Procédé de préparation de nouveaux thiodérivés de colchicéines
La présente invention a pour objet un procédé pour la préparation de composés nouveaux de la série de la colchicéine qui résultent du remplacement du groupe-OC43 du cycle tropolonique C de la formule I ci-dessous par un groupe-S-alcoyle, substitué ou non, et qui correspondent à la formule générale II cidessous, où R représente de l'hydrogène ou un radical alcoyle, substitué ou non et R'repré- sente un radical alcoyle, substitué ou non.
EMI1.1
La formule générale I est écrite en con formité avec les formules admises pour la colchicine (R= CH), la déméthylcolchicine (R =H ; cf. Santavy et Reichstein, Helv. Chim.
Acta, 1950, 33, 1606) et le colchicoside (R=CGHI1O)) dont la préparation a fait l'objet du brevet suisse No 315880 et dont la filiation avec la démethylcolchicine (R = H) a été prouvée (brevet suisse N 316152).
En accord avec les travaux de nomenclature de Horowitz et Ullyot (J. Am. Chem. Soc., 1952, 74, 597), on peut attribuer aux alcoylthiocolchicéines la formule II.
Les nouveaux composés obtenus trouvent leur application dans le domaine biologique et industriel de la colchicine, notamment dans les modifications de la mitose et la création de polyploïdes, soit par épandage de solutions aqueuses ou de suspensions des produits sur des sols cultivés, soit par traitement préalable des semences avec les produits purs ou dilués dans un solvant ou sur support.
Du point de vue physiologique, certains de ces nouveaux composés présentent une toxicité nettement inférieure à celle des dérivés colchiciques antérieurement utilisés.
Suivant la présente invention, on obtient ces nouveaux composés en faisant réagir sur une colchicéine ou sur une isocolchicéine un alcoylmercaptan substitué ou non et on isole le produit de réaction.
Quand on part d'une isocolchicéine, correspondant à la formule Ht (R=H ou alcoyle substitué ou non ; R"= H, acyle ou alcoyle).
EMI2.1
Lorsqu'on fait agir un alcoylmercaptan, substitué ou non, dans les mêmes conditions que pour les composés de la série de la colchicéine, la réaction ne procède pas par simple remplacement du groupe-OR"par le groupe -S-alcoyle ; il y a simultanément transposition et, dans le produit final ; le groupe cétonique et le groupe alcoylthio reprennent les positions indiquées dans la formule II. Ainsi, l'iso- colchicine, les éthers et esters de¯l'isocolchi- céine conduisent aux alcoylthiocolchicéines, substituées ou non, correspondantes.
Si l'on opère en présence d'un catalyseur acide, de préférence l'acide paratoluène-sulfonique, l'acide benzène-sulfonique, un hydracide, le trifluorure de bore, etc., la réaction entre le composé colchicique ou isocolchicique tel que décrit plus haut et le mercaptan se fait en présence d'un solvant ou sans solvant, à une température voisine de la température ordinaire ou un peu supérieure, de préférence entre 150 et 500. Dans le cas du méthylmercaptan, on opère au laboratoire en tube scellé et, industriellement, en autoclave.
Selon la réactivité du composé tropolonique et la température de réaction, le contact avec le mercaptan et le catalyseur est maintenu pendant un laps de temps s'échelonnant entre plusieurs heures et plusieurs jours. Lorsqu'on utilise un solvant, on le choisit de préférence de manière à mettre en solution le composé initial.
La réaction terminée, on refroidit le mélange réactionnel, élimine le mercaptan en excès, généralement par distillation, et peut ainsi le récupérer et l'utiliser à nouveau. Le solvant éventuel est séparé suivant les procédés habituels. Le thiodérivé résultant est purifié par cristallisation ; on l'obtient avec un bon rendement. Lorsqu'on met en oeuvre des composés de la série de l'isocolchicéine, la réaction est conduite dans ces mêmes conditions, mais le rendement est en général inférieur, et il faut parfois dans ce cas recourir à la chromatographie pour purifier le mélange réactionnel obtenu. La réaction peut également être effectuée en milieu alcalin.
On fait réagir pour cela une solution aqueuse du sel de sodium, de potassium ou de lithium d'un alcoylmercaptan, substitué ou non sur une colchicéine ou une isocolchicéine, en absence ou présence d'un solvant organique tel que le méthanol, l'éthanol, le tétrahydrofuran, le dioxane, etc.
Ce mode de faire présente un certain avantage sur celui de la catalyse acide dans le cas où l'on utilise le méthylmercaptan. En effet, les sels alcalins du méthylmercap, tan ne sont pas volatils et l'on peut opérer en vase ouvert. Le sel alcalin du mercaptan peut être préparé à part et introduit au moment de la réaction.
On peut encore préparer extemporanément une solution aqueuse ou alcoolique de ce sel en faisant réagir le mercaptan sur une solution titrée d'un alcali ou encore sur l'éthylate ou le méthylate de sodium, et utiliser directement cette solution. Après réaction, on acidifie, dilue par 1'eau et extrait le thiodérivé formé par un solvant non miscible à 1'eau et purifie par cristallisation fractionnée ou chromatographie.
Les rendements sont excellents et permettent l'obtention de composés très purs.
On peut aussi faire réagir, dans les conditions précitées, un alcoylmercaptan, substitué ou non, sur la déméthylcolchicéine (I,. R = H) pour obtenir la déméthylalcoyl-thiocolchicéine correspondante (II, R=H, R'= alcoyle substitué ou non) qui, par action du diazométhane, peut être méthylée en alcoylthiocolchicéine (II, R=-CHg, R'=alcoyle substitué ou non).
Les exemples suivants illustrent l'invention.
Les points de fusion sont des points de fusion lente. Les pouvoirs rotatoires ont été déterminés dans le chloroforme, à 0, 5 /o, s'il n'est pas précisé autrement.
Exemple 1
Thiocolchicine (formule II, R = R'=CH) à partir de la colchicine
Dans un tube à sceller, on introduit 2, 5 g de colchicine et 0, 5 g d'acide p-toluène-sulfonique monohydraté. On plonge la partie inférieure du tube dans un mélange de neige carbonique et d'acétone et, lorsqu'il est bien refroidi, on introduit 15 g de méthylmercaptan refroidi à300 C. On scelle, sort le tube du mélange réfrigérant et lui laisse prendre la température ambiante (200 C) en l'agitant de temps en temps. La colchicine se dissout assez facilement tandis que l'acide p-toluène-sulfo- nique ne se dissout qu'au bout de deux heures environ.
La solution homogène, d'abord jaune, vire au rouge sans qu'il se forme de dépôt.
On abandonne six à douze jours à 200 C, puis refroidit à800 C, ouvre le tube et distille le mercaptan par chauffage vers 200 à 40 C.
Si l'on a en vue une nouvelle opération, il est avantageux de recueillir le mercaptan dans un autre tube à sceller refroidi à500 ou800 C, d'y introduire à nouveau de la colchicine et de l'acide p-toluène-sulfonique en quantités voulues et de continuer l'opération comme il a été dit ci-dessus.
Le résidu de la distillation du mercaptan et, éventuellement, du solvant, se présente sous forme d'une résine épaisse, rouge, très malodorante. On la reprend par un mélange de 50 cm3 de chloroforme ou d'acétate d'éthyle et de 20 cm3 d'eau, ajoute du bicarbonate de soude jusqu'à réaction neutre et épuise avec de nouvelles quantités du solvant choisi qu'on lave ensuite à l'eau.
Après séchage de 1'extrait sur sulfate de magnésium et distillation à sec, on obtient 2, 6 g d'un résidu cireux, jaune brun, que l'on recristallise en acétate d ? éthyle. Le poids du produit obtenu est de 2, 1 g, soit 80 ouzo de la théorie. La condensation avec le méthyl- mercaptan peut également être effectuée en présence de 5 volumes environ d'un solvant comme le chloroforme ou le tétrahydrofurane, que l'on chasse dès que le mercaptan a distillé.
La thiocolchicine se présente en cristaux cubiques, jaunes, F. 192-1940 C. o=-221 .
Elle est très soluble dans le chloroforme, bien soluble dans l'alcool, soluble dans l'acétone.
Elle se dissout dans 15 volumes d'acétate d'éthyle chaud et est insoluble dans l'éther.
Elle est stable en milieu alcalin aqueux jusqu'à 100o C. L'acide chlorhydrique 0, 2 N ne l'at- taque pas à 100 C, ce qui la distingue de la colchicine. La tendance à la solvatation est aussi marquée que pour cette dernière.
Analyse : C22H25O5NS
Calculé :
C 63, 6'0/o H 6, 1 /o N 3, 4 O/o S 7, 70/o
Trouvé :
63, 7 6, 0 3, 2 8, 1.
Exemple 2
Thiocolchicine (formule II, R = R'=-CH, 3) à partir de la coc/HCMte
On dissout 20 g de soude en pastilles dans de l'eau de façon à obtenir un volume total de 80 cm3, introduit en glaçant 25 g de méthyl- mercaptan, abandonne quatre heures à 00 C et essore le sel de sodium du méthylmercaptan formé. 2, 5 g de ce sel de sodium du méthyl- mercaptan sont introduits dans une solution de 5 g de colchicine dans 100 cm3 d'eau. On agite mécaniquement pour dissoudre, abandonne seize heures à 200 C, verse dans 1'eau et extrait au chloroforme. Les extraits chloroformiques réunis sont lavés jusqu'à neutralité et après avoir séché la solution chloroformique sur sulfate de magnésium on distille à sec. On reprend par le benzène.
La chromatographie sur alumine fournit un éluat chloroformique contenant 2, 1 g de thiocolchicine, F. 192 C, [a] 2D =221 , identique au composé décrit dans l'exemple 1. On récupère, d'autre part, 50 ouzo de la colchicine mise en oeuvre qui reste retenue plus fortement sur la colonne d'adsorption que la thiocolchicine. Le rendement global en thiocolchicine atteint ainsi 80 ouzo de la théorie.
Exemple 3 Thiocolchicine (formule II, R = R'CH3) à partir de la colchicine
Variante a) :
5 g de colchicine sont dissous dans 100 cm3 d'eau et additionnés d'une solution obtenue par réaction de 15 g de méthylmercaptan sur 12 g de soude dissous dans 50 cm3 d'eau. On, traite comme dans l'exemple 2 et obtient la thiocolchicine avec des rendements identiques.
Variante b) :
5 g de colchicine dissous dans 100 cm3 d'eau sont additionnés d'une solution obtenue en faisant réagir 15 g de méthylmercaptan sur 17 g de potasse dissous dans 50 cm3 d'eau.
Après un traitement identique à celui de l'exemple 2 on obtient 25 oxo du rendement théorique en thiocolchicine et récupère 550/o de la colchicine mise en oeuvre.
Variante c) :'
5 g de colchicine sont dissous dans un mélange de 50 cm3 d'eau et de 50 cm3 de méthanol ou d'éthanol. Après avoir porté à 30oC, on introduit sous forte agitation une solution préparée par réaction de 15 g de méthylmercaptan sur 7, 5 g de lithine dissous dans 60 cm3 d'eau. Après douze heures d'aban- don à 300 C, on obtient après un traitement identique à celui de l'exemple 2, 23 O/o de thiocolchicine et récupère-60 /o de eolchicine non transformée pouvant servir à une nouvelle réaction.
Exemple 4
Thiocolchicine (formule II, R = R'=-CH, 3) a partir-de l'isocolchicine
Selon le mode opératoire de l'exemple 1, on fait réagir 1 g d'isocolchicine avec 10 g de méthylmercaptan en présence de 0, 2 g d'acide p-toluène-sulfonique pendant cinq jours.
La dissolution se produit assez rapidement et la solution, d'abord jaune, vire ensuite au rouge. Après avoir distillé le mercaptan, on extrait le résidu par 50 cm3 de chloroforme.
L'extrait chloroformique est évaporé à sec, dissous dans l'acétate d'éthyle, puis chromato graphié sur alumine neutre. L'élution s'opère par fractions de 100 cm3 du même solvant.
Les premiers 400 cm3 fournissent 680 mg d'un produit amorphe incristallisable. Les 800 cm3 suivants abandonnent, après évaporation du solvant, 370 mg d'un résidu qui, après recristallisation en 2 cm3 d'acétate d'éthyle, fond à 187-190 C. Mélangé à de la thiocolchicine,
F. 192 C, il n'en abaisse pas le point de fusion. La substance obtenue présente tous les caractères énumérés pour la thiocolchicine.
Exemple 5
Thiocolchicine (formule II, R = R'=-CH3) a partir de l'acétate de colchicéine
On fait réagir, selon le mode opératoire dé- crit dans l'exemple 1, 2, 5 g d'acétate de colchicéine avec 10 g de méthylmercaptan en présence de 0, 5 g d'acide p-toluene-sulfonique.
Il y a dissolution au bout d'une heure et demie et, après trois jours de contact à 20 C, on distille le mercaptan. L'extrait chloroformique, débarrassé de la fraction acide par lavage à la soude, fournit 730 mg d'une fraction neutre, non cristallisée que l'on chromatographie en solution dans l'acétate d'éthyle sur une colonne de 100 g d'alumine neutre, mise en suspension dans l'éther. On élue avec 11 fractions de 100 cm3 d'acétate d'éthyle. Les fractions 4, 5 et 6 réunies fournissent après évaporation du solvant 360 mg de produit cristallisé fondant en tube à 192-194 C et ne donnant pas de dépression du point de fusion avec la thiocolchicine préparée selon l'exemple 1, et dont il possède le pouvoir rotatoire et les solubilités.
La solution sodique aqueuse contient de la colchicéine qui provient d'une saponification du produit initial au cours de la réaction.
On sépare ainsi 1, 7 g de colchicéine, ce qui correspond à 1, 85 g d'acétate de colchicéine, soit 74 O/o du produit mis en oeuvre.
Exemple 6
DÚmÚthyl-thiocolchicine (formule II, R = H, R'=-CH3) Ó : cyme colchicine
La déméthyl-colchicine n'étant pas assez soluble dans le méthylmercaptan, on effectue la réaction sur son acétate et l'on saponifie ensuite l'acétate de déméthyl-thiocolchicine formé.
Dans un tube à sceller, on introduit 2, 6 g d'acétate de déméthyl-colchicine et 0, 4 g d'acide p-toluène-sulfonique monohydraté, refroidit à 800 C et verse environ 12 g de méthyl- mercaptan. On scelle le tube et laisse monter sa température à + 200 C. La dissolution est plus lente que dans le cas de la colchicine.
On agite le mélange qui est d'abord pâteux et obtient une liqueur homogène au bout de douze heures.
Après sept jours de repos, il se forme un précipité rouge, collant aux parois. On laisse encore quatre jours à 200 C, ce qui augmente considérablement le dépôt rouge. Après ces onze jours, on récupère le mercaptan comme précédemment et reprend le résidu rouge par 200 cm3 de chloroforme. La solution chloroformique est lavée d'abord au bicarbonate de soude pour éliminer l'acide p-toluène-sulfonique et ensuite à l'eau.
Après séchage du solvant, on le distille à sec et obtient un résidu d'acé- tate de déméthyl-thiocolchicine solvaté pesant 3, 2 g : Cet acétate brut solvaté est dissous en 50 cm3 d'Úthanol à 95 /o ; on ajoute 15 cm3 de soude normale aqueuse et abandonne dix minutes à 200 C. On dilue alors avec 200 cm3 d'eau et extrait avec 50 cm3 de chloroforme pour éliminer les substances non phénoliques.
La couche alcaline rouge renfermant la dé méthyl-thiocolchicine est acidifiée par l'acide chlorhydrique jusqu'à virage au bleu du papier congo. On extrait au chloroforme à deux reprises. Les extraits chloroformiques réunis sont sèches et évaporés à sec. Le résidu, qui pèse 5 g, est constitué par la déméthyl-thiocolchicine fortement solvate. On le dissout dans 20 cm3 d'acétate d'éthyle chaud, ce qui détruit le solvat chloroformique. Après refroidissement, la déméthyl-thiocolchicine cristallise. On essore, lave à l'acétate d'éthyle, essore à nouveau et sèche. On obtient ainsi 1, 93 g (soit un rendement de 79'0/o) de produit fondant à 305O C.
Le produit, jaune, est soluble dans l'alcool, l'acétone et le diméthylformamide ; il se dissout dans environ 200 parties de chloroforme froid. Il est insoluble dans l'eau, les acides dilués aqueux, l'éther et le benzene. H se dissout dans les alcalis dilués aqueux en fournissant une solution rouge. On purifie la dé méthyl-thiocolchicine en en dissolvant 600 mg dans 3 cm3 de diméthyl-formamide à 100 C ; on ajoute alors 15 cm3 d'acétate d'éthyle, filtre et laisse cristalliser lentement. On obtient ainsi 400 mg de thiodérivé pur, fondant à 308o C ; [α]20D=-249¯¯2¯. Ces constantes ne changent plus par de nouvelles cristallisations.
Analyse : C2tH2305NS
Calculé : C62, 8"/o H5, 8"/o N3, 5"A, S 8, 00/o
Trouvé :
62, 9 5, 8 3, 3 7, 5
Exemple 7 Déméthyl-thiocolchicine (formule 11, R = H, R'=-CH3) à partir de ta déméthyl-colchicine
200 mg de déméthyl-colchicine sont addi tionnés d'une solution de 200 mg de sel de sodium du méthylmercaptan préparé selon l'exemple 1 dans 4 cm3 d'eau. On agite jusqu'à obtention d'une solution homogène. Après une nuit d'abandon, on verse la solution dans l'eau, acidifie par l'acide chlorhydrique, extrait au chloroforme, lave au carbonate de soude et à l'eau, sèche les extraits chloroformiques réunis et distille à sec.
Le résidu fournit par recristallisations successives en acétate d'éthyle et acétone 145 mg de déméthyl-thiocolchicine pure, soit un rendement de 70'0/o, F. 308 C, o-=-249 .
Exemple 8
DÚmÚthyl-thiocolchicine (formule II, R = H, R'=CH3) à partir de l'acétate de déméthyl- colchicine
220 mg d'acétate de déméthyl-colchicine sont traites par le méthylmercaptide de sodium dans les conditions de l'exemple 7. Au cours de la réaction, il y a saponification et après extraction au chloroforme et purification dans les conditions précédentes, on obtient la dé- méthyl-thiocolchicine pure ne donnant pas de dépression du point de fusion avec le produit obtenu selon le mode opératoire de l'exemple 7.
Bien entendu, on peut, tout comme pour la thiocolchicine, préparer la déméthyl-thiocolchi- cine selon les variantes décrites dans les exemples 3 a), b) et'c).
Exemple 9
Préparation de l'éthyl-thiocolchicéine (for- mule II, R = -CH3, R' = - C2H5) Ó partir de la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 5 cm3 de chloroforme et ajoute à cette solution une--suspension de 300 mg d'acide para toluène-sulfonique dans 4 cm3 d'éthylmercaptan (Eb. 37 C). On agite jusqu'à dissolution et abandonne en récipient fermé pendant plusieurs jours à 200 C. On évapore à sec et reprend par le chloroforme qu'on lave, sèche et Úvapore à sec. Le résidu est cristallisé en acétate d'éthyle et fournit 1, 2 g (54 < '/o) d'éthyl-thio- colchicÚine, F. 207-2080 C, [a] =2260.
Le produit, qui n'a pas encore été décrit, se présente sous forme de cristaux jaunes insolubles dans l'eau, l'éther et l'éther de pétrole, solubles dans le chloroforme, le méthanol, l'Úthanol, l'acétone et le diméthylformamide.
Analyse : C23H27OaNS = 429, 52
Calculé :
C 64, 3o/o H6, 3'o/o 18, 6'0/o N 3, 3 /o S 7, 5 /o
Trouvé :
64, 1 6, 2 18, 4 3, 3 7, 6
Exemple 10
Préparation de l'Úthyl-thiocolchicÚine (formule II, R =-CH3, R'=-C2H5) a partir de la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 4 cm3 d'éthylmercaptan, ajoute 300 mg d'acide ben zène-sulfonique et abandonne en récipient fermé pendant une semaine à 200 C. Le précipité est essoré et cristallisé dans un mélange d'acétone et d'eau.
On obtient ainsi l'éthyl-thiocolchicéine identique à celle décrite à l'exemple 9, avec un rendement de 35'"/o.
Exemple 11
Préparation de 1'ethyl-thiocolchiceine (formule II, R=-CH3, R'=-C2H5) Ó partir de la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 10 cm3 de tétrahydrofurane, ajoute 4 cm3 d'éthylmer- captan, puis quelques gouttes d'acide chlorhydrique concentré et abandonne en récipient fermé six jours à la température ambiante.
Après traitement comme indiqué dans l'exemple. 9, on obtient l'éthyl-thiocolchicéine avec un rendement de 25' /o.
Exemple 12
Préparation de l'Úthyl-thiocolchicÚine (formule II, R=-CH3, R'=-C2H5) Ó partir de la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 40 cm3 d'eau, ajoute une solution de 1, 5 g d'éthyl- mercaptan dans 30 cm3 de soude normale et abandonne pendant deux jours à la température ambiante. On-extrait au chloroforme et obtient, après traitement comme indiqué dans l'exemple 9, l'é, thyl-thiocolchicéine avec un rendement de 35"/e.
Exemple 13
Préparation de l'ethyl-thiocolchiceine (formute 11, R = - CH3, R'= - C2H5) Ó partir de-la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 40 cm3 d'éthanol à 50 ouzo d'eau, ajoute une solution de 1, 5 g d'éthylmercaptan dans 30 cm3 de soude normale et abandonne deux jours à la température ambiante. On extrait au chloroforme et obtient, après traitement comme indique dans l'exemple 15, l'éthyl-thiocolchicéine avec un rendement de 35%.
Exemple 14
Préparation de l'éthyl-thiocolchicéine (for- mule 11, R=-CH3, R'=- C2H5) à partir de la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 40 cm3 d'eau, ajoute une solution de 1, 5 g d'éthyl- mercaptan dans 30 cm3 de potasse normale et abandonne pendant deux jours à la température ambiante. On extrait au chloroforme et obtient, après traitement comme indiqué dans l'exemple 9, l'éthyl-thiocolchicéine avec un rendement de 35 /o.
Exemple 15
Préparation de l'ethyl-thiocolchiceine (for- mute 77, R = - CH3, R'=- C2H5) Ó partir de la colchicine
On dissout 2 g de colchicine dans 40 cm3 d'eau, ajoute une solution de 1, 5 g d'éthyl- mercaptan dans 30 cm3 de lithine normale et abandonne pendant deux jours à la température ambiante. On extrait au chloroforme et obtient, après traitement comme indiqué dans l'exemple 9, l'éthyl-thiocolchicéine avec un rendement de 30 /o.
Exemple 16 2-oxyÚthyl-thiocolchicÚine (formule II, R = -CH3, R'=-CH2-CH2OH) Ó partir de la colchicine
On dissout 8 g de colchicine dans 16 cm3 de chloroforme sec et ajoute 16 cm3 de mercaptoéthanol puis 1, 2 g d'acide paratoluène-
sulfonique. Après sept jours de repos à la température ambiante, on verse dans l'eau, extrait
au chloroforme, sèche la solution obtenue,
évapore à sec et reprend le résidu dans 80 cm3
d'acétate d'éthyle bouillant et laisse cristalliser.
On obtient 5, 1 g (55 /o) de 2-oxyéthyl-thio- colchicÚine, F. 225-2280 C. Le produit est recristallisé dans le mélange éthanol-éther ; il est insoluble dans l'eau, l'éther, l'éther de pétrole, soluble dans méthanol, le méthanol, le chloroforme, le diméthylformamide. F. 2340 C ;
M =-214 .
D
Analyse : C23H27OGNS
Calculé : C 62, 0 /o H 6, 11% N 3,14% S 7,2%
Trouvé :
61, 9 6, 3 3, 1 7, 5
Exemple 17
2-oxyÚthyl-thiocolchicÚine (formule II, R =
-CH3, R'=-CH2-CH2OH) Ó partir de -CH3, R'=-CH2-CH20H) d partir de la colchicine
On dissout 500 mg de colchicine dans 10 cm3 d'eau, ajoute 1 cm3 de mercaptoéthanol et 2 cm3 de soude à 25 /o et abandonne quarante-huit heures à la température ambiante.
On extrait au chloroforme comme indiqué dans l'exemple 16. La purification chromatogra- phique du résidu fournit 55 mg (10 o/o) de 2-oxyéthyl-thiocolchicéine pure, identique à celle obtenue dans l'exemple précédent.
Process for the preparation of novel thioderivatives of colchiceines
The present invention relates to a process for the preparation of new compounds of the colchiceine series which result from the replacement of the -OC43 group of the tropolonic ring C of formula I below by an -S-alkyl group, substituted or not. , and which correspond to general formula II below, where R represents hydrogen or an alkyl radical, substituted or not and R ′ represents an alkyl radical, substituted or not.
EMI1.1
The general formula I is written in accordance with the formulas accepted for colchicine (R = CH), demethylcolchicine (R = H; cf. Santavy and Reichstein, Helv. Chim.
Acta, 1950, 33, 1606) and colchicoside (R = CGHI1O)), the preparation of which was the subject of Swiss patent No. 315880 and whose filiation with demethylcolchicine (R = H) has been proven (Swiss patent N 316152 ).
In accordance with the nomenclature work of Horowitz and Ullyot (J. Am. Chem. Soc., 1952, 74, 597), the formula II can be attributed to the alkylthiocolchiceins.
The new compounds obtained find their application in the biological and industrial field of colchicine, in particular in the modifications of mitosis and the creation of polyploids, either by spreading aqueous solutions or suspensions of the products on cultivated soils, or by preliminary treatment. seeds with the pure products or diluted in a solvent or on a support.
From a physiological point of view, some of these new compounds exhibit a significantly lower toxicity than that of the colchicium derivatives previously used.
According to the present invention, these novel compounds are obtained by reacting a substituted or unsubstituted alkylmercaptan with a colchiceine or with an isocolchicein and the reaction product is isolated.
When starting from an isocolchicéine, corresponding to the formula Ht (R = H or substituted or unsubstituted alkyl; R "= H, acyl or alkyl).
EMI2.1
When an alkylmercaptan, substituted or not, is made to act under the same conditions as for the compounds of the colchiceine series, the reaction does not proceed by simple replacement of the -OR "group by the -S-alkyl group; a simultaneously transposition and, in the final product; the ketone group and the alkylthio group take up the positions indicated in formula II. Thus, iso-colchicine, ethers and esters of isocolchiceine lead to alkylthiocolchiceins, substituted or not, corresponding.
If one operates in the presence of an acid catalyst, preferably paratoluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, a hydracid, boron trifluoride, etc., the reaction between the colchicium or isocolchicic compound such as described above and the mercaptan is carried out in the presence of a solvent or without solvent, at a temperature close to ordinary temperature or a little higher, preferably between 150 and 500. In the case of methyl mercaptan, the procedure is carried out in the laboratory in a tube. sealed and, industrially, in autoclave.
Depending on the reactivity of the tropolonic compound and the reaction temperature, contact with the mercaptan and the catalyst is maintained for a period of time ranging from several hours to several days. When a solvent is used, it is preferably chosen so as to dissolve the initial compound.
When the reaction is complete, the reaction mixture is cooled, the excess mercaptan is removed, usually by distillation, and can thus be recovered and used again. The optional solvent is separated according to the usual methods. The resulting thioderate is purified by crystallization; it is obtained with a good yield. When using compounds of the isocolchicein series, the reaction is carried out under the same conditions, but the yield is generally lower, and in this case it is sometimes necessary to resort to chromatography to purify the reaction mixture obtained. . The reaction can also be carried out in an alkaline medium.
For this, an aqueous solution of the sodium, potassium or lithium salt of an alkyl mercaptan, substituted or not, is reacted with a colchiceine or an isocolchicein, in the absence or presence of an organic solvent such as methanol, ethanol. , tetrahydrofuran, dioxane, etc.
This method has a certain advantage over that of acid catalysis in the case where methyl mercaptan is used. Indeed, the alkaline salts of methylmercap, tan are not volatile and one can operate in an open vessel. The alkali salt of the mercaptan can be prepared separately and introduced at the time of the reaction.
An aqueous or alcoholic solution of this salt can also be prepared extemporaneously by reacting the mercaptan with a standard solution of an alkali or else with sodium ethoxide or methylate, and this solution is used directly. After reaction, acidification is carried out, diluted with water and the thioderivative formed is extracted with a solvent immiscible with water and purified by fractional crystallization or chromatography.
The yields are excellent and allow the production of very pure compounds.
It is also possible to react, under the aforementioned conditions, an alkylmercaptan, substituted or not, with demethylcolchicein (I ,. R = H) to obtain the corresponding demethylalkyl-thiocolchiceine (II, R = H, R '= substituted or unsubstituted alkyl. ) which, by the action of diazomethane, can be methylated to alkylthiocolchiceine (II, R = -CHg, R '= substituted or unsubstituted alkyl).
The following examples illustrate the invention.
Melting points are slow melting points. The rotatory powers were determined in chloroform, at 0.5 / o, if not stated otherwise.
Example 1
Thiocolchicine (formula II, R = R '= CH) from colchicine
2.5 g of colchicine and 0.5 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate are introduced into a tube to be sealed. The lower part of the tube is immersed in a mixture of carbon dioxide snow and acetone and, when it is well cooled, 15 g of methyl mercaptan cooled to 300 ° C. are added. The tube is sealed, the tube is taken out of the cooling mixture and it is allowed to set. room temperature (200 C), stirring it from time to time. Colchicine dissolves quite easily, while p-toluenesulfonic acid does not dissolve for about two hours.
The homogeneous solution, initially yellow, turns red without forming a deposit.
We leave six to twelve days at 200 C, then cool to 800 C, open the tube and distill the mercaptan by heating to 200 to 40 C.
If a new operation is planned, it is advantageous to collect the mercaptan in another sealable tube cooled to 500 or 800 C, to introduce again colchicine and p-toluene-sulfonic acid in quantities desired and to continue the operation as described above.
The residue from the distillation of the mercaptan and, optionally, the solvent, is in the form of a thick, red, very smelly resin. It is taken up in a mixture of 50 cm3 of chloroform or ethyl acetate and 20 cm3 of water, add sodium bicarbonate until neutral reaction and exhaust with new quantities of the chosen solvent which is then washed. at the water.
After drying the extract over magnesium sulfate and distillation to dryness, 2.6 g of a waxy, yellow-brown residue are obtained, which is recrystallized from acetate? ethyl. The weight of the product obtained is 2.1 g, or 80 ouzo of theory. The condensation with methyl mercaptan can also be carried out in the presence of about 5 volumes of a solvent such as chloroform or tetrahydrofuran, which is removed as soon as the mercaptan has distilled off.
Thiocolchicine occurs as cubic, yellow crystals, F. 192-1940 C. o = -221.
It is very soluble in chloroform, well soluble in alcohol, soluble in acetone.
It dissolves in 15 volumes of hot ethyl acetate and is insoluble in ether.
It is stable in aqueous alkaline medium up to 100o C. Hydrochloric acid 0, 2 N does not attack it at 100 C, which distinguishes it from colchicine. The tendency to solvation is as marked as for the latter.
Analysis: C22H25O5NS
Calculated:
C 63, 6'0 / o H 6, 1 / o N 3, 4 O / o S 7, 70 / o
Find :
63, 7 6, 0 3, 2 8, 1.
Example 2
Thiocolchicine (formula II, R = R '= - CH, 3) from coc / HCMte
20 g of sodium hydroxide pellets are dissolved in water so as to obtain a total volume of 80 cm 3, introduced by freezing 25 g of methyl mercaptan, leave for four hours at 00 C and filter the sodium salt of the methyl mercaptan formed. 2.5 g of this sodium salt of methyl mercaptan are introduced into a solution of 5 g of colchicine in 100 cm3 of water. Stirred mechanically to dissolve, leave for sixteen hours at 200 ° C., pour into water and extract with chloroform. The combined chloroform extracts are washed until neutral and after having dried the chloroform solution over magnesium sulfate, it is distilled to dryness. It is taken up with benzene.
Chromatography on alumina provides a chloroform eluate containing 2.1 g of thiocolchicine, mp 192 C, [a] 2D = 221, identical to the compound described in Example 1. On the other hand, 50 ouzo of the colchicine use which remains retained more strongly on the adsorption column than thiocolchicine. The overall yield of thiocolchicine thus reaches 80 ouzo of theory.
Example 3 Thiocolchicine (formula II, R = R'CH3) from colchicine
Variant a):
5 g of colchicine are dissolved in 100 cm3 of water and added to a solution obtained by reacting 15 g of methyl mercaptan on 12 g of sodium hydroxide dissolved in 50 cm3 of water. The treatment is carried out as in Example 2 and thiocolchicine is obtained with identical yields.
Variant b):
5 g of colchicine dissolved in 100 cm3 of water are added to a solution obtained by reacting 15 g of methyl mercaptan with 17 g of potassium hydroxide dissolved in 50 cm3 of water.
After a treatment identical to that of Example 2, 25 oxo of the theoretical yield of thiocolchicine is obtained and 550% of the colchicine used is recovered.
Variant c): '
5 g of colchicine are dissolved in a mixture of 50 cm3 of water and 50 cm3 of methanol or ethanol. After bringing to 30 ° C., a solution prepared by reacting 15 g of methylmercaptan with 7.5 g of lithine dissolved in 60 cm3 of water is introduced with vigorous stirring. After leaving for twelve hours at 300 ° C., after a treatment identical to that of Example 2, 23% of thiocolchicine is obtained and 60% of untransformed eolchicine is obtained which can be used for a new reaction.
Example 4
Thiocolchicine (formula II, R = R '= - CH, 3) from isocolchicine
According to the procedure of Example 1, 1 g of isocolchicine is reacted with 10 g of methyl mercaptan in the presence of 0.2 g of p-toluenesulfonic acid for five days.
Dissolution occurs fairly quickly and the solution, initially yellow, then turns red. After having distilled off the mercaptan, the residue is extracted with 50 cm3 of chloroform.
The chloroform extract is evaporated to dryness, dissolved in ethyl acetate, then chromatographed on neutral alumina. Elution takes place in 100 cm3 fractions of the same solvent.
The first 400 cm3 provide 680 mg of an amorphous, incrystallizable product. The following 800 cm3 give up, after evaporation of the solvent, 370 mg of a residue which, after recrystallization from 2 cm3 of ethyl acetate, melts at 187-190 C. Mixed with thiocolchicine,
F. 192 C, it does not lower the melting point. The substance obtained exhibits all the characteristics listed for thiocolchicine.
Example 5
Thiocolchicine (formula II, R = R '= - CH3) from colchiceine acetate
According to the procedure described in Example 1, 2.5 g of colchiceine acetate are reacted with 10 g of methyl mercaptan in the presence of 0.5 g of p-toluene-sulfonic acid.
There is dissolution after an hour and a half and, after three days of contact at 20 ° C., the mercaptan is distilled. The chloroform extract, freed from the acid fraction by washing with soda, provides 730 mg of a neutral, non-crystallized fraction which is chromatographed in solution in ethyl acetate on a column of 100 g of alumina. neutral, suspended in ether. Elution is carried out with 11 fractions of 100 cm3 of ethyl acetate. Fractions 4, 5 and 6 together provide, after evaporation of the solvent, 360 mg of crystalline product melting in a tube at 192-194 ° C. and not giving any depression of the melting point with thiocolchicine prepared according to Example 1, and of which it has rotatory power and solubilities.
The aqueous sodium solution contains colchiceine which comes from saponification of the initial product during the reaction.
1.7 g of colchiceine are thus separated, which corresponds to 1. 85 g of colchiceine acetate, ie 74 O / o of the product used.
Example 6
DÚmÚthyl-thiocolchicine (formula II, R = H, R '= - CH3) Ó: cyme colchicine
As demethyl-colchicine is not sufficiently soluble in methylmercaptan, the reaction is carried out on its acetate and the demethyl-thiocolchicine acetate formed is then saponified.
2.6 g of demethyl-colchicine acetate and 0.4 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate are introduced into a tube to be sealed, cooled to 800 ° C. and approximately 12 g of methyl mercaptan poured in. The tube is sealed and its temperature is allowed to rise to + 200 C. The dissolution is slower than in the case of colchicine.
The mixture is stirred which is first pasty and obtains a homogeneous liquor after twelve hours.
After seven days of rest, a red precipitate forms, sticking to the walls. Another four days are left at 200 ° C., which considerably increases the red deposit. After these eleven days, the mercaptan is recovered as above and the red residue is taken up in 200 cm3 of chloroform. The chloroform solution is washed first with baking soda to remove p-toluenesulfonic acid and then with water.
After drying the solvent, it is distilled to dryness and a residue of solvated demethyl-thiocolchicine acetate weighing 3.2 g is obtained: This solvated crude acetate is dissolved in 50 cm3 of 95% ethanol; 15 cm3 of aqueous normal sodium hydroxide are added and the mixture is left for ten minutes at 200 C. It is then diluted with 200 cm3 of water and extracted with 50 cm3 of chloroform to remove non-phenolic substances.
The red alkaline layer containing the methyl-thiocolchicine is acidified with hydrochloric acid until the congo paper turns blue. It is extracted with chloroform twice. The combined chloroform extracts are dry and evaporated to dryness. The residue, which weighs 5 g, consists of strongly solvated demethyl-thiocolchicine. It is dissolved in 20 cm3 of hot ethyl acetate, which destroys the chloroform solvate. After cooling, demethyl-thiocolchicine crystallizes. It is filtered off, washed with ethyl acetate, filtered again and dried. 1.93 g (ie a yield of 79'0 / o) of product, melting at 305O C.
The product, yellow, is soluble in alcohol, acetone and dimethylformamide; it dissolves in about 200 parts of cold chloroform. It is insoluble in water, dilute aqueous acids, ether and benzene. H dissolves in dilute aqueous alkalis providing a red solution. De-methyl-thiocolchicine is purified by dissolving 600 mg thereof in 3 cm3 of dimethyl-formamide at 100 C; then added 15 cm3 of ethyl acetate, filtered and allowed to crystallize slowly. 400 mg of pure thioderive are thus obtained, melting at 308 ° C.; [α] 20D = -249¯¯2¯. These constants no longer change with new crystallizations.
Analysis: C2tH2305NS
Calculated: C62.8 "/ o H5.8" / o N3, 5 "A, S 8, 00 / o
Find :
62, 9 5, 8 3, 3 7, 5
Example 7 Demethyl-thiocolchicine (formula 11, R = H, R '= - CH3) from demethyl-colchicine
200 mg of demethyl-colchicine are added to a solution of 200 mg of the sodium salt of methyl mercaptan prepared according to Example 1 in 4 cm3 of water. Stirred until a homogeneous solution is obtained. After leaving it overnight, the solution is poured into water, acidified with hydrochloric acid, extracted with chloroform, washed with sodium carbonate and with water, the combined chloroform extracts dried and distilled to dryness.
The residue provides, by successive recrystallizations from ethyl acetate and acetone, 145 mg of pure demethyl-thiocolchicine, ie a yield of 70%, mp 308 C, o - = - 249.
Example 8
DÚmÚthyl-thiocolchicine (formula II, R = H, R '= CH3) from demethyl-colchicine acetate
220 mg of demethyl-colchicine acetate are treated with sodium methyl mercaptide under the conditions of Example 7. During the reaction, there is saponification and after extraction with chloroform and purification under the above conditions, the mixture is obtained. pure demethyl-thiocolchicine giving no depression of the melting point with the product obtained according to the procedure of Example 7.
Of course, it is possible, just as for thiocolchicine, to prepare demethyl-thiocolchicine according to the variants described in Examples 3 a), b) and 'c).
Example 9
Preparation of ethyl-thiocolchiceine (formula II, R = -CH3, R '= - C2H5) from colchicine
2 g of colchicine are dissolved in 5 cm3 of chloroform and a suspension of 300 mg of para toluenesulphonic acid in 4 cm3 of ethyl mercaptan (Eb. 37 C) is added to this solution. Stirred until dissolved and left in a closed container for several days at 200 ° C. Evaporated to dryness and taken up in chloroform which is washed, dried and evaporated to dryness. The residue is crystallized from ethyl acetate and gives 1.2 g (54%) of ethyl-thio-colchicÚine, mp 207-2080 C, [a] = 2260.
The product, which has not yet been described, is in the form of yellow crystals insoluble in water, ether and petroleum ether, soluble in chloroform, methanol, ethanol, acetone. and dimethylformamide.
Analysis: C23H27OaNS = 429.52
Calculated:
C 64, 3o / o H6, 3'o / o 18, 6'0 / o N 3, 3 / o S 7, 5 / o
Find :
64, 1 6, 2 18, 4 3, 3 7, 6
Example 10
Preparation of Úthyl-thiocolchicÚine (formula II, R = -CH3, R '= - C2H5) from colchicine
2 g of colchicine are dissolved in 4 cm3 of ethyl mercaptan, 300 mg of ben zene-sulfonic acid are added and left in a closed container for one week at 200 C. The precipitate is filtered off and crystallized in a mixture of acetone and of water.
There is thus obtained ethyl-thiocolchiceine identical to that described in Example 9, with a yield of 35 '"/ o.
Example 11
Preparation of ethyl-thiocolchiceine (formula II, R = -CH3, R '= - C2H5) from colchicine
2 g of colchicine are dissolved in 10 cm3 of tetrahydrofuran, 4 cm3 of ethyl mer-captan are added, then a few drops of concentrated hydrochloric acid and left in a closed container for six days at room temperature.
After treatment as indicated in the example. 9, ethyl-thiocolchiceine is obtained with a yield of 25%.
Example 12
Preparation of Úthyl-thiocolchicÚine (formula II, R = -CH3, R '= - C2H5) from colchicine
2 g of colchicine are dissolved in 40 cm3 of water, a solution of 1.5 g of ethyl mercaptan in 30 cm3 of normal sodium hydroxide is added and left for two days at room temperature. It is extracted with chloroform and, after treatment as indicated in Example 9, e, thyl-thiocolchicein is obtained with a yield of 35 "/ e.
Example 13
Preparation of ethyl-thiocolchiceine (formute 11, R = - CH3, R '= - C2H5) from colchicine
2 g of colchicine are dissolved in 40 cm3 of ethanol at 50 ouzo of water, a solution of 1.5 g of ethyl mercaptan in 30 cm3 of normal sodium hydroxide is added and left for two days at room temperature. Extracted with chloroform and after treatment as indicated in Example 15, ethyl-thiocolchiceine is obtained with a yield of 35%.
Example 14
Preparation of ethyl-thiocolchiceine (formula 11, R = -CH3, R '= - C2H5) from colchicine
Dissolve 2 g of colchicine in 40 cm3 of water, add a solution of 1.5 g of ethyl mercaptan in 30 cm3 of normal potassium hydroxide and leave for two days at room temperature. It is extracted with chloroform and, after treatment as indicated in Example 9, ethyl-thiocolchiceine is obtained with a yield of 35%.
Example 15
Preparation of ethyl-thiocolchiceine (formula 77, R = - CH3, R '= - C2H5) from colchicine
2 g of colchicine are dissolved in 40 cm3 of water, a solution of 1.5 g of ethyl mercaptan in 30 cm3 of normal lithine is added and left for two days at room temperature. Extracted with chloroform and after treatment as indicated in Example 9, ethyl-thiocolchiceine is obtained with a yield of 30%.
Example 16 2-oxyÚthyl-thiocolchicÚine (formula II, R = -CH3, R '= - CH2-CH2OH) from colchicine
8 g of colchicine are dissolved in 16 cm3 of dry chloroform and 16 cm3 of mercaptoethanol are added then 1.2 g of paratoluene acid.
sulfonic. After seven days of standing at room temperature, poured into water, extracted
with chloroform, dry the solution obtained,
evaporates to dryness and takes up the residue in 80 cm3
boiling ethyl acetate and allowed to crystallize.
5.1 g (55 / o) of 2-oxyethyl-thio-colchicÚine, M.p.225-2280 C. The product is recrystallized from an ethanol-ether mixture is obtained; it is insoluble in water, ether, petroleum ether, soluble in methanol, methanol, chloroform, dimethylformamide. Mp 2340 C;
M = -214.
D
Analysis: C23H27OGNS
Calculated: C 62.0 / o H 6.11% N 3.14% S 7.2%
Find :
61, 9 6, 3 3, 1 7, 5
Example 17
2-oxyÚthyl-thiocolchicÚine (formula II, R =
-CH3, R '= - CH2-CH2OH) from -CH3, R' = - CH2-CH20H) from colchicine
500 mg of colchicine is dissolved in 10 cm3 of water, 1 cm3 of mercaptoethanol and 2 cm3 of 25 / o sodium hydroxide are added and left for forty-eight hours at room temperature.
Extraction is carried out with chloroform as indicated in Example 16. Chromatographic purification of the residue gives 55 mg (10%) of pure 2-oxyethyl-thiocolchicein, identical to that obtained in the preceding example.