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.