Brevet FR2727110A1 — publié le 19960524

L'invention se rapporte a de nouveaux composés dits bolamphiphiles ou bolaformes, présentant des propriétés tensio-actives, et utilisables notamment comme agents vésiculaires. Par composée bolaamphiphiles ou bolaformes, on entend tout composé comportant: - au moins une chaîne carbonée relativement longue, linéaire ou ramifiée, et hydrophobe, avec éventuellement des hétéroatomes - et deux parties polaires ou têtes hydrophiles, disposées et liées par covalence respectivement aux deux extrémités de la chaîne carbonée. Selon la demande EP-O 541 467 au nom de la Demanderesse, dont le contenu est incorporé à la présente demande de brevet en tant que de besoin, il est décrit des composés bolaformes répondant à la formule générale suivante: R A E A R - dans laquelle: - E représente une chaîne carbonée, comportant au moins six atomes de carbone, interrompue éventuellement par au moins un groupement aromatique, ou hétérocyclique, ou fonctionnel - A est un groupe fonctionnel de liaison - R est un résidu d'un glucide réducteur & chaîne linéaire ou cyclisée, ou d'un dérivé dudit glucide réducteur, lié directement ou indirectement (par exemple par une chaîne alkyle) par une de ses fonctions aldéhyde ou cétone, ou dérivée (par exemple amide), au groupe fonctionnel A. Les composés précités trouvent des applications comme agents tensioactifs, notamment pour former directement des structures vésiculaires, applications d'autant plus nombreuses qu'ils ne présentent pas ou peu35 de toxicité. On connait aussi des composés bolaformes présentant des têtes anioniques, identiques ou non, du type sulfate ou carboxylate, séparées par une ou deux chaînes hydrocarbonées, tels que les composés décrits par J.H. FUHRHOP et al, dans J. Amn. Chem. Soc., 1986, 108, 1785. Ces derniers composés ne sont aujourd'hui pas utilisés dans l'industrie, en raison de leur synthèse difficile dont le nombre d'étapes et le rendement faible de chacune d'elles, les rendents totalement inadaptés & une grande production industrielle. C'est en recherchant à améliorer les propriétés tensioactives de composés bolaformes à double tête sucre, que la Demanderesse a élaboré une nouvelle famille de composés bolaformes, permettant & la fois de conserver les effets déjà connus des composés à double tête sucre, tout en apportant des qualités complémentaires, notamment quant à leur solubilité dans l'eau et leur capacité & former des vésicules stables. C'est ainsi qu'un premier objet de l'invention est un composé bolaforme dit mixte, c'est-à-dire & deux tétes de nature différente, dont les propriétés en solution peuvent être adaptées, en fonction du pH, à l'utilisation recherchée, et qui permet en outre d'obtenir des vésicules unilamellaires.25 Selon US-3 855 290, on connait des composés bolaformes mixtes comprenant une tête polyol et un tête cationique, décrits à titre d'agent émolliant, dans une composition cosmétique. De telles propriétés n'infèrent pas nécessairement des propriétés tensioactives et peuvent30 être apportées par des produits bien différents des détergents, tels que des huiles. Un composé de la présente invention répond à la formule générale suivante, (I): R A E Y dans laquelle: - E représent une chaîne carbonée, interrompue éventuellement par au moins un groupement aromatique, hétérocyclique, ou fonctionnel - A est un groupe fonctionnel - R est un résidu d'un glucide réducteur à chaîne linéaire ou cyclisée, ou d'un dérivé dudit glucide réducteur, lié directement ou indirectement par une de ses fonctions aldéhyde ou cétone, ou dérivée, au groupe fonctionnel A - Y représente une tête hydrophile, comprenant au moins un groupe anionique choisi parmi les ions carboxylate, sulfate, sulfonate, phosphate et phosphonate, Y étant lié directement ou indirectement & la chaîne carbonée E.15 Le composé décrit ci-dessus possède une tête non ionique, la tête sucre représentée par le groupe R, et une tête ionique représentée par le groupe Y, et la combinaison de ces deux têtes conduit & des composés parfaitement hydrosolubles, quel que soit le pH, et apportent une solution au problème de stabilité des vésicules unilamellaires obtenues à partir de ces composés. En effet, les bolaformes à deux têtes non ioniques forment en solution des vésicules parfois instables sous forme de microvésicules, par coalescence. Leurs diamètres sont alors trop élevés pour conférer des propriétés intéressantes à la solution. Au contraire, les composés de l'invention, grâce à l'effet de charge obtenu par l'existence sur une même molécule d'une tête chargée et d'une tête non chargée forment des vésicules, aussi bien des macrovésicules que des microvésicules, sans que n'intervienne le phénomène de coalescence. Au surplus, on a découvert que certains des composés de l'invention présentaient des propriétés moussantes. Selon l'invention, le résidu de glucide réducteur représenté par R dans la formule I, peut être un monosaccharide notamment choisi parmi le glucose et le galactose, ou un polysaccharide, tels que ceux du groupe comprenant le lactose, le cellobiose et le maltose. La chalne carbonée E de la formule I est avantageusement une chafne carbonée saturée, comprenant de préférence jusqu'à 12 atomes de carbone. Le groupe fonctionnel A est préférentiellement choisi parmi les fonctions O, OCO, S, NH, NHCO. Dans les composés de l'invention, la tête ionique représentée par Y dans la formule I, est liée soit directement à la chaIne carbonée E, soit indirectement, et dans ce dernier cas, un groupe fonctionnel, avantageusement choisi parmi les fonctions 0, OCO, S, NH et NHCO, lie E à Y. L'utilisation de composés de 1' invention est particulièrement adaptée à la préparation de compositions tensioactives et d'agents vésiculaires, incorporant respectivement au moins un composé de 1'invention. Un autre avantage principal de 1'invention réside dans la facilité d'accès aux composés décrits, selon le procédé suivant: on fait réagir une forme oxydée, ou réduite, ou aminée du glucide réducteur, avec un produit répondant à la formule B E Y', B correspondant au groupe fonctionnel A avant condensation avec la forme réactive du glucide, et Y' correspondant à la forme non chargée du groupe Y. La forme oxydée du glucide réducteur est par exemple la forme lactone ou acide. Pour préparer un composé de formule I dans laquelle R représente le glucose ou le galactose, la forme lactone est avantageusement choisie et consiste en la gluconolactone. Pour préparer un composé de l'invention dans la formule I duquel R représente le lactose, le cellobiose ou le maltose, la forme oxydée du glucide réducteur est de préférence la forme acide et consiste par exemple en l'acide lactobionique. Selon l'invention, le composé de formule I dans laquelle Y est un groupe anionique.carboxylate est obtenu par aise en réaction de la forme oxydée du sucre réducteur, et notamment la glucunolactone ou l'acide lactobionique, avec un acide aminé répondant à la formule BEY', dans laquelle Y' correspond à la forme YH et représente la fonction acide dudit acide aminé, en présence de soude. La présente invention est à présent décrite de manière plus détaillée dans les Exemples 1 & 10 et dans le dessin composé de deux photographies, d'o ressortiront les avantages des compositions de 1'invention. La figure i est une microphotographie de vésicules de carboxylate de gluconamidodécane (concentration: 5.10-2M, grossissement: x72000), obtenue par microscopie électronique. - La figure 2 est une microphotographie de vésicules de carboxylate de. gluconamidodécane (concentration: 5.10-2M, grossissement: x91000), également obtenue par microscopie électronique. Exemple 1:- Préparation du carboxylate de gluconoamidoheptane A une solution de soude (2,7 mmoles: 0,110 g) dans le méthanol (50 ml) sont ajoutés l'acide amino-8- caprylique (2,7 mmoles: 0,437 g) puis la a-gluconolactone (2,7 mmoles: 0,490 g). Le milieu réactionnel est agité pendant 24 heures à température ambiante. Le solvant est évaporé sous vide puis le produit est lyophilisé. On obtient 0,97 g du composé de formule suivante: rOH 4 -O C-NH- (CH2) 7-COO0 Na OH Ce produit obtenu avec un rendement de 99% a été caractérisé par RMN 1H et RMN 13C, spectroscopie de masse et une analyse centésimale. RM 13C, DMSO d6, à ppm: Chaine alkyle: -NH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COO- * P 7 i c t (25,69; 25,99: 28,41; 28,93: 37,39: 38,07; 38,20) (C & C,); Partie sucre: 63,33 (C6); (62,65; 71,33; 72,69; 73,91) (C2,C3,C4, C5) (172,48; Cl) Fonction carboxylate: 177,37 RIN x1, DXSO d6, i ppm: Chaine alkyle: 1,24 (CH2: de C, à Ce); 1,42 (CH20); 1,9(CH2t); 3, 5(CH2a) -Partie sucre: 3-6(CUOH, C12OH); 7,66(NII) - Exemple 2: Préparation du carboxylate de gluconamidocédane On procède de la même manière que dans l'exemple 1 en utilisant 0,549 g d'acide aminoundécanoïque et 0,501 g de i-gluconolactone. On récupère 1,02 g de composé de formule suivante: HOHa g/c-NH (CI4)ldCOO, Na OH Ce bolafore mixte est obtenu avec un rendement de 94,5 % et a été caractérisé par RMN, spectroscopie de masse et microanalyse. Exemple 3: Mise en évidence des propriétés tensioactives du carboxylate de gluconoamidodécane Une étude par microscopie électronique de solutions de carboxylate de gluconoamidodécane préparé selon l'exemple 1,- a permis de mettre en évidence la présence de vésicules unilamellaires- stables. La technique de coloration négative a été utilisée selon le protocole suivant: quelques gouttes de la solution de bolaforme sont, après sonication, appliquées sur une grille de cuivre (150 mesh) recouverte d'un film de carbone. Le dépôt est desséché et une solution & 2% d'acétate d'uranyle dans 1l'eau est ensuite déposée de la même manière sur la grille. Ces bolaformes mixtes chargés forment ainsi des vésicules unilamellaires stables et monodispersées (le diamètre des particules est compris entre 13 et 44 nm). Les photographies des figures i et 2 ont été obtenues par microscopie électronique sur une solution de carboxylate de gluconamidodécane à une concentration de35 5.10-2M. Exemple 4: Préparation du carboxylate de gluconamidoundécano que Selon le même mode opératoire que dans l'exemple 1, avec 0,563 g d'acide amino-12-dodécanoique et 0,490 g de a- gluconolactone, on obtient 95% de produit de formule suivante: rCH $c-NH-(CH2)1r-COOC. Na OH Ce composé a été obtenu avec un rendement de 94,5% et caractérisé par RNN, spectroscopie de masse et microanalyse. Exemple 5: Préparation du carboxylate de -lactobionamidopentane -* A une solution de soude (2,7 mmoles: 0,110 g), est ajouté l'acide amino-5-pentanoïque (2,7 mmoles; 0,976 g) Le milieu réactionnel est agité pendant 24 heures dans le méthanol & 55'C. Le solvant est évaporé sous vide puis le25 produit obtenu est lyophilisé. On obtient 1, 25 g de produit de formule suivante: O, OH HO 3 OH 6OH0 Ce nouveau bolaforme obtenu avec un rendement de 96% a été caractérisé par RMN 1H, RMN 13C, spectroscopie de masse et microanalyse. MMw 13C, DMBO 4d6, a ppL: Chaîne alkyle: -NH-CH2-CH2-CH2H2-H2-CH2-COO-, Na+ a O T a t (25,51; 26,29; 28,92; 37;15; 38,15) (Ca à Ce) Partie sucre: (C6:60,61; C6':62,10) (66,16-82,61) (C2, C2', C3, C3', C4, C4', C5, C5') (C1:172,16; C1':104,56) Fonction carboxylate: 177,38 RWX 1H, DM80 d6, a ppm: Chaîne alkyle: (CH27:1,26); (CH20:1,43); (CH2.:1,96) (CH2", CH2c) (3-6) Partie sucre: (CHOH, CH20H) (3-6) Exemple 6: Préparation du carboxylate de lactobionamidoheptane On, procède de la mème façon que dans l'exemple 5, avec 0,438 g d'acide amino-8-caprylique et 0,985 g d'acide lactobionique. On récupère 1,37 g de produit de formule suivante: 0 H OH e, X-NH-(C12)7 --CO Na OH"o Ce produit obtenu avec un rendement de 98% a été caractérisé par RMN, spectroscopie de masse et microanalyse. Exemple 7: Préparation du carboxylate de lactobionamidodécane Selon le même protocole que dans l'exemple 5, avec 0,54 g d'acide aminoundécanoIque et 0,976 g d'acide lactobionique, on obtient 1,02 g de produit de formule suivante: OH 1*10 OH OHa X OH 0 Le produit a été obtenu avec un rendement de 94,5% et caractérisé par RMN, spectroscopie de masse, microanalyse. Exemple 8: Mise en évidence des propriétés tensioactives du carboxylate de lactobionamidodécane Les propriétés tensioactives en solution aqueuse du carboxylate de lactobionamidodécane préparé suivant l'exemple 7 peuvent être mesurées par une technique usuelle de tensiométrie en utilisant un tensiomètre Tensimat N3 (Prolabo, FRANCE). Le mobile de la mesure est un étrier fourni avec l'appareil formé d'un fil de platine de 0,1 mm de diamètre et long de 2 cm (écart entre les deux branches de l'étrier). Les résultats sont illustrés dans le tableau 1 indiquant les tensions superficielles (TS) à concentration variable en carboxylate de lactobionamidodécane. Tableau 1: Pouvoir tensioactif du carboxylate lactobionamidodécane oenoenlmUoo TS (IDt4kf) 14 10-3 M 54.65 -S 62. Exemple 9: Préparation du carboxylate de lactobionamidoundécane On procède de la même manière que dans 1 'exemple , avec 0,563 g d'acide amino-12-dod6canoXque et 0,985 g d'acide lactobionique et on récupère 1,59 g de produit de formule suivante: OH HoH HO O Ce bolaforme mixte est obtenu avec un rendement de 97% et a été caractérisé par RMN, spectroscopie de masse et microanalyse. Exemple 10: Préparation du carboxylate dérivé de l'acide lactobionique Cet exemple illustre la préparation de composés de formule I dans laquelle la chaîne carbonée E est interrompue par un groupe NHCO, à partir d'une anhydride, d'un acide diaminé de formule NH2-E-NH2 et d'une forme oxydée d'un glucide réducteur. Les composés bolaformes précités répondent & la formule suivante: OH OH OH O O HO 0 O1 I3 I OH O@H C -NH -Ca H2n-1,-C -CH2 - CH2- COOH 9 > OH OH OH La chaIne carbonée de ces composés est interrompue par un groupe fonctionnel amide. Ils sont synthétisés en deux étapes, la première étape consistant à préparer l'acide aminé de départ suivant: O O C CH2-CH2- C-NH - Cn H2n - NH2 / HO & partir de l'anhydride et de la diamine, selon la réaction suivante: o o n u ? o + CN-Cn ., _C-NH-C, H2NH2 O> C HO La réaction de la première étape n'est pas totale, et l'acide aminé obtenu est purifié par chromatographie sur colonne. L'anhydride, la diamine et l'acide aminé35 ayant des temps de rétention très distincts, la purification est facile. Les acides aminés avec n = 6 et n = 12 sont obtenus, après purification avec respectivement des rendements de 31% et 38%. lls ont été caractérisés par RMN du 1H et du 13C, microanalyse et spectrométrie de masse. Lors de la deuxième étape, l'acide aminé est mis en solution dans du méthanol avec l'acide lactobionique. A une solution contenant l'acide aminé (2,72 mmoles) dans du méthanol (100 ml), est ajouté l'acide lactobionique (2,72 mmoles) et l'hydroxyde de sodium (2,72 mmoles). Le mélange est mis sous agitation au reflux du méthanol pendant 6h puis 18h à température ambiante. Après évaporation du solvant, le bolaforme est purifié par chromatogaphie sur colonne de silice (MeOH: HCC13: NH4+OH- = 6: 3: 1 puis 4,5: 4,5: 1). OH OH HO O N4 u o. -WH ---CH2- 0 CL CL 7 b * 8 O)H OH 6 OH Le composé bolaforme avec n - 12 est obtenu, après purification avec un rendement de-45%. Il se présente sous forme de poudre blanche hygroscopique. Ce dérivé a été caractérisé par RMN du 1H et du 13C, microanalyse et spectrométrie de masse. RMN 13C, CD30D, à ppm: - chaîne alkyle: 26-40,9 (10 CH2, a + a + b CH2); 172,1; 172,3 (C1, C7); 176(C8) - partie sucre: 60,5; 62,3 (C6, C6'); 66-83 (C2, C2', C3, C3', C4, C4', C5, C5'); 104,5 (C1') t" Z' L*'C >'L 8'S,:9^AUO..T:i % ú"I':eR+O "8lú: N li8s: H #List:)-:glnzleo % O0Ht 'eN tTozNTsH8zD:g1JL, TOXOTN ú (M') 6C9:(-)GV&:ossuN (OH) ';)-O-m: 'XOF: ':ZHD)q la ZH. N:) C',-ú'C ' :uddc 'aof a0 'T 11 1l REVENDICATIONS 1 - Composé chimique bolaamphiphile ou bolaforme, comportant une chaîne carbonée hydrophobe, linéaire ou ramifiée, aux extrémités de laquelle sont disposées deux parties ou têtes hydrophiles, ledit composé répondant à la formule générale suivante: RA E Y dans laquelle: - E représente la chaîne carbonée, interrompue éventuelle- ment par au moins un groupement aromatique, hétérocyclique, ou fonctionnel - A est un groupe fonctionnel - R est un résidu d'un glucide réducteur à chaîne linéaire ou cyclisée, ou un dérivé du glucide réducteur, lié directement ou indirectement par une de ses fonctions aldéhyde ou cétone, ou dérivée, au groupe fonctionnel A, - Y représente une tête hydrophile, caractérisée en ce que Y comprend au moins un groupe anionique choisi parmi les ions carboxylate, sulfate, phosphate, sulfonate, phosphonate, Y étant lié directement ou indirectement à la chaîne carbonée E. 2 - Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le glucide réducteur est un monosaccharide. 3 - Composé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le monosaccharide est choisi dans le groupe com- prenant le glucose et le galactose. 4 - Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le glucide réducteur est un polysaccharide. - Composé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polysaccharide est un disaccharide, notamment choisi dans le groupe comprenant le lactose, le cellobiose et le maltose. 6 - Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne carbonée hydrophobe est une chaîne carbonée saturée. 7 - Composé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chaîne carbonée comprend jusqu'à 12 atomes de carbone. 8 - Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe fonctionnel A est choisi dans le groupe comprenant les fonctions: O, OCO, S, NH, NHCO 9 - Composé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le groupe fonctionnel A est NH. - Composé selon la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que Y est un groupe anionique carboxylate. 11 - Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que Y est indirectement lié à la chaîne carbonée E, par l'intermédiaire d'un groupe fonctionnel choisi parmi les fonctions-O, OCO, S, NH, NHCO. 12 - Composition tensioactive caractérisée en ce qu'elle incorpore au moins un composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13 - Utilisation d'un composé répondant à la formule générale suivante: R A E Y dans laquelle-: - E représente la chaîne carbonée, interrompue éventuelle- ment par au moins un groupement aromatique, hétérocyclique, ou fonctionnel - A est un groupe fonctionnel - R est un résidu d'un glucide réducteur à chaîne linéaire ou cyclisée, ou un dérivé du glucide réducteur, lié directement ou indirectement par une de ses fonctions aldéhyde ou cétone, ou dérivée, au groupe fonctionnel A, - Y représente une tête hydrophile, comportant au moins un groupe anionique choisi parmi les ions carboxylate, sulfate, phosphate et phosphonate, Y étant lié directement ou indirectement à la chaîne carbonée E, pour l'obtention d'un agent tensioactif. 14 - Agent vésiculaire, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. - Procédé de préparation d'un composé bolaforme appartenant à un composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on fait réagir une forme oxydée, ou réduite, ou aminée du glucide réducteur, avec un produit répondant à la formule B E Y', B correspondant au groupe fonctionnel A avant condensation avec la forme réactive du glucide, et Y' correspondant & la forme non chargée du groupe Y. 16 - Procédé selon la revendication 15, caracté- risé en ce que la forme oxydée du glucide réducteur est la forme lactone ou acide. 17 - Procédé selon la revendication 16, pour pré- parer un composé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la forme lactone du glucide réducteur est la gluco- nolactone. 18 - Procédé selon la revendication 16, pour pré- parer un composé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la forme acide du glucide réducteur est l'acide lactobionique. 19 - Procédé selon la revendication 17 ou 18, pour préparer un composé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on fait réagir directement la gluconolactone ou l'acide lactobionique, respectivement, sur un acide aminé répondant à la formule BEY', Y' correspondant à YH et représentant la fonction acide dudit acide aminé, en présence de soude. 20 - Procédé selon la revendication 19, pour préparer un composé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit acide aminé est choisi parmi l'acide amino-6-hexanoique, l'acide amino-8-caprylique, l'acide amino-11-undécanoique, et l'acide amino-12-dodécanoique. 21 - Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit acide aminé répond à la formule BEY', dans laquelle E est une chaîne carbonée interrompue par un groupe NHCO. - 22 - Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit acide aminé est obtenu par réaction d'une anhydride avec un acide diaminé répondant à la formule: NH2-E-NH2