Procédé d'obtention de dérivés du tri-hydroxy-méthyl-aminométhane
La présente invention concerne un procédé d'obtention de dérivés du T.H.A.M. (tri-hydroxy-méthyl-amlno - méthane) à effet anti-acidose et possédant d'importantes applications thérapeutiques.
La cOnstance du pH sanguin étant un facteur primordial du développement des processus vitaux, il est donc fréquent d'observer des acidoses provoquées soit par une accumulation dans le sang des corps dits cétoniques résultant du catabolisme anormal des acides gras ainsi que d'un déficit de la métabolisation des hydrates de carbones, ou soit par une anomalie des mécanismes sanguins ou extra-sanguins qui régularisent le pH.
Dans le premier type d'acidose, le traitement à instaurer doit se traduire par une augmentation du pH et de la réserve alcaline, favoriser le métabolisme total des corps cétoniques ou les deux choses à la fois.
Dans le second cas, le traitement devra tendre à augmenter la réserve alcaline et à activer les mécanismes régulateurs extra-sanguins.
En général, les traitements utilisés jusqu'à présent tendent à normaliser le pH en augmentant la réserve alcaline.
On a donc utilisé le bicarbonate de sodium qui agit exclusivement comme tampon sanguin. Ce dernier est néanmoins contre-indiqué pour les acidoses de type respiratoire ou rénal et il est dépourvu d'action en tant que tampon endocellulaire.
En 1959, NAHAS introduisit les amines organiques et parmi elles le T.H.A.M. (tri-hydroxy-méthyl-aminométhane) en raison de son efficacité et de sa non-toxicité.
Cette substance agit non seulement comme tampon plasmatique mais aussi comme tampon endocellulaire.
Le T.H.A.M. possède cependant certains inconvénients en ce qui concerne son administration. En effet, ses solutions sont très alcalines et elles peuvent engendrer des troubles digestifs. D'autre part, il n'agit pas sur les causes de l'acidose.
Aussi, afin de pallier de tels inconvénients dans le traitement des acidoses, nous avons entrepris des recherches en vue de synthétiser des dérivés du T.H.A.M qui posséderaient des propriétés thérapeuthiques plus efficaces et seraient en même temps mieux tolérés.
On a trouvé un procédé d'obtention de ces composés dans lequel on part d'acides organiques monocarboxyliques, tels que l'acide théophylline-acétique, le thioctique, l'orotique ou le pangamique ou leurs sels organiques. Le procédé est caractérisé en ce que l'on fait réagir ces acides ou leurs sels organiques sur le trihydroxy-mé thyl-aminométhane ou ses sels acides.
On est donc arrivé à synthétiser une sériedecomposés dérivant de la réactiomd'acides organiques sur le T. H. A. M. et agissant sur les acidoses. Ces composés ne se limitent pas à rétablir le pH mais ils agissent en outre sur les causes de la variation. Ils se différencient ainsi des composés à effet anti-acidose connus jusqu'à maintenant.
Le procédé d'obtention de ces composés est fondamentalement basé sur la réaction directe d'un acide organique sur le T.H.A.M. soit à l'état de fusion, soit dans un dissolvant approprié.
On peut aussi les obtenir par réaction des sels des composants au moyen d'une double substitution dans un dissolvant approprié à chaque cas particulier.
A titre d'exemple, le procédé d'obtention est décrit ci-dessous
Exemple 1 :
Obtention du théophylline-acétate de tri-hydroxyméthyl-aminométhane.
Porter à ébullition 200 g de théophylline et 500 g d'eau. Ajouter 100 g d'acide chloroacétique et de petites quantités d'hydroxyde de sodium à 30 /o puis, sans cesser d'agiter, faire chauffer fortement pendant 10 minutes. Maintenir ensuite à ébullition douce pendant 30 minutes de plus.
Laisser refroidir en un dessiccateur, filtrer, laver avec de l'eau légèrement acidulée les cristaux qui se sont formés et finalement, faire sécher. Les cristaux obtenus correspondent à l'acide théophylline-acétique.
Pulvériser 100 g d'acide théophylline-acétique bien secs en même temps que 50,9 g de tri-hydroxyméthylaminométhane de façon à obtenir dans un mortier un mélange homogène. Passer ensuite ce dernier dans un récipient d'acier comprenant un bain d'huile et chauffer à 150-1750 C.
Agiter constamment et énergiquement jusqu'à obtention d'un liquide limpide et verser le liquide encore chaud, dans des plateaux d'acier. Laisser refroidir ces dernières dans un dessiccateur sous vide afin de les préserver de l'humidité.
Le produit desséché étant très hycroscopique, manipuler ce produit rapidement dans un milieu très sec.
On obtient ainsi 145 g environ de théophylline-acétate de tri-hydroxyméthyl-aminométhane.
Exemple 2:
Dissoudre 26,0 g de théophylline-acétate de sodium dans la plus petite quantité d'eau possible et y ajouter 15,8 g de chlorhydrate de tri-hydroxy-méthyl-amino- méthane.
Maintenir à ébullition pendant 30 minutes. Ajouter 200 cc d'alcool chaud à 960 et filtrer la solution à chaud afin de séparer le chlorure de sodium formé. Faire évaporer à siccité, dans le vide, la solution obtenue de manière à séparer une masse pâteuse de cristaux et les traiter par de l'alcool absolu. Faire évaporer de nouveau à siccite afin d'éliminer l'eau qui pourrait rester.
Le rendement est de l'ordre de 88 010.
Le produit obtenu a été identifié comme étant le théophylline-acétate de tri-hydroxy-méthyl-aminométhane d'un poids moléculaire de 359,3 de formule empirique C13H21N507 et dont la formule développée est la suivante:
EMI2.1
Ce composé se présente sous une forme de poudre blanche, il est hygroscopique et fond à 1150 C. Il est soluble dans l'eau et l'alcool à chaud, peu soluble dans l'alcool à froid, insoluble dans le chloroforme, l'acétone, le benzène et l'éther. En solution d'une molarité de 0,05 son pH est de 6,4. Son spectre d'absorption en lumière ultraviolette dans une solution 0, 1 N d'acide chlorhydrique présente un maximum à 272 m.
Exemple 3 :
Thioctate de tri-hydroxy-méthyl-aminométhane.
Placer dans un ballon à double col de 500 cc 14,4 g de tri-hydroxy-méthyl-aminométhane finement pulvérisés et 125 cc d'alcool éthylique absolu. Adapter au ballon un réfrigérant à reflux.
Chauffer au bain-marie jusqu'à dissolution du trihydroxy-méthyl-aminométhane. Adapter à l'extrémité libre du ballon un entonnoir à clé contenant une solution de 25 g d'acide thioctique dans 125 cc d'alcool.
Laisser tomber lentement cette solution dans le ballon pendant 30 minutes en maintenant sans cesse à ébullition le contenu du ballon. L'addition terminée, continuer à faire bouillir pendant 10 minutes afin de compléter la réaction.
Concentrer avec précaution et sous vide la solution encore chaude pour éviter la brusque élimination d'alcool. Faire refroidir dans un réfrigérateur pendant 3 ou 4 heures, en agitant de temps en temps pour obtenir la cristallisation.
Filtrer dans le vide et sécher à l'étuve à 600 C pendant une heure.
Recristalliser dans l'alcool à raison de 4 cc par g, laver les cristaux à l'éther anhydre et les faire sécher dans une étuve à 600 C. On obtient finalement un produit cristallin sous forme de poudre jaunâtre et fondant à 1200 C.
Le rendement obtenu est de l'ordre de 87 O/o.
Exemple 4:
Dissoudre dans la plus petite quantité d'eau possible 15, 8 g de chlorhydrate de tri-hydroxy-méthyl-amino- méthane et ajouter 22, 8 g de thioctate de sodium préalablement dissous dans le minimum d'eau possible.
Maintenir à ébullition pendant 30 minutes et laisser évaporer une partie de dissolvant. Faites refroidir, ajouter 200 cc d'alcool et chauffer de nouveau. Filtrer rapidement à chaud afin de séparer le chlorure de sodium for me. Faire ensuite cristalliser le produit en le refroidissant lentement à l'aide d'un réfrigérateur.
Filtrer dans le vide, sécher le produit dans une étuve et le recristalliser dans l'alcool comme dans l'exemple antérieur. Le rendement est de l'ordre de 80 oxo quoique les eaux mères de cristallisation aient été de nouveau utilisées.
La formule empirique du produit obtenu est: C12H25OsNS2 et la formule développée s'établit comme suit:
EMI2.2
Son poids moléculaire est de 327,5 et son point de fusion de 1200 C.
C'est une poudre jaune, cristalline, très soluble dans l'eau et l'alcool à chaud. Peu soluble dans l'alcool à froid et l'acétone à chaud; insoluble dans le chloroforme, le benzène et l'éther. En solution aqueuse de molarité 0,1 M, il présente un pH de 6,5. Son spectre en lumière ultraviolette présente un maximum d'absorption à 335 m dans l'éthanol.
Exemple 5:
Obtention de l'orotate de T.H.A.M.
Ajouter en petites portions 7,8 g d'acide orotique au 1/20 de mole à une dissolution contenant 6 g de T.H.A.M. au 1/20 de mole dans 100 cc d'eau.
Elever lentement la température à 800 C en agitant constamment. Faire évaporer le dissolvant à siccité, laver le produit à l'éther et sécher de nouveau dans le vide.
Le rendement est de l'ordre de 94 /o.
Le produit obtenu est une poudre micro-cristalline soluble dans l'eau et l'alcool et insoluble dans l'éther.
Exemple 6:
Obtention du pangamate de T.H.A.M.
Ajouter à 15 g de pangamate de sodium de petites quantités d'eau jusqu'à dissolution complète.
Dissoudre 7,6 g de chlorhydrate de T.H.A.M. dans le minimum d'eau possible. Mélanger les deux dissolutions et chauffer jusqu'à ébullition.
Ajouter de l'alcool à 960 et quand le chlorure de sodium commence à s'insolubiliser verser l0 cc de plus.
Filtrer et laver le résidu à l'alcool à 960.
Réunir les deux filtrats et faites évaporer à sec dans le vide. Le rendement est de l'ordre de 96 /o.
Avec les nouveaux composés obtenus il a été réalisé une série d'expériences toxicologiques, pharmacologiques et cliniques.
La LD 50 du théophylline-acétate de T.H.A.M. chez la souris blanche par voie orale est de 4,05 t 0,174 g/kg et 2,45 + 0,145 g/kg par voie endoveineuse.
La LD 50 du Thioctate de T.H.A.M. chez la souris est de 506 + 4,71 mg/kg par voie orale, 126,4 + 5,76 mg/ kg par voie endoveineuse et 278 + 5,69 mg/kg par voie intrapéritonéale.
Ce composé a été également expérimenté sur le rat.
La Lu 50 est de 1600 t 168mg/kg par voie orale, 345,2 + 27,1 mg/kg par voie endoveineuse et 365 + 25,5 mg/kg par voie intrapéritonéale.
Tous les résultats ont été calculés selon la méthode de Read-Müench. On a vérifié leur capacité tampon en les administrant à des chiens anesthésiés au pentothal auxquels on provoqua une acidose expérimentale aiguë en leur injectant par voie intraveineuse une solution de phosphates, de chlorure d'ammonium, d'acide lactique, etc., jusqu'à obtention d'un pH de 7,2.
Quand on administre le produit par voie endoveineuse, le pH se normalise et la réserve exprimée en bicarbonate est récupérée.
L'étude des résultats obtenus à la suite de l'administration de 50mg/kg de Thioctate de T.H.A.M. à des chats d'un poids compris entre 2 et 3 kg n'a révélé aucune variation de la tension sanguine et du registre respiratoire. L'électrocardiogramme n'a également subi aucune modification aussi bien avant qu'après l'administration.
En raison de ses caractéristiques, le théophylline-acétate de tri-hydroxy-méthyl-aminométhane peut être considéré comme un produit complet à effet anti-acidose en ce sens qu'il agit conjointement sur les facteurs sanguins régulateurs du pH et sur les facteurs cellulaires, pulmonaires et rénaux.
Dans les cas d'acidose intracellulaire, le nouveau composé se comporte comme un accepteur d'ions hydrogène et neutralise l'anhydride carbonique intracellulaire. Dans les acidoses respiratoires, L'action stimulante de la théophylline sur les centres respiratoires contrecarre l'action déprimante du tri-hydroxy-méthyl-aminométhane sur ces mêmes centres. Dans les acidoses rénales, on obtient un synergisme de l'effet diurétique de type osmotique et tubulaire du tri-hydroxy-méthyl-aminométhane et de type glomérulaire de la théophylline.
Cliniquement, le théophylline-acétate de tri-hydroxyméthyl-aminométhane est indiqué dans toutes les formes d'acidoses toxiques, respiratoires ou métaboliques d'origine tissulaire, pulmonaire, plasmatique ou rénale. Il est aussi recommandé en cas d'intoxications d'origine médicamenteuse (barbituriques, dérivés salicyliques, etc.) où il facilite la rapide élimination du toxique par voie rénale.
A l'inverse du tri-hydroxy-méthyl-amino méthane, le nouveau composé, en raison de son pH légèrement alcalin, peut être administré par voie orale et par voie endoveineuse tout en n'engendrant respectivement aucun trouble digestif et aucune irritation.
Grâce à leur action tampon et eumétabolique, le thioctate, l'orotate et le pangamate de T.H.A.M. ont donné d'excellents résultats cliniques dans les acidoses de type métabolique ou toxique originées par des troubles de la fonction hépatique ou du métabolisme des glucides. Il en fut de même dans les cas d'acido-cétose provoquée par la fièvre, de vomissements, de cétonuries, de déshydratation, de dénutrition, d'alcoolisme, d'acidose diabétique, post-anesthésique, etc.
Process for obtaining tri-hydroxy-methyl-aminomethane derivatives
The present invention relates to a process for obtaining derivatives of T.H.A.M. (tri-hydroxy-methyl-amlno - methane) with anti-acidosis effect and having important therapeutic applications.
The constant blood pH being a key factor in the development of vital processes, it is therefore common to observe acidosis caused either by an accumulation in the blood of so-called ketone bodies resulting from the abnormal catabolism of fatty acids as well as a deficit of the metabolization of carbohydrates, or either by an abnormality of the blood or extra-blood mechanisms which regulate the pH.
In the first type of acidosis, the treatment to be instituted must result in an increase in the pH and in the alkaline reserve, to promote the total metabolism of the ketone bodies, or both at the same time.
In the second case, the treatment should tend to increase the alkaline reserve and activate the extra-sanguineous regulatory mechanisms.
In general, the treatments used so far tend to normalize the pH by increasing the alkaline reserve.
Sodium bicarbonate was therefore used, which acts exclusively as a blood buffer. The latter is nevertheless contraindicated for acidosis of the respiratory or renal type and it has no action as an endocellular buffer.
In 1959, NAHAS introduced organic amines and among them the T.H.A.M. (tri-hydroxy-methyl-aminomethane) because of its efficiency and non-toxicity.
This substance acts not only as a plasma buffer but also as an endocellular buffer.
The T.H.A.M. however has certain drawbacks with regard to its administration. Indeed, its solutions are very alkaline and they can cause digestive disorders. On the other hand, it does not act on the causes of acidosis.
Also, in order to overcome such drawbacks in the treatment of acidosis, we have undertaken research with a view to synthesizing derivatives of T.H.A.M which would have more effective therapeutic properties and would at the same time be better tolerated.
We have found a process for obtaining these compounds in which one starts from organic monocarboxylic acids, such as theophylline-acetic acid, thioctic, orotic or pangamic or their organic salts. The process is characterized in that these acids or their organic salts are reacted with trihydroxy-methyl-aminomethane or its acid salts.
We have therefore succeeded in synthesizing a series of compounds deriving from the reaction of organic acids on T. H. A. M. and acting on acidosis. These compounds are not limited to restoring the pH, but they also act on the causes of the variation. They are thus differentiated from compounds with an anti-acidosis effect known until now.
The process for obtaining these compounds is basically based on the direct reaction of an organic acid on the T.H.A.M. either in the molten state or in a suitable solvent.
They can also be obtained by reacting the salts of the components by means of a double substitution in a solvent suitable for each particular case.
By way of example, the process for obtaining is described below
Example 1:
Obtaining tri-hydroxymethyl-aminomethane theophylline-acetate.
Bring 200 g of theophylline and 500 g of water to the boil. Add 100 g of chloroacetic acid and small quantities of 30% sodium hydroxide then, without stopping stirring, heat strongly for 10 minutes. Then keep at a gentle boil for another 30 minutes.
Leave to cool in a desiccator, filter, wash the crystals which have formed with slightly acidulated water and finally dry. The crystals obtained correspond to theophylline-acetic acid.
Spray 100 g of very dry theophylline-acetic acid at the same time as 50.9 g of tri-hydroxymethylaminomethane so as to obtain a homogeneous mixture in a mortar. Then pass the latter into a steel container including an oil bath and heat to 150-1750 C.
Stir constantly and vigorously until a clear liquid is obtained and pour the still hot liquid into steel trays. Let them cool in a desiccator under vacuum to preserve them from humidity.
As the dried product is very hycroscopic, handle this product quickly in a very dry environment.
Approximately 145 g of tri-hydroxymethyl-aminomethane theophylline acetate are thus obtained.
Example 2:
Dissolve 26.0 g of sodium theophylline acetate in the smallest amount of water possible and add 15.8 g of tri-hydroxy-methyl-aminomethane hydrochloride thereto.
Keep boiling for 30 minutes. Add 200 cc of hot 960 alcohol and filter the solution while hot in order to separate the sodium chloride formed. Evaporate to dryness, in a vacuum, the solution obtained so as to separate a pasty mass of crystals and treat them with absolute alcohol. Evaporate again to dryness to remove any remaining water.
The yield is of the order of 88,010.
The product obtained was identified as tri-hydroxy-methyl-aminomethane theophylline acetate with a molecular weight of 359.3 of empirical formula C13H21N507 and whose structural formula is as follows:
EMI2.1
This compound is in the form of a white powder, it is hygroscopic and melts at 1150 C. It is soluble in water and alcohol when hot, sparingly soluble in alcohol when cold, insoluble in chloroform, acetone, benzene and ether. In solution with a molarity of 0.05 its pH is 6.4. Its absorption spectrum in ultraviolet light in a 0.1N hydrochloric acid solution shows a maximum at 272 m.
Example 3:
Tri-hydroxy-methyl-aminomethane thioctate.
Place in a 500 cc double-necked flask 14.4 g of finely powdered tri-hydroxy-methyl-aminomethane and 125 cc of absolute ethyl alcohol. Fit a reflux condenser to the flask.
Heat in a water bath until the trihydroxy-methyl-aminomethane has dissolved. Fit to the free end of the flask a key funnel containing a solution of 25 g of thioctic acid in 125 cc of alcohol.
Slowly drop this solution into the flask for 30 minutes, keeping the contents of the flask constantly boiling. When the addition is complete, continue to boil for 10 minutes in order to complete the reaction.
Carefully concentrate the still hot solution under vacuum to avoid sudden elimination of alcohol. Cool in a refrigerator for 3 or 4 hours, stirring occasionally to achieve crystallization.
Filter in a vacuum and dry in an oven at 600 C for one hour.
Recrystallize from alcohol at a rate of 4 cc per g, wash the crystals with anhydrous ether and dry them in an oven at 600 C. A crystalline product is finally obtained in the form of a yellowish powder and melting at 1200 C.
The yield obtained is of the order of 87 O / o.
Example 4:
Dissolve 15.8 g of tri-hydroxy-methyl-aminomethane hydrochloride in the smallest amount of water and add 22.8 g of sodium thioctate previously dissolved in as little water as possible.
Keep boiling for 30 minutes and allow part of the solvent to evaporate. Cool, add 200 cc of alcohol and heat again. Quickly filter while hot to separate the sodium chloride for me. Then crystallize the product by cooling it slowly in a refrigerator.
Filter in a vacuum, dry the product in an oven and recrystallize it in alcohol as in the previous example. The yield is of the order of 80 oxo although the mother liquors of crystallization were again used.
The empirical formula of the product obtained is: C12H25OsNS2 and the structural formula is established as follows:
EMI2.2
Its molecular weight is 327.5 and its melting point is 1200 C.
It is a yellow, crystalline powder, very soluble in water and hot alcohol. Sparingly soluble in cold alcohol and hot acetone; insoluble in chloroform, benzene and ether. In aqueous solution of 0.1 M molarity, it has a pH of 6.5. Its ultraviolet light spectrum exhibits an absorption maximum at 335 m in ethanol.
Example 5:
Obtaining the orotate of T.H.A.M.
Add in small portions 7.8 g of orotic acid at 1/20 of a mole to a solution containing 6 g of T.H.A.M. 1/20 of a mole in 100 cc of water.
Slowly raise the temperature to 800 C with constant stirring. Evaporate the solvent to dryness, wash the product with ether and dry again in vacuum.
The yield is of the order of 94%.
The product obtained is a micro-crystalline powder soluble in water and alcohol and insoluble in ether.
Example 6:
Obtaining the pangamate of T.H.A.M.
Add small amounts of water to 15 g of sodium pangamate until completely dissolved.
Dissolve 7.6 g of T.H.A.M. in as little water as possible. Mix the two solutions and heat until boiling.
Add 960 alcohol and when the sodium chloride begins to insolubilize add 10 cc more.
Filter and wash the residue with 960 alcohol.
Combine the two filtrates and evaporate to dryness in a vacuum. The yield is of the order of 96%.
With the new compounds obtained, a series of toxicological, pharmacological and clinical experiments were carried out.
The LD 50 of theophylline acetate from T.H.A.M. in white mice orally is 4.05 t 0.174 g / kg and 2.45 + 0.145 g / kg endovenously.
The LD 50 of Thioctate from T.H.A.M. in mice is 506 + 4.71 mg / kg orally, 126.4 + 5.76 mg / kg endovenously and 278 + 5.69 mg / kg intraperitoneally.
This compound was also tested on the rat.
The Lu 50 is 1600 t 168mg / kg orally, 345.2 + 27.1 mg / kg endovenously and 365 + 25.5 mg / kg intraperitoneally.
All results were calculated using the Read-Müench method. Their buffering capacity was tested by administering them to pentothal anesthetized dogs which were induced to experience acute experimental acidosis by injecting them intravenously with a solution of phosphates, ammonium chloride, lactic acid, etc., up to obtaining a pH of 7.2.
When the product is administered by the endovenous route, the pH normalizes and the reserve expressed in bicarbonate is recovered.
The study of the results obtained following the administration of 50 mg / kg of Thioctate from T.H.A.M. in cats weighing between 2 and 3 kg showed no variation in blood pressure and respiratory register. The EKG was also not changed either before or after administration.
Due to its characteristics, theophylline-tri-hydroxy-methyl-aminomethane acetate can be considered as a complete product with anti-acidosis effect in that it acts jointly on blood pH-regulating factors and on cellular factors. , pulmonary and renal.
In cases of intracellular acidosis, the new compound behaves as an acceptor of hydrogen ions and neutralizes intracellular carbon dioxide. In respiratory acidosis, the stimulating action of theophylline on the respiratory centers counteracts the depressing action of tri-hydroxy-methyl-aminomethane on these same centers. In renal acidosis, a synergism of the diuretic effect of the osmotic and tubular type of tri-hydroxy-methyl-aminomethane and of the glomerular type of theophylline is obtained.
Clinically, tri-hydroxymethyl-aminomethane theophylline acetate is indicated in all forms of toxic, respiratory or metabolic acidosis of tissue, pulmonary, plasma or renal origin. It is also recommended in the event of drug-induced poisoning (barbiturates, salicylic derivatives, etc.) where it facilitates the rapid elimination of the toxin through the kidneys.
Unlike tri-hydroxy-methyl-amino methane, the new compound, because of its slightly alkaline pH, can be administered orally and endovenously while not causing any digestive disorder and no irritation, respectively.
Thanks to their buffering and eumetabolic action, thioctate, orotate and pangamate from T.H.A.M. have given excellent clinical results in metabolic or toxic acidosis caused by disorders of hepatic function or carbohydrate metabolism. It was the same in cases of ketoacidosis caused by fever, vomiting, ketonuria, dehydration, undernutrition, alcoholism, diabetic acidosis, post-anesthetic, etc.