Procédé pour la fabrication de 1'hydroxocobalamine
La présente invention concerne un procédé perfectionné de fabrication de l'hydroxocobalamine (ou vitamine B 12b) à partir de la cyanocobalamine (ou vitamine
B 12).
Le procédé auquel s'applique la présente invention comporte une hydrogénation d'une solution acide de cyanocobalamine suivie d'une oxydation, cette hydrogénation étant effectuée au moyen d'hydrogène naissant, in situ , par contact d'une solution acide de la cyanocobalamine avec du zinc granulé, après quoi l'oxydation est effectuée par barbotage d'un gaz oxydant, tel que l'air ou l'oxygène, dans le liquide obtenu dilué d'eau.
Ce procédé comprend par exemple le passage d'une solution acide de cyanocobalamine à travers une colonne de zinc granulé, L'acide utilisé étant un acide fort, tel que acide chlorhydrique, ou bromhydrique, ou iodhydrique, ou sulfurique, le pH de la solution étant compris approximativement entre 1,5 et 3, de préférence entre 2 et 2,5, et le zinc de la colonne ayant une granulométrie comprise entre 200 et 1400 microns, avantageusement entre 500 et 800 microns, cette opération étant effectuée à la température ambiante et à la pression atmosphérique. Dès la sortie de la solution traitée hors de la colonne de zinc et dilution par l'eau, on fait barboter dans cette solution de l'air ou autre gaz oxydant.
On sépare ensuite les sels de zinc dissous au moyen d'une base minérale, telle que la soude, I'ammoniac ou la baryte, qui les précipite, et on sépare de façon connue l'hydroxocobalamine de la solution aqueuse précédente. par exemple par évaporation.
La vitesse de passage de la solution acide de cyanocobalamine sur la colonne de zinc est de préférence réglée de façon que le pH de la solution à la sortie de la colonne soit d'environ 6,5.
Un tel procédé fait l'objet du brevet suisse No 396921 du 22 août 1961 aux noms de M. Jean Boige et de
M. Robert Cote.
Bien que le rendement du procédé précédent soit industriellement très intéressant, on a toutefois constaté avec l'expérience qu'il pouvait varier d'une opération à l'autre en s'écartant parfois assez sensiblement du rendement théorique.
Notamment, on a constaté que le rendement s'abaissait lorsque les opérations étaient prolongées sur la même colonne de zinc. Il était donc nécessaire de changer la charge de zinc après quelques opérations successives.
Suivant la granulation du zinc et la vitesse de passage du liquide, on a pu aussi constater des variations parfois importantes du rendement, ce qui oblige à une mise au point très précise et assez délicate à chaque changement pouvant affecter la hauteur de la colonne et la granulation du zinc.
En analysant de plus près les phénomènes, on a remarqué que les différences de rendement provenaient d'une adsorption des cobalamines formées sur le granulé de zinc. Les produits ainsi adsorbés ne pouvaient être récupérés complètement qu'après des lavages poussés de la colonne de zinc. De plus, si ces cobalamines restaient trop longtemps en contact avec la colonne de zinc, elles pouvaient se dégrader et devenir impropres à être transformées en hydroxocobalamine. Enfin, I'attaque du zinc par l'acide pouvait, de ce fait. s'effectuer irrégulièrement.
Le perfectionnement qui fait l'objet de la présente invention a pour but de remédier intégralement à la situation qui vient d'être exposée.
Suivant l'invention, la solution aqueuse et acide de cyanocobalamine utilisée est diluée par un solvant organique miscible à l'eau.
De préférence, le solvant organique miscible à l'eau utilisé présente les propriétés d'être très soluble dans l'eau, d'abaisser la tension superficielle de la solution de cyanocobalamine et de jouer le rôle de solvant à la fois pour la cyanocobalamine, Fhydroxocobalamine, les co balamines et les produits de dégradation de ces dernières, tels que les produits appelés corps jaunes.
En particulier, le solvant peut être avantageusement choisi parmi les corps suivants
Acétone, tétrahydrofurane, dioxane, alcool méthylique, alcool éthylique, alcool butylique, alcool isopropylique, alcool isobutylique.
La proportion de solvant organique nécessaire doit être suffisante pour empêcher l'adsorption sur le zinc des cobalamines, mais ne doit pas être trop forte pour ne pas gêner l'action de l'acide sur ce zinc. L'expérience montre que cette proportion est généralement comprise entre 5 et 25 o/o de la solution aqueuse de cyanocobalamine. la proportion préférée étant d'environ 10 O/o.
Dans un mode d'exécution avantageux du procédé perfectionné suivant l'invention, le solvant organique utilisé est d'ailleurs le même que celui prévu pour l'opération ultérieure de chromatographie qui permet de séparer l'hydroxocobalamine formée de la cyanocobalamine n'ayant pas réagi.
L'expérience a montré ce résultat surprenant que les moyens ainsi définis augmentaient de façon sensible à la fois qualitativement et quantitativement le rendement de la fabrication. On peut expliquer a posteriori ce résultat remarquable, en admettant que la présence du solvant, en abaissant la tension superficielle de la solution de cyanocobalamine, empêche l'adsorption physique de l'hydroxocobalamine par le zinc. Il en résulte que la réaction est plus complète et que le produit qui est formé peut être réoxydé immédiatement.
On s'explique ainsi que l'augmentation du rendement obtenue lors d'une opération soit de l'ordre de 10 à 20 0h ce qui rend d'ailleurs la transformation de cyanocobalamine en hydroxocobalamine pratiquement quantitative.
L'expérience montre de plus que la solution d'hydroxocobalamine obtenue contient beaucoup moins de produits de dégradation, ce qui facilite grandement les purifications ultérieures. Les produits de dégradation parfois rencontrés à dose faible, il est vrai. dans l'hydroxocobalamine. résultent de ce que la cyanocobalamine sous forme réduite est restée adsorbée trop longtemps sur le zinc. L'oxydation ultérieure n'est plus alors capable de faire passer le cobalt de la valence 2 à la valence 3 et on obtient des produits de dégradation dans lesquels le groupement CN a été enlevé mais dont le cobalt est resté bivalent.
Dans certains cas, les produits adsorbés peuvent être dégradés plus profondément par l'hydrogène naissant et constituent alors ce qu'on appelle les corps jau nets, dont la composition chimique dérive de celle de la cyanocobalamine. mais où, en plus du groupement CN, certaines chaînes ont disparu. La composition exacte de ces corps jaunes n'a pas été encore déterminée, mais leur spectre est totalement différent de celui de la cyanocobalamine ou de l'hydroxocobalamine, ce qui traduit une importante différence de structure.
L'expérience montre de plus que les produits de dégradation précités, et notamment les corps jaunes. n'ont pratiquement pas de valeur thérapeutique, car ce qui fait l'intérêt de l'hydroxocobalamine. c'est la possibilité pour l'atome de cobalt qu'elle contient de prendre des formes bi- et trivalentes et de ce fait, en passant d'une forme à l'autre. de permettre des réactions biochimiques utiles.
La présence de ces corps jaunes dans l'hydrnxo- cobalamine formée, de même que celle des autres produits dégradés, est pratiquement éliminée grâce à la présente invention.
Les exemples ci-après, donnés à titre non limitatif, fournissent des indications sur le mode d'exécution du procédé perfectionné.
Exemple I (exemple comparatif)
a) Sur une colonne de 50mm de diamètre ayant une hauteur de 250 mm de zinc granulé, de granulométrie moyenne d'environ 1000 microns, une solution d'acide chlorhydrique décinormale contenant 15 litre de cyanocobalamine en solution est passée à la vitesse d'un litre par heure.
On suit le pH du jus sortant et on réoxyde immédiatement par barbotage d'air suivant la technique antérieure. Le pH à la sortie de la colonne est d'environ 6.5 et le spectre après réoxydation fait apparaître que la transformation de la cyanocobalamine en hydroxocobalamine est pratiquement quantitative.
Au bout de deux heures environ le pH a tendance à remonter. On ralentit légèrement la vitesse d'alimentation et on constate que le pH redevient normal mais que le jus est plus marron.
Au bout de quatre heures, I'examen spectroscopique montre que la transformation de cyanocobalamine en hydroxocobalamine est moins bonne. On est obligé d'arrêter l'opération, de laver la colonne pour éliminer des produits de dégradation qui se sont précipités sur le zinc.
En définitive, I'opération régulière n'a pas pu être effectuée plus de quatre heures dans de- bonnes conditions. En outre, on a constaté que lorsque le zinc commençait à s'encrasser, il fallait diminuer la vitesse d'écoulement pour obtenir une hydrogénation complète et, à ce moment-là, il est apparu des produits de dégradation qui diminuent le rendement de l'opération.
b) Le zinc étant relavé avec beaucoup de soin,
I'opération a été reprise avec une solution identique de cyanocobalamine acide, mais dans laquelle on avait fait une addition de 10 o/o d'acétone
A la même vitesse d'un litre à l'heure, la solution a été introduite dans la colonne de zinc. Le rendement au début de l'opération précédente est pratiquement quantitatif.
On a continué à alimenter la colonne. Au bout de quatre heures, aucun changement n'est apparu et on peut continuer sans interruption l'hydrogénation sans arrêt pendant plus de quinze heures sans qu'aucune modification n'apparaisse. Le zinc est toujours resté propre et l'hydrogénation s'est toujours effectuée sans incident.
On a stoppé l'hydrogénation, mais elle aurait pu continuer sans aucune difficulté.
Avant d'arrêter l'opération, on a modifié la vitesse de passage et on a accéléré jusqu'à 2 litres/heure (vitesse double) sans difficulté apparente et sans changement des résultats concernant la qualité et le rendement.
On voit donc que l'addition du solvant a permis d'obtenir la régularité de l'hydrogénation dans le temps ainsi qu'une plus grande souplesse dans la conduite des opérations.
Elle permet donc aussi une utilisation plus indus- trielle du procédé.
Exemple 2:
15g de cyanocobalamine sont mis en solution dans 3 litres d'une solution décinormale d'acide chlorhydrique à laquelle on ajoute 300 ml d'acétone. Cette solution est passée sur une colonne contenant 600g de zinc métal granulé de granulométrie égale à 1000 microns environ.
On règle le passage de la solution acide en maintenant le pH du liquide sortant de la colonne à 6,5 environ.
On rince ensuite en passant sur la colonne 500 ml d'eau. Le liquide sortant de la colonne est recueilli au fur et à mesure dans un flacon où l'on fait barboter un courant d'air continu pour réoxyder le liquide au fur et à mesure de sa sortie. L'oxydation est poursuivie pendant 10 minutes après réception de la dernière eau de lavage. La solution n est alors rouge rubis.
On dose au spectrophotomètre Fhydroxocobalamine contenue à ce stade, on trouve 14,5 g de produit.
On neutralise par une solution décinormale de soude en agitant pour éliminer les sels de zinc. On filtre la solution puis on chromatographie sur alumine et on fait cristalliser dans l'acétone.
L'expérience montre que l'hydroxocobalamine recueillie contient moins de 3 pour 1000 de cyanocobalamine.
Exemple 3:
On prend 15 g de vitamine B 12 mis en solution dans 2,5 litres d'acide sulfurique à N/5. On y ajoute 200 ml de tétrahydrofurane et, après mélange. on passe le liquide sur la colonne de zinc.
Après réoxydation. on dose au spectrophotomètre l'hydroxocobalamine obtenue et on trouve 14.2 g.
Exemple 4:
On part de 10g de cyanocobalamine que l'on dilue dans 2 litres d'acide chlorhydrique décinormal, et on y ajoute 200 ml de dioxane. On passe cette solution sur une colonne de zinc et on dose après oxydation l'hydroxocobalamine obtenue. On obtient à ce stade 9.8 g d'hydroxocobalamine.
Exemple 5:
On part de 10 g de cyanocobalamine que l'on dilue dans 2 litres d'acide chlorhydrique décinormal. On ajoute 400 ml d'alcool éthylique. Cette solution est passée suivant la même technique sur une colonne de zinc et on dose après oxydation l'hydroxocobalamine obtenue. On trouve 9.8 g d'hydroxocobalamine.