Brevet FR2928370A1 — publié le 20090911

La présente invention concerne la préparation de composés hydroquinones-amides à propriétés antioxydantes dérivés d'un acide arylacétique comportant au moins deux groupes hydroxy et amines ou amino-alcanols correspondants à la formule (I ) OH O Il CH2ùCùNHùR CH3O CH3 OH (I) avec R = alkyl (-CnH2n+i) ou R = hydroxyalkyl (-CnH2n+iO) 15 ou R = dihydroxyalkyl (-CnH2n+102) n étant compris entre 1 et 30. Les composés (I ) possèdent la structure aromatique des coenzymes Q réduits ou ubiquinols de formule (II ) 25 OH CH3O R CH3O CH3 OH eux-mêmes forme réduite des coenzymes Q ou ubiquinones de formule ( III) connues pour leurs propriétés antioxydantes et inhibitrices de radicaux libres chez l'homme (B. Halliwell et J. Gutteridge ù Free radicals in Biology and Medicine ù 1998). CH3O CH3 40 O ( III ) CH 10 20 30 35 45 Les ubiquinones ou coenzymes Qn où n est le nombre d'unités isoprène dans la chaîne R1, sont des molécules lipophiles constituées d'une partie benzoquinone et d'une chaîne 5 polyisoprène- trans hydrophobe qui assure leur stabilité en milieu organique. Chez l'homme en particulier la coenzyme Q10 de formule ( III) avec n = 10, après réduction � in-vivo � en hydroquinone de formule (II) selon la réaction réversible (1 ), est impliquée dans les mitochondries lors de la respiration cellulaire, dans la production 10 d'adénosine triphosphate (ATP) et dans le ralentissement du vieillissement cellulaire en captant les radicaux libres selon la réaction ( 2 ). (S. Yamashita ù Detection of ubiquinol and ubiquinone as a marker of oxidative stress, Anal. Biochemistry, 1997, 250 p. 66). + R0 2 2 15 OH CH3O R1 2 e- + 2 H+ CH3O R CH3O OH 20 ( III ) Réaction (1 ) OH CH3O R~ + R O2H 25 30 CH3O CH3 OH CH3O CH3 OH (IV) Réaction ( 2 ) 35 Les composés ( III) sont obtenus industriellement par des procédés de fermentation ou de synthèse multi-étapes coûteux qui limitent leur utilisation à grande échelle comme antioxydant pour la prévention des maladies dégénératrices et du vieillissement humain : 40 aspect de la peau (rides), maladies cardio-vasculaires, maladies neuro-dégénératrices et cancers, en captant efficacement les radicaux libres qui dégradent les membranes cellulaires et les lipoprotéines. 45 Le but de l'invention est d'obtenir des composés antioxydants dotés des propriétés ci-dessus, stables et non-toxiques, miscibles dans les milieux lipidiques et dans les milieux aqueux, permettant une pénétration efficace au niveau des tissus cutanés. 10 15 Ces composés (I) présentent le noyau aromatique propre aux ubiquinols (II) et se prêtent à la réaction d'oxydo-réduction (1 ). Ils sont obtenus par amidation de l'acide dihydroxy-2,5 diméthoxy-3,4 methyl-5 benzèneacétique (V) sous forme de son dérivé cyclique (VI ), par condensation avec une amine de formule RNH2 où R représente : soit une chaîne R' alkyl linéaire ou branchée comportant 1 à 30 atomes de carbone : formule (Ia ). soit une chaîne hydroxy alkyl : R"ùCHùNH2 CH2ùOH (VII) 20 où R" est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyl linéaire ou branchée de 1 à 28 atomes de carbone. Pour les usages pré-cités on préfère l'amino-2-dodécanol-1, avec R"= decyl (n-C10H21) : formule (Ib ). 25 - soit une chaîne dihydroxy alkyl : CH2OH R"ùCùCH2OH 30 NH2 (VIII) où R"' est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyl linéaire ou branchée de 1 à 27 atomes de carbone. Pour les usages pré-cités on préfère l'amino-2 propane diol-1,3, avec R'= H : 35 formule ( le ). La formation des amides (I) à partir des amines R'NH2 ou des aminoalcanols ( VII) ou 40 ( VIII ), est effectuée par simple chauffage en l'absence d'air d'un équivalent molaire de la lactone phénol (VI) en milieu solvant : réaction ( 3 ). 45 OH CH3O CH2 CO2H CH3O CH3 OH (V) CH3O CH3 OH (VI) 4 + R'ùNH2 �- OH O 11 CH2ùCùNHùR' OH OH (VI) 20 CH2 + R"-CHùCH2OH NH2 CH3O CH3 OH OH OH O CH2ù Cù NHù CHù R" CH2OH (VI) (Ib) CH2OH + R'°ùCùCH2OH 1 NH2 CH3O CH3 OH 30 25 OH O CH2OH 11 1 CH2ùCùNHùCùCH2OH R"' (VI) 35 Réaction ( 3 ) La lactonephénol (VI) n'a été décrite qu'une fois (V.G. Ramsey, Journal of the 40 American Chemical Society 1966, p. 1553). Elle est obtenue par ozonolyse de la coenzyme Q9 (formule ( III) avec n = 9), réduction par le zinc, acétylation puis hydrolyse en milieu acide. 45 Le coût élevé de la matière première, ainsi que le danger lié à l'utilisation industrielle de l'ozone, nous ont conduit à développer une méthode nouvelle de synthèse du composé (VI ), en 3 étapes, à partir de la coenzyme Qo (formule ( III) avec n = 0), matière première industrielle de la coenzyme Q10, par réduction en hydroquinone de formule (II) où R1= H. Cette réduction est effectuée par le dithionite de sodium en milieu aqueux avec un 5 rendement quantitatif. La condensation avec le glyoxylate d'éthyle en présence d'un acide de Lewis, notamment le tetrachlorure de titane entre -10°C et 60°C et en particulier à 0°C, permet d'obtenir le composé nouveau (IX) avec un rendement quantitatif. (Synthesis 2004, p. 760). 10 L'hydrogénation de (IX) en présence de palladium sur charbon en milieu acide tel que l'acide acétique en présence d'un acide fort et en particulier en présence d'acide sulfurique entre 0°C et 120°C, de préférence à 90°C, conduit directement à la lactone ( VI) avec un rendement isolé de 68 % à partir de la coenzyme QO : réaction ( 4) : O I l HùCùCù OC2H5 O O \O OH OH O CH3O CH2 H2 / Pd / C CH3O CHùCùOC2H5 15 20 TiCI4 25 CH3O CH3 OH (VI)(IX) OH 30 35 Réaction ( 4 ) La lactone (VI ), composé solide, stable, est de façon inattendue et avantageuse, directement condensée avec les amines RNH2, sans activation ni protection de la fonction phénol libre, pour conduire directement aux composés (I ). 40 La réaction des amines ou des aminoalcanols avec (VI) est effectuée par simple chauffage entre 50°C et 150°C dans un solvant polaire aprotique tel que la N-méthylpyrrolidone, le diméthylformamide, ou la pyridine, en l'absence d'oxygène et de préférence en présence d'un agent réducteur tel qu'un sulfite alcalin et de préférence 45 le dithionite de sodium. Après hydrolyse, les hydroquinones-amides (I) sont isolées selon les techniques appropriées et purifiées par cristallisation. Les composés (I) stables à l'état solide s'oxydent en présence d'oxygène en solution ou en présence d'agents oxydants, pour conduire aux quinones-amides (X ). O I I CH3O CH2ùCùNHùR (X) 15 L'agent oxydant préfèré est le chlorure ferrique en milieu alcool-eau, entre 0°C et 80°C, de préférence en milieu ethanol-eau à 20°C. Les quinone-amides solides jaunes sont purifiées par cristallisation. Le potentiel antioxydant en solution des composés (I) est évalué par mesure de leur 20 réaction avec le radical libre diphényl-picrylhydrazide (XI) selon C.T. Ho, S. Agric. Food Chem. 1999, p. 3975, en prenant comme référence le gallate de méthyle ( XII ). Les composés (I) dans leur ensemble présentent une activité antioxydante proche de celle de référence. 10 CH3 25 30 (XI)HO HO O CO2CH3 HO (XII) 35 La demanderesse a mis au point un procédé de préparation de composés hydroquinoneamides à propriétés antioxydantes. Ces composés peuvent être façonnés en comprimés, capsules, ou en mélange dans les préparations cosmétiques ou pharmaceutiques selon les techniques habituelles. 40 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. L'invention est illustrée par les exemples 1 à 5 suivants : 5 Exemple 1 Obtention de la lactone de formule (VI) à partir de diméthoxy-2,3 methyl-5 benzoquinone-1,4 (coenzyme Qo) : 10 On prépare une solution de 9,2 g (0,0505 mole) de diméthoxy-2,3 methyl-5 benzoquinone-1,4 dans 100 ml d'acétate d'éthyle à 20°C. On ajoute une solution de 31 g (0,178 mole) de dithionite de sodium dans 150 ml d'eau et on agite 30 minutes. 15 Le milieu rouge se décolore en jaune pâle. La phase organique est séparée et concentrée sous vide pour obtenir 9,2 g de solide beige. 20 F = 77°C. Ce solide est dissout dans 70 ml de dichlorométhane, refroidi à 0°C. Puis une solution commerciale de 10,7 g (0,0525 mole) de glyoxylate d'éthyle à 50 % 25 dans le toluène est ajoutée, suivie de 5,5 ml (0,05 mole) de chlorure de titane. Le mélange violet est agité 15 minutes à 0°C puis hydrolysé par 100 ml d'eau. La phase organique inférieure est concentrée pour obtenir 16,5 g d'une huile marron qui 30 est utilisée sans purification. Ce composé (IX) brut est dissous dans 140 ml d'acide acétique et placé dans un autoclave de 250 ml avec 1,5 g de catalyseur Palladium à 10 % sur charbon et 80 mg d'acide sulfurique concentré. Le mélange est chauffé à 90°C sous pression de 6 bars d'hydrogène et agité pendant 3 heures. Après refroidissement, le mélange est filtré puis concentré sous pression réduite. 40 Le résidu est cristallisé dans 30 ml de diisopropylether, pour obtenir 8,3 g de solide gris. F = 140°C 45 Rendement = 68 % à partir de Qo. 7 35 30 35 Exemple 2 Obtention de l'amide (Ia) où R' = nC8H17 5 On prépare une solution de lactone (VI ), obtenue selon l'exemple 1 : 2 g (8,03 mmole) dans 20 ml de pyridine, on ajoute 1,0 g (7,8 mmole) de n-octylamine et 10 2,14 g (10,4 mmole) de dithionite de sodium. Le mélange hétérogène vert est chauffé à 90°C et agité 1 heure sous atmosphère d'azote puis refroidi, hydrolysé par 50 ml d'eau, extrait par 100 ml de chloroforme. 15 La phase organique est lavée par 60 ml d'acide chlorhydrique aqueux 5N puis concentrée sous vide, pour conduire à un résidu qui est cristallisé dans 20 ml de diisopropylether, pour obtenir 1,17 g de solide blanc. F = 92-93°C. Rendement = 36 % à partir de la n-octylamine. De la même manière la n-decylamine et la n-dodecylamine ont été condensées avec la 25 lactone de formule (VI ), pour obtenir les résulats suivants : Amine F (°C) Rdt isolé R' = nC1oH21 99-100 52 % R' = nC 12H25 114 61 % Exemple 3 40 Obtention de l'amide (Ib) où R" = nC1oH21 45 Le mode opératoire de l'exemple 2 utilisant comme amine l'amino-2 dodécanol-1 a conduit à l'amide (Ib ), avec R" = C 1 oH21. F = 141-142 °C 50 Rendement = 55 % à partir de l'amino-2 dodécanol-1. 8 20 Exemple 4 Obtention de l'amide (Ic) où R"'= H Le mode opératoire de l'exemple 2 utilisant comme amine l'amino-2 propanediol-1,3 a conduit à l'amide ( le ), R"' = H, isolé après chromatographie sur gel de silice au moyen d'un mélange dichlorométhane-méthanol 95/5 sous forme d'une huile. Titre RMN 1 H = 93 % Rendement = 17 % à partir de l'amino-2 propanediol-1,3. L'effet inhibiteur des radicaux libres revendiqué pour les composés (Ia) et (Ib ) obtenus à l'état pur, a été évalué par mesure de leurs absorbances en spectrophotométrie UV à 516 nanomètres en présence de radical diphénylpicrylhydrazide (XI ). 20 On a préparé des solutions éthanoliques contenant 200 micromoles par litre de composé à tester et 100 micromoles par litre de radical (XI) agitées 30 minutes à 20°C et placées dans une cuve de 1 cm de longueur et on a mesuré les absorbances. a) Mise en évidence de l'effet inhibiteur par rapport à la référence : Gallate de Amide (la) (la) (Ia ) méthyle (Ib) R'= C12H25 R'= C10H21 R'= C8H17 Absorbance à 516 nm 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 b) Dosage de l'activité antiradicalaire des amides (Ia) et (Ib) : Dans les conditions de mesure d'absorbance à 516 nanomètres, on place dans la cellule UV 2 micromoles de référence ou de substrat (Ia) et (Ib ). 35 On introduit une solution de 200 micromoles de radical (XI ), jusqu'à obtention de la coloration violette caractéristique du radical et on mesure l'absorbance du milieu : Gallate de Amide (la) (la) (Ia ) méthyle (Ib) R'= C12H25 R'= C10H21 R'= C8H17 (XI) consommé 27,7 ml 14,1 ml 14,7 ml 14,3 ml 14,5 ml Absorbance à 516 nm 0,34 0,52 0,34 0,39 0,45 Les composés nouveaux (Ia) et (Ib ) présentent une activité anti-radicaux libres voisine qui correspond en équivalent molaire à la moitié de celle du gallate de méthyle pris comme référence. 9 10 15 25 30 40 45 5 15 20 25 30 35 40 45 Exemple 5 Oxydation des hydroquinone-amides (I) en quinones (X) où R' = nC8H17 On prépare une solution du composé (Ia) où R = nC8H17 selon l'exemple 2 : 60 mg (0,17 mmole) dans 4,5 ml d'éthanol et 0,5 ml d'eau. On ajoute 27,5 mg ( 0,17 mmole) de chlorure ferrique. Le mélange est agité sous courant d'air pendant 2 heures à 20°C. Le milieu est concentré sous vide, redissout dans 20 ml d'acétate d'éthyle et lavé par 10 ml d'une solution aqueuse 1N d'acide chlorhydrique. La phase organique est concentrée pour obtenir 57 mg de solide jaune. F = 103-104°C. Rendement = 95 % à partir de l'hydroquinone-amide. La même technique d'oxydation appliquée aux composés hydroquinone-amides (I ) dans les exemples 2, 3 et 4, a conduit aux résultats suivants : F (°C) Rdt Amide (Ia ) R' = C10H21 100-101 98 R' = C12H25 108-109 97 Amide (Ib) R" = C10H21 134-135 95 Amide (Ic) R"' = H Huile 98 11 REVENDICATIONS 1) Composés hydroquinone-amides dérivés d'un acide arylacétique comportant au moins deux groupes hydroxy et d'amines ou aminoalcanols correspondant à la formule (I ) 10 OH O CH2-CùNHùR CH3O CH3 15 OH (I) avec R = alkyl (-CnH2n+1) ou R = hydroxyalkyl (-Cnf2n+iO) 20 ou R = dihydroxyalkyl (-CnH2n+102) n étant compris entre 1 et 30. 25 2) Procédé de préparation des composés hydroquinone-amides de formule (I ) selon la revendication 1), caractérisé en ce que l'on fait réagir l'acide dihydroxy-2,5 diméthoxy-3,4 méthyl-6 benzèneacétique sous forme de lactone (VI ) avec une amine, un aminoalcanol ou un aminoalcanediol. O 30 CH3O O CH2 CH3O CH3 OH (VI) 3) Procédé selon la revendication 2) caractérisé par le fait que le groupe R de la formule (I) est constitué d'une chaîne alkyle R' linéaire ou branchée contenant de 1 à 30 atomes de carbone, conduisant aux composés (Ia ) OH 0 CH3O CH2 CùNHùR' CH3O CH3 OH 35 40 45Procédé selon la revendication 2) caractérisé par le fait que le groupe R de la formule ( I ) est constitué d'une chaîne hydroxyalkyle où le substituant R" est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyle linéaire ou branchée de 1 à 28 atomes de carbone, conduisant aux composés (Ib ) OH 15 Procédé selon la revendication 2) caractérisé par le fait que le groupe R de la formule (I) est constitué d'une chaîne dihydroxyalkyle où le substituant R"' est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyle linéaire ou branchée de 1 à 27 atomes de carbone, conduisant aux composés (Ic ) OH 30 6) Procédé d'obtention et de purification des composés hydroquinone-amides de formule (I) selon la revendication 2) caractérisé par le fait que les composés amine RNH2 sont condensés avec le dérivé lactone (VI) par chauffage dans un solvant polaire aprotique en présence d'un agent réducteur, suivi d'hydrolyse et de 35 cristallisation ou chromatographie. 40 7) Procédé selon les revendications 2) et 6) où la température du milieu de condensation est comprise entre 50°C et 150°C. 45 8) Procédé selon les revendications 2), 6) et 7) où la condensation est effectuée en présence d'un agent réducteur du groupe des sulfites alcalins. OH O Il CH2ù Cù N Hù CHù R" CH2OH O CH2OH CH2 CùNHùCùCH2OH R'" OH4) 10 (Ib) 5) 20 259) Procédé de préparation de l'acide dihydroxy-2,5 diméthoxy-3,4 méthyl-5 benzèneacétique sous forme de sa lactone de formule (VI ) CH3O CH3 OH (VI) comprenant les étapes de : 15 a) réduction par un thiosulfite alcalin de la diméthoxy-2,3 méthyl-5 benzoquinone-1,4. b) condensation avec le glyoxylate d'éthyle en présence d'un acide de Lewis pour obtenir l'ester hydroxy benzèneacétique de formule (IX ) OH OH CH3O CHù0O2C2H5 CH3O CH3 OH (IX) c) hydrogénation en présence de catalyseur palladium sur charbon en milieu acide pour obtenir le composé de formule (VI ). 30 10) Procédé selon la revendication 9) où le milieu d'hydrogénation de l'étape c) est 35 constitué d'un mélange d'acide acétique et d'acide sulfurique. 40 11) Utilisation des dérivés hydroquinone-amides de formule (I) tels que définis selon la revendication 1), pour la fabrication de préparations cosmétiques ou pharmaceutiques destinées à la prévention des dégradations biologiques dues aux radicaux libres. 10 20 25