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Procédé de préparation de dérivés de thiophanne.
Pour obtenir la d-biotine synthétique, il fallait, jusqu'ici, préparer d'abord la d,l-biotine et séparer ensuite cette substance en ses antipodes optiques par des opérations laborieuses et préjudiciables.
L'invention présente permet d'obtenir directement la @ d- respectivement 1-biotine en effectuant la séparation en @ les isomères optiques dans un stade plus avancé d'un nouveau
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procédé, où cette opération est beaucoup plus aisée. En outre, cette invention permet d'obtenir la norbiotine, ui est une substance nouvelle possédant une activité contraire celle de la biotine.
L'objet de l'invention présente est un procédé de préparation de dérivés de thiophanne, caractérisé par le fait qu'une thiolactone de la formule générale
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dans laquelle R et R' représentent un atome d'hydre- gène ou un groupe pouvant être remplacé par de l'hy- drogene, et dont au plus l'un des deux substituants est un atome d'hydrogène, est mise en réaction avec un halogénure de 3-alcoxy-propyl-
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magnésium, que le 3,4-21-céto-imidazolido)-2-hydroxy-2- (w-alcoxy-propyl)-thiophanne substitué obtenu est déshydraté, que le J,4-(2'-oéto-imidazolido)-2-(m-alcoxy-propylidéne)thiophanne substitué formé est hydrogéné, que le 3,4-(28- céto-imidazolido)-2-(w-alcoxy-propyl)-thiophanne substitué obtenu est transformé, au moyen d'un halogénure d'hydrogérie, en un halogénure de t-(2'-céto-imidazolido)-1,
2-triméthy- léne-thiophanium substitué de la formule générale
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que ce dernier est traité par un sel de l'acide d-camphre- sulfonique, que le d-camphre-sufonate de 3,4-(2'-céto-imida-
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zolido)-1,2-triméthyléne-thiophanium substitué obtenu qui, le cas échéant, est décomposé au préalable en ses diastéréoméres, est mis en réaction avec un cyanure de métal ou un sel d'ester malonique, que le produit réactionnel est saponifié et le cas échéant, décarboxylé, et que les groupes R et R' sont remplacés par de l'hydrogène.
La synthèse suivant l'invention peut être représentée par le schéma suivant:
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R-N N-R' réaction de R-N N-R' CH-ÔH Grignard ÔH--CH CH j0 CH., R--OH-GH-GH-0R" S S/ 1 II R-N /C0 N-R' R-N /'\ N-R' déshydratation bH-bH hydrogénation µ 1 ' 1 CH 1 C-CH-CH2-CH2-0R" CH 1 CH-(CH2)3-0R" \2/ \f'/ %/ III IV H-hal R-N 1 /CO, N-R' sel d-camphre- R-N 1 /CO, N-R' CH--CH sulfonique, ev.
CH---GH séparation en les 1 CH2 CHH2 diastéréomères CH2 CHH2 OH--<x diastéréoméres / . 2 hâl CH2-CH2 / \CH2- H2 V VI /CO, R-N N-R' traitement avec un cyanure de métal6H-bH ou ian sel d'ester malonique CH2 1 CH-(CH2)J-Z 1 2J ######################CH H (CH2)3-Z VII ",COOalcoy e -CCOOalcoy e Z - -CN d ,fli +
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saponification saponification R-N J\ N-R' R-N /00 \ N-RI 1 1 1 1 CH--CH COOH CH--CH CH2 IH-(CH2)3-C \ CH2 CH-(CH2)3-COOH S COOH , VIII XI décarboxylation débenzylation /0 /0 , R-N N-R' NH NH CH-CH CH---CH CH2 H-(CH 2)4-COOH CH2 CH-(CH2)3-COOH zou \ S / Ix XII débenzylation NORBIOTINE ici, NH NH 1 1 CHH 1 1 CH2 CH-(CH 2)4 -COOH -S X BIOTINE
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R et R' ont la même signification que plus haut, R" représente un groupe alcoyle,
X représente le radical d'acide d-camphre- sufonique et Z représente -CH#COOalcoyle ou -CN.
#COOalcoyle Les groupes R et R' signifiant des radicaux pouvant être rem- placés par de l'hydrogène, sont, par exemple, les suivants: des groupes aralcoyle, tel que les groupes benzyle, a-méthyl- benzyle, o-éthyl-benzyle, p-méthoxy-benzyle, ou des groupes acyle, tel que les groupes acétyle, propionyle ou butyryle.
Pour la préparation de la d-biotine, la thiolactone 1 est transformée, en passant par les composés II, III, IV et V, en le sel d-camphre-sulfonique de thiophanium. Ce sel est un mélange des formes diastéréoméres, qui peuvent être séparées l'une de l'autre, avec un rendement excellent, par une simple cristallisation fractionnée. On peut, par exemple, faire
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réagir le bromure de 3,4-(11,31-dibenzyl-21-céto-imidazolido)- 1,2-triméthylène-thiophanium avec le d-camphre-sulfonate d'argent, et recristalliser le produit réactionnel dans un solvant approprié, tel que l'isopropanol ou un mélange d'éther et d'alcool absolu. Ainsi ne cristallise que le sel d-camphre- sulfonique de thiophanium lévogyre, tandis que la forme dextro- gyre reste en solution dans les eaux-mères.
Le sel diastéréo- mère lévogyre est ensuite traité par un sel d'ester malonique, par exemple par le malonate d'éthyle sodé, le d(-)-3,4-(l',3'-
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dibenzy1-2'-céto-imidazolido)-2-(m,m-dicarbéthoxy-butyl)-thio- phanne obtenu est saponifié, l'acide w,w-dicarboxylique formé est décarboxylé et la d(-)-dibenzyl-biotine est débenylée par réduction avec du sodium dans de l'ammoniac liquide.
La débenzylation de la dibenzyl-biotine peut être effectuée en deux stades, permettant d'isoler un composé in- termédiaire, la monobenzyl-biotine. La débenzylation peut avoir lieu aussi en une seule opération, ce qui conduit à la formation directe de biotine.
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Dans un mode de mise en oeuvre modifié, on provoque une débenzylation partielle avant que le dérivé d'alcoxypropyl-thiophanne IV ne soit transformé en l'halogénure de thiophanium V. En ce cas, le groupe benzyle restant n'est éliminé qu'après l'obtention du composé XI.
Quand on soumet le sel d-camphre-sulfonique de thiophanium dextrogyre, obtenu à partir des eaux-mères de la cristallisation fractionnée par distillation du solvant et recristallisation du résidu, aux mêmes opérations, on obtient finalement la 1-biotine.
Quand on ne décompose pas le mélange diastéréomére VI en ses composants diastéréomères, les mêmes opérations conduisent à la formation de d,l-biotine racémique. A cet effet, il est toutefois plus simple d'omettre le stade du d-camphresufonate et de traiter l'halogénure de thiophanium substitué V directement par un sel d'ester maloniquc.
Pour la préparation de la norbiotine, le composé VI, dans lequel les groupes R et R' sont de préférence des groupes benzyle, ou, dans les cas où le stade du d-camphre-sulfonate est omis, le composé V substitué de manière analogue, est mis en réaction avec un cyanure de métal, tel que le cyanure de
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potassium. Le 3,4-(2'-céto-imidazolido)-2-(w-cyano-propyl)- thiophanne substitué obtenu est ensuite saponifié et la nor- biotine substituée correspondante formée est transformée en norbiotine. Comme pour la préparation de la biotine, on peut prévoir aussi un procédé modifié pour la norbiotine, consistant en une débenzylation partielle ayant lieu avant la formation du sel de thiophanium. Le groupe benzyle restant est éliminé après la saponification du groupe nitrile, c'est-à-dire après la formation du composé XI.
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Les thiolactones 1 utilisées comme matière de départ, peuvent en général être préparées comme suit : acide méso- diamino-succinique, par exemple l'acide méso-bis-benzylamino- succinique, est traité, en solution alcaline, par du phosgène.
L'acide imidazolidone-(2)-cis-4,5-dicarboxylique corresporidant, obtenu ainsi, est transformé 'en son anhydride au moyen d'un agent de déshydratation, tel que l'anhydride acétique, le composé obtenu est réduit au moyen de zinc, en;présence d'un acide aliphatique et de son anhydride, par exemple en présence d'acide acétique et d'anhydride acétique, donnant lieu ainsi
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à la formation du 3,4-(21-céto-imidazolido)-2-céto-5-acYloxy- tétrahydrofuranne correspondant. On fait réagir ensuite ce dérivé de tétrahydrofuranne, en solution acide, par exemple dans un solvant organique contenant un halogénure d'hydrogène, d'abord avec du sulfure d'hydrogène, puis avec un sel de ce dernier, tel que l'hydrosulfure de potassium ou de sodium, puis on fait suivre une réduction, par exemple au moyen de zinc et d'acide acétique.
Il se forme la thiolactone I correspon- dante (Brevet no. ).
@
Exemple 1.
Une solution de Grignard, préparée avec 13,6 cm3 de bromure de 3-éthoxy-propyle et de 4,8 g de magnésium dans un mélange de 30 cm3 d'éther et de 10 cm3 de benzène, est diluée avec du benzène, décantée du magnésium n'ayant pas réagi et versée, goutte à goutte, en 30 minutes, dans une solution bouillante et agitée mécaniquement de 27 g de 3,4-(1',3'- dibenzyl-2'-céto-imidazolido)-2-céto-thiophanne (thiolactone) dans 350 cm3 de benzène. La solution est chauffée encore pen- dant 3 heures et demie, puis elle est décomposée au moyen de glace et d'acide sulfurique dilué. La couche organique est séparée et concentrée dans le vide. On dilue le concentré dans du méthanol et on chauffe à 50 C avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium en excès. On ajoute de l'éther et de l'eau et on sépare les deux couches.
La solution alcaline
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aqueuse contient la thiolactone n'ayant pas pris part à la réaction ; après acidification, cette thiolactone est extraite et recouvrée. La couche éthérée, contenant le produit réaction- nel, est séchée et concentrée dans le vide. Le résidu est re- cristallisé dans un mélange d'éther de pétrole et d'éther.
Ce composé est soluble dans les alcalis forts et donne une réaction au mercaptan positive avec le nitroprussiate de sodium.
Il est recristallisé dans un mélange d'acétone, d'éther et d'éther de pétrole, dans lequel il est obtenu sous forme de pris- mes fondant à 114,5 115,5 C.
Une solution de 20 g de ce 3,4-(l',3'-dibenzyl-2'-
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céto-imidazolido)-2-hydroxy-2-(w-éthoxy-propyl)-thiophanne dans 100 cm3 d'acide acétique est chauffée à l'ébullition avec reflux pendant 1 heure et demie. La solution est concen- trée dans le vide, le résidu est dissous dans de l'éther et la solution éthérée est lavée avec de la soude diluée. Elle est ensuite séchée et concentrée dans le vide. Le résidu huileux se solidifie après quelques heures. Il peut être recristallipé dans de l'éther de pétrole et forme de fines aiguilles du point de fusion 62,5 - 63,5 C. Cette substance représente le
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3,4-(l',3'-dibenzyl-2'-céto-imidazolido)-2-(w-éthoxy-propyli- dène)-thiophanne.
19 g de ce produit brut sont dissous dans 150 cm3 de méthanol et hydrogéné à la température ambiante et sous pression normale, en présence de 4 g d'oxyde de pa.lladium préhydrogéné (comme catalyseurs sont utilisables aussi le charbon palladié, le sulfate de baryum pa.lladié ou le nickel de Raney).
La quantité théorique d'hydrogène est absorbée environ en 30 heures. Le catalyseur est séparé par flltration, puis la solution est concentrée dans le vide. Le 3,4-(l',3'-dibenzyl-2'-
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céto-imidazolido)-2-(w-éthoxy-propyl)-thiophanne obtenu cristal- lise après quelques instants.
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5 g du produit brut sont chauffés à 60 C, pendant 3 heures, avec 50 cm3 d'une solution de bromure d'hydrogène à 18 % dans de l'acide acétique. La solution est concentrée dans le vide et additionnée d'eau et de benzène. Le mélange est refroidi à 5 C, le précipité de bromure de 3,4-(1',3'-
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dibenzyl-21-céto-imidazolido)-le2-triméthylène-thiophanium est filtré et lavé avec du benzène et de l'eau froide. Une quantité supplémentaire du produit réactionnel est obtenue par concentration de la partie aqueuse des eaux-mères (la couche de benzène ne contient que des impuretés). Le produit, pouvant être recristallisé dans l'eau, se présente sous forme de plaques épaisses du point de fusion 220 - 222o C.
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Le chlorure de 3,4-(lt,3'-dibenzyl-21-céto-imidazolido)- 1,2-triméthyléne-thiophanium, que l'on peut obtenir de manière analogue, forme des prismes aisément solubles dans l'eau et fondant à 158 - 159 C.
36 g de carbonate d'argent sont mis en réaction avec une solution de 58,1 g d'acide d-camphre-sulfonique dans 350 cm3 d'eau distillée. La solution de d-camphre-sulfonate d'argent ainsi obtenue est décantée d'une petite quantité de carbonate d'argent non dissous, puis elle est ajoutée à une solution de
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114,4 g de bromure de 3,4-(lte3t-dibenzyl-21-céto-imidazolido)- 1,2-triméthyléne-thiophanir ans 3 litres d'eau distillée. Le bromure d'argent précipité est filtré, le filtrat est concentré dans le vide jusqu'à siccité et le résidu est dissous dans 2100 cm3 d'isopropanol bouillant. Après un repos de 24 heures à la température ambiante, le précipité cristallisé et volumineux
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de d-camphre-sulfonate de 3,4-(1',3'-dibenzyl-2'-imidalido)- 1,2-triméthylène-thiophanium lévogyre est filtré.
Le rendement est de 61,2 g (82 %); le pouvoir rotatoire spécifique est la] ' 25 = -1,7 t 0,2 . Ce composé peut être purifié plus forte- mentar recristallisation dans de l'isopropanol et forme alors des aiguilles fondant à 238 - 239 C. Le pouvoir rotatoire spé- cifique du produit pur est [[alpha]]25D = -2,6 .
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Le d-camphre-sulfonate dextrogyre se trouve dans les eaux-mères. Pour la séparation des disstéréomères, on peut utiliser, au lieu d'isopropanol, un mélange d'alcool absolu et d'éther; mais le produit obtenu est moins pur.
43,5 g du d-camphre-sulfonate lévogyre ([[alpha]]25D = -1,0 à -2,6 ) dans 60 cm3 de toluène sont ajoutés à une solution, portée à 70 C, de 5,05 g de sodium dans 80 g de malonate d'éthyle. Le mélange est chauffé pendant 3 heures à l'ébul- lition, puis il est refroidi à la température ambiante, dilué avec de l'éther et lavé avec de l'eau glacée, afin d'éliminer dés impuretés de couleur sombre. La solution organique est concentrée dans le vide, puis le résidu huileux est dissous dans 200 cm3 de métha.nol. Apres avoir ajouté 300 cm3 d'une solution d'hydroxyde de potassium aqueuse à 50 %, on chauffe le mélange pendant 5 heures à l'ébullition avec reflux.
Ensuite on refroidit, on dilue avec de l'eau, on acidifie au moyen d'acide chlorhydrique concentré et on extrait avec de l'acétate d'éthyle. L'extrait obtenu est concentré dans le vide et le d(-)
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-3r(1,3'-dibenzyl-2'-céto-imidazolido)-2-(w,w-dicarboxy- butyl) -thiophanne huileux brut, obtenu comme résidu, peut être utilisé sans autre dans le prochain stade. Pour le pu- rifier, on peut recristalliser ce produit dans un mélange d'acé- tone, d'éther et d'éther de pétrole, dans lequel il forme des prismes qui fondent à 133 - 137 C en se décomposant. [[alpha]]25D = -4,4 (c = 1,2 % en solution d'hydroxyde de sodium 0,1-normale)'.
Un mélange de 33 - 34 g du dérivé de thiophanne brute dicarboxylique et de 600 cm3 de xylène est chauffé à l'ébul- lition avec reflux, jusqu'à ce que le produit, insoluble au début, se soit dissous complètement par suite de décarboxyla- tion et de formation de d(-)-dibenzyl-biotine (10 - 20 minutes).
On continue à chauffer encore pendant 20 minutes sans reflux, pour permettre à 200 cm3 du solvant de distiller. Le reste du solvant est éliminé dans le vide. Le résidu huileux, consistant
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en dibenzyl-biotine brute, est utilisé sans autre purification da.ns le prochain stade. Ce produit n'est que très difficilement cristallisable et a un pouvoir rotatoire spécifique négatif.
5 g de la d(--dibenzyl-biotine huileuse brute sont dissous dans 30 cm3 de diéthyléther d'éthylène-glycol sec (purifié par distillation fractionnée, par chauffage penda.nt 5 heures à l'ébullition sur du sodium, et par distillation dans un récipient garni de sodium fraîchement coupé). On verse cette solution rapidement dans 100 cm3 d'ammoniac liquide agité, qui est placé dans un bain de dioxyde de carbone solide. Puis on ajoute, à la solution claire ou tout au plus légèrement trouble, 0,8 g de sodium en portions. L'introduction de sodium est interrompue aussit8t qu'il apparait une colora.tion bleue persista.nte, ce qui peut être le cas déjà après l'adjonction de 0,62 g. Un léger excès de sodium (coloration bleue) est détruit, si cela est nécessaire, avec un peu de chlorure d'ammonium.
L'ammoniac est ensuite évaporé, puis le résidu est additionné d'eau et d'a.cide chlorhydrique, le mélange est refroidi et le précipité de d(+)-monobenzyl-biotine est filtré.
Après avoir été recristallisé dans du dioxanne, ce composé forme des prismes qui fondent à 181 - 182 C et ont un pouvoir rotatoire spécifique de [[alpha]]25D = + 108,1 1 (c = 1 % en solution d'hydroxyde de sodium 0,1-normale).
On ajoute une suspension de 10,8 g 'de d (+)-monobenzylbiotine da.ns 40 cm3 de xylène sec à 150 cm3 d'ammoniac liquide contenu dans un ballon à trois jugulures (500 cm3). Le mélange, placé dans un bain de dioxyde de ca.rbone solide, est maintenu en agitation. Aussitôt après la formation d'un précipité blanc, on ajoute 1,5 g de sodium. Lorsque la coloration bleue initia.le a disparu, on ajoute une quantité supplémentaire de sodium en petites portions, jusqu'à ce qu'une coloration bleue persistante apparaisse (15 minutes); à cet effet, 0,28 - Q37 g de sodium sont nécessaires normalement. Un léger excès de sodium (coloratio:
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bleue) est détruit au moyen de chlorure d'ammonium, l'ammoniac est évaporé et le résidu est additionné d'eau et d'acide chlor- hydrique.
Le mélange est refroidi à +5 C, le précipité est fil- tré, puis lavé au moyen d'éther et d'eau distillée. Ce précipi- té, qui consiste en d-biotine et en d(+)-monobenzyl-biotine n'ayant pas pris part à la réaction, est extrait deux ou trois fois avec 800 cm3 d'eau bouillante. Les solutions aqueuses sont refroidies à la température ambiante, ce qui provoque'la sépa- ration de la monobenzyl-biotine que l'on filtre.Afin d'éliminer encore de petites quantités de monobenzyl-biotine dissoutes dans les filtrats, on extrait ces derniers encore avec de l'a- cétate d'éthyle. Ensuite on les évapore dans le vide et l'on obtient ainsi la d-biotine. Une quantité supplémentaire de d- biotine est obtenue en concentrant également le premier filtra.t, qui contient du chlorure d'ammonium, du chlorure de sodium et de l'acide chlorhydrique.
Les extraits organiques sont réunis et concentrés dans le vide, livra.nt ainsi la monobenzyl-biotine n'ayant pas réa.gi.
La d-biotine peut être également obtenue par débenzy- lation de la d (-)-dibenzyl-biotine. La d-biotine pure cristal lise sous forme de fines aiguilles du point de fusion 232 - 2340 C, et elle a un pouvoir rotatoire spécifique de [[alpha]]25D = + 91,3 ¯ 0,5 ( = 1 % en solution d'hydroxyde de sodium 0,1- normale).
Exemple 2.
Les eaux-mères, obtenues suivant l'exemple 1 après la séparation du d-camphre-sulfonate de 3,4-(l',3'-dibenzyl-2'-
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céto-imidazolido)-1,2-triméthylbne-thiophanium lévogyre, sont concentrées dans le vide, et le résidu est dissous à nouveau dans juste la quantité d'éthanol nécessaire à la dissolution.
L'adjonction d'éther de pétrole à cette solution provoque la séparation du d-camphre-sulfonate de 3,4-(1',3'-dibenzyl-2'-
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céto-imidazolido)-1,2-triméthyl'ène-thiophanium dextrogyre
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cristallisé, qui est purifié par cristallisation dans un mélange d'éthanol et d'éther de pétrole. Ce sel forme des aiguilles ou des prismes du point de fusion 231 - 232 C et du pouvoir rotatoire spécifique de [[alpha]]25D = + 18,80.
Ce composé est mis en réaction avec de l'ester malonique sodé, comme cela a été décrit dans l'exemple 1 pour la forme lévogyre, le produit obtenu est saponifié, décarboxylé, puis débenzylé. Ainsi est obtenue la 1-biotine, en fines aiguilles fondant à 232 - 234 C, et ayant le pouvoir rotatoire spécifi- que [[alpha]]25D = - 9i,3 0,5 (c = 1 % en solution d'hydroxyde de sodium 0,1-normale).
Exemple 3.
13,2 g de bromure de 3,4-(1',3'-dibenzyl-2'-céto-
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imidazolido)-1,2-triméthylène-thiophanium sec , préparé suivant l'exemple 1, sont introduits, en agitant, dans une solution de 1,38 g de sodium dans 300 cm3 de malonate d'éthyle fraîche- ment distillé. Le mélange réactionnel est agité pendant 2 heu- res à une température de 140 - 150 C. Puis il est refroidi et additionné d'acétate d'éthyle et d'eau. Le précipité de bromure de sodium se dissout. La couche organique est sépare de la couche aqueuse, puis cette dernière est extraite encore deux fois avec de l'acétate d'éthyle.
Après que les extraits organiques réunis ont été séchés sur du sulfate de sodium, on distille les solvants dans le vide en utilisant d'abord un bain de vapeur et ensuite un bain d'huile d'environ 100 C, Le résidu huileux de coloration orange, qui contient le diéthyl-
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ester de la d,1-À-carboxy-dibenzyl-biotine, est chauffé pen- dant 8 - 10 heures à l'ébullition avec un mélange de 250 cm3 de méthanol, de 80 cm3 d'eau et de 120 cm3 d'hydroxyde de pota.ssium à 50 %. Ensuite le mélange réactionnel est concentré dans le vide à 1/8 de son volume primitif, et additionné en- suite d'environ 1500 cm3 d'eau. Un précipité insignifiant formé, consistant en un sous-produit neutre, est repris dans
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de l'acétate d'éthyle.
La solution aqueuse est acidifiée au . moyen d'acide chlorhydrique, ce qui provoque la séparation d'une huile que l'on extrait au moyen d'acétate d'éthyle.
L'extrait d'acétate d'éthyle est séché sur du sulfate de sodium, puis le solvant est distillé dans le vide, laissant
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comme résidu solide la d.1-d-carboxy-dibenzyl-biotine. Ce résidu est recristallisé dans un mélange d'acétone, d'éther et d'éther de pétrole, et il fond alors à 133 - 135 C en se décomposant (perte de dioxyde de carbone))
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12 g de d,1-3-carboxy-dibenzyl-biotine sont chauffée pendant 10 minutes à l'ébullition dans 100 cm3 de o-dichlorobenzène. Le solvant est entraîné par de la vapeur d'eau et le résidu brunâtre est séché et concentré dans le vide. Le résidu huileux (environ 11,8 g) est dissous dans du benzène bouillant, la solution est décolorée par du charbon actif, filtrée et additionnée d'éther et d'éther de pétrole. Après un repos d'au moins 24 heures, la d,l-dibenzyl-biotine se sépare.
Le produit, qui est encore légèrement coloré, est filtré et essoré avec de l'éther, jusqu'à ce que le filtrat soit incolore. Le composé, fondant d'abord à 109 - 112 C, est purifié par plu. sieurs recristallisations successives dans un mélange d'acétone, d'éther et d'éther de pétrole, et possède ensuite un point de fusion de 122 -124 C.
4,3g de la d,l-dibenzyl-biotine cristallisés sont dissous dans 125 cm3 de xylène chaud et sec, et cette solution est introduite dans un ballon à trois jugulures muni d' agitateur, d'un tuyau d'introduction et d'un tuyau de sortie de gaz. Le récipient est placé dans un bain d'acétone et de dioxyde de carbone solide. La solution est agitée et additionnée d'environ 200 cm3 d'ammoniac liquide sec. Le bain réfrigérant est enlevé, puis on ajoute, dans l'espace de 5 minutes, 1,15 g de sodium en petites portions. La coloration bleue de la solution doit persister au moins pendant une demi-heure. L'excès de sodium est détruit ensuite par du chlorure d'ammonium.
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Après avoir fait évaporer l'ammoniac et après avoir ajouté de l'eau et de l'éther, le mélange réactionnel est amené à pH 1 au moyen d'acide chlorhydrique, et refroidi à environ +5 C. Le précipité cristallisé est filtré; il fond à 165 - 1720 C. On le purifie par recristallisation dans environ 2 litres d'eau chaude. Le point de fusion est alors de 175 - 1760 C et n'est pas abaissé quand on mélange le produit avec de la d,l-monobenzyl-biotine pure, Le filtrat aqueux est extrait trois fois au moyen de chloroforme, puis le chloro- forme est séché et évaporé dans le vide. Le résidu consiste en d,l-moobenzyl-biotine.
Cette d,l-monobenzyl-biotine est débenzylée, comme cela est décrit dans l'exemple 1 pour la d(+)-monobenzyl- biotine, au moyen de sodium dans de l'ammoniac liquide.
Cette opération livre la d,l-biotine du point de fusion 232 - 234 C.
Exemple 4.
Un mélange de 4,45 g de bromure de 3,4-(1',3'-dibenzyl-
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2t-céto-imidazolido)-1,2-triméthylène-thiophanium (préparé suivant l'exemple 1), 3,2 g de cyanure de potassium, 250 cm3 d'alcool et 30 cm3 d'eau est chauffé pendant 8 heures à l'é- bullition avec reflux. La solution limpide est concentrée dans le bain-marie Jusqu'à un volume d'environ 70 cm3; pendant cette opération, on ajoute de l'acide chlorhydrique afin de détruire le cyanure de potassium en excès. On additionne 800 cm3 d'eau et on extrait l'huile précipitée plusieurs fois avec du chloroforme et de l'acétate d'éthyle. Après le séchage et la concentration des extraits organiques réunis dans le vide, on obtient un résidu huileux d'environ 4 g.
Un mélange composé de ce résidu de 3,4-(1',3'-dibenzyl-
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2'-céto-imidazolido)-2-(m-cyano-propyl)-thiophanne impur, de 11 g d'hydroxyde de potassium, de 80 cm3 de méthanol et de
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50 cm3 d'eau est chauffé pendant 17 heures à l'ébullition avec reflux. La solution limpide est concentrée dans le bain- marie jusqu'à un volume d'environ 25 cm3, le concentré est additionné d'eau, puis les sous-produits neutres sont éliminés par extraction au moyen d'acétate d'éthyle et de chloroforme.
La solution aqueuse est acidifiée avec de l'acide chlorhydrique concentré et extraite avec de l'a.cétate d'éthyle et du chloro- forme. Les extraits réunis sont concentrés dans le vide et li- vrent un résidu huileux de d,l-dibenzyl-biotine brute (3,2g).
Cette huile livre, après plusieurs recristallisa.tions dans un mélange d'acétone, d'éther et d'éther de pétrole, de grandes plaques fondant à. 118 - 120 C.
3,2 g de d,l-dibenzyl-norbiotine brute sont dissous dans 30 cm3 de diéthyléther d'éthylène-glycol purifié et chaud, et cette solution est versée goutte à. goutte, en agitant, dans 200 cm3 d'ammoniac liquide. Il se forme une suspension très fine du sel d'ammonium de la d,l-dibenzyl-norbiotine. Le mélange réactionnel est agité et additionné rapidement de 500 mg de sodium coupé en petits morceaux. Après a.voir agité pendant 10 minutes, la coloration bleue disparaît. La solution est agitée pendant 20 minutes, additionnée de 1,2 g de chlorure d'ammonium et agitée encore pendant 30 autres minutes. Cette opération est répétée trois fois. L'ammoniac est évaporé, on ajoute de l'eau et suffisamment d'acide chlorhydrique pour amener la solution à pH 1. Le produit est filtré et lavé avec du chloroforme et de l'acétate d'éthyle.
Le filtrat aqueux est extrait au chloroforme et concentré dans le vide jusqu'à. l'apparition de cristaux. Les deux précipités sont dissous en agitant dans environ 300 cm3 d'eau bouillante. La solution chaude est filtrée des parties non dissoutes, puis elle est extraite au chloroforme. La couche chloroformée est séparée, et la couche aqueuse est filtrée et concentrée dans le vide jusqu'au début de cristallisation. Après un repos de 24 heures à 4 C, le produit est filtré, lavé d'abord avec de l'eau et ensuite avec de l'éther sur le filtre à succion. Le point de fusion de la d,l-norbiotine obtenue est 230 - 233 c.
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Exemple 5.
Un mélange d'ammoniac liquide (environ 20 cm3) et
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d'une solution de l,4 g de 3.4(11.3t-dibenzyl-2t-cétoimidazolido)*2-(<t)-éthoxy-propyl)-thiophanne (préparé sui- vant l'exemple 1) dans 10 - 20 cm3 de xylène est additionné en agitant, en petites portions, d'une quantité de sodium suffisante à l'apparition d'une coloration bleue persistante (environ 0,166 g de sodium sont nécessaires). Le petit excès de sodium est détruit au moyen de chlorure d'ammonium, l'am- moniac est évaporé, puis on ajoute de l'acide sulfurique dilué et de l'éther. On agite le mélange pendant un certain temps et on filtre. La majeure partie du produit réactionnel reste sur le filtre, tandis qu'une petite partie est dissoute dans la couche éthérée du filtrat.
Cette solution éthérée est séparée (encas de formation d'un précipité, on ajoute de l'acétate d'éthyle), séchée et concentrée dans le vide. Le résidu est recristallisé en même temps que le précipité obtenu par fil- tration dans un mélange d'acétone et d'éther. On obtient le
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µ,4-(N-monobenzyl-2'-céto-imidazolido)-2-(m-éthoxy-propyl)- thiophanne sous forme d'aiguilles fondant à 136 - 137 C. Le dérivé acétylé formé par le traitement de ce composé avec un mélange d'anhydride acétique et de chlorure d'acétyle en pré- sence de carbonate de baryum, se présente sous forme d'ai- guilles d'un point de fusion 85 - 85,5 C.
Une solution de 4 g du composé monobenzylé dans 100 cm3 d'acide formique à 99 % saturé de chlorure d'hydrogène est conservée pendant 48 heures à la température ambiante, puis chauffée pendant 2 heures à 50 C. La solution est concentrée dans le vide et le résidu est additionné d'eau. La solution aqueuse est filtrée, extraite avec de l'acétate d'éthyle pour éliminer les matières de départ n'ayant pas réagi, et ensuite concentré dans le vide. Le résidu cristallisé est recristallisé
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dans un mélange d'eau, d'éthanol et d'éther. Il se forme des prismes de chlorure de 3,4-(N-monobenzyl-2'-céto-imidazolido)-
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1,2-triméthyléne-thiflphanium, qui se ramolissent à 130 C, se solidifient à nouveau et fondent finalement à 158 - 160 C.
Le bromure de 3,4-(N-monobenzyl-2'-céto-imidazolido)- 1,2-triméthylène-thiophanium peut être préparé de manière analogue par traitement du 3,4-(N-monobenzyl-2'-céto-imidazo-
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lido)-2-(w-éthoxy-propylrthiophanne, avec une solution de bromure d'hydrogène à 18 % dans de l'acide acétique.
En transformant l'un de ces sels en le d-camphre- sulfonate,qui fond à 205 - 206,5 C et possède un pouvoir rotatoire spécifique de +10,5 (c = 2 % dans de l'eau), et en faisant réagir ce dernier avec de l'ester malonique sodé, en soumettant le composé obtenu à une saponification et une décarboxylation consécutive, on obtient la. d,l-monobenzyl- biotine, à partir de laquelle on obtient la d,l-biotine suivant l'exemple 3.
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Process for the preparation of thiophane derivatives.
To obtain synthetic d-biotin, it has hitherto been necessary to prepare d, l-biotin first and then to separate this substance into its optical antipodes by laborious and harmful operations.
The present invention makes it possible to directly obtain @ d- respectively 1-biotin by carrying out the separation into @ optical isomers in a more advanced stage of a new
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process, where this operation is much easier. In addition, this invention provides norbiotin, which is a new substance having an activity contrary to that of biotin.
The object of the present invention is a process for the preparation of thiophane derivatives, characterized in that a thiolactone of the general formula
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wherein R and R 'represent a hydrogen atom or a group which can be replaced by hydrogen, and in which at most one of the two substituents is a hydrogen atom, is reacted with a 3-alkoxy-propyl- halide
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magnesium, that the substituted 3,4-21-keto-imidazolido) -2-hydroxy-2- (w-alkoxy-propyl) -thiophanne obtained is dehydrated, that the J, 4- (2'-oeto-imidazolido) - Substituted 2- (m-alkoxy-propylidene) thiophane formed is hydrogenated, that the resulting substituted 3,4- (28- keto-imidazolido) -2- (w-alkoxy-propyl) -thiophanne is transformed, by means of a hydrogen halide, to a t- (2'-keto-imidazolido) -1 halide,
Substituted 2-trimethylenethiophanium of the general formula
EMI2.3
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that the latter is treated with a salt of d-camphorsulphonic acid, that d-camphor-sulphonate of 3,4- (2'-keto-imida-
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substituted zolido) -1,2-trimethylene-thiophanium obtained which, if necessary, is decomposed beforehand into its diastereomers, is reacted with a metal cyanide or a malonic ester salt, the reaction product is saponified and where appropriate, decarboxylated, and that the R and R 'groups are replaced by hydrogen.
The synthesis according to the invention can be represented by the following diagram:
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RN NR 'RN reaction NR' CH-ÔH Grignard ÔH - CH CH j0 CH., R - OH-GH-GH-0R "SS / 1 II RN / C0 NR 'RN /' \ NR 'dehydration bH- bH hydrogenation µ 1 '1 CH 1 C-CH-CH2-CH2-0R "CH 1 CH- (CH2) 3-0R" \ 2 / \ f' /% / III IV H-hal RN 1 / CO, NR ' d-camphor salt - RN 1 / CO, NR 'CH - CH sulfonic, ev.
CH --- GH separation into the 1 CH2 CHH2 diastereomers CH2 CHH2 OH - <x diastereomers /. 2 hâl CH2-CH2 / \ CH2- H2 V VI / CO, RN NR 'treatment with metal cyanide6H-bH or ian malonic ester salt CH2 1 CH- (CH2) JZ 1 2J ####### ############### CH H (CH2) 3-Z VII ", COOalcoy e -CCOOalcoy e Z - -CN d, fli +
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saponification saponification RN J \ NR 'RN / 00 \ N-RI 1 1 1 1 CH - CH COOH CH - CH CH2 IH- (CH2) 3-C \ CH2 CH- (CH2) 3-COOH S COOH, VIII XI decarboxylation debenzylation / 0/0, RN NR 'NH NH CH-CH CH --- CH CH2 H- (CH 2) 4-COOH CH2 CH- (CH2) 3-COOH zou \ S / Ix XII debenzylation NORBIOTINE here, NH NH 1 1 CHH 1 1 CH2 CH- (CH 2) 4 -COOH -SX BIOTIN
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R and R 'have the same meaning as above, R "represents an alkyl group,
X represents the d-camphor-sulfonic acid radical and Z represents -CH # COOalkyl or -CN.
#COOalkyl The groups R and R 'signifying radicals which can be replaced by hydrogen are, for example, the following: aralkyl groups, such as the benzyl, α-methyl-benzyl, o-ethyl- groups benzyl, p-methoxy-benzyl, or acyl groups, such as acetyl, propionyl or butyryl groups.
For the preparation of d-biotin, thiolactone 1 is converted, passing through compounds II, III, IV and V, into the d-camphor sulfonic salt of thiophanium. This salt is a mixture of the diastereomeric forms, which can be separated from each other in excellent yield by simple fractional crystallization. We can, for example, do
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react the bromide of 3,4- (11,31-dibenzyl-21-keto-imidazolido) - 1,2-trimethylene-thiophanium with silver d-camphor-sulfonate, and recrystallize the reaction product in an appropriate solvent, such as isopropanol or a mixture of ether and absolute alcohol. Thus only the levorotatory thiophanium d-camphorsulphonic salt crystallizes, while the dextrogyrous form remains in solution in the mother liquors.
The levorotatory diastereomeric salt is then treated with a malonic ester salt, for example with sodium ethyl malonate, d (-) - 3,4- (l ', 3'-
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dibenzy1-2'-keto-imidazolido) -2- (m, m-dicarbethoxy-butyl) -thio- phane obtained is saponified, the w, w-dicarboxylic acid formed is decarboxylated and the d (-) - dibenzyl-biotin is debenylated by reduction with sodium in liquid ammonia.
The debenzylation of dibenzyl-biotin can be carried out in two stages, making it possible to isolate an intermediate compound, monobenzyl-biotin. The debenzylation can also take place in a single operation, which leads to the direct formation of biotin.
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In a modified embodiment, partial debenzylation is caused before the alkoxypropyl-thiophane derivative IV is converted into the thiophanium halide V. In this case, the remaining benzyl group is only removed after obtaining compound XI.
When the dextrorotatory thiophanium d-camphor sulfonic salt, obtained from the mother liquors of the crystallization fractionated by distillation of the solvent and recrystallization of the residue, is subjected to the same operations, 1-biotin is finally obtained.
When the diastereomeric mixture VI is not broken down into its diastereomeric components, the same operations lead to the formation of racemic d, l-biotin. For this purpose, however, it is simpler to omit the d-camphresufonate step and to treat the substituted thiophanium halide V directly with a malonic ester salt.
For the preparation of norbiotin, compound VI, wherein the R and R 'groups are preferably benzyl groups, or, in cases where the d-camphor-sulfonate step is omitted, analogously substituted compound V , is reacted with a metal cyanide, such as cyanide of
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potassium. The resulting substituted 3,4- (2'-keto-imidazolido) -2- (w-cyano-propyl) -thiophanne is then saponified and the corresponding substituted norbiotin formed is transformed into norbiotin. As for the preparation of biotin, one can also provide a modified process for norbiotin, consisting of a partial debenzylation taking place before the formation of the thiophanium salt. The remaining benzyl group is removed after the saponification of the nitrile group, i.e. after the formation of compound XI.
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The thiolactones 1 used as starting material can in general be prepared as follows: meso-diamino-succinic acid, for example meso-bis-benzylaminosuccinic acid, is treated, in alkaline solution, with phosgene.
The corresponding imidazolidone- (2) -cis-4,5-dicarboxylic acid thus obtained is converted into its anhydride by means of a dehydrating agent, such as acetic anhydride, the compound obtained is reduced by means of zinc, in the presence of an aliphatic acid and its anhydride, for example in the presence of acetic acid and acetic anhydride, thus giving rise
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to the formation of the corresponding 3,4- (21-keto-imidazolido) -2-keto-5-acYloxy-tetrahydrofuran. This tetrahydrofuran derivative is then reacted, in an acid solution, for example in an organic solvent containing a hydrogen halide, first with hydrogen sulphide, then with a salt of the latter, such as hydrosulphide. potassium or sodium, followed by reduction, for example by means of zinc and acetic acid.
The corresponding thiolactone I is formed (Patent no.).
@
Example 1.
A Grignard solution, prepared with 13.6 cm3 of 3-ethoxy-propyl bromide and 4.8 g of magnesium in a mixture of 30 cm3 of ether and 10 cm3 of benzene, is diluted with benzene, decanted unreacted magnesium and poured dropwise over 30 minutes into a boiling and mechanically stirred solution of 27 g of 3,4- (1 ', 3'-dibenzyl-2'-keto-imidazolido) - 2-keto-thiophane (thiolactone) in 350 cm3 of benzene. The solution is heated for another 3.5 hours, then it is decomposed with ice and dilute sulfuric acid. The organic layer is separated and concentrated in a vacuum. The concentrate is diluted in methanol and heated to 50 ° C. with an aqueous solution of excess sodium hydroxide. Ether and water are added and the two layers are separated.
The alkaline solution
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aqueous contains thiolactone which did not take part in the reaction; after acidification, this thiolactone is extracted and recovered. The ethereal layer, containing the reaction product, is dried and concentrated in vacuo. The residue is recrystallized from a mixture of petroleum ether and ether.
This compound is soluble in strong alkalis and gives a positive mercaptan reaction with sodium nitroprusside.
It is recrystallized from a mixture of acetone, ether and petroleum ether, in which it is obtained in the form of prisms melting at 114.5 115.5 C.
A solution of 20 g of this 3,4- (l ', 3'-dibenzyl-2'-
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keto-imidazolido) -2-hydroxy-2- (w-ethoxy-propyl) -thiophanne in 100 cm3 of acetic acid is heated to boiling with reflux for 1 hour and a half. The solution is concentrated in vacuo, the residue is dissolved in ether and the ethereal solution is washed with dilute sodium hydroxide. It is then dried and concentrated in a vacuum. The oily residue solidifies after a few hours. It can be recrystallipated from petroleum ether and forms fine needles with a melting point of 62.5 - 63.5 C. This substance represents the
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3,4- (l ', 3'-dibenzyl-2'-keto-imidazolido) -2- (w-ethoxy-propylidene) -thiophanne.
19 g of this crude product are dissolved in 150 cm3 of methanol and hydrogenated at room temperature and under normal pressure, in the presence of 4 g of prehydrogenated pa.lladium oxide (as catalysts can also be used palladium carbon, sulphate of barium pa.lladié or Raney nickel).
The theoretical amount of hydrogen is absorbed in approximately 30 hours. The catalyst is separated by filtration, then the solution is concentrated in vacuo. 3,4- (l ', 3'-dibenzyl-2'-
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keto-imidazolido) -2- (w-ethoxy-propyl) -thiophanne obtained crystallizes after a few moments.
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5 g of the crude product are heated at 60 ° C. for 3 hours with 50 cm3 of an 18% solution of hydrogen bromide in acetic acid. The solution is concentrated in vacuo and added with water and benzene. The mixture is cooled to 5 ° C., the bromide precipitate of 3.4- (1 ', 3'-
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dibenzyl-21-keto-imidazolido) -le2-trimethylene-thiophanium is filtered and washed with benzene and cold water. An additional quantity of the reaction product is obtained by concentrating the aqueous part of the mother liquors (the benzene layer contains only impurities). The product, which can be recrystallized from water, is in the form of thick plates with a melting point of 220 - 222o C.
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The 3,4- (lt, 3'-dibenzyl-21-keto-imidazolido) - 1,2-trimethylene-thiophanium chloride, which can be obtained in an analogous manner, forms easily soluble prisms in water and melting at 158 - 159 C.
36 g of silver carbonate are reacted with a solution of 58.1 g of d-camphor-sulfonic acid in 350 cm3 of distilled water. The solution of d-camphor-silver sulfonate thus obtained is decanted with a small amount of undissolved silver carbonate, then it is added to a solution of
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114.4 g of 3,4- (lte3t-dibenzyl-21-keto-imidazolido) - 1,2-trimethylene-thiophanir bromide in 3 liters of distilled water. The precipitated silver bromide is filtered off, the filtrate is concentrated in vacuo to dryness and the residue is dissolved in 2100 cm3 of boiling isopropanol. After standing for 24 hours at room temperature, the crystallized and bulky precipitate
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3,4- (1 ', 3'-dibenzyl-2'-imidalido) - 1,2-trimethylene-thiophanium d-camphor sulfonate is filtered.
The yield is 61.2 g (82%); the specific optical rotation is 1 '25 = -1.7 t 0.2. This compound can be further purified by recrystallization from isopropanol and then forms needles melting at 238 - 239 C. The specific optical rotation of the pure product is [[alpha]] 25D = -2.6.
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Dextrorotatory d-camphor sulfonate is found in mother liquors. For the separation of the dissteromers, it is possible to use, instead of isopropanol, a mixture of absolute alcohol and ether; but the product obtained is less pure.
43.5 g of the levorotatory d-camphor sulfonate ([[alpha]] 25D = -1.0 to -2.6) in 60 cm3 of toluene are added to a solution, brought to 70 C, of 5.05 g of sodium in 80 g of ethyl malonate. The mixture is heated for 3 hours at the boil, then it is cooled to room temperature, diluted with ether and washed with ice water, in order to remove dark colored impurities. The organic solution is concentrated in vacuo, then the oily residue is dissolved in 200 cm3 of metha.nol. After adding 300 cm3 of a 50% aqueous potassium hydroxide solution, the mixture is heated for 5 hours at boiling with reflux.
Then it is cooled, diluted with water, acidified with concentrated hydrochloric acid and extracted with ethyl acetate. The extract obtained is concentrated in vacuum and the d (-)
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Crude oily -3r (1,3'-dibenzyl-2'-keto-imidazolido) -2- (w, w-dicarboxy-butyl) -thiophane, obtained as a residue, can be used without further in the next step. To purify it, this product can be recrystallized from a mixture of acetone, ether and petroleum ether, in which it forms prisms which melt at 133 - 137 C and decompose. [[alpha]] 25D = -4.4 (c = 1.2% in 0.1-normal sodium hydroxide solution) '.
A mixture of 33 - 34 g of the dicarboxylic crude thiophane derivative and 600 cm3 of xylene is heated to boiling with reflux, until the product, initially insoluble, has dissolved completely as a result of decarboxyla. - tion and formation of d (-) - dibenzyl-biotin (10 - 20 minutes).
Heating is continued for a further 20 minutes without reflux, to allow 200 cm3 of the solvent to distill off. The remainder of the solvent is removed in vacuo. The oily residue, consisting
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into crude dibenzyl-biotin, is used without further purification in the next stage. This product is very difficult to crystallize and has a negative specific optical rotation.
5 g of the crude oily d (- dibenzyl-biotin) are dissolved in 30 cm3 of dry ethylene glycol diethyl ether (purified by fractional distillation, by heating for 5 hours at boiling over sodium, and by distillation in a container lined with freshly cut sodium). This solution is quickly poured into 100 cm3 of stirred liquid ammonia, which is placed in a bath of solid carbon dioxide. Then it is added, to the clear or at most slightly cloudy solution , 0.8 g of sodium in portions The introduction of sodium is interrupted as soon as a persistent blue color appears, which may be the case already after the addition of 0.62 g. excess sodium (blue coloring) is destroyed, if necessary, with a little ammonium chloride.
The ammonia is then evaporated off, then the residue is added with water and hydrochloric acid, the mixture is cooled and the precipitate of d (+) - monobenzyl-biotin is filtered.
After having been recrystallized in dioxane, this compound forms prisms which melt at 181 - 182 C and have a specific optical rotation of [[alpha]] 25D = + 108.1 1 (c = 1% in solution of hydroxide of sodium 0.1-normal).
A suspension of 10.8 g 'of d (+) - monobenzylbiotin in 40 cm3 of dry xylene is added to 150 cm3 of liquid ammonia contained in a three-necked flask (500 cm3). The mixture, placed in a bath of solid carbon dioxide, is kept stirring. Immediately after the formation of a white precipitate, 1.5 g of sodium are added. When the initial blue coloration has disappeared, additional sodium is added in small portions, until a persistent blue coloration appears (15 minutes); 0.28 - 37 g of sodium is normally required for this purpose. A slight excess of sodium (coloratio:
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blue) is destroyed with ammonium chloride, the ammonia is evaporated and the residue is added with water and hydrochloric acid.
The mixture is cooled to +5 ° C., the precipitate is filtered off, then washed with ether and distilled water. This precipitate, which consists of d-biotin and d (+) - monobenzyl-biotin which did not take part in the reaction, is extracted two or three times with 800 cm3 of boiling water. The aqueous solutions are cooled to room temperature, which separates the monobenzyl-biotin which is filtered. In order to further remove small amounts of the monobenzyl-biotin dissolved in the filtrates, the latter are extracted. again with ethyl acetate. Then they are evaporated in a vacuum to obtain d-biotin. An additional amount of d-biotin is obtained by also concentrating the first filtra.t, which contains ammonium chloride, sodium chloride and hydrochloric acid.
The organic extracts are combined and concentrated in vacuo, thus delivering the monobenzyl-biotin not having réa.gi.
D-biotin can also be obtained by debenzy- lation of d (-) - dibenzyl-biotin. Pure d-biotin crystallizes in the form of fine needles of melting point 232 - 2340 C, and it has a specific optical rotation of [[alpha]] 25D = + 91.3 ¯ 0.5 (= 1% in solution sodium hydroxide 0.1- normal).
Example 2.
The mother liquors, obtained according to Example 1 after the separation of the 3,4- (l ', 3'-dibenzyl-2'- d-camphor-sulfonate
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keto-imidazolido) -1,2-trimethylbne-thiophanium levorotatory, are concentrated in vacuo, and the residue is dissolved again in just the amount of ethanol necessary for dissolution.
The addition of petroleum ether to this solution causes the separation of the 3,4- (1 ', 3'-dibenzyl-2'- d-camphor sulfonate).
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keto-imidazolido) -1,2-trimethylene-thiophanium dextrorotatory
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crystallized, which is purified by crystallization from a mixture of ethanol and petroleum ether. This salt forms needles or prisms with a melting point 231 - 232 C and a specific optical rotation of [[alpha]] 25D = + 18.80.
This compound is reacted with sodium malonic ester, as was described in Example 1 for the levorotatory form, the product obtained is saponified, decarboxylated and then debenzylated. Thus is obtained 1-biotin, in fine needles melting at 232 - 234 C, and having the specific optical rotation [[alpha]] 25D = - 9i, 3 0.5 (c = 1% in hydroxide solution 0.1-normal sodium).
Example 3.
13.2 g of 3,4- (1 ', 3'-dibenzyl-2'-keto-bromide
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dry imidazolido) -1,2-trimethylene-thiophanium, prepared according to Example 1, are introduced, with stirring, into a solution of 1.38 g of sodium in 300 cm3 of freshly distilled ethyl malonate. The reaction mixture is stirred for 2 hours at a temperature of 140-150 ° C. Then it is cooled and added with ethyl acetate and water. The sodium bromide precipitate dissolves. The organic layer is separated from the aqueous layer, then the latter is extracted two more times with ethyl acetate.
After the combined organic extracts have been dried over sodium sulfate, the solvents are distilled in vacuo using first a steam bath and then an oil bath of about 100 ° C. The oily residue is orange in color. , which contains diethyl-
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ester of d, 1-α-carboxy-dibenzyl-biotin, is heated for 8 - 10 hours at the boiling point with a mixture of 250 cm3 of methanol, 80 cm3 of water and 120 cm3 of hydroxide 50% pota.ssium. Then the reaction mixture is concentrated in vacuo to 1/8 of its original volume, and then added with about 1500 cm3 of water. An insignificant precipitate formed, consisting of a neutral by-product, is taken up in
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ethyl acetate.
The aqueous solution is acidified with. by means of hydrochloric acid, which causes the separation of an oil which is extracted with ethyl acetate.
The ethyl acetate extract is dried over sodium sulfate, then the solvent is distilled off in vacuo, leaving
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as solid residue d.1-d-carboxy-dibenzyl-biotin. This residue is recrystallized from a mixture of acetone, ether and petroleum ether, and it then melts at 133 - 135 C while decomposing (loss of carbon dioxide))
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12 g of d, 1-3-carboxy-dibenzyl-biotin are heated for 10 minutes at boiling point in 100 cm3 of o-dichlorobenzene. The solvent is entrained by water vapor and the brownish residue is dried and concentrated in vacuo. The oily residue (approximately 11.8 g) is dissolved in boiling benzene, the solution is decolorized with activated carbon, filtered and added with ether and petroleum ether. After standing for at least 24 hours, the d, l-dibenzyl-biotin separates.
The product, which is still slightly colored, is filtered and drained with ether, until the filtrate is colorless. The compound, melting first at 109 - 112 C, is purified by plu. several successive recrystallizations from a mixture of acetone, ether and petroleum ether, and then has a melting point of 122 -124 C.
4.3 g of the crystallized d, l-dibenzyl-biotin are dissolved in 125 cm3 of hot and dry xylene, and this solution is introduced into a three-necked flask fitted with a stirrer, an introduction pipe and a gas outlet pipe. The container is placed in a bath of acetone and solid carbon dioxide. The solution is stirred and added with approximately 200 cm3 of dry liquid ammonia. The cooling bath is removed, then 1.15 g of sodium is added in small portions over 5 minutes. The blue color of the solution should persist for at least half an hour. The excess sodium is then destroyed by ammonium chloride.
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After having evaporated the ammonia and after having added water and ether, the reaction mixture is brought to pH 1 by means of hydrochloric acid, and cooled to approximately +5 C. The crystallized precipitate is filtered; it melts at 165 - 1720 C. It is purified by recrystallization in about 2 liters of hot water. The melting point is then 175 - 1760 C and is not lowered when the product is mixed with pure d, l-monobenzyl-biotin, The aqueous filtrate is extracted three times with chloroform, then chloro- form is dried and evaporated in a vacuum. The residue is d, 1-moobenzyl-biotin.
This d, 1-monobenzyl-biotin is debenzylated, as described in Example 1 for d (+) - monobenzyl-biotin, by means of sodium in liquid ammonia.
This operation delivers d, l-biotin from melting point 232 - 234 C.
Example 4.
A mixture of 4.45 g of 3,4- (1 ', 3'-dibenzyl- bromide
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2t-keto-imidazolido) -1,2-trimethylene-thiophanium (prepared according to Example 1), 3.2 g of potassium cyanide, 250 cm3 of alcohol and 30 cm3 of water is heated for 8 hours at l 'boiling with reflux. The clear solution is concentrated in the water bath to a volume of about 70 cm3; during this operation, hydrochloric acid is added in order to destroy the excess potassium cyanide. 800 cm3 of water are added and the precipitated oil is extracted several times with chloroform and ethyl acetate. After drying and concentrating the combined organic extracts in vacuo, an oily residue of about 4 g is obtained.
A mixture composed of this residue of 3,4- (1 ', 3'-dibenzyl-
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2'-keto-imidazolido) -2- (m-cyano-propyl) -thiophanne impure, 11 g of potassium hydroxide, 80 cm3 of methanol and
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50 cm3 of water is heated for 17 hours at the boil with reflux. The clear solution is concentrated in the water bath to a volume of about 25 cm3, the concentrate is added with water, then the neutral by-products are removed by extraction with ethyl acetate and chloroform. .
The aqueous solution is acidified with concentrated hydrochloric acid and extracted with ethyl acetate and chloroform. The combined extracts are concentrated in vacuo and liberate an oily residue of crude d, 1-dibenzyl-biotin (3.2 g).
This oil delivers, after several recrystallization from a mixture of acetone, ether and petroleum ether, large plates melting at. 118 - 120 C.
3.2 g of crude d, l-dibenzyl-norbiotin are dissolved in 30 cm3 of hot purified ethylene glycol diethyl ether, and this solution is poured in. drop, with stirring, into 200 cm3 of liquid ammonia. A very fine suspension of the ammonium salt of d, l-dibenzyl-norbiotin forms. The reaction mixture is stirred and the rapid addition of 500 mg of sodium cut into small pieces. After stirring for 10 minutes, the blue color disappears. The solution is stirred for 20 minutes, added with 1.2 g of ammonium chloride and stirred for a further 30 minutes. This operation is repeated three times. The ammonia is evaporated off, water and sufficient hydrochloric acid are added to bring the solution to pH 1. The product is filtered and washed with chloroform and ethyl acetate.
The aqueous filtrate is extracted with chloroform and concentrated in vacuo to. the appearance of crystals. The two precipitates are dissolved by stirring in about 300 cm3 of boiling water. The hot solution is filtered from the undissolved parts, and then it is extracted with chloroform. The chloroform layer is separated, and the aqueous layer is filtered and concentrated in vacuo until crystallization begins. After standing for 24 hours at 4 ° C., the product is filtered, washed first with water and then with ether on the suction filter. The melting point of the resulting d, l-norbiotin is 230 - 233 c.
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Example 5.
A mixture of liquid ammonia (approximately 20 cm3) and
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of a solution of 1.4 g of 3.4 (11.3t-dibenzyl-2t-ketoimidazolido) * 2 - (<t) -ethoxy-propyl) -thiophane (prepared according to example 1) in 10 - 20 cm3 xylene is added with stirring, in small portions, a quantity of sodium sufficient for the appearance of a persistent blue color (approximately 0.166 g of sodium is required). The small excess of sodium is destroyed by means of ammonium chloride, the ammonia is evaporated, then dilute sulfuric acid and ether are added. The mixture is stirred for some time and filtered. Most of the reaction product remains on the filter, while a small portion is dissolved in the ethereal layer of the filtrate.
This ethereal solution is separated (in the event of the formation of a precipitate, ethyl acetate is added), dried and concentrated in vacuo. The residue is recrystallized at the same time as the precipitate obtained by filtration in a mixture of acetone and ether. We get the
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µ, 4- (N-monobenzyl-2'-keto-imidazolido) -2- (m-ethoxy-propyl) - thiophane in the form of needles melting at 136 - 137 C. The acetyl derivative formed by the treatment of this compound with a mixture of acetic anhydride and acetyl chloride in the presence of barium carbonate, is in the form of needles with a melting point of 85 - 85.5 C.
A solution of 4 g of the monobenzyl compound in 100 cm3 of 99% formic acid saturated with hydrogen chloride is stored for 48 hours at room temperature, then heated for 2 hours at 50 C. The solution is concentrated in vacuo and the residue is added with water. The aqueous solution is filtered, extracted with ethyl acetate to remove unreacted starting materials, and then concentrated in vacuo. The crystallized residue is recrystallized
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in a mixture of water, ethanol and ether. It forms chloride prisms of 3,4- (N-monobenzyl-2'-keto-imidazolido) -
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1,2-trimethylene-thiflphanium, which soften at 130 C, solidify again and finally melt at 158 - 160 C.
3,4- (N-monobenzyl-2'-keto-imidazolido) - 1,2-trimethylene-thiophanium bromide can be prepared analogously by treatment of 3,4- (N-monobenzyl-2'-keto imidazo-
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lido) -2- (w-ethoxy-propylrthiophanne, with an 18% solution of hydrogen bromide in acetic acid.
By converting one of these salts into d-camphorsulfonate, which melts at 205 - 206.5 C and has a specific optical rotation of +10.5 (c = 2% in water), and by reacting the latter with sodium malonic ester, subjecting the compound obtained to saponification and subsequent decarboxylation, the. d, l-monobenzyl-biotin, from which d, l-biotin is obtained according to Example 3.