FR2728574A1

FR2728574A1 - Prepn. of fructose di:anhydride

Info

Publication number: FR2728574A1
Application number: FR9415708A
Authority: FR
Inventors: Jacques Defaye; Fernandez Jose Manuel Garcia
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-06-28
Also published as: FR2728574B1

Abstract

A fructose dianhydride having metal cation complexing properties is prepared by prior acetal formation on a fructopyranose, to form a cyclic acetal on positions 4 and 5 of the fructopyranose molecule, followed by reciprocal double transacetalation on the anomeric position of the acetal by the action of hydrogen fluoride in an anhydrous medium. This gives a di-acetal di-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride which is hydrolysed to give the di- beta -D- and/or di- alpha -L-, and/or beta -D, alpha -L-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE DIANHYDRIDES DE
FRUCTOPYRANOSE A PROPRIETES COMPLEXANTES
DE CATIONS METALLIQUES
Dans le cadre des domaines industriels qui font appel à des agents complexants de cations métalliques, la présente invention vise essentiellement à la conception d'un procédé de préparation de produits présentant un tel comportement d'agents complexants qui sont principalement constitués par des composés présentant une structure tricyclique à deux cycles saccharidiques reliés par des liaisons spiraniques à un cycle dioxanique central entre les deux cycles saccharidiques.PROCESS FOR THE PREPARATION OF DIANHYDRIDES
FRUCTOPYRANOSIS WITH COMPLEXING PROPERTIES
METAL CATIONS
In the context of industrial domains that use metal cation complexing agents, the present invention is essentially aimed at the design of a process for the preparation of products having such a behavior of complexing agents which are mainly composed of compounds having a tricyclic structure with two saccharide rings linked by spiranic bonds to a central dioxane ring between the two saccharide rings.

De tels agents complexants de cations métalliques sont utiles à différentes industries, pour extraire ces cations de leurs solutions aqueuses, notamment dans le cadre de la purification d'effluents d'usine par extraction des métaux polluants ou pour la détoxication thérapeutique dans les milieux biologiques en cas d'intoxication accidentelle. Such metal cation complexing agents are useful to various industries for extracting these cations from their aqueous solutions, in particular in the context of the purification of plant effluents by extraction of pollutant metals or for therapeutic detoxication in biological environments. accidental poisoning.

Parmi les composés de ce type, on connaît les propriétés complexantes du di--D-fructopyranose l,2':2,l'dianhydride, ainsi que celles du composé énantiomère que constitue le di-Cc-L-fructopyranose l,2':2,l' -dianhydride. On sait aussi que les mêmes propriétés complexantes ne se retrouvent pas dans des composés pourtant très voisins, dès lors que la configuration stérique n'est plus identique de l'un à l'autre des atomes de carbone spiraniques reliant le cycle dioxanique à chacun des cycles saccharidiques. Among the compounds of this type, the complexing properties of di-D-fructopyranose 1,2 ': 2, dianhydride, as well as those of the enantiomeric compound constituted by di-Cc-L-fructopyranose 1,2' are known. : 2, -dianhydride. It is also known that the same complexing properties are not found in compounds which are nevertheless very similar, since the steric configuration is no longer identical from one to the other of the spiral carbon atoms connecting the dioxane ring to each of the saccharide cycles.

Ainsi, il a été montré que le di--D-fructopyranose 1,2': 2,1' -dianhydride, acétal double dispirodioxanique résultant de I'acétalation réciproque de deux molécules de
D-fructopyranose par leurs hydroxyles primaires en C-l, présente la propriété de former des adduits forts avec des ions métalliques tels que le calcium, le strontium, le baryum, ou encore des métaux du groupe des terres rares tels que le lanthane ou des ions de la famille des lanthanides tels que l'europium ou le praséodyme [S.J. Angyal, D.C.Thus, it has been shown that di - D - fructopyranose 1,2 ': 2,1' - dihydride, a double dispirodioxanal acetal resulting from the reciprocal acetalation of two
D-Fructopyranose by their primary C1-hydroxyls, has the property of forming strong adducts with metal ions such as calcium, strontium, barium, or rare-earth metals such as lanthanum or the family of lanthanides such as europium or praseodymium [SJ Angyal, DC

Craig, J. Defaye et A. Gadelle, Can. J. Chem, 68 (1990) 1140-1144].Craig, J. Defaye and A. Gadelle, Can. J. Chem, 68 (1990) 1140-1144].

L'existence du composé chimique di-Q-D- fructopyranose l,2':2,l'-dianhydride en lui-même a été signalée pour la première fois par B. Wickberg [Acta Chem. The existence of the chemical compound di-Q-D-fructopyranose 1, 2 ': 2, 1'-dianhydride itself has been reported for the first time by B. Wickberg [Acta Chem.

Scand., 8 (1954) 436-442] sous le nom de dihétérolévulosane
IV. Il était alors obtenu par action de l'acide chlorhydrique concentré sur le D-fructose avec un rendement de moins de 0,1. %. Des procédés de purification chromatographique laborieux, incluant une étape d'acétylation, étaient nécessaires pour isoler le di--D- fructopyranose l,Z':2,1'-dianhydride à partir du mélange réactionnel complexe où il était forme.Scand., 8 (1954) 436-442] under the name of diheterolévulosane
IV. It was then obtained by action of concentrated hydrochloric acid on D-fructose with a yield of less than 0.1. %. Laborious chromatographic purification methods, including an acetylation step, were required to isolate the di-D-fructopyranose 1,2'-2, 1'-dianhydride from the complex reaction mixture in which it was formed.

Des résultats ultérieurs de J. Defaye, A. Gadelle et
C. Pedersen [Carbohydr. Res., 136 (1985) 53-65] ont permis d'améliorer l'accès à ce composé, lequel était ainsi obtenu avec un rendement d'environ 16 % par action de fluorure d'hydrogène sur le D-fructose. Le procédé utilisé nécessitait néanmoins encore une étape de purification chromatographique, de son dérivé peracétylé, car le di-(3-D- fructopyranose l,2':2,1'-dianhydride était obtenu en mélange avec d'autres isomères.Later results of J. Defaye, A. Gadelle and
C. Pedersen [Carbohydr. Res., 136 (1985) 53-65] have improved access to this compound, which was thus obtained in a yield of about 16% by action of hydrogen fluoride on D-fructose. The method used nevertheless still required a chromatographic purification step, its peracetyl derivative, because di- (3-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride was obtained in mixture with other isomers.

Ces difficultés d'accès au di--D-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride ne permettaient pas d'en envisager des applications pratiques. Et pour répondre aux besoins de l'industrie, il est apparu hautement souhaitable de disposer d'un procédé moins couteux et plus facile à mettre en oeuvre, permettant d'obtenir par là un produit à teneur en composé actif complexant élevé, témoignant d'une réaction stéréospécifique. These difficulties of access to di - D - fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride did not allow to consider practical applications. And to meet the needs of the industry, it has appeared highly desirable to have a less expensive and easier to implement process, thereby obtaining a product with a high complexing active compound content, testifying to a stereospecific reaction.

Tels sont les objectifs de l'invention, avec en outre le souci de mettre à disposition un procédé présentant une grande capacité de'faisabilité à l'échelle industrielle et conduisant à un produit commercialisable dont l'activité complexante de cations métalliques ne soit pas, exagérément perturbée par la présence d'impuretés isomères structuraux inutiles. These are the objectives of the invention, with the further aim of providing a process having a large capacity of de-usability on an industrial scale and leading to a marketable product whose complexing activity of metal cations is not, overly disturbed by the presence of unnecessary structural isomeric impurities.

La présente invention résulte de la découverte qu'il est possible d'orienter la formation des anhydrides saccharidiques vers l'arrangement stérique symétrique désiré en préservant au cours de la déshydratation du sucre precurseur la structure cyclique de type pyranose grâce à une acétalation faisant intervenir deux atomes de carbone hydroxylés voisins, situés d'un même coté du plan du cycle. The present invention results from the discovery that it is possible to orient the formation of saccharide anhydrides to the desired symmetrical steric arrangement by preserving, during the dehydration of the precursor sugar, the pyranose-type cyclic structure by virtue of an acetalation involving two neighboring hydroxyl carbon atoms, located on the same side of the plane of the cycle.

Elle a pour objet un procédé de préparation d'un dianhydride de fructose présentant des propriétés complexantes à l'égard des cations métalliques qui s'applique plus particulièrement à la préparation du di--D- fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride, ou de son énantiomère di-Ct-L, ou encore du composé mixte di -D a-L fructopyranose l,2':2,1'-dianhydride, et qui se caractérise en ce que l'on utilise du fructose protégé en structure fructopyranose par acétalation préalable en un acétal cyclique formé au moins sur les atomes de carbone en positions 4 et 5 de la molécule fructopyranose, et l'on provoque la transacétalation double réciproque dudit acétal cyclique de fructopyranose par action du fluorure d'hydrogène en milieu liquide anhydre.On obtient ainsi un di-acétal di-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride, qu'il suffit de soummettre à hydrolyse pour obtenir le difructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride recherché. It relates to a process for the preparation of a fructose dianhydride having complexing properties with regard to metal cations which applies more particularly to the preparation of 1,2 '- 2' di - D - fructopyranose: the di-Ct-L enantiomer, or the di-D aL fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride mixed compound, which is characterized in that fructose protected with fructopyranose structure by prior acetalation to a cyclic acetal formed at least on the carbon atoms at the 4- and 5-positions of the fructopyranose molecule, and the reciprocal double transacetalation of said cyclic fructopyranose acetal is effected by the action of hydrogen fluoride in a medium Thus, a di-acetal di-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride is obtained which can be subjected to hydrolysis to obtain the desired 1,2-difructopyranose: 2,1'-dianhydride.

L'acétal de di-fructopyranose est avantageusement préparé préalablement à la réaction de transacétalation en effectuant l'acétalation du fructose, de préférence celle du
D-fructose du commerce, par réaction de condensation du fructose avec une cétone, un aldéhyde ou un dioxyalcane d'un composé hydrocarbone du type alkyle, cyclo-alkyle ou aryle. The di-fructopyranose acetal is advantageously prepared before the transacetalation reaction by performing the acetalation of fructose, preferably that of
Commercial D-fructose, by condensation reaction of fructose with a ketone, an aldehyde or a dioxyalkane of a hydrocarbon compound of the alkyl, cycloalkyl or aryl type.

Comme il sera démontré plus loin, l'invention permet notamment par ce procédé, et de manière préférée pour l'industrie, d'améliorer considérablement l'accès au di-ss-D- fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride obtenu à partir du Dfructose, en passant par l'acétal correspondant. As will be demonstrated below, the invention makes it possible in particular, by this method, and preferably for the industry, to considerably improve the access to di-ss-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'- dianhydride obtained from the Dfructose, through the corresponding acetal.

Dans la pratique industrielle, il est clair que l'on utilisera le plus souvent le fructose commercial de série D comme sucre précurseur, mais il est tout aussi clair que le meme procédé peut être appliqué avec la même efficacité en partant de L-fructose, le dianhydride finalement obtenu étant alors di-a-L au lieu de di-ss-D, ou en partant d'un mélange pour aboutir au dianhydride mixte di- ss-D, a-L. In industrial practice it is clear that D-series commercial fructose will most often be used as the precursor sugar, but it is equally clear that the same process can be applied with the same efficiency starting from L-fructose, the dianhydride finally obtained being then di-aL instead of di-ss-D, or starting from a mixture to yield the di-di-mixed dianhydride, aL.

C'est donc dans le cadre du D-fructose que de manière non limitative, le procédé de l'invention sera maintenant plus complètement décrit et illustré par des exemples particuliers de mise en oeuvre. On s'intéressera par ailleurs de manière privilégiée au cas où l'acétal de fructopyranose intermédiaire, correspondant à une protection temporaire du D-fructose en structure fructopyranose, résulte d'une réaction d'acétalation effectuée au moyen de l'acétone, composé particulièrement courant dans le commerce. It is therefore in the context of D-fructose that, in a nonlimiting manner, the method of the invention will now be more fully described and illustrated by particular examples of implementation. We will also be interested in a privileged way in the case where the intermediate fructopyranose acetal, corresponding to a temporary protection of D-fructose in fructopyranose structure, results from an acetalization reaction carried out by means of acetone, a compound particularly current in the trade.

Selon l'invention, on utilise alors avantageusement comme produit de départ pour la réaction de transacétalation le 2,3:4, 5-di-O-isopropylidène--D-fructopyranose, obtenu commodément sous forme cristalline et en une étape avec un rendement d'environ 75 % par action de l'acétone sur le Dfructose précurseur en présence d'un catalyseur acide [R.F. According to the invention, 2.3: 4, 5-di-O-isopropylidene-D-fructopyranose, obtained conveniently in crystalline form and in one stage with a yield, is advantageously used as starting material for the transacetal reaction. about 75% by action of acetone on the precursor Dfructose in the presence of an acid catalyst [RF

Brady, Carbohydr. Res., 15 (1970) 35-40].Brady, Carbohydr. Res., 15 (1970) 35-40].

Un autre acétal isopropylidénique du D-fructose, le 1,2:4, 5-di-O-isopropyîidène-J3-D-fructopyranose, décrit dans la même référence, peut également être utilisé sans que ceci interfère au niveau du mode opératoire ou des rendements, qui ont été trouvés identiques. Another isopropylidene acetal of D-fructose, 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-3-D-fructopyranose, described in the same reference, can also be used without this interfering at the level of the procedure or yields, which were found identical.

De même, le mélange de 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-B -D-fructopyranose et 1,2:4,5-di-O-isopropylidène-P-D- fructopyranose utilisé comme produit de départ conduit au même résultat. Similarly, the mixture of 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-B-D-fructopyranose and 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-PD-fructopyranose used as starting material leads to same result.

Ceci présente évidemment un intérêt préparatif utile à l'industrie, car ces deux dérivés 2,3:4,5-di-O isopropylidène-ss-D-fructopyranose et 1,2:4,5-di-O- isopropylidène-ss-D-fructopyranose sont généralement obtenus en mélange, le composé 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D- fructopyranose étant le produit thermodynamique de la réaction d'acétonation du D-fructose alors que le composé 1,2:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyranose en est le produit cinétique. La réaction de conversion du D-fructose en 2,3:4, 5-di-O-isopropylidène--D-fructopyranose et 1,2:4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose, obtenus sans nécessité de séparation des deux produits formés, est alors quantitative. This obviously has a useful preparative interest for the industry, since these two derivatives 2,3,4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose and 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-ss -D-fructopyranose are generally obtained in a mixture, the compound 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose being the thermodynamic product of the acetonation reaction of D-fructose whereas the compound 1 , 2: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose is the kinetic product. The conversion reaction of D-fructose to 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-D-fructopyranose and 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-s-D-fructopyranose, obtained without need for separation of the two products formed, is then quantitative.

Selon le procédé de l'invention, d'autres acétals cycliques du fructopyranose obtenus par condensation du fructose avec un aldéhyde, une cétone ou encore un dialcoxyalcane, en présence d'un agent desséchant et éventuellement d'un catalyseur acide, peuvent également être utilisés sans inconvénient, l'essentiel étant qu'au moins les groupes hydroxyle en C-4 et C-S du fructose soient impliqués dans la formation de l'acétal cyclique, ce qui a pour effet de maintenir la structure cyclique pyranose dans la suite de la réaction aboutissant à la formation du di--
D-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride, en se référant ici à nouveau, de manière non limitative, au cas préféré ou le fructose précurseur est le D-fructose.According to the process of the invention, other cyclic acetals of fructopyranose obtained by condensation of fructose with an aldehyde, a ketone or a dialkoxyalkane, in the presence of a desiccating agent and optionally an acid catalyst, may also be used. without disadvantage, the essential being that at least the C-4 and C-hydroxyl groups of the fructose are involved in the formation of the cyclic acetal, which has the effect of maintaining the pyranose ring structure in the following reaction leading to the formation of the di--
D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride, here again referring, without limitation, to the preferred case where the precursor fructose is D-fructose.

Dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, les réactifs d'acétalation du fructose précurseur sont de préférence l'acétone, le cyclohexanone, le benzaldéhyde, pour donner des exemples, ces réactifs ayant l'avantage d'être aisément disponibles dans le commerce. In the practice of the invention, the precursor fructose acetalation reagents are preferably acetone, cyclohexanone, benzaldehyde, to give examples, these reagents having the advantage of being readily available in the art. trade.

Les acétals cycliques utilisés peuvent alors être non seulement le 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyra- nose et/ou le 1,2:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyra- nose, mais aussi, notamment, le 1,2:4,5-di-O-cyclohexy lidène-ss-D-fructopyranose ou le 2,3:4,5-di-O-benzylidane-ss-
D-fructopyranose, étant toujours entendu qu'il peut aussi s'agir de leurs structures énantiomères dans la série du Lfructose ou de mélanges.The cyclic acetals used can then be not only 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose and / or 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-ss D-fructopyranose, but also, in particular, 1,2: 4,5-di-O-cyclohexy-lidene-ss-D-fructopyranose or 2,3: 4,5-di-O-benzylidane-ss -
D-fructopyranose, always being understood that it may also be their enantiomeric structures in the Lfructose series or mixtures.

Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, on additionne, par exemple, le composé 2,3:4,5-di-O-isopro- pylidène-ss-D-fructopyranose ou le composé 1,2:4,5-di-O-iso- propylidène--D-fructopyranose, ou encore le mélange des composés 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyranose et 1,2:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyranose, en solution dans l'acétone à -50C, de fluorure d'hydrogène anhydre. La température peut être différente, mais elle reste suffisamment basse pour maintenir le milieu réactionnel à l'état liquide, et de préférence sans avoir à opérer sous pression. In a preferred embodiment of the invention, for example, the compound 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose or the compound 1,2,4,5 is added. -di-O-isopropylidene-D-fructopyranose, or the mixture of 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose compounds and 1,2: 4,5-di- O-isopropylidene-s-D-fructopyranose, dissolved in acetone at -50 ° C., anhydrous hydrogen fluoride. The temperature may be different, but it remains low enough to maintain the reaction medium in the liquid state, and preferably without having to operate under pressure.

Après la réaction, le mélange est encore refroidi (à environ -500C par exemple) et amené à un pH légèrement alcalin (pH de l'ordre de 8-9) par addition d'une solution saturée d'ammoniac dans le dichlorométhane, ce qui permet d'obtenir le 4,5:4,5'-di-O-isopropylidène-di--D-fructo- pyranose 1,2':2,1'-dianhydride sous forme cristalline avec un rendement de 67 %. On comprend plus généralement qu'après la réaction de transacétalation effectuée en solution dans l'acétone, le diacétal dianhydride est séparé sous forme cristalline par addition ménagée d'une solution d'ammoniac dans le dichlorométhane. After the reaction, the mixture is further cooled (to about -500 ° C for example) and brought to a slightly alkaline pH (pH of the order of 8-9) by adding a saturated solution of ammonia in dichloromethane, which makes it possible to obtain 4,5: 4,5'-di-O-isopropylidene-di-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride in crystalline form with a yield of 67%. More generally, it is understood that after the transacetalization reaction carried out in solution in acetone, the diacetal dianhydride is separated in crystalline form by the controlled addition of a solution of ammonia in dichloromethane.

Les groupements isopropylidène en C-4,5:4',5' du 4,5:4,5'-di-O-isopropylidène-di-ss-D-fructopyranose 1,2':2,1'-diarhydride sont ensuite commodément hydrolysés en milieu acide, notamment dans un mélange d'acide trifluoroacétique dans l'eau (dans un rapport 9:1 par exemple), ce exemple), ce qui permet d'obtenir le composé di--D-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride avec un rendement pratiquement quantitatif après recristallisation. The 4,5,5,5-di-O-isopropylidene-di-ss-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-diarhydride isopropylidene groups at C-4,5: 4', 5 'are then conveniently hydrolyzed in an acidic medium, in particular in a mixture of trifluoroacetic acid in water (in a ratio of 9: 1, for example), which makes it possible to obtain the di-D-fructopyranose compound 1, 2 ': 2,1'-dianhydride in practically quantitative yield after recrystallization.

Selon l'invention, le composé di-ss-D-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride peut ainsi être obtenu sous forme cristalline, avec un rendement global de 60 %, en partant de 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyranose ou de 1,2:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyranose, ou encore du mélange de 2,3:4,5-di-0-isopropylidène-ss-D-fructopyranose et 1,2:4,5-di-0-isopropylidène-ss-D-fructopyranose. According to the invention, the di-ss-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride compound can thus be obtained in crystalline form, with an overall yield of 60%, starting from 2.3: 4, 5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose or 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose, or the mixture of 2,3: 4,5-di- O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose and 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose.

En tenant compte que le mélange de 2,3:4,5-di-O-iso- propylidène-P-D-fructopyranose et 1,2:4,5-di-O-isopropy lidène--D-fructopyranose est obtenu en rendement quantitatif partant de D-fructose, le rendement global est du même ordre si l'on considère le D-fructose comme produit de départ. Il est ramené à 48 % si l'on isole le produit inter médiaire 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopranose. Bearing in mind that the mixture of 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-PD-fructopyranose and 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-D-fructopyranose is obtained in yield quantitative starting from D-fructose, the overall yield is of the same order if we consider D-fructose as starting material. It is reduced to 48% if the intermediate product 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-s-D-fructopranose is isolated.

Le procédé de l'invention est préférentiellement appliqué ici au D-fructose du fait de sa grande accessibilité naturelle. Mais la série de réactions peut être, dans les mêmes conditions opératoires, appliquée à son énantiomère en série L. On obtient dans ce cas le di-a-L-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride. Ce dernier est doté des mêmes propriétés complexantes vis-à-vis des cations métalliques. Il est d'ailleurs de même si l'on part d'un mélange de D-fructose et L-fructose, dans la mesure où le procédé conduit alors, en totalité ou en partie, au l,2':2,1'-dianhydride mixte di- ss-
D-fructopyranose a-L-fructopyranose, lequel présente lui aussi deux centres anomériques de même configuration.The process of the invention is preferentially applied here to D-fructose because of its great natural accessibility. But the series of reactions can be, under the same operating conditions, applied to its enantiomer in series L. In this case, di-α-L-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride is obtained. The latter has the same complexing properties vis-à-vis the metal cations. It is also the same if one starts from a mixture of D-fructose and L-fructose, insofar as the process then leads, in whole or in part, to 1, 2 ': 2,1' -danhydride mixed di-
D-fructopyranose α-fructopyranose, which also has two anomeric centers of the same configuration.

Les modes opératoires suivants iiii le ' pTDdé de
EXEMPLE I : Préparation de l'acétal de fructose.The following procedures are the most important
EXAMPLE I Preparation of the Fructose Acetal

Le D-fructose pulvérulent (36 g), utilisé comme sucre précurseur, est ajouté à de l'acétone sec (700 ml) contenant du sulfate de cuivre anhydre (100 g) et de l'acide sulfurique concentré (35 ml). The powdered D-fructose (36 g), used as the precursor sugar, is added to dry acetone (700 ml) containing anhydrous copper sulphate (100 g) and concentrated sulfuric acid (35 ml).

La suspension est agitée pendant 2 h à température ambiante, puis les sels de cuivre en sont éliminés par filtration. La solution est alors refroidie dans un bain de glace, puis additionnée avec forte agitation mécanique d'hydroxyde de calcium (320 g) jusqu'à réaction neutre au rouge Congo. The suspension is stirred for 2 hours at room temperature and then the copper salts are removed by filtration. The solution is then cooled in an ice bath and then added with strong mechanical stirring of calcium hydroxide (320 g) until neutral reaction to Congo red.

Les sels sont filtrés, lavés à l'acétone, et le filtrat est concentré sous pression réduite, ce qui conduit à un solide cristallin (49,4 g). Le rendement est de 95 % en poids. The salts are filtered, washed with acetone, and the filtrate is concentrated under reduced pressure, yielding a crystalline solid (49.4 g). The yield is 95% by weight.

Le produit final est un mélange de diacétals tous deux avec au moins une fonction acétal cyclique en C-4,5, la seconde étant en position C-2,3 ou C-1,2. Il contient 94 % en poids de 2,3:4,5-di-O-isopropylidène-ss-D-fructopyranose et environ 6 % de 1,2:4,5-di-O-isopropylidène-P-D- fructopyranose. The final product is a mixture of diacetals both with at least one C-4,5 cyclic acetal function, the second being in the C-2,3 or C-1,2 position. It contains 94% by weight of 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose and about 6% of 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-β-D-fructopyranose.

On peut éventuellement séparer le premier compose par cristallisation fractionnée dans l'éther-pentane Il présente les caractéristiques suivantes : point de fusion 97 OC, pouvoir rotatoire [cr]D -38,1 OC (C 1,7 dans l'acétone. The first compound can optionally be separated by fractional crystallization in ether-pentane. It has the following characteristics: melting point 97 ° C., rotary power [η] D -38.1 ° C. (C 1.7 in acetone.

Le second (diacétal) présente les caractéristiques suivantes : point de fusion 118-119 OC, pouvoir rotatoire [ol]D -150 OC. The second (diacetal) has the following characteristics: melting point 118-119 OC, rotary power [ol] D -150 OC.

EXEMPLE II : Préparation du 4.5:4' 5'-di-O-isopropy- lidène-di-ss-D-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride :
Dans un récipient en polyéthylène, on dissout dans l'acétone (20 ml), le 2,3:4, 5-di-O-isopropylidène--D- fructopyranose isolé suivant l'exemple I (5 g), de formule

EXAMPLE II Preparation of 4.5: 4 '5'-di-O-isopropylidene-di-ss-D-fructopyranose 1,2': 2,1'-dianhydride
In a polyethylene container, 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-D-fructopyranose, isolated according to Example I (5 g), of formula A, is dissolved in acetone (20 ml).

Me étant le radical méthyle. Me being the methyl radical.

fortement, une solution saturée d'ammoniac dans le dichlorométhane (750 ml).strongly, a saturated solution of ammonia in dichloromethane (750 ml).

Le melange réactionnel encore acide est amené à température ambiante et on ajoute la même solution chlorométhylénique d'ammoniac jusqu'à obtenir un pH d'environ 8-9. Les sels qui se déposent sont éliminés par filtration. The still acidic reaction mixture is brought to room temperature and the same chloromethylene ammonia solution is added until a pH of about 8-9 is reached. The salts that are deposited are removed by filtration.

La solution acétonique est concentrée et le résidu est redissous dans l'hexane bouillant. Par refroidissement de la solution d'hexane, le composé 4,5:4,5'-di-O isopropylidène-di-P-D-fructopyranose 1,2':2,1'-dianhydride cristallise. The acetone solution is concentrated and the residue is redissolved in boiling hexane. On cooling the hexane solution, the compound 4,5: 4,5'-di-O-isopropylidene-di-P-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride crystallizes.

La quantité recueillie (2,6 g) correspond à un rendement de 67 %. Le composé présente un point de fusion 182-1840C et un pouvoir rotatoire [a]D - 297.7 degrés (c 0,8, méthanol). Son spectre de masse en mode d'ionisation par bombardement d'atomes accélérés (FAB) montre un ion quasimoléculaire à m/z 427 (100 %, [M+Na]+). The amount collected (2.6 g) corresponds to a yield of 67%. The compound has a melting point of 182-1840C and a rotational power [a] D - 297.7 degrees (c 0.8, methanol). Its accelerated atom bombardment (FAB) ionization mass spectrum shows a quasimolecular ion at m / z 427 (100%, [M + Na] +).

Son examen en résonance magnétique nucléaire en solution dans le deutériochloroforme indique les caractéristiques suivantes : 1H (500 MHz), 6 4.25 (t,H-4, J3,4 J4,5 = 6,2), 4,14 (ddd, H-5, Js,6 2,5, J5,6' 1.0) 3,98 (dd, H-6, J6,6' 13,1), 3,84 (dd, H-6'), 3,81 (d, H-l, J1 1 12,5), 3,70 (d,H-3), 3,67 (d,H-1'), 1,42, 1,29 (2s de 3H chacun, 2 Me); 13C (50,3 MHz): 6 109.3 (CMe2, dioxolane), 95,5 (C-2), 76,0, 72,8 (2C,C-3--5), 63,7, 61,4 (C-1,6), 27,4, 25,5 (2Me). Anal. Calc. pour C14H2406 : C 53,45 ;
H,6,98. Trouvé : C 53,38 ; H 6,82.Its nuclear magnetic resonance examination in solution in deuterochloroform indicates the following characteristics: 1H (500 MHz), 4.25 (t, H-4, J3.4 J4.5 = 6.2), 4.14 (ddd, H -5, Js, δ 2.5, J5.6 '1.0) 3.98 (dd, H-6, J6.6' 13.1), 3.84 (dd, H-6 '), 3.81 (d, H1, J1 12.5), 3.70 (d, H-3), 3.67 (d, H-1 '), 1.42, 1.29 (2s of 3H each, 2 Me ); 13C (50.3 MHz): 6109.3 (CMe2, dioxolane), 95.5 (C-2), 76.0, 72.8 (2C, C-3--5), 63.7, 61.4 (C-1.6), 27.4, 25.5 (2Me). Anal. Calc. for C14H2406: C, 53.45;
H, 6.98. Found: C, 53.38; H, 6.82.

Sa formule est la suivante

His formula is the following

EXEXPLE III
L'application du mode opératoire de l'Exemple I au composé 1,2:4,5-di-0-isopropylidène-ss-D-fructopyranose ou au mélange de composes 2,3:4,5-di-O-isopropyliaène-P-D- fructopyranose et 1,2:4,5-di-O-isopropylidene-ss-D- fructopyranose conduit également au composé 4,5:4 ,5'-di-O- isopropylidène-di-ss-fructopyranose 1,2': 2,1' -dianhydride avec des rendements comparables.EXEXPLE III
Application of the procedure of Example I to the compound 1,2,4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose or the mixture of 2,3: 4,5-di-O-isopropylenene compounds -PD-fructopyranose and 1,2: 4,5-di-O-isopropylidene-s-D-fructopyranose also leads to the compound 4,5: 4,5'-di-O-isopropylidene-di-ss-fructopyranose 1, 2 ': 2,1'-dianhydride with comparable yields.

L'acétal de fructose utilisé ici est de préférence un mélange, résultat direct de l'exemple I, contenant les deux composés de formule

The fructose acetal used herein is preferably a mixture, a direct result of Example I, containing the two compounds of formula

EXEMPLE IV : Préparation du di-I3-D-fructovranose 1,2':2,1'- dianhydride
Elle s'effectue en utilisant le produit de l'exemple II ou de

EXAMPLE IV Preparation of di-1,3-D-fructovranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride
It is carried out using the product of Example II or

<tb> l'exemple <SEP> III, <SEP> de <SEP> formule <SEP> CMe2
<tb> <SEP> 2
<tb> <SEP> Me2 <SEP> o <SEP> OH
<tb>
Dans un ballon de 100 ml, une solution de 4,5:4,5' di-O-isopropylidène-di-|3-D-fructopyranose 1,2':2,1'- dianhydride (2 g) dans un mélange 9:1 d'acide trifluoroacétique et d'eau (20 ml) est maintenue à température ambiante, avec agitation et sous pression réduite, pendant 10 mn, à l'aide d'un évaporateur rotatif commuté à une trompe à eau. <tb> the example <SEP> III, <SEP> of <SEP> formula <SEP> CMe2
<tb><SEP> 2
<tb><SEP> Me2 <SEP> o <SEP> OH
<Tb>
In a 100 ml flask, a solution of 4.5: 4,5 'di-O-isopropylidene di-3-D-fructopyranose 1,2': 2,1'-dianhydride (2 g) in a mixture 9: 1 of trifluoroacetic acid and water (20 ml) is kept at room temperature, with stirring and under reduced pressure, for 10 minutes, using a rotary evaporator switched to a water pump.

Dans un ballon de 100 ml, une solution de 4,5:4,5'- di-O-isopropylidène-di-ss-D-fructopyranose 1,2' :2,1'- dianhydride (2 g) dans un mélange 9:1 d'acide trifluoroacétique et d'eau (20 ml) est maintenue à température ambiante, avec agitation et sous pression réduite, pendant 10 mn, à l'aide d'un évaporateur rotatif commuté à une trompe à eau. In a 100 ml flask, a solution of 4.5: 4,5'-di-O-isopropylidene-di-ss-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1'-dianhydride (2 g) in a mixture 9: 1 of trifluoroacetic acid and water (20 ml) is kept at room temperature, with stirring and under reduced pressure, for 10 minutes, using a rotary evaporator switched to a water pump.

On concentre ensuite l'eau résiduelle à une température inférieure à 40"C et on recristallise le résidu dans un mélange 1:1 d'éthanol et d'eau, ce qui conduit au compose di-ss-D-fructopyranose 1,2' :2, 1'-dianhydride (1,41 g, rendement 91 %, point de fusion 275-277 OC, pouvoir rotatoire [cc]D -313 OC), dont l'ensemble des caractéristiques physicochimiques sont identiques en tous points au même produit décrit dans la littérature [Carbohydr. Res., 136 (1985) 53-65]. The residual water is then concentrated to a temperature below 40 ° C. and the residue is recrystallized from a 1: 1 mixture of ethanol and water to give the di-ss-D-fructopyranose compound. : 2, 1'-dianhydride (1.41 g, 91% yield, mp 275-277 OC, rotational power [cc] D -313 OC), all of whose physicochemical characteristics are identical in all respects to the same product described in the literature [Carbohydr Res., 136 (1985) 53-65].

Sa formule est la suivante

His formula is the following

EXEMPLE V
Le produit obtenu selon l'exemple IV est soluble dans l'eau. Lorsqu'il est mis en présence d'une solution aqueuse des chlorures de calcium, strontium, baryum ou lanthane, en proportions équimoléculaires, on peut observer la formation de complexes qui cristallisent et sont faciles à extraire par filtration. Le pouvoir de complexation est élevé, de l'ordre de K = 11 M-1.EXAMPLE V
The product obtained according to Example IV is soluble in water. When in the presence of an aqueous solution of calcium chlorides, strontium, barium or lanthanum, in equimolar proportions, one can observe the formation of complexes which crystallize and are easy to extract by filtration. The complexing power is high, of the order of K = 11 M-1.

En particulier, avec le strontium ou avec les lanthanides, il semble, comme on l'a signalé dans l'article
S.J. Angyal, D.C. Craig, J. Defaye et A. Gadelle., Can. J. In particular, with strontium or with lanthanides, it seems, as was pointed out in the article
SJ Angyal, DC Craig, J. Defaye and A. Gadelle., Can. J.

Chem, 68 (1990) 1140-1144, que des complexes tétradentates se forment, en liaison avec le fait que le cycle 1,4-dioxane central du composé est susceptible d'adopter une conformation flexible bateau, alors en outre que les atomes d'oxygène en positions 3 et 3' sont potentiellement proches des atomes d'oxygène du cycle dioxanique central en 1 et 1'.Chem., 68 (1990) 1140-1144, that tetradentate complexes are formed, in connection with the fact that the central 1,4-dioxane ring of the compound is capable of adopting a flexible boat conformation, whereas in addition that the Oxygen at positions 3 and 3 'are potentially close to the oxygen atoms of the central dioxane ring at 1 and 1'.

Cette interprétation théorique des phénomènes réactionnels observés explique ce que l'on constate dans les faits, à savoir que seuls présentent une forte capacité à former des complexes métalliques, les diastéréoisomères qui sont symétriques dans leur construction stérique au niveau des deux atomes de carbone anomériques, à condition encore que l'un au moins des cycles saccharidiques ait une structure en cycle pyranose, si ce n'est de préférence les deux. Tel est bien le cas des dianhydrides du fructose obtenus par le procédé de l'invention conformément aux exemples ci-dessus, dès lors que les atomes de carbone anomériques sont soit tous deux aL, soit tous deux ssD, soit encore l'un aL et l'autre ssD, This theoretical interpretation of the observed reaction phenomena explains what is observed in the facts, namely that only have a strong ability to form metal complexes, the diastereoisomers which are symmetrical in their steric construction at the two anomeric carbon atoms, provided that at least one of the saccharide rings has a pyranose ring structure, if not preferably both. This is indeed the case for the fructose dianhydrides obtained by the process of the invention according to the above examples, since the anomeric carbon atoms are either both aL or both ssD, or else one aL and the other ssD,

Claims

1 / Process for the preparation of a fructose dianhydride having complexing properties with respect to metal cations, characterized in that fructose protected in fructopyranose form is used by prior acetalization in the form of a cyclic acetal formed on the carbon atoms at the 4- and 5-positions of the fructopyranose molecule, and a reciprocal double transacetalization reaction is carried out in the anomeric position of said cyclic fructopyranose acetal by the action of hydrogen fluoride in an anhydrous liquid medium, resulting in a di- acetal di-fructopyranose 1,2 ':: 2,1'-dianhydride which is then subjected to hydrolysis to obtain the ai-PD- and / or di-aL-, and / or t3-D, α-fructopyranose 1 , 2 ': 2,1'-dianhydride.

21. Process according to claim 1, characterized in that the fructose precursor is the commercial natural form D-fructose, the dianhydride obtained being then di-ss-D-fructopyranose 1,2 ': 2,1' -dianhydride.

3 / A method according to claim 1 or 2, characterized in that the fructopyranose acetal used is prepared prior to the transacetalation reaction by performing the acetalation of fructose by condensation of fructose with a ketone, an aldehyde or a dioxyalkane of a hydrocarbon compound of the alkyl, cycloalkyl or aryl type.

4 / A method according to claim 3, characterized in that the acetalation of fructose is performed by acetone in the presence of an acid catalyst.

5 / A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said fructopyranose acetal also comprises a cyclic acetal function in position 2,3 or 1,2.

6 / A method according to claim 5, characterized in that said fructopyranose acetal is a mixture of 2,3: 4,5-di-O-isopropylidene-ss-D-fructopyranose and 1.2: 4,5 di-O -isopropylidene-ss-D-fructopyranose resulting from the acetonation reaction of D-fructose.

7 / A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said transacetalization reaction is carried out in solution in acetone and in that the diacetal dianhydride is then separated in crystalline form by addition of a solution of ammonia in dichloromethane.

8 / Use of the product obtained by the process according to any one of claims 1 to 7 as complexing agent of metal cations, including strontium and lanthanides.