent de méthylation connu, qui conduit à de mauvais résultats, car il peut favoriser la'rupture du pont disulfure; - la précipitation de la cystine modifiée obtenue s'effectue par addition en fin de réaction d'acide acétique glacial au milieu réactionnel, puis concentration sous vide ; on ajoute ensuite de l'alcool à la pâte obtenue pour solubiliser la cystine-betaine et pour précipiter le méthylsulfate de potassium (ou de sodium) obtenu; enfin, on additionne le filtrat sur de l'acétone. Comme déjà dit, il est indispensable que l'addition de potasse (ou de soude), puis de potasse (ou de soude) et de diméthylsulfate, s'effectue au goutte à goutte à une température du mélange réactionnel comprise entre OOC et + 40C, et en prenant soin de ne pas dépasser cette température, bien que la réaction soit exhothermique. On a observé que si la température du milieu réactionnel descend en dessous de OOC, la réaction ne se fait pas. De même, on a observé que si la température excède +4"C, la quantité de produit obtenu diminue de façon notable. Comme déjà dit, cette fourchette de température du milieu réactionnel comprise entre 00C à + 4"C pendant l'addition de la potasse ou de soude, puis de potasse ou de soude et de diméthylsulfate, est critique. On obtient les meilleurs résultats lorsque cette température est comprise entre 00C et + 20C. On obtient cette température en entourant le milieu réactionnel d'un circuit d'eau fluide réfrigérant, ou d'un fluide cryostaté. De même, il est indispensable que l'addition de potasse (ou de soude) dans le premier temps, et de potasse (ou de soude) et de diméthylsulfate dans le deuxième temps, s'effectue lentement au goutte à goutte. En effet, on observe par addition trop rapide de diméthylsulfate et de potasse (ou de soude) une augmentation importante de la température du milieu réactionnel, ce qui entraîne une chute spectaculaire des rendements. Dans une première forme, cette N-N' hexaméthylcystine comprend plusieurs molécules d'eau. Dans une forme avantageuse, le composé peut être anhydre, notamment après séchage sous vide pendant quatorze (14) heures à + 800C, sous une pression de 0,1333 Pascal (10-3 mm de mercure) ou après lyophilisation. Ce dérivé se présente sous la forme de N-N' hexaméthylcystine de formule générale La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent Exemple 1 Dans un tricol maintenu sous agitation par une turbine, on introduit 13 grammes (g) de L-cystine (0,054 mole) extraite de plumes de volaille et 100 ml d'eau distillée. Ce mélange est refroidi à une température de +2"C sous agitation grâce à un fluide cryostaté. Les températures indiquées sont celles du milieu réactionnel. On ajoute alors au goutte à goutte le tiers de la quantité nécessaire de potasse à 6,5 moles, soit environ 18 millilitres (mi) de façon à solubiliser toute la L-cystine. Toujours sous agitation, et toujours à une température voisine de + 20C, on ajoute simultanément le solde de potasse (37 ml à 6,5 moles) et 33,5 ml de diméthylsulfate, et ce toujours en goutte à goutte. La durée de l'écoulement est d'environ quatre vingt-dix minutes. Une fois l'écoulement totalement terminé, on agite pendant cinq minutes à +20C, puis vingt minutes à température ambiante. On ajoute ensuite 7,5 ml d'acide acétique glacial, et on agite pendant deux minutes environ à +20"C. On concentre ensuite sous vide, par exemple au moyen d'une trompe à eau, au bain-marie à + 40 C. On obtient alors une pâte collante, à laquelle on ajoute 250 ml d'éthanol à 950. On filtre le précipité de méthylsulfate de potassium, puis on lave ce précipité avec 150 ml (3 x 50 ml) d'éthanol à 95". On concentre le filtrat sous vide, puis on ajoute de nouveau 250 ml d'éthanol toujours à 950, on filtre si nécessaire et on verse le filtrat sur 1,5 litre d'acétone. On obtient alors un précipité blanc floconneux que l'on laisse reposer dans le noir pendant vingt heures à + 20"C. On filtre, on lave les cristaux obtenus avec 90 ml d'acétone, puis on dissout ces cristaux dans 50 ml d'eau distillée, puis on verse sur 350 ml d'acétone. 9n laisse à nouveau reposer pendant trois heures dans le noir à + 200C. Les cristaux obtenus sont de nouveau filtrés sur Buchner, puis lavés par 200 ml d'acétone et séchés dans un dessicateur sur P2O5 en tirant au moyen d'une trompe à eau, pendant trois heures. Après une nuit de repos dans le dessicateur sous vide, on obtient 12 grammes (g) de cristaux gris/beige, dont le point de fusion est voisin de 2000C, très soluble dans l'eau (solubilité supérieure à 10 % à température ambiante), et stable, ayant un pH légèrement acide. Le procédé présente donc un rendement de 65 % (12 divisé par 18,5), ce qui est économiquement favorable. Le produit obtenu après séchage à + 80"C sur une pression de 10-3 mm de mercure répond à la formule : C12H2404N2S2 présente un poids moléculaire de 324,48. L'analyse centésimale donne une proportion de 44 éléments de carbone, 7,5 éléments hydrogène, 8,5 éléments azote et 19,5 éléments soufre. L'analyse révèle que ce composé est de la N-N' hexaméthylcystine ou cystine-bétaïne. Ces cristaux solubles dans l'eau, mais stables, sont de préférence conservés à l'abri de la lumière dans un récipient bouché. Ils sont insolubles dans l'acétone. On a observé que ces cristaux présentaient une excellente stabilité à + 40C, + 220C, + 370C pendant une période supérieure à trente jours. Exemple 2: On répète l'exemple 1 en remplaçant la potasse par de la soude, sinon que l'on laisse reposer les cristaux dans le noir à + 40C. On obtient sensiblement les mêmes résultats. Exemple 3: Avec les mêmes composés qu'à l'exemple 1, on répète les enseignements de Shubert visés dans le préambule. Bien que le tricol baigne dans un bain d'eau glacée, la température du milieu réactionnel pendant la seconde phase atteint rapidement +IOOC. Même en ajoutant la potasse et le diméthylsulfate en goutte à goutte, on obtient un rendement seulement de 38 % (contre 65 %). La N-N' hexaméthylcystine obtenue étant soluble dans l'eau, peut être utilisée avantageusement pour toutes les applications connues de la cystine, notamment à des buts d'applications locaIes, par exemple à des fins pharmaceutiques, cosmétiques ou autres. REVENDICATIONS 1/ Procédé perfectionné pour fabriquer un dérivé de la cystine soluble dans l'eau, de formule générale N-N' hexaméthylcystine, qui consiste: . dans une première phase, à mélanger à froid et sous agitation de la cystine et de l'eau; puis, dans une deuxième phase, à ajouter à ce mélange une base pour solubiliser la cystine, et ensuite et simultanément la même base et du diméthylsulfate; . et enfin, après agitation, à précipiter et/ou isoler le dérivé de N-N' hexaméthylcystine obtenu, caractérisé en ce que pendant la première et la deuxième phases, la température du milieu réactionnel est maintenue à une température comprise entre 0 et + 40C, et en ce que l'addition de la base et du diméthylsulfate s'effectue lentement en goutte à goutte. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base est choisie dans le groupe comprenant la potasse et la soude. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la base est de la potasse, et en ce que la quantité introduite dans la première phase, correspond au tiers de la quantité totale de potasse nécessaire. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la précipitation du dérivé de la cystine s'effectue par addition d'acide acétique glacial, concentration sous vide, filtration et traitement du filtrat par de l'acétone. 5/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on lave le filtrat obtenu à l'acétone, puis on le laisse reposer dans le noir à température ambiante.