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Procédé pour la séparation quantitative des composés hydroxylés
On connaît la grande valeur de la méthode de sépa- ration quantitative des composés carbonylés (Girard, Sandules- co; Helvetica Chimica Acta, 1936, p.I095) consistant dans leur engagement en combinaison avec des hydrazides à fonction ammonium quaternaire, les hydrazones ainsi obtenues entière- ment solubles dans l'eau, ce qui permet de les isoler aisément.
Les demandeurs ont constaté qu'un procédé de sépa- ration analogue peut être réalisé pour les substances hydroxy- lées, si on les combine avec un acide alpha-halogéné sur le- quel.on fait agir ensuite une base tertiaire, qui engendre ain- @
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si un ester de bétaïne entièrement soluble dans l'eau et dont les solutions aqueuses peuvent être soumises à plusieurs ex- tractions aux solvants non-hydroxylés sans qu'il en résulte un par tage pour la combinaison hydrosoluble.
Les nouveaux composés possèdent la précieuse propri- été d'être solubles dans l'eau et stables en milieu acide, ce qui permet les séparations d'alcools en présence d'acides organiques et évite la formation d'émulsions. En outre l'ex- tréme sensibilité de ces esters bétalniques aux alcalis per- met de régénérer les alcools à froid, dans les conditions les plus douces et de réaliser des fractionnements dans le grou- ne des alcools.
Le procédé est applicable aux alcools primaires, se- condaires et tertiaires de même qu'aux phénols, ainsi qu'à certains énols. Il permet donc la séparation des phénols, qui par empêchement stérique sont peu solubles dans les alcalis, et comme il a été montré dans la demande de brevet n 418.108 déposée en France aux noms de C-oerges SANDULESCO et Les Laboratoires Français de Chimiothérapie le 24 juillet 1937 pour: "Procédé de préparation de l'oestradiol à partir de l'uri- ne des juments ", il permet également de séparer les composés à la fois alcools et phénols d'une mélange de phénols si l'on prend la précaution de bloquer au préalable la fonction phénol par estérification dans des conditions qui laissent la fonction alcool libre.
On sait que des corps extrêmement précieux, tels que la vitamine A, la vitamine E, etc., possédant une fonction alcool, ne pouvaient être obtenus jusqu'ici quavec de grandes difficultés. Le nouveau procédé permet de les isoler quanti- tativement, de même que, combiné à la séparation des composés carbonylés, il permet le fractionnement rapide de la fraction neutre des extraits de diverses glandes. Finalement une de ses nombreuses applications intéressantes consiste dans l'isolement quantitatif des corps, tels que l'oestradiol ou la testostérone
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obtenus par réduction de la folliculine ou de l'androstène- dione. Dans ces cas, on réalise la séparation du produit de réduction avec récupération intégrale 'de la matière première non-réduite.
Comme exemple de la sensibilité du procédé, citons le fait qu'il est possible d'extraire le cholestérol en solu- tion à 1 pour mille dans une huile.
On a bien utilisé jusqu'ici, pour isoler les compo- sés hydroxylés d'un milieu complexe, leurs monoesters formés .avec les acides bibasiques. La fonction acide libre permet en effet à ces combinaisons d'engendrer un sel alcalin solu- ble dans l'eau. Si cette méthode donne de bons résultats avec des alcools de poids moléculaire faible, elle s'avère par contre très imparfaite pour la séparation des composés à poids molé- culaire plus élevé. En effet les esters acides des alcools à poids moléculaire élevé acquièr,-ent à l'état de sels alcalins les propriétés physiques des savons, d'où hydrolyse et partage avec les solvants.
Il n'en est pas de même avec les esters , bétainiques, et les faibles émulsions'qu'on observe quelque- fois avec des alcools de près de 30 atomes de carbone'peuvent toujours être détruites par addition d'une petite quantité d'acide acétique.
Pour préparer les esters à fonction ammonium quater- naire d'un alcool qu'on se propose d'isoler, on peut procéder de diverses manières: a) Condensation d'un acide, anhydride, ou chloru- re d'acide alphahalogéné avec l'alcool, suivi de la réaction d'une base tertiaire, aliphatique, cyclique ou hétérocyclique sur.l'ester halogéné ainsi obtenu. b) Double échange d'un ester bétainique avec l'al- cool en question.
Les exemples suivants donnés, à titre non-limitatif montrent la valeur pratique du procédé. On peut se servir de toute méthode connue de la production de tels esters bétaïniques @
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EXEMPLE I.
100 cc d'une solution renfermant 3g86 de chol- estérol par litre d'huile d'olive sont additionnés de 50 cc de dioxane et 20 g d'anhydride chloracétique et le mélange est chauffé pendant 6 heures au bain-marie. Le produit réaction- nel refroidi est mis en solution dans l'éther isopropylique, puis lavé à plusieurs reprises avec une solution de bicarbo- nate de soude jusqu'à élimination de l'excès d'anhydride chlor- acétique. Après distillation du solvant, on déshydrate le pro- duit par le toluène, on l'introduit avec un peu de dioxane dans un flacon à parois épaisses et traite par 10 g de triméthylami- ne en solution dioxanique. Le flacon bien bouché est chauffé pendant 2 heures au bain-marie. Le contenu du flacon est en- suite repris à froid par 250 cc d'eau renfermant 10; d'acide acétique et 500 cc d'éther.
Il se forme deux phases distinctes sans émulsions. On décante la phase aqueuse et l'on épuise la couche éthérée avec 50 cc d'une solution aqueuse d'acide acé- tique à 10%. Les solution acides sont réunies et épuisées une fois avec un peu o'éther . On met le cholestérol en liberté en traitant la solution aqueuse par un excès de soude diluée en présence d'éther. La solution éthérée est décantée, lavée avec une solution de carbonate de soude, puis à l'eau. Après dis- tillation du solvant on obtient environ un gramme d'un résidu qui cristallise aussitôt et qui est constitué par la totalité du cholestérol contenu dans l'huile mélangé aux impuretés al- cooliques de celle-ci. Par traitement à l'alcool on sépare le stérol à l'état pur.
EXEMPLE 2.
L'extrait de 50 litres d'urine de femme enceinte hydrolysée est traité comme il est indiqué, Helv. Chim. Acta
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(1936) p.IIù6, par le chlorure de trirnéthylacéthydrazide-arnmo- nium. La phase éthérée renfermant les constituants non-cétoni- ques est évaporée à sec, reprise par le dioxane et traitée par un excès d'anhydride chloracétique. Après estérification,on
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chauffe deux heures avec un excès de pyridine-'et verse dans l'eau. La solution aqueuse extraite à l'éther fournit après saponification, extraction à l'éther et distillation du sol- vant un résidu en majeure partie cristallisé qui, soumis aux purifications habituelles, permet d'isoler Og2 de prégnandiol.
EXEMPLE 3.
Dans les conditions de l'exemple 1, il est possible de séparer quantitativement les glycérides hydroxylés conte- nus dans une huile analogue à l'huile de ricin.
EXEMPLE 4.
2g12 de prégnénolone sont oxydés en prégnènedione suivant la technique de OPPENAUER (Recueil des Travaux Chimi- ques des Pays-Bas t.56.p.144, 1937). Après avoir isolé la prégnènedione on soumet les eaux-mères de cristallisation à un traitement à l'anhydride chloracétique ou au chlorure de chloracétyle. L'ester chloracétique de la prégnénolone ainsi formé est condensé avec un excès de triméthylamine.Après avoir à versé dans l'eau, extrait/l'éther et saponifié, on récupère toute la prégnénolone qui n'a pas réagi.
EXEMPLE 5.
2g86 d'androstène-dione sont soumis à la réduction bio-chimique suivant MAMOLI et VERCELLONE (Berichte d. Deutsch.
Chem. Ges., T. 70,p 471, 1937). Le résidu de l'extrait éthéré est repris par le dioxane et condensé avec l'anhydride broma- cétique.
Après transformation de l'ester formé en ester de bétalne suivi de la séparation décrite dans-le premier exemple, on obtient la testostérone avec un rendement de 60% de la théorie.
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Process for the quantitative separation of hydroxy compounds
We know the great value of the method of quantitative separation of carbonyl compounds (Girard, Sandules- co; Helvetica Chimica Acta, 1936, p.I095) consisting in their engagement in combination with hydrazides containing quaternary ammonium function, the hydrazones as well. obtained entirely soluble in water, which allows them to be isolated easily.
The applicants have found that a similar separation process can be carried out for the hydroxy substances, if they are combined with an alpha-halogenated acid on which a tertiary base is then reacted, which thereby generates. @
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if a betaine ester completely soluble in water and the aqueous solutions of which can be subjected to several extracts with non-hydroxylated solvents without resulting in a partition for the water-soluble combination.
The new compounds have the valuable property of being soluble in water and stable in an acidic medium, which allows the separation of alcohols in the presence of organic acids and prevents the formation of emulsions. In addition, the extreme sensitivity of these betalnic esters to alkalis makes it possible to regenerate alcohols in the cold, under the mildest conditions and to carry out fractionations in the group of alcohols.
The process is applicable to primary, secondary and tertiary alcohols as well as phenols, as well as certain enols. It therefore allows the separation of phenols, which by steric hindrance are poorly soluble in alkalis, and as was shown in patent application No. 418,108 filed in France in the names of C-oerges SANDULESCO and Les Laboratoires Français de Chimiothérapie on 24 July 1937 for: "Process for the preparation of estradiol from the urine of mares", it also makes it possible to separate the compounds both alcohols and phenols from a mixture of phenols if one takes the precaution to block the phenol function beforehand by esterification under conditions which leave the alcohol function free.
It is known that extremely valuable bodies, such as vitamin A, vitamin E, etc., having an alcohol function, could heretofore only be obtained with great difficulty. The new process allows them to be isolated quantitatively, as well as, combined with the separation of carbonyl compounds, it allows rapid fractionation of the neutral fraction of extracts from various glands. Finally, one of its many interesting applications consists in the quantitative isolation of bodies, such as estradiol or testosterone.
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obtained by reduction of folliculin or androstenedione. In these cases, the separation of the reduction product is carried out with full recovery of the unreduced raw material.
As an example of the sensitivity of the process is the fact that it is possible to extract cholesterol in a 1 per thousand solution in an oil.
So far, to isolate hydroxy compounds from a complex medium, their monoesters formed with bibasic acids have been well used. The free acid function in fact allows these combinations to generate an alkaline salt which is soluble in water. Although this method gives good results with alcohols of low molecular weight, it turns out to be very imperfect for the separation of compounds with a higher molecular weight. In fact, the acid esters of alcohols with a high molecular weight acquire, in the form of alkali metal salts, the physical properties of soaps, resulting in hydrolysis and sharing with solvents.
It is not the same with esters, betains, and weak emulsions 'which are sometimes observed with alcohols of nearly 30 carbon atoms' can always be destroyed by adding a small quantity of acetic acid.
To prepare the esters with a quaternary ammonium function of an alcohol which it is proposed to isolate, one can proceed in various ways: a) Condensation of an acid, anhydride, or chloride of alphahalogenated acid with the alcohol, followed by the reaction of a tertiary, aliphatic, cyclic or heterocyclic base with the halogenated ester thus obtained. b) Double exchange of a betaine ester with the alcohol in question.
The following examples given, without limitation, show the practical value of the process. Any known method of producing such betaine esters can be used.
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EXAMPLE I.
100 cc of a solution containing 3 g86 of cholesterol per liter of olive oil are added 50 cc of dioxane and 20 g of chloroacetic anhydride and the mixture is heated for 6 hours in a water bath. The cooled reaction product is dissolved in isopropyl ether, then washed several times with sodium bicarbonate solution until the excess chloracetic anhydride is removed. After distilling off the solvent, the product is dehydrated with toluene, introduced with a little dioxane into a thick-walled flask and treated with 10 g of trimethylamine in dioxane solution. The tightly stoppered bottle is heated for 2 hours in a water bath. The contents of the flask are then taken up cold in 250 cc of water containing 10; of acetic acid and 500 cc of ether.
Two distinct phases are formed without emulsions. The aqueous phase is decanted and the ethereal layer is depleted with 50 cc of a 10% aqueous solution of acetic acid. The acid solutions are combined and exhausted once with a little ether. The cholesterol is set free by treating the aqueous solution with an excess of dilute sodium hydroxide in the presence of ether. The ethereal solution is decanted, washed with a sodium carbonate solution, then with water. After distillation of the solvent, about one gram of a residue is obtained which immediately crystallizes and which consists of all the cholesterol contained in the oil mixed with the alcoholic impurities thereof. By treatment with alcohol, the sterol is separated in the pure state.
EXAMPLE 2.
The extract of 50 liters of hydrolyzed pregnant woman's urine is processed as directed, Helv. Chim. Acta
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(1936) p.IIù6, by trirnethylacethydrazide-ammonium chloride. The ethereal phase containing the non-ketonic constituents is evaporated to dryness, taken up in dioxane and treated with an excess of chloroacetic anhydride. After esterification, we
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heat two hours with excess pyridine and pour into the water. The aqueous solution extracted with ether gives, after saponification, extraction with ether and distillation of the solvent, a residue which is mainly crystallized which, subjected to the usual purifications, makes it possible to isolate Og 2 from pregnanediol.
EXAMPLE 3.
Under the conditions of Example 1, it is possible to quantitatively separate the hydroxylated glycerides contained in an oil similar to castor oil.
EXAMPLE 4.
2g12 of pregnenolone are oxidized to pregnenedione according to the OPPENAUER technique (Collection of Chemical Works of the Netherlands t.56.p.144, 1937). After having isolated the pregnenedione, the crystallization mother liquors are subjected to a treatment with chloroacetic anhydride or with chloroacetyl chloride. The chloroacetic ester of pregnenolone thus formed is condensed with an excess of trimethylamine. After having poured into water, extracted / ether and saponified, all the pregnenolone which has not reacted is recovered.
EXAMPLE 5.
2g86 of androstene-dione are subjected to biochemical reduction according to MAMOLI and VERCELLONE (Berichte d. Deutsch.
Chem. Ges., T. 70, p 471, 1937). The residue of the ethereal extract is taken up in dioxane and condensed with bromacetic anhydride.
After transformation of the ester formed into betaline ester followed by the separation described in the first example, testosterone is obtained with a yield of 60% of theory.