Procédé de préparation d'une dihydrostreptomycine. L'invention est relative à la préparation de dihydrostreptomycines. Jusqu'ici, on obte nait des composés par traitement des strepto- my cines correspondantes au moyen d'hydro gène, en présence d'un catalyseur constitué par un métal précieux, ce procédé étant rela tivement coûteux du fait qu'il nécessitait la récupération du catalyseur et le remplace ment du catalyseur pour compenser les pertes se produisant de faon inévitable lors de la récupération.
(Les expressions streptomy cines et une streptomycine utilisées ici se rapportent au genre connu composé de strep tomycine , mannosidostreptomycine et streptomycine complexe et les expressions dihydrostreptomycines et une dihydro- streptomycine se rapportent au genre cor respondant composé de dihydro dérivés de streptomycines, etc. De même, ces expres sions lorsqu'on les utilisera ci-dessous seront relatives aux formes habituelles: base libre et/ou comportant une addition d'acide so luble dans l'eau).
On a constaté que l'on peut obtenir, de façon avantageuse, des dihydrostreptomy- cines par réduction électrolytique des strep tomycines correspondantes. Dans le procédé selon l'invention, on met dans une cellule électrolytique, comportant des comparti ments d'anode et de cathode séparés par iui diaphragme semi-perméable, d'une part, comme catholyte une solution aqueuse non alcaline, conductrice du courant électrique, de la streptomycine correspondant à la dihy- drostreptomycine à obtenir et se trouvant au moins en partie sous forme de son sel avec un acide soluble dans l'eau et, d'autre part,
comme anolyte, une solution aqueuse d'un acide inorganique fort, on fait passer un courant électrique entre l'anode et la cathode dans les compartiments respectifs jusqu'à ce que la streptomycine soit pratiquement com plètement réduite, tout en maintenant le catholyte non alcalin, et on retire du catho- lyte la dihydrostreptomycine formée.
On peut mettre en #uvre le procédé de l'invention dans un appareil de réduction électrolytique du type quelconque. Une cel lule de réduction électrolytique utilisable au laboratoire est décrite par exemple aux pages 10 à 12 des Synthèses organiques , vol-Lune 21, publié en 1941 par John Wiley & Sons, Ine. New York.
Il consiste en un gobelet en verre contenant une coupelle po reuse (de plus petit volume), un agitateur mécanique (à l'extérieur de la coupelle po reuse) et des électrodes faites d'une lame de plomb (l'une étant dans la coupelle poreuse), les électrodes étant dans un circuit à cou rant continu comportant un ampèremètre et une résistance variable et le gobelet étant dans un bain réfrigérant.
On met le catho- lyte dans la chambre de cathode (comprise entre le diaphragme perméable constitué par la coupelle poreuse et la paroi du gobe let), et l'anolyte dans la coupelle poreuse et la réduction se fait, en agitant et en refroi dissant, jusqu'à ce qu'elle soit sensiblement terminée, ce qui se manifeste par exemple par un plus grand dégagement d'hydrogène.
Le diaphragme semi-perméable de l'ap pareil de réduction électrolytique est, un dia phragme permettant aux ions d'hydrogène de passer du compartiment d'anode dans le compartiment de cathode et permettant aux anions (par exemple du sulfate ou du ehlo- rure) de passer du compartiment de cathode au compartiment d'anode, mais suffisam ment imperméable pour empêcher une diffu sion du catholy te dans le compartiment d'anode.
Différentes matières conviennent comme diaphragme semi-perméable pour la réduction électrolytique et on peut les uti liser pour la mise en aeuvre de l'invention, par exemple la porcelaine non vernissée, le liège mince et (surtout) l'alundon.
Pour la mise en couvre de l'invention, les électrodes peuvent être en l'une des matières couramment utilisées pour la réduction élec trolytique pourvu que la cathode soit en une matière ne réagissant pas avec les strepto mycines et les dihy drostreptomy vines.
L'anode peut, être par exemple en plomb, en plomb recouvert de bioxyde de plomb, en platine, en carbone, en graphite, en étain, en zinc, en cuivre, en nickel, en mercure, en zinc amal gamé et en plomb amalgamé, et la cathode petit être par exemple en carbone, en plomb, en plomb amalgamé, en mercure, en un mé tal précieux (par exemple du platine) et, en un alliage de plomb avec d'autres métaux (par exemple une soudure contenant -10 % d'étain ou du plomb contenant environ 1 à 15 % d'antimoine)
. De préférence, la cathode est métallique et au moins pour sa plus grande partie en plomb. De préférence égale ment, les électrodes (en particulier la cathode) ont une forme à grande surface; par exemple elles sont sous forme de spi rales ou de lames oii. d'éponges et l'anode et la cathode ont sensiblement la même surface.
L'anolyte peut être de l'une des compo sitions couramment utilisées pour une réduc tion électrolytique, par exemple une solution aqueuse d'acide inorganique fort, tel que l'acide sulfurique, chlorhydrique ou phospho rique. Lorsque l'on fait passer du courant électrique dans la cellule, (les ions de sulfate (par exemple) vont à l'anode, ils réagissent avec l'eau pour donner de l'oxygène et de l'acide sulfurique.
De préférence, l'anolyte est de l'acide sulfurique à. concentration d'en- viron 0,5 % à environ 80 0/0, de préférence en concentration d'environ 33%.
' De préférence, le catholyte est une solution aqueuse du ehlorhy drate ou du sulfate de la streptomycine. Lorsque l'on fait passer du courant. électrique dans la cellule, les ions d'hydrogène vont à, la, cathode et sont mis en liberté sous forme d'hydrogène (naissant) qui réagit avec la streptomycine dans le catho- lyte pour donner la dihy drostreptomy vine correspondante.
Le catholyte tendant, à deve nir alcalin pendant. l'électrolyse, on le main tient. non alcalin au cours de celle-ei, de pré férence à un pH d'environ 4 à. 7, par adjonc tion d'un acide dilué.
Le courant continu utilisé peut être à des tensions différentes (par exemple 6 volts ou 110 volts), l'ampérage désiré s'obtenant au moyen de résistances variables. On peut effectuer l'électrolyse à des ampérages diffé rents (par exemple 0,5 ampère et 15 ampères) et à des températures variables, inférieures à celle à laquelle la, streptomycine se décom pose dans le catholy te ( par exemple entre environ 20 et 40 C).
Des anipérages plus élevés nécessitent un refroidissement, plus efficace de la cellule de réduction éleetroly- tique. La température, la tension, l'anipérage et la densité du courant ne sont pas des fae- teurs critiques dans le procédé de l'in vention.
Grâce au procédé de l'invention, on peut obtenir de façon efficace de la. dilrydrostrepto-, mycine, de la dihydromannosidostreptonry- cine et de la dihy dr ostreptomy sine complexe à partir des streptomycines correspondantes (streptomycine ou streptomycine A, manno- sidostreptomycine ou streptomycine B et streptomycine complexe, respectivement).
La concentration de la streptomycine dans le catholy te n'est pas critique, des concentra tions de sulfate de streptomycine d'environ 10 et 30 0/0, par exemple, convenant.
Le procédé de l'invention est particu lièrement intéressant du fait qu'il permet de convertir le chlorure en sulfate en même temps que l'on réduit la streptomycine. Ainsi, en utilisant du chlorure de streptomy- eine dans le catholyte et en ajoutant. de l'acide sulfurique au catholyte pendant.
l'électrolyse, on obtient le sulfate de dihy- drostreptomycine correspondant ne donnant qu'une légère trace de chlorure. Etant donné que les streptomycines cristallines s'obtien nent. de façon plus commode sous forme de chlorure et que les dihydrostreptomycines sont plus intéressantes physiologiquement sous forme de leurs sulfates, le procédé de l'invention peut être considéré comme un procédé avantageux pour convertir le chlo- i%ire de streptomycine en sulfate intéressant du dihydro dérivé.
En utilisant l'acide dé siré sous forme d'acide ajouté dans le catho- lyte pendant l'électrolyse, on peut obtenir le sel de l'acide désiré de la streptomycine par le procédé de l'invention.
La dihy drostreptomy cine formée peut être récupérée de façon commode (sous forme (le son sel) en retirant le catholyte de la cel- hile et en séchant la solution avec congéla tion et, lorsque la streptomycine utilisée a une pureté permettant de l'utiliser en théra peutique, la. dihydrostreptomi-cine obtenue convient. pour l'usage en thérapeutique sans autre purification.
On peut. purifier davan- tane la. dihydrostreptomyeine obtenue par le procédé de l'invention comme on purifie une diliydrostreptomycine aussi impure obtenue par hydrogénation catalytique.
On peut. évidemment mettre en #uvre le procédé de l'invention dans un appareil fait pour fonctionner à grande échelle. 11insi, l'appareil peut comporter une chambre de refroidissement distincte et/ou une chambre de réglage de la concentration ou du<B>pi,</B> pour le catholyte et un dispositif permettant de faire circuler le catholyte de la chambre de cathode à cette ou ces chambres et retour, et on peut utiliser un certain nombre de cel lules de réduction électrolytique en série, ces façons de faire et d'autres étant courantes pour une production à grande échelle.
Les exemples suivants illustrent l'inven tion Exemple <I>1:</I> On effectue la. réduction électrolytique dans une cellule divisée en compartiments d'anode et. de cathode, à l'aide d'un dia phragme poreux en alundon, avec des élec trodes au plomb faites de bandes de tôles de plomb contenant environ 2 % d'antimoine (la cathode étant de forme hélicoïdale)
. On met dans le compartiment de cathode une solution aqueuse à 25 % de chlorhydrate de streptomycine sensiblement pure (810 uni tés/mg), comme catholyte, et dans le compar timent d'anode de l'acide sulfurique aqueux à 0,5 /o, comme anolyte. On fait passer dans la cellule du courant continu à 6 volts, à- une densité de courant de 2 amp./cm2, en mainte nant le catholyte à un pH de 7,
en ajoutant par gouttes de l'acide sulfurique dilué et en refroidissant de manière à maintenir la tem pérature à environ 20 à 30 C. On obtient en six heures une réduction allant jusqu'à 99,75 /o. On sèche alors le catholyte en le congelant, en obtenant du sulfate de dihy- drostreptomycine ayant une teneur d'environ 756 unités/mg, avec un rendement d'environ 75 0/0. Le produit ne donne que de légères traces d'ions de chlorure par traitement au nitrate d'argent.
Exemple ?: En utilisant comme anolyte, dans l'exem- ple 1, de l'acide siflfurique aqueux à 33 % (au lieu de 0,5 %)
et en réduisant pendant douze heures avec une densité de courant de 3 amp./em2, on obtient, avec un rendement d'environ 94 0/0, du sulfate de dihydrostrepto- myeine ayant une teneur d'environ 801 uni tés/mg.
<I>Exemple 3:</I> En utilisant des électrodes en carbone (au lieu de plomb) dans l'exemple 1 et en rédui sant pendant quinze heures avec une densité de courant de 0,03 amp./cm2, on obtient une réduction à raison d'environ 58 <I>Exemple</I> En utilisant des électrodes en platine (au lieu de plomb) dans l'exemple 1, on a. une réduction à environ 72 Vo en quatre heures, avec une densité de courant de<B>0,01-</B> amp./cm2. E,veîfaple <I>5:
</I> Dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, sauf que l'on ajoute de l'acide chlorhydrique dilué (au lieu d'acide sulfu rique) au catholyte pour maintenir son pli à 7, on obtient, avec sensiblement le même rendement, du chlorhydrate de dihydrostrep- tomycine ayant une teneur comparable.
<I>Exemple 6:</I> Dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, mais avec une solution aqueuse à 25 % de chlorhydrate de mannosidostrepto- mycine sensiblement pure comme catholyte, on obtient avec Lin rendement élevé du sul fate de dihydromannosidostreptomycine sen siblement pur.
Exemple <I>7:</I> La streptomycine utilisée est obtenue en traitant, au moyen de charbon de bois ac tivé, un liquide contenant de la streptomy cine (obtenue par exemple en cultivant du streptomgces griseus, de manière à produire de la streptomycine, en acidifiant la. culture, en séparant. les matières solides du liquide de culture et en neutralisant le liquide séparé comme cela est décrit dans le brevet suisse N 268688 pour Procédé pour la préparation de la streptomycine ), et en séparant la strep tomycine du charbon<B>-</B>de bois au moyen d'acide chlorhydrique dilué, à environ<B>70".</B>
Le produit séparé, contenant du chlorhy- drate de streptomycine ainsi obtenu, ayant une teneur de 340 imités/ml, est réglé de ma nière à avoir un pli de 6,5 au moyen d'une solution de soude caustique à 2 % et on le réduit électrolytiquement comme il est dit dans l'exemple 1, en ajoutant de l'acide chlor hydrique (au lieu d'acide sulfurique) au catholyte,
de manière à maintenir le<B>pH</B> à 7 jusqu'à ce que la, réaction soit terminée et on recueille le catholyte (réduit).
Le produit obtenu peut être purifié comme sait: On mélange 10 litres de catholyte (ré duit) obtenu comme il est. dit avec 36 ml d'une solution aqueuse à. 25% de C-IH9CH- (C2H5) C2H-IC H (8 O-'N a) C 2 H-IC H (C2H5) 2 tel que vendu sous la marque Tergitol Péné trant 7 et on sépare par filtration le préci pité formé (une combinaison du type sel de dihydrostreptomycine et de l'agent actif par surface) et on sèche.
On dissout alors la combinaison du type sel dans 100 ml de mé thanol et on sépare par filtration les impu retés. On dilue le filtrat avec 300 ml d'eau, on ajoute 60 g de la résine neutre d'échange d'anions (par exemple le produit vendu sous la marque Amberlite IR-48 ), on chauffe le mélange à 50 et on ajoute de l'acide chlorhydrique dilué sur une période d'une demi-heure à. une vitesse telle que le pli reste compris entre 3,0 et 3,7. On laisse alors monter le pli à. 5,0-5,5 et on sépare par filtration la résine et. on lave à l'eau.
On distille alors sous vide le filtrat et, l'eau de lavage combinés, de manière à enlever le méthanol et on sèche la solution résiduelle en congelant, ce qui donne 4,6 g de chlorhy- drate de la dihydrostreptomysine ayant une teneur de 615 unités/mg (rendement à. partir de la séparation. 83,51/01).