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"Procédé de préparation de la vincamine" Priorité de deux demandes de brevet déposées en Italie les 25 octobre 1982, sous le NI 23905 A/82 et 2 mars 1983, sous le NO 19861 A/83.
Inventeurs : Romano Vitali
Roberto Pighi
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Procédé de préparation de la vincamine.
La présente invention se rapporte à la préparation de la vincamine répondant à la formule :
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La vincamine est un alcaloïde indolique qui a été isolé à partir de la Vinca Minor, de laquelle on l'extrait encore.
La vincamine est douée de propriétés thérapeutiques intéressantes qui la rendent appropriée pour un traitement efficace de troubles cérébrovasculaires. On connait différentes méthodes de synthèse, partielle ou totale, de la vincamine, ainsi que d'autres alcaloïdes indoliques de la même famille.
En ce qui concerne la synthèse totale, on peut citer celle décrite dans le brevet US nO 3. 454. 583 (Kuehne) qui prévoit une série assez complexe de réactions à partir de triptamine et de 4-éthyl-formyl-diméthyl-pimélate.
La synthèse partielle englobe, par contre, la préparation de vincamine à partir d'autres alcaloïdes indoliques.
L'obtention par voie semi-synthétique de la vincamine et de ses dérivés à partir des alcaloïdes de type aspidosperma (tabersonine et son dérivé dihydraté, c'est-à-dire la vincadiformine) est décrite, par exemple dans les brevets belges n 761.628 et 763.730.
Selon ce procédé, on prépare la vincamine par un procédé qui prévoit schématiquement les étapes suivantes :
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a) hydrogénation de tabersonine en 14,15-dihydrotabersonine, ou vincadiformine ; b) oxydation en deux étapes par un peracide de la vincadiformine en N-oxy-16-hydroxy-vincadiformine, de préfé- rence avec isolement des composés intermédiaires ; c) réduction et transposition de l'intermédiaire précédent avec de la triphènyl-phosphine et en milieu acide, avec obtention d'un mélange de vincamine, d'épivincamine et d'apovincamine, dont on isole ensuite le composé désiré.
Dans le brevet belge n 837.049, on décrit un perfectionnement au procédé qui vient d'être décrit, consistant en ce qu'avant le traitement par un peracide, on salifie la vincadiformine avec un acide organique comme, par exemple, l'acide acétique, l'acide trichloro-acétique ou l'acide trifluoro-acétique. On fait réagir ensuite le sel obtenu comme dans le procédé général décrit précédemment, sauf qu'on supprime l'étape de réduction par la triphényl-phosphine.
Dans ce cas il s'avère en gros, qu'on utilise un enseignement fourni dans le brevet suisse n 625.239 au nom de Buskine, que l'on examinera avec davantage de détails dans la suite, consistant à empêcher la fixation oxydante au niveau de l'atome d'azote en position 4 de la tabersonine ou vincadiformine initiale, ce qui évite la formation du dérivé N-oxy-16-hydroxy par l'intermédiaire duquel passaient tous les procédés de semi-synthèse antérieurs.
C'est sur le principe même de ce procéda qu'est basé celui décrit dans la demande de brevet allemand n 2.
745.415, où l'on fait subir à la vincadiformine, transformée en sel d'addition par un acide, une oxydation par de l'eau oxygénée en présence d'un sel métallique soluble dans l'eau de vanadium, de chrome, de molybdène ou de tungstène.
Comme on l'a déjà indiqué, on avait décrit et revendiqué dans le brevet suisse nO 625.239 précité un procédé de préparation de vincamine à partir de tabersonine ou de vincadiformine, qui prévoyait un stade d'oxydation unique
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par l'oxygène en présence d'un sel organique ou minéral de Cu, Fe ou Co. Plus particulièrement, selon ce procédé, qui présentait l'avantage industriel indubitable de ne pas comporter de phases d'isolement de produits intermédiaires, on effectue la réaction à une température comprise entre 10 et 500C et pendant une durée variant de 5 à 15 jours.
L'un des problèmes restés encore insolubles par les procédés connus antérieurement est celui de la longue durée de la transformation de l'alcaloïde initiale, indépendamment du nombre d'étapes de traitement, durée qui est en moyenne de l'ordre de quelques jours.
A ce problème d'une importance indéniable s'ajoute celui des rendements en vincamine, en raison duquel des procédés plus simples et/ou de moins longue durée s'accompagnaient de rendements inférieurs.
Un autre problème, également très important sous l'angle industriel, est celui de la nécessité de séparer des composés intermédiaires, du fait que les différentes opérations ont une incidence sur la durée globale et donc sur le coût de la transformation.
L'invention a principalement pour objet un procédé de préparation de la vincamine, d'une courte durée et simple du point de vue industriel, tout en présentant de bons rendements en principe actif désiré.
On atteint ce résultat par un procédé de préparation de vincamine répondant à la formule (I) ou de 14-vincamine, par oxydation suivie de transposition à partir d'une solution de vincadiformine et respectivement de tabersonine, caractérisé en ce qu'on ajoute à la solution initiale, préparée dans un solvant polaire et maintenue à une température non suprérieure à 50C, un agent de protection, puis on effectue l'oxydation au moyen d'un peracide choisi parmi l'acide permaleique et l'acide peracétique, et à la fin de l'addition du peracide, on effectue la transposition par chauffage du mélange de réaction à une température comprise
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entre 20 et 50 C.
Selon un premier mode d'éxécution du procédé selon l'invention, l'agent de protection est constitué par un sel de cuivre et, au moment de ladite augmentation de température du mélange de réaction, on additionne ce dernier d'un agent réducteur, comme par exemple le métabisulfite de sodium, l'anhydride sulfureux.
Dans ce cas, on effectue l'addition de sel de cuivre à la solution initiale dans le rapport entre composé initial et sel de cuivre compris entre 1 : 1 et 10 : 1 en poids, de préférence, 5 : 1.
La durée totale de transformation de l'alcaloïde de départ est extrêmement réduite, compte tenu du fait que la durée de la phase d'addition du peracide dépend uniquement de la nécessité de maintenir la température au-dessous de +50C, du fait que la réaction a une allure exothermique.
Du fait que la phase de transposition et donc de maintien à une température de 30 à 500C a en moyenne une durée de 2 à 3 heures, la totalité de la réaction demande une durée de l'ordre de 5 à 6 heures.
En ce qui concerne les rendements en vincamine, ou en le dérivé analogue présentant une double liaison en 14,15 lorsqu'on part de la tabersonine, le rendement est supérieur à 70 %, rapporté au composé initial.
Le solvant de réaction préféré est le méthanol et la température au cours de l'addition de l'oxydant est réglée, de préférence, à des valeurs comprises entre-5 C et 0oC.
Lorsque l'oxydant est l'acide permaléique, on peut le préparer directement et rapidement à partir d'anhydride maléique et d'eau oxygénée, de façon connue en soi (elle peut aussi éventuellement être formée dans le réacteur même).
De préférence, pour ajouter de peracide, lorsqu'on utilise l'acide permaléique, on effectue un filtrage ayant
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pour unique but de séparer le sel de cuivre qui est entretemps reprécipité et donc réutilisable.
Par contre, dans le cas où l'on utilise de l'acide peracétique comme oxydant, on traite le mélange de réaction, avant l'augmentation de température précitée, par une résine de chélation, de préférence de type polystyrénique à groupes fonctionnels aminophosphoniques, amino-diacétiques ou amino-oxymiques, ayant pour rôle de séparer le sel de cuivre.
En variante, on peut effectuer cette séparation par extraction du mélange de réaction par un solvant nonpolaire, comme le chloroforme, le toluène ou le chlorure de méthylène, et lavage par une solution ammoniacale.
Il y a lieu cependant de préciser que l'élimination du sel de cuivre n'est pas indispensable pour le stade de réaction ultérieur, mais seulement recommandé pour les rendements en principe actif.
La température de la phase de transposition ultérieure est, comme on l'a déjà mentionné, comprise entre 30 et 500C, de préférence entre 35 et 400C.
En liaison avec l'augmentation de température, il convient de faire en sorte que le pH du mélange de réaction soit acide et compris entre 6 et 2,5.
La valeur exacte dépend de la composition initiale et de la composition désirée (rapports entre vincamine et l'épivincamine) dans le mélange final obtenu.
Ce réglage éventuel est effectué de façon évidente en soi.
Bien que non indispensable, l'addition d'un agent réducteur au cours de cette phase s'avère préférable pour la purification ultérieure que l'on peut effectuer par des procédés calssiques et bien connus dans la technique de cette branche.
Dans le mélange de réaction final, lorsqu'on part de vincadiformine et qu'on opère à pH 3, on observe la
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présence prépondérante de vincamine, dont le rapport à l'épivincamine, également présente, est supérieur à 4 : 1.
Si par contre, le composé initial est la tabersonine, on prévoit un stade connu en soi d'hydrogénation catalytique pour la saturation de la double liaison en position 14,15.
Dans le second mode de réalisation, on additionne la solution maintenue sous agitation en atmosphère d'azote d'acide oxalique, en excès par rapport au proportions stoechiométriques avec l'alcaloïde initial qui constitue l'agent de protection, l'acide étant ajouté à la solution dans le méthanol sous forme solide.
Une fois l'acide complètement dissous, on refroidit le mélange réactionnel, de préférence à-5 C, et on l'oxyde par addition goutte à goutte d'une solution d'anhydride maléique dans de l'eau oxygénée.
Pendant l'addition de la solution oxydante (30 à 40 minutes), on refroidit le mélange de réaction à une température de préférence inférieure à-2 C.
Au lieu de l'acide permaléique, on peut utiliser l'acide peracétique.
A la même température, on ajoute ensuite une solution aqueuse de métabisulfate de sodium, tant pour décolorer le mélange de réaction que pour en éliminer l'éventuel résidu d'oxydant, dont la présence en phase de transposition déterminerait la formation de sous-produits non-désirés.
Après filtrage, on chauffe la solution obtenue à 30-350C, et on la maintient à cette température 3 à 4 heures ; on sépare le prcipité minéral et au filtrat limpide on ajoute une solution alcaline (de préférence une solution aqueuse ammoniacale), pour amener le mélange de réaction à pH = 9.
On effectue ensuite l'isolement du composé désire, respectivement la vincamine ou la 14-vincamine, selon le composé initial. On pourrait également effectuer la phase de transposition à une température inférieure à 300C, sans
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cependant descendre au-dessous de 20 C, bien qu'on augmente corrélativement la durée de ladite phase. L'idée de la variation nette de température entre les phases d'oxydation et de transposition reste ainsi inchangée.
Les exemples non limitatifs qui suivent servent à illustrer l'invention.
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On additionne une solution de vincadiformine (20g) dans du méthanol (600ml), refroidie àO-5 C, de CUS04'5H20 (4g), ce qui produit une solution pratiquement complète.
Au mélange, maintenu sous agitation, on ajoutte goutte à goutte, au cours de 30 minutes, une solution d'anhydride maléique (11,7g) dans H202 à 40 % (10ml). Après filtration du sel de cuivre reprécipité en utilisant de la célite (2,5g) comme adjuvant, on additionne la solution d'une solution aqueuse à 10 % de Na2s205 (150ml) et on la chauffe à 35-400C au cours de 2,5 heures.
On dilue ensuite le mélange de réaction avec une solution aqueuse à 5 % de NaCl (1 1) et, tout en agitant, on l'amène à pH 8,5 en ajoutant une solution aqueuse d'ammoniac à 30 %.
Le précipité, filtré, lavé à l'eau, puis avec un. peu de méthanol froid et séché à 70 C, fournit un mélange (à peu près 9 : 1) de vincamine et d'épivincamine. A partir de cette matière, reprise au méthanol (200ml), bouillie au
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reflux 15 minutes, refroidie à la température ambiante et filtrée, on obtient de la vincamine (10, lg).
On extrait au chloroforme (3 x 250 ml) les eauxmères de filtration du produit brut.
On lave l'extrait au chloroforme, successivement avec NaOH à 2 % et une solution aqueuse à 10 % de NaCl ; on le sèche sur NaSO., on le filtre et on l'évapore à siccité, sous pression réduite. On combine le résidu avec les
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eaux-mères méthyliques de la première récolte de vincamine, et on l'additionne de méthylate de sodium (1 g). On fait bouillir le mélange de raction au reflux 30 minutes, puis on concentre par distillation, jusqu'à ce qu'on obtienne un résidu d'environ 50 ml.
On filtre le précipité cristallin, après l'avoir refroidi à la température ambiante, on le lave avec un peu de méthanol, puis à l'eau, et on le sèche à 70 C, pour obtenir une seconde récolte de vincamine (2,4 g).
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On traite une solution de vincadiformine (20 g) dans le méthanol (600 ml) par CuSO., 5H20 (4 g), et on la refroidit à 00C ; ensuite, tout en agitant, on ajoute goutte à goutte 17 ml d'acide peracétique à 34 % au cours de 30 minutes, en maintenant la température au-dessous de 40C.
Après avoir ajouté de l'acide acétique (250 ml), on additionne le mélange de réaction de résine de chélation "Duolite ES 466" (20 ml) et on le maintient sous agitation 60 minutes, en le chauffant à 40-45 C. Après filtration de la résine, on dilue le mélange de réaction avec H20 (500 ml), on l'amène à pH 9 avec de l'ammoniaque à 30 %, et on l'extrait au chloroforme (3 x 250 ml).
On concentre sous pression réduite les extraits au chloroforme, lavés avec une solution de NaOH à 1 % et une solution de NaCl à 5 %, et on les sèche sur NaSO., on les concentre sous pression réduite et on les reprend au méthanol. On concentre ensuite la solution par distillation jusqu'au début de la cristallisation (250 ml), on l'additionne de méthylate de sodium (3 g) et on la chauffe au reflux 30 minutes.
Après concentration à mi-volume et refroidissement à la température ambiante, on récupère le produit de réaction par filtration, on le lave à l'eau et ensuite, avec un peu
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de méthanol, et on le sèche à 700C pour obtenir de la vincamine (11,6 g).
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- -------------- a) on ajoutte à une solution de tabersonine (40 g) dans le méthanol (1 l) maintenue sous agitation, CuS0, 5H20 (4 g) et on la refroidit à OOC.
On ajoute ensuite de l'acide peracétique à 34 % (34 ml) goutte à goutte, pendant 75 minutes, en maintenant la température entre 2 et 4oC. On laisse ensuite le mélange de réaction reposer une nuit à la température ambiante, on le dilue avec H20, on l'amène à pH 9 avec le l'ammoniaque à 30 % et on l'extrait au chloroforme (3 x 400 ml). On combine les extraits, on les lave avec NaOH à 2 %, puis à l'eau, on les sèche sur Na2s04 et les concentre à environ 200 ml.
Après précipitation à l'n-hexane, filtration et séchage à 700C, on obtient un produit (26,5 g) constitué par de la
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14 14 A-épivincamineet -vincamine, une proportion d'environ 13 : 1.
La concentration des eaux-mères qui suit fournit un autre produit (5,6 g) constitué par de la/-\-épivinca-
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A 14 mine et de dans une proportion de 2 : 1. b) En répétant l'expérience, à la fin de l'addition de peracide, on traite le mélange de réaction avec de la résine de chélation"Duolite ES-467" (50 ml) et on le maintient sous agitation 30 minutes à 35-400C.
A la fin de cette période, un examen par chromatographie sur couche mince montre la transformation pratique-
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',, 14,../'14 ment -épivincamineeti--vincamine.
Après séparation de la résine par filtration, le traitement effectué comme décrit plus haut donne des résultats comparables. c) Au cours d'une répitition ultérieure de l'expérience (effectuée comme en b), on évapore l'extramit au
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chloroforme séché sur Na2 S04 à siccité sous vide. On reprend le résidu solide obtenu au méthanol (800 ml), on l'additionne de méthylate de sodium (5 g) et on le fait bouillir au reflux 2,5 heures, puis on le concentre jusqu'à 500 ml.
Après refroidissement à la température ambiante, on filtre le produit cristallin qui s'est séparé, on la lave au méthanol, puis à l'eau, et on le sèche à 700C pour obtenir
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A 14 de la (17 g).
A 14 On obtient une seconde récolte (3, 5 g) -vincamine par concentration des eaux-mères.
EXEMPLE4 On ajoute- une solution de tabersonine (20 g) dans du méthanol (600 ml) refroidie à 0-50C, maintenue sous agitation, CUS04'5H20 (2 g). Au mélange, on ajoute ensuite goutte à goutte, au cours de 20 minutes, une solution d'anhydride maléique (11,7 g) dans H202 à 40 % (10 ml). A la fin de l'addition, on sature le mélange de réaction avec du gaz S02 au cours d'environ 10 minutes, tandis qu'on augmente la température à 35-400C.
Après maintien pendant 90 minutes à cette température, on traite le mélange de réaction selon l'exemple 3.
Une analyse par chromatographie en phase liquide à haute pression du contenu de l'extrait au chloroforme montre que l'on a obtenu de la ss14 -épivincamine et de la 24-vina- mine dans un rapport d'environ 1 : 1 pour 16,4 g au total.
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A une solution de vincadiformine (50 g) dans le méthanol (1.500 ml) refroidie à-5 C en atmosphère d'azote, on ajoute de l'acide oxalique dihydraté (27 g).
Ensuite, tout en continuant à agiter en atmosphère d'azote, on ajoute goutte à goutte, au cours de 30 minutes,
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une solution 9réparée à part et constituée par de l'anhydride maléique (23,2 g) dans de l'eau oxygénée à 130 volumes
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(20, 2 ml) en maintenant la température au-dessous de
Enfin, à la même température, on ajoute goutte à goutte au cours de 20 minutes une solution aqueuse à 20 % poids/volume de métabisulfite de sodium (75 ml).
Après avoir agité 30 minutes, on filtre sur de la célite les sels minéraux précipités et l'on agite la solution limpide 4 heures à 350C. On amène ensuite le mélange de réaction à pH 9 en ajoutant une solution aqueuse d'ammoniaque à 30 % (120 ml).
Le précipité obtenu, filtré, lavé au méthanol (50 ml), puis à fond à l'eau, et séché à 70 C, fournit un premier jet de vincamine (31,5 g).
On concentre les eaux-mères sous vide jusqu'à ce qu'on élimine la plus grande partie du méthanol, on les dilue à l'eau (600 ml) et on les extrait au chloroforme (2 x 200 ml).
Les extraits au chloroforme, lavés successivement avec une solution aqueuse à 2 % poids/volume de soude (120 ml) et avec une solution aqueuse à 5 % poids/volume de chlorure de sodium (2 x 120 ml), et séchés sur du sulfate anhydre, sont évaporés ensuite à siccité sous pression réduite, et sort repris au méthanol (200 ml). On fait bouillir la solution, additionnée de méthylate de sodium (1,5 g) au reflux 30 minutes, puis on la concentre par distillation, jusqu'à ce qu'on obtienne un résidu d'environ 80 ml.
Après refroidissement à la température ambiante, on filtre le précipité cristallin, on le lave au méthanol froid (15 ml), puis à l'eau jusqu'à la neutralité, et on le sèche à 70oC, pour obtenir un second jet de vincamine (9, 8g).
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E A une solution de tabersonine (50 g) dans le
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méthanol (1.500 ml), maintenue sous agitation en atmosphère d'azote, on ajoute de l'acide oxalique dihydraté (27 g) et, après avoir refroidi à -50C, on ajoute goutte à goutte au cours de 40 minutes une solution préparée à part et constituée par l'anhydride maléique (27,5 g) dans de l'eau oxygénée à 130 volumes (23, 7ml). On maintient la température au-dessous de -20C.
A la même température, on ajoute ensuite goutte à goutte, au cours de 20 minutes, une solution aqueuse à 20 % poids/volume de métabisulfite de sodium (75 ml). Au bout de 30 minutes d'agitation, on filtre sur de la céliteles sels minéraux précipités et l'on agite la solution limpide 3 heures à 30-350C.
On dilue le mélange de réaction à l'eau, on l'amène à pH 9 en ajoutant une solution aqueuse d'ammoniaque à 30 % (130 ml) et on l'extrait au chloroforme (4 x 300 ml).
On réunit les extraits, on les lave successivement avec une solution à 2 % de soude (300 ml) et avec une solution aqueuse à 5 % poids/volume de chlorure de sodium (2 x 300 ml), on les sèche sur du sulfate de sodium anhydre et on les évapore sous pression réduite jusqu'à obtenir un volume de 300 ml. On ajoute du méthanol (800 ml) et l'on distille jusqu'à élimination totale du chloroforme.
Après refroidissement à température ambiante, on filtre le produit cristallin, on le lave avec un peu de méthanol et on le sèche à 700C pour obtenir un premier jet de
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(22 g).
L114 -vincamineOn fait bouillir les eaux-mères méthyliques, additionnées de méthylate de sodium (2 g) au reflux 30 minutes, puis on les concentre à environ 80 ml. On filtre le produit cristallin qui s'est séparé après refroidissement à la température ambiante, on le lave au méthanol, puis à l'eau jusqu'à la neutralité, et on le sèche à 700C pour obtenir un
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14 second jet de (17, 3 g).
Les exemples qui précèdent font ressortir
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clairement les avantages du procédé selon l'invention.
Bien entendu, dans les exemples concernant l'utilisation de la tabersonine, il est possible, de façon connue en soi et à un stade quelconque du procédé, de réaliser une hydrogénation de la double liaison en position 14-15.
Il est également important d'observer, et cela constitue en toute probabilité l'un des aspects caractéristiques de la présente invention, qu'à la fin de l'addition du peracide, l'oxydation du composé initial est complète : en effet, l'analyse du mélange de réaction à ce point confirme la formation important du dérivé 16-hydroxy de la vincadiformine, qui était à l'époque simplement supposée dans le brevet suisse précité.
Ce dérivé subit directement lui-même, par simple augmentation de température et en milieu acide, la transposition en vincamine et épivincamine (ou en les dérivés 14 correspondants, si le composé inital est la tabersonine). Au même moment, la même analyse montre la présence de traces
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seulement des composés intermédiaires (-)-N-oxy-vincadiformine et (-)-l, 2-déshydro-N-16-carbométoxy-16-hydroxy-N-oxy- aspidospermidine, décrits et revendiqués dans les brevets belges n 761.628 et 736.730, en qualité d'intermédiaires obligés de la préparation de la vincamine.
Cela confirme l'explication d'une action de protection, par respectivement l'acide oxalique et le sel de cuivre, en inhibant ou en réduisant au niveau de traces la formation de N-oxydes (précités) responsables de la complexité et la durée notablement supérieure des procédés connus antérieurement.