FR3008972A1 - Procede d'esterification de molecules polaires. - Google Patents
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Abstract
Procédé d'estérification de molécules porteuses de fonction polaires comprenant une étape de silylation desdits groupes polaires.
Description
PROCEDE D'ESTERIFICATION DE MOLECULES POLAIRES La vinification est le processus permettant de passer de la récolte du raisin à la mise en bouteille. Elle comprend toutes les étapes permettant la transformation du moût, ou jus de raisin, en vin. Une partie des opérations, comme l'éraflage, le pressurage, le débourbage, les fermentations alcoolique et malolactique et la macération, est commune, que l'on prépare du vin rouge, rosé ou blanc, mais ces opérations peuvent être effectuées dans un ordre différent. D'autres opérations sont spécifiques à un type de vin de cuve, voire spécifique à un vin. La fermentation est une étape clé de la vinification et comprend deux étapes élémentaires : - la fermentation alcoolique qui permet la transformation des sucres en alcool : c'est le métabolisme primaire, la métabolisation des molécules d'arômes : c'est le métabolisme secondaire. Les arômes du vin sont nombreux et variés. Ce sont des composés volatils dont la formation est continue depuis la récolte, jusqu'au vieillissement du vin et même lors de l'ouverture de la bouteille où des mécanismes d'oxydation ont lieu de par le contact avec l'oxygène. On distingue généralement trois classes d'arômes : - les arômes variétaux (arômes primaires) qui proviennent directement du métabolisme du raisin au cours de sa maturation. Ils sont caractéristiques d'un cépage ou d'une famille de cépage et donne ainsi la typicité au vin, - les arômes fermentaires ou secondaires produits par le métabolisme des micro-organismes (levures, bactéries) responsables des fermentations alcoolique et malolactique et - les arômes de vieillissement ou tertiaires générés lors de l'élevage du vin et de son évolution en bouteille. Ils proviennent de la transformation par voie chimique (hydrolyse acide) et biochimique (voie enzymatique) de composés odorants ou de précurseurs variétaux déjà présents dans le vin jeune.
Les composés phénoliques n'ont pas d'odeur ni de goût mais confèrent une grande partie des propriétés organoleptiques, notamment l'astringence, l'amertume et la couleur des vins. La composition phénolique du raisin varie selon le cépage, la maturité, l'état sanitaire, le site d'implantation et l'année. De façon générale, les composés phénoliques sont divisés en deux familles : - les composés flavonoïdes, caractérisés par un squelette de base à 15 atomes de carbone de type 2-phényl-benzopyrone et - les composés non-flavonoïdes qui regroupent les stilbènes et les esters hydroxycinnamoyltartriques séparés entre les acides hydroxybenzoïques et les acides hydroxycinnamiques (Ribéreau-Gayon, P. Identification d'esters des acides cinnamiques et de l'acide tartrique dans les limbes et les baies. C.R. Acad. Sci. 1965, 341). Trois esters hydroxycinnamoyltartriques, ont été identifiés et sont illustrés dans la figure 1 : OH R = OH : Acide trans-caftarique R = H : Acide trans-coutarique R = OMe : Acide trans-fertarique Figure 1 : esters hydroxycinnamoyltartriques Dans les moûts, les esters hydroxycinnamoyltatriques proviennent principalement de la pulpe et de la pellicule. Dans la pellicule, les teneurs s'échelonnent entre 0,06 et 0,78 mg/g de pellicule pour l'acide caftarique et entre 0 et 0,3 mg/g pour l'acide coutarique. L'acide fertarique est quant à lui présent en très faibles quantités dans la pellicule (< 0,06 mg/g de pellicule). Les concentrations en esters hydroxycinnamoyltartriques varient considérablement en fonction du cépage ainsi que la proportion de chaque composé, ce dernier paramètre pouvant servir de critère taxonomique. Durant le processus de développement de la baie, la concentration en esters hydroxycinnamoyltartriques diminue puis se stabilise à maturité oenologique. De plus, sous l'action d'enzymes, ces composés sont souvent modifiés lors de la vinification. Les principales réactions biochimiques ayant lieu sont des réactions d'oxydoréduction, d'addition et de condensation. C'est ainsi que l'acide caftarique peut être oxydé en ortho-quinone par la polyphénoloxydase (PPO) puis subir une réaction d'addition du glutathion pour donner l'acide gluthathionyl caftarique (GRP ou Grape Reaction Product) selon la réaction donnée dans la figure 2 : OH OH PPO, 02 Glutathion 3.- CO2H CO2H GRP ou Grape Reaction Product Acide glutathionyl caftarique Figure 2 : formation du GRP Il existe de nombreuses méthodes pour quantifier ces différents composés dans les matrices biologiques mais elles sont souvent longues et coûteuses (Robbins R. J. J. Agric. Food Chem., (2003), 51, No. 10). De plus, ces composés sont présents à très faibles teneurs dans les vins et modifiables au cours de temps, ce qui rend leur quantification difficile. Ainsi, afin de proposer une solution analytique globale fiable, des méthodes basées soit sur de la dilution isotopique (SIDA ou Stable Isotope Dilution Assay), soit sur de la dilution diastéréoisomérique (DIDA ou Dlastereoisomeric Dilution Assay) sont incontournables. Toutefois ces méthodes nécessitent l'utilisation d'analogues marqués par des isotopes stables de ces esters hydroxycinnamoyltartriques ou celle de leurs diastéréoisomères qu'il faut donc synthétiser au préalable. Ces méthodes permettent de compenser les pertes de substrat dues à l'instabilité chimique des composés ou à la préparation des échantillons.
Ainsi, Schlatterer J. et al. (J. Chrom. A, (2006), 1137, 216-222) décrivent la quantification par dilution diastéréoisomérique couplée à la spectrométrie de masse de 3R-3R'-zeaxanthine dans des plantes utilisant la 3R-3'S-meso-zeaxanthine comme standard interne. Attya M. et al. (http://www.soc.chim.it/files/divisioni/chiman/Allegati/COMUNICAZIONI PO STER.pdf ANA-P0-015 page 5) mentionnent la quantification par dilution diastéréoisomérique de l'ochratoxine A dans des aliments. Mazzotti F. et al. (Rapid Communications in Mass Spectrometry (2009), 23, pages 38033806) décrivent la quantification de la roténone dans l'huile d'olive et les eaux de rivière par dilution isotopique couplée à la chromatographie liquide haute performance et utilisant la roténone-d3 comme standard interne. Attya M. et al. (Molecules (2010), 15, 8734-8746) décrivent une méthode par spectrométrie de masse en mode MRM couplée à la dilution isotopique pour mesurer les taux de microcomposants dans des échantillons d'huile d'olive soumis à différents traitements thermiques. Roland A. et al. (J. Chrom. A (2012), 1217, 1626-1635) rapportent également une méthode de chromatographie liquide couplée à une spectrométrie de masse en tandem mettant en oeuvre une dilution isotopique pour la détection, dans un moût de raisin blanc, des précurseurs glutathionylés ou cysteinylés du 3-mercaptohexan-1-ol et de la 4-mercapto-4-méthylpentan-2-one. Hixson et al. (Journal of Agricultural and Food Chemistry (2012), 60, 2293-2298) décrivent la synthèse de coumarate d'éthyle et de ferulate d'éthyle deutérés qui sont utilisés pour suivre la formation de ces deux esters lors de la production de deux variétés de vins, le Grenache et la Syrah.
Aussi le but de la présente invention est de synthétiser les différents esters hydroxycinnamoyltatriques, notamment les acides caftarique, coutarique et fertarique, naturels et modifiés (sous forme d'isotopes stables ou de diastéréoisomères) afin d'en disposer en tant qu'étalons analytiques pour quantifier ces composés dans des matrices biologiques de type moût de raisin. Dans le cas de l'utilisation de la dilution isotopique comme méthode de quantification, il faut obtenir les isotopes stables des composés naturels et dans le cas de l'utilisation de la dilution diastéréoisomérique en tant que méthode de quantification, il faut obtenir les analogues diastéréoisomériques des composés naturels.
L'estérification au sens large est l'une des réactions les plus classiques. Que ce soit pour une modification de la fonctionnalité, une diminution de la polarité de la molécule, un outil pour la synthèse d'analogues, ou une méthode de protection, la réaction d'estérification est aujourd'hui une réaction extrêmement courante. Elle peut être réalisée, entre une fonction alcool et une fonction acide, via un agent alkylant, par exemple en milieu basique (iodures d'alcanes, sels de Meerwein et le diméthyl sulfate), via un agent alkylant activé par d'autres composés (réaction de Mitsunobu, notamment pour l'estérification d'alcools primaires et secondaires) ou par l'activation de l'acide carboxylique. Cependant, de par leur importante polarité, certains acides et alcools sont insolubles dans les solvants organiques usuels, rendant la réaction d'estérification difficile. Ainsi des essais de synthèse de l'acide transcaftarique par estérification de l'acide caféique avec l'acide L-(+)-tartrique ont été réalisés mais n'ont pas permis d'isoler le composé attendu (A. Roland : Influence des phénomènes d'oxydation lors de l'élaboration des moûts sur la qualité aromatique des vins de Melon B. et de Sauvignon Blanc en Val de Loire, (2010), Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire Montpellier http ://www.su paci ro.fr/theses/extranet/10- 0016 ROLAND.pdf). Allais F. et al. (Synthesis (2009), 21, 3571-3578) décrivent la synthèse totale de malate de feruloyle par réaction de l'acide férulique avec l'acide malique ; cette synthèse, si elle donne de bons rendements, nécessite plusieurs étapes de protection et de déprotection des groupes hydroxy et des fonctions acides qui la rendent difficilement utilisable en routine. En poursuivant leurs travaux, les inventeurs ont découvert qu'en mettant en oeuvre, préalablement à l'estérification, une étape de protection des groupes polaires des composés entrant dans la réaction d'estérification, par des groupes silylés, ils obtenaient un procédé d'estérification efficace, rapide et applicable à des molécules porteuses de groupements polaires. Nakao R. et al. (Bull. Chem.Soc. Jpn. (1981), 54, 1267-1268) rapportent une méthode d'estérification d'acides carboxyliques par des alcools en présence de chlorosilanes dans un solvant. D'après les auteurs, cette méthode, est efficace avec des composés de structure très simple, notamment lorsque les acides et les alcools sont uniquement des chaînes alkyles, mais ne donne pas de bons rendements avec des t-butylalcools et les phénols. Aussi la présente invention a pour objet un procédé de synthèse de 5 composés de formule (I) AiC00A2 (I) dans laquelle Al et A2 représentent chacun, indépendamment l'un de l'autre, un groupe carboné choisi parmi les groupes (C1-C20)alkyle linéaires ou 10 ramifiés, (C1-C20)alcényle linéaires ou ramifiés, (C1-C20)alcoxy linéaires ou ramifiés, (C3-C8)cycloalkyle, les groupes hétérocycliques, les groupes aryle, les groupes aryl(C1-C20)alkyle, les groupes aryl(C1-C20)alcényle et les hétéroaryles, à condition que l'un au moins de Al et A2 soit porteur d'au moins une fonction polaire, 15 ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) l'introduction d'un groupe silyle -SiR1R2R3, dans lequel R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent chacun, indépendamment l'un de l'autre un groupe (C1-C6)alkyle ou un groupe aryle, sur la fonction alcool et les autres groupes 20 polaires éventuellement présents, d'un composé de formule A2OH (II) dans laquelle A2 est tel que défini précédemment, pour donner un composé de formule (II') A'2OSi R1R2R3 (II') 25 dans laquelle A'2 a la même définition que A2 mais dont les groupes polaires, lorsqu'ils sont présents, sont silylés, b) la protection, par un dérivé silylé, des groupes polaires éventuellement présents, à l'exception de la fonction -COOH, d'un composé de formule (III) 30 AiCOOH (III) dans laquelle Al est tel que défini précédemment pour donner un composé de formule (III') A'1COOH (III') dans laquelle A'1 a la même définition que Al mais dont les groupes polaires, lorsqu'ils sont présents, sont silylés, à l'exception de la fonction -COOH nécessaire à l'étape suivante et c) la réaction du composé de formule (II') avec le composé de formule (III') pour donner un composé de formule (I'), A'1COOA'2 (I') dans laquelle A'1 et A'2 sont tels que définis précédemment et d) la déprotection des fonctions polaires silylées de A'1 et A'2 par traitement en milieu acide pour obtenir un composé de formule (I). Ainsi le procédé de l'invention permet l'estérification entre deux composés dont l'un au moins ou les deux sont porteurs de fonctions polaires autres que les fonctions acide ou alcool entrant dans la réaction d'estérification. Ces composés porteurs de fonction polaires sont peu ou pas solubles dans les solvants organiques, ce qui rend impossible leur estérification dans des conditions classiques. La fonction alcool silylée des composés de formule (II') reste réactive et est capable de réagir dans la réaction d'estérification. Au sens de la présente invention, on entend par groupe (C1-C6)alkyle linéaire ou ramifié, un groupe comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, choisi parmi les groupes méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, n-butyle, isobutyle, t-butyle, sec-butyle, isopentyle, neopentyle, hexyle, heptyle ; on entend par groupe (C1-C20)alkyle linéaire ou ramifié, un groupe comprenant de 1 à 20 atomes de carbone choisi parmi les groupes méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, n-butyle, isobutyle, t-butyle, sec-butyle, isopentyle, neopentyle, hexyle, heptyle, octyle, nonyle, décyle, undécyle, docécyle, tétradécyle, pentadécyle, hexadécyle, octadécyle ; on entend par groupe (C1-C20)alcényle linéaires ou ramifié un groupe monovalent comprenant de 1 à 20 atomes de carbone et ayant au moins une double liaison. En fonction de la place de la double liaison et des substituants, le cas échéant, la géométrie de la double liaison peut être de type E ou de type Z, configuration cis ou trans. Des exemples spécifiques de groupe alcényle comprennent un groupe vinyle, un groupe allyle, un groupe 1-propényle, un groupe 2-propényle, un groupe 1-butényle, un groupe 2-butényle (y compris les formes cis et trans), un 3-butényle, un groupe pentényle et un groupe hexényle, et on préfère un groupe propènyle ; on entend par groupe (C1-C20)alcoxy linéaire ou ramifié, un groupe choisi parmi les groupes méthoxy, éthoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, t-butoxy, pentoxy, hexyloxy, octyloxy, dodécyloxy ; on entend par (C3-C8)cycloalkyle, un groupe choisi parmi les groupes cyclopropyle, cyclobutyle, cyclohexyle, cycloheptyle et cyclooctyle ; on entend par groupe hétérocyclique, un groupe choisi parmi les groupes aziridinyle, azetidinyle, pyrrolidinyle, pipéridino, pipéridinyle, azépanyle, 1,2,5,6-tétrahydropyridyle, imidazolidinyle, pyrazolidinyle, pipérazinyle, homopipérazinyle, pyrazolinyle, oxiranyle, tétrahydrofuranyle, tétrahydro-2H-pyranyle, 5,6-dihydro-2Hpyranyle, oxazolidinyle, morpholino, morpholinyle, thioxazolidinyle, thiomorpholinyle, 2H-oxazolyle, 2H-thioxazolyle, dihydroindolyle, dihydroisoindolyle, dihydrobenzofuranyle, benzimidazolidinyle, dihydrobenzoxazolyle, dihydrobenzothioxazolyle, benzodioxolinyle, tétrahydroquinolyle, tétrahydroisoquinolyle, dihydro-2H-chromanyle, dihydro-/ H-chromanyle, dihydro-2H-thiochromanyle, dihydro-1H- thiochromanyle, tétrahydroquinoxalinyle, tétrahydroquinazolinyle et dihydrobenzodioxanyle ; on entend par groupe aryle, un groupe choisi parmi les groupes phényle et naphthyle ; on entend par groupe hétéroaryle, un groupe choisi parmi les groupes furyle, thiényle, pyrrolyle, imidazolyle, pyrazolyle, oxazolyle, isoxazolyle, oxadiazolyle, thiazolyle, isothiazolyle, thiadiazolyle, triazolyle, tétrazolyle, pyridyle, pyridazinyle, pyrimidinyle, pyrazinyle, triazinyle, benzofuranyle, benzothiophényle, benzoxazolyle, benzothiazolyle, isoindolyle, indolyle, indazolyle, benzimidazolyle, benzotriazolyle, oxazolopyrimidinyle, thiazolopyrimidinyle, pyrrolopyridinyle, pyrrolopyrimidinyle, imidazopyridinyle, purinyle, quinolinyle, isoquinolinyle, cinnolinyle, phthalazinyle, quinazolinyle, quinoxalinyle et naphthyridinyle ; on entend par groupe aryl(C1-C20)alkyle, un groupe (C1-C20)alkyle tel que défini ci-dessus et contenant un groupe aryle tel que défini précédemment ; on entend par groupe aryl(C1-C20)alcényle un groupe (C1-C20)alcényle tel que défini ci-dessus et contenant un groupe aryle tel que défini précédemment. Au sens de la présente invention on entend par groupe polaire un groupe comprenant au moins un hétéroatome, c'est-à-dire un atome autre que le carbone ou l'hydrogène. On peut citer à titre d'exemple les atomes d'oxygène et d'azote. L'introduction du groupe -SiR1R2R3, appelée silylation, est réalisée sur l'ensemble des groupes polaires présents sur A2. Elle est réalisée par toute technique connue de l'homme du métier, notamment par réaction avec l'hexaméthyldisilazane ou l'hexaméthyldisiloxane. Dans ce cas R1, R2 et R3 sont identiques et représentent chacun un groupe méthyle. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le procédé peut également se faire dans un seul récipient en utilisant directement III (forme déprotégée), c'est-à-dire sans protéger extemporanément les fonctions polaires autres que l'acide carboxylique présentes sur la molécule (procédé one-pot); ce procédé one-pot peut être schématisé comme suit : A1COOH Persilylation (III) H+ A2OH [A'20SiR1R2R3] A'1COOA'2 AiC00A2 (II) (II') (I') (I) Lorsque les groupes polaires éventuellement présents sur Al du composé de formule (III), à l'exclusion du groupe -COOH nécessaire pour la réaction d'estérification, sont silylés dans une étape indépendante, alors cette silylation est réalisée par toute technique connue de l'homme du métier, notamment par réaction avec un agent de silylation, notamment avec un agent permettant la substitution des atomes d'hydrogène actifs par un groupement tert-butyldiméthylsilyle, comme par exemple le trifluorométhanesulfonate de tert-butyldimethylsilyle ou TBDMS triflate ou le chlorure de tert-butyldiméthylsilyle. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le composé de formule (II), A2OH, est un acide alpha, beta ou gamma hydroxylé, notamment l'acide tartrique répondant à la formule (IIa) OH CO2H OH HO2C (11a) Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, on fait réagir un composé de formule (II') A'20Si RiR2R3 (II') dans laquelle R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent chacun un groupe (C1-C6)alkyle ou un groupe aryle, avec un composé de formule (III'a) (lira) dans laquelle R'4, R'5 et R'6 sont indépendants les uns des autres et R'4 est choisi parmi l'atome d'hydrogène, le groupe OTBDMS, et le groupe méthoxy, R'5 est choisi parmi le groupe OTBDMS et le groupe méthoxy, R'6 est choisi parmi l'atome d'hydrogène et le groupe méthoxy et et on obtient un composé de formule (I'c) dans laquelle A'2, R'4, R'5 et R'6 sont tels que définis précédemment puis on soumet le composé (I'c) à un traitement en milieu acide pour obtenir un 20 composé de formule (Ic) (Ic) dans laquelle R4, R5 et R6 sont indépendants les uns des autres et R4 est choisi parmi l'atome d'hydrogène, le groupe OH et le groupe méthoxy, R5 est choisi parmi le groupe OH et le groupe méthoxy, R6 est choisi parmi l'atome d'hydrogène et le groupe méthoxy. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, on fait réagir le composé de formule (II') avec un composé de formule (III'b) choisi parmi ceux donnés dans le tableau 1 ci-dessous: Tableau 1 0 OH R'4 R'5 R'6 / (Ill'b) R' ---L. 4 11 il.6 n.Y-.%'''' n5 Dérivé silylé de l'acide OTBDMS OTBDMS H caféique Dérivé silylé de l'acide H OTBDMS H coumarique Dérivé silylé de l'acide OCH3 OTBDMS H férulique Dérivé silylé de l'acide OCH3 OCH3 H 3,4-diméthoxy- cinnamique Dérivé silylé de l'acide OCH3 OTBDMS OCH3 sinapique Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, on fait réagir l'acide tartrique persilylé de formule (II'a) CO2SiR1 R2R3 R3R2R1 SiOOSiRi R2R3 (Il'a) CO2SiR1 R2R3 dans laquelle R1, R2 et R3 sont identiques et représentent chacun un groupe(C1-C6)alkyle ou un groupe aryle, notamment un groupe méthyle, 5 avec un composé de formule (III'a) O OH (III'a) F.4--it- R6 ri. R% tel que défini précédemment pour donner un composé de formule (I'a) 10 (l'a) dans laquelle R'4, R'5 et R'6 sont tels que définis précédemment puis on soumet le composé (I'a) à un traitement en milieu acide pour obtenir un composé de formule (Ia). 15 (la) dans laquelle R4, R5 et R6 sont indépendants les uns des autres et - R4 est choisi parmi l'atome d'hydrogène, le groupe OH et le groupe 20 méthoxy, R5 est choisi parmi le groupe OH et le groupe méthoxy, R6 est choisi parmi l'atome d'hydrogène et le groupe méthoxy. Dans toutes ces variantes du procédé selon l'invention, l'étape de silylation peut être réalisée de manière indépendante ou dans un procédé one-pot. Lorsque les composés de formule (II) possèdent un ou des carbones asymétriques, alors, dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdits composés peuvent être sous forme d'énantiomères ou de diastéréoisomères. Ainsi, l'acide tartrique peut être utilisé soit sous forme L(+), soit sous sa forme D(-), soit sous sa forme méso. Certains composés de formule (I) sont nouveaux et font également partie de l'invention, ce sont les composés méso formés par estérification de chacun des acides donnés dans le tableau 1 ci-dessus et répondant notamment à la formule (Ib) ci-dessous. (lb) R4 = H; R5 = OH; R6 = OH; Acide méso caftarique R4 = H; R5 = OH; R6 = H; Acide méso couttarique R4 = H; R5 = OH; R6 = OMe; Acide méso fertarique Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, les composés de formules (III') et (III'a) sont marqués par des isotopes stables. Ces composés sont soit disponibles dans le commerce, soit sont préparés selon des techniques décrites dans la littérature et font partie des connaissances générales de l'homme du métier. Dans ce cas, ces molécules peuvent être en outre utilisées en tant que standard interne dans des méthodes de quantification par dilution isotopique. Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, les 25 dérivés silylés utilisés dans l'étape a) sont choisis dans le groupe comprenant les dérivés silylés qui donnent des groupes silyles qui s'hydrolysent en milieu acide comme par exemple l'hexaméthyldisilazane (HMDS) qui donne des groupes triméthylsilyles. Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, les dérivés silylés utilisés dans l'étape b) sont choisis dans le groupe des agents donnant des groupes silyles résistants en milieu acide faible et basique comme par exemple le tert-butyldimethylsilyle (TBDMS). Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, l'étape a) est réalisée en présence d'hexamethyldisilazane en présence d'un catalyseur, notamment de l'iode, à une température comprise 10 entre 50 et 100 °C, avantageusement entre 80 et 90 °C. Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, l'étape b), lorsqu'elle est réalisée de manière indépendante préalablement à l'étape d'estérification c) l'est dans un solvant polaire aprotique, comme par exemple le diméthylformamide, l'acétonitrile, le tétrahydrofurane et leurs 15 mélanges, en présence d'une base, comme par exemple la 2,6-lutidine ou l'imidazole, et d'un agent silylant tel que le tert-butyldiméthylsilyle trifluorométhane sulfonate ou le chlorure de tert-butyldiméthylsilyle. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'étape c) est réalisée en présence de chlorure de thionyle à une température 20 comprise entre 50 et 100 °C, avantageusement entre 60 et 70 °C. Le chlorure de thionyle est avantageusement utilisé en une quantité représentant entre 1 et 20 équivalents, encore plus avantageusement entre 5 et 15 équivalents du composé à estérifier. L'étape d) peut être réalisée par toute technique de déprotection 25 connue de l'homme du métier, notamment elle peut être réalisée en milieu acide, en particulier dans de l'acide chlorhydrique aqueux. Parmi les composés de formule (I) susceptibles d'être synthétisés par le procédé de l'invention, on peut citer les esters hydroxycinnamoyltartriques choisis dans le groupe comprenant l'acide 30 caftarique, l'acide coutarique et l'acide fertarique, sous leur forme naturelle, diastéréoisomérique ou marqués par des isotopes stables. Les composés de formule (I) peuvent être utilisés dans le domaine des produits cosmétiques et/ou alimentaires et également pour la quantification de certains composés naturels.
Aussi l'invention a également pour objet une méthode de quantification des esters hydroxycinnamoyltartriques naturels, notamment présents dans un moût de raisin, comprenant une étape d'étalonnage interne ou externe avec les esters hydroxycinnamoyltartriques modifiés et obtenus notamment par le procédé décrit précédemment. Ces esters hydroxycinnamoyltartriques modifiés peuvent être soit marqués par des isotopes stables, soit être sous forme de diastéréoisomères des molécules naturelles correspondantes. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la méthode de quantification des esters hydroxycinnamoyltartriques, notamment dans un moût de raisin, comprend une étape de dilution isotopique avec les esters hydroxycinnamoyltartriques marqués, obtenus par le procédé selon l'invention. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la méthode de quantification des esters hydroxycinnamoyltartriques, notamment dans un moût de raisin, comprend une étape de dilution diastéréoisomérique avec les esters hydroxycinnamoyltartriques obtenus notamment par le procédé selon la présente invention. Dans ce cas on utilise le diastéréoisomère non naturel.
L'acide caftarique, notamment sous sa forme méso, peut également être utilisé pour préparer l'acide glutathionyle caftarique par exemple selon la méthode décrite par Capone, D. L. et al., J. Agric. Food Chem. (2012), 60, 3515-3523. Les exemples 1 à 3 qui suivent illustrent l'invention.
EXEMPLE 1 : Synthèse de l'acide caftarique 1.1. Synthèse de l'acide tartrique L-(+) persilylé MW = 438 g/mol C161-13806Si4 TMSO TMSO OTMS O OTMS 1 O OH O HMDS, 12 cat. OH 0 OH MW = 150 g/mol C4H606 L'acide L-(+) tartrique (750 mg, 5 mmol, 10 eq.), l'iode (19 mg, 0,075 mmol, 0,15 éq.) et l'hexaméthyledisilazane ou HMDS (2,4 mL ,11 mmol, 22 éq.) sont agités sous argon. Le mélange est chauffé progressivement à 90°C en 1h. Quand le milieu réactionnel se solubilise, le mélange est refroidi et utilisé directement dans l'étape suivante. On obtient le composé 1. 1H NMR (CDCI3): 15 (ppm) 4,62 (s, 2H, CH), 0,29 (s, 18H, O-Si(CH3)3), 0,12 (s, 18H, COO-Si-(CH3)3). (Obtenu après concentration sous vide) 1.2. Protection de l'acide caféique O OH 1. TBDMSOTf, 2,6-lutidine 2. 1:1 Me0H/H20 OH K2CO3 OH OTBDMS OTBDMS 2 OH MW = 180 g/mol MW = 408 g/mol C9H804 C21H3604Si2 On utilise la méthode décrite par Bogucki D. E. et al. (Can. J. Chem. (1997), 75, 1783-1794) pour la protection de l'acide caféique. Sous argon et à température ambiante, l'acide caféique (360 mg, 2 mmol, 1 éq.) est mis en suspension dans du dichlorométhane anhydre (10 mL). Le tert-butyldiméthylesilyle trifluorométhane sulfonate (2,1 mL, 9 mmol, 4,5 éq.) puis la 2,6-lutidine (1,5 mL, 13 mmol, 6,5 éq.) sont successivement ajoutés. Le milieu réactionnel est agité pendant 3 h (suivi par chromatographie liquide haute performance, HPLC). La phase organique est ensuite lavée par une solution aqueuse d'acide chlorhydrique (HClaq) 1 M (2 x 10 mL), puis par de l'eau (10 mL). La phase organique est séchée sur sulfate de sodium anhydre, filtrée et concentrée sous pression réduite. On obtient l'intermédiaire trisilylé sous forme d'une huile jaune, qui est alors dissous dans un mélange méthanol/eau 1/1 (20 mL). On ajoute du carbonate de potassium, K2CO3 (276 mg, 2 mmol, 1 éq.) et on agite le mélange à température ambiante pendant 5 h. La solution est concentrée à environ 50% du volume total sous pression réduite. La phase aqueuse est acidifiée avec HClaq 1 M et le produit extrait avec de l'acétate d'éthyle (3 x 25 mL). La phase organique est alors séchée sur sulfate de sodium anhydre, filtrée et concentrée sous pression réduite. On obtient 2 (750 mg, 1,82 mmol, 92%) sous forme d'un solide brun. 1H NMR (CDCI3): 15 (ppm) 7,65 (d, 1H, J = 15,9 Hz, HAO ; 7,03 (m, 2H, HAr) ; 6,82 (d, 1H, J = 8,3 Hz, HAr) ; 6,23 (d, 1H, J = 15,9 Hz, HAO ; 0,98 (d, 18H, J = 4,3 Hz, Si-C(CH3)3) ; 0,20 (d, 12H, J = 3,3 Hz, Si(CH3)z)- 13C NMR (CDCI3): 15 172,4 ; 150,1 ; 147,5 ; 147,2 ; 127,9 ; 122,9 ; 121,4 ; 120,8 ; 114,9 ; 26,1 ; 18,7 ; 3,8 Spectre de masse (mass spectrum m/z (relative intensity)): 409 (M+) T°f = 141°C 1.3. Synthèse de l'acide caftarique OH OTBDMS OTBDMS 1.1,SOCl2 2. HClaq OH 2 3 MW = 408 g/mol MW= 312 g/mol C21H3604Si2 C131-11209 Le composé 2 brut obtenu précédemment (204 mg, 0,5 mmol, 1 éq.) est directement ajouté à l'intermédiaire 1 (5 mmol, 10 éq.) fraîchement préparé selon l'exemple 1.1. Du chlorure de thionyle (0,055 mL, 0,75 mmol, 1,5 éq.) est ajouté goutte à goutte. La réaction est suivie par HPLC et du chlorure de thionyle (de 3 à 10 équivalents supplémentaires) est ajouté jusqu'à ce que la réaction soit terminée. Le mélange est refroidi à température ambiante puis concentré sous pression réduite. De l'acétate d'éthyle (15 mL) est ajouté et la solution lavée avec HClaq 1 M (1 x 10 mL) et de l'eau (1 x 10 mL). La phase organique est séchée sur sulfate de sodium anhydre, filtrée et concentrée sous pression réduite. L'intermédiaire obtenu est repris dans du THF (2 mL) et HClaq 6 M (2 mL) est ajouté. Le produit est concentré puis purifié par HPLC préparative (élution 5 à 25% Acétonitrile 1/1000 TFA dans de l'eau 1/1000 TFA) et les fractions pures combinées et lyophilisées pour donner le composé 3 (81,12 mg, 0,26 mmol, 52%). 1H NMR (CD30D): 15 (ppm) 7,64 (d, 1H, J = 15,9 Hz, HAlc), 7,03 (d, 1H, J = 1,9 Hz, HA,), 6.94 (dd, 1H, J1 = 1,9 Hz, J2 = 8,2 Hz, HA,), 6,74 (d, 1H, J = 8,2 Hz, HA,), 6,28 (d, 1H, J = 15,9 Hz, HAic), 5,51 (d, 1H, J = 2,4 Hz, CH), 4,73 (d, 1H, J = 2,4 Hz, CH) 13C NMR (D20): 15 173,9, 171,2, 168,2, 147,7, 147,5, 144,3, 126,9, 123,1, 116,3, 115,4, 113,2, 74,1, 70,4 Spectre de masse : mass spectrum m/z (relative intensity): 311 (M-) L'acide caftarique sous sa forme D(-) est préparé selon le même protocole en partant de l'acide D(-) tartrique. Les acides fertarique et coutarique, sous leurs formes L(+) et D(-) 5 sont préparés selon le même protocole en partant respectivement des acides férulique et coumarique. Exemple 2 : Synthèse de l'acide méso-caftarique 10 2.1. Synthèse de l'acide méso-tartrique persilylé OH 0 HO OH O OH MW = 150 g/mol C4H606 Selon la procédure décrite dans l'exemple 1.1 pour l'acide L-(+)-tartrique, à partir de l'acide méso-tartrique on obtient 4. 15 2.2 Synthèse de l'acide méso-caftarique MW= 438 g/mol C161-13806Si4 HMDS, 12 cat. TMSO »- TMSO OTMS O OTMS 4 O OTBDMS OTBDMS OH 2 5 OH 1. 4, SOCl2 2. HCIaq MW = 408 g/mol MW= 312 g/mol C21 H3604Si2 C131-11209 Selon la procédure décrite dans les exemples 1.2 et 1.3 par réaction 20 de l'acide caféique protégé 2 avec la molécule 4 fraîchement préparée et du chlorure de thionyle, on obtient 5. 1H NMR (CD30D): 15 (ppm) 7,64 (d, 1H, J = 15,9 Hz, HAlc), 7,05 (d, 1H, J = 2,0 Hz, HA,), 6.96 (dd, 1H, J1 = 2,0 Hz, J2 = 8,2 Hz, HA,), 6,77 (d, 1H, J = 8,2 Hz, HA,), 6,34 (d, 1H, J = 15,9 Hz, HAic), 5,55 (d, 1H, J = 2,6 Hz, CH), 4,65 (d, 1H, J = 2,6 Hz, CH).
Les acides fertarique et coutarique, sous leurs formes méso, sont préparés selon le même protocole en partant respectivement des acides férulique et coumarique.
Exemple 3 Synthèse « one pot » des acides hydroxycinnamoyltatriquess HMDS excès, OH 12 cat. HO, -CCO2H 90°C OH OSiMe3 Me3SiO2CCO2SiMe3 OSiMe3 SOCl2, 70-80°C COOH OH COOH COOH R= H, OH ou OMe OH L'acide L-(+) tartrique (750 mg, 5 mmol, 10 éq.), l'iode (19 mg, 0,075 mmol, 0,15 éq.) et l'hexaméthyledisilazane ou HMDS (2,4 mL ,11 mmol, 22 éq.) sont agités sous argon. Le mélange est chauffé progressivement à 90°C en 1h. Quand le milieu réactionnel se solubilise, le mélange est refroidi. L'acide (caféique, coumarique ou férulique) (0,5 mmol, 1 éq.) est ajouté, ainsi que du chlorure de thionyle (0,055 mL, 0,75 mmol, 1,5 éq.). La réaction est suivie par HPLC et du chlorure de thionyle (de 3 à 10 équivalents supplémentaires) est ajouté jusqu'à ce que la réaction soit terminée. Le mélange est refroidi à température ambiante puis concentré sous pression réduite. De l'acétate d'éthyle (15 mL) est ajouté et la solution lavée avec HClaq 1 M (1 x 10 mL) et de l'eau (1 x 10 mL). La phase organique est séchée sur sulfate de sodium anhydre, filtrée et concentrée sous pression réduite. Par HPLC, on observe la formation du produit attendu ainsi que d'autres produits non identifiés. Le brut peut être purifié par HPLC préparative. Les acides fertarique et coutarique, sous leurs formes L(+) et D(-) 5 sont préparés selon le même protocole en partant respectivement des acides férulique et coumarique. Les formes méso peuvent également être obtenues par la méthode one-pot à partir de l'acide méso-tartrique. Ainsi, il a été démontré qu'il était possible de faire l'estérification en 10 one-pot et d'obtenir ainsi très facilement et à partir de réactifs commerciaux bon marché, les acides hydroxycinnamoyltatriques d'intérêt. Au vu des résultats obtenus, la méthode objet de l'invention met en oeuvre des réactifs peu couteux et permet d'avoir accès à des molécules 15 polyfonctionnalisées en one-pot.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Procédé de synthèse de composés de formule (I) AiC00A2 (I) dans laquelle Al et A2 représentent chacun, indépendamment l'un de l'autre, un groupe carboné choisi parmi les groupes (C1-C20)alkyle linéaires ou ramifiés, (C1-C20)alcényle linéaires ou ramifiés, (C1-C20)alcoxy linéaires ou ramifiés, (C3-C8)cycloalkyle, les groupes hétérocycliques, les groupes aryle, les groupe aryl(C1-C20)alkyle, les groupes aryl(C1-C20)alcényle et les hétéroaryles, à condition que l'un au moins de Al et A2 soit porteur d'au moins une fonction polaire, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) l'introduction d'un groupe silyle -SiR1R2R3, dans lequel R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent chacun indépendamment l'un de l'autre un groupe (C1-C6)alkyle ou un groupe aryle, sur la fonction alcool et les autres groupes polaires éventuellement présents, d'un composé de formule A2OH (II) dans laquelle A2 est tel que défini précédemment, pour donner un composé de formule (II') A'2OSi Ri R2R3 (II') dans laquelle A'2 a la même définition que A2 mais dont les groupes polaires, lorsqu'ils sont présents, sont silylés, b) la protection, par un dérivé silylé, des groupes polaires éventuellement présents, à l'exception de la fonction -COOH, d'un composé de formule (III) AiCOOH (III) dans laquelle Al est tel que défini précédemment pour donner un composé de formule (III') A'1COOH (III') dans laquelle A'1 a la même définition que Al mais dont les groupes polaires, lorsqu'ils sont présents, sont silylés, àl'exception de la fonction -COOH nécessaire à l'étape suivante et c) la réaction du composé de formule (II') avec le composé de formule (III') pour donner un composé de formule (I'), A'1COOA'2 (I') dans laquelle A'1 et A'2 sont tels que définis précédemment et d) la déprotection des fonctions polaires silylées de A'1 et A'2 par traitement en milieu acide, pour obtenir un composé de formule (I).
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est réalisé dans un seul récipient.
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé de formule (II) utilisé dans l'étape a) est un acide alpha, beta ou gamma hydroxylé, notamment l'acide tartrique répondant à la formule (IIa) OH HO2C (11a)
- 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans l'étape c) on fait réagir un composé de formule (II') A'20Si Ri R2R3 (II') dans laquelle R1, R2 et R3, identiques ou différents, représentent chacun un 25 groupe (C1-C6)alkyle ou un groupe aryle, avec un composé de formule (III'a) (Ill'a) dans laquelle R'4, R'5 et R'6 sont indépendants les uns des autres etR'4 est choisi parmi l'atome d'hydrogène, le groupe OTBDMS, et le groupe méthoxy, R'5 est choisi parmi le groupe OTBDMS et le groupe méthoxy, R'6 est choisi parmi l'atome d'hydrogène et le groupe méthoxy et 5 et on obtient un composé de formule (I'c) dans laquelle A'2, R'4, R'5 et R'6 sont tels que définis précédemment puis on soumet le composé (I'c) à un traitement en milieu acide pour obtenir un 10 composé de formule (Ic). (Ic) dans laquelle R4, R5 et R6 sont indépendants les uns des autres et R4 est choisi parmi l'atome d'hydrogène, le groupe OH et le groupe méthoxy, 15 R5 est choisi parmi le groupe OH et le groupe méthoxy, R6 est choisi parmi l'atome d'hydrogène et le groupe méthoxy.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait réagir l'acide tartrique persilylé de formule (II'a) 20 CO2SiR1 R2R3 R3R2R1 SiOOSiRi R2R3 (II'a) CO2SiR1 R2R3 dans laquelle R1, R2 et R3 sont identiques et représentent chacun un groupe(C1-C6)alkyle ou un groupe aryle, notamment un groupe méthyle, 25 avec un composé de formule (III'a) (lira) tel que défini précédemment pour donner un composé de formule (I'a) (l'a) dans laquelle R'4, R'5 et R'6 sont tels que définis précédemment puis on soumet le composé (I'a) à un traitement en milieu acide pour obtenir un composé de formule (Ia) (la)
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dérivés silylés utilisés dans l'étape a) sont choisis dans le groupe comprenant les dérivés silylés qui s'hydrolysent en milieu acide.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dérivés silylés utilisés dans l'étape b) sont choisis dans le groupe comprenant les éthers de silyles résistants en milieu acide faible et basique.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé de formule (I) est un ester hydroxycinnamoyltartrique choisi dans le groupe comprenant l'acide caftarique, l'acide coutarique et l'acide fertarique sous forme de mélange diastéréoisomérique ou marqués par des isotopes stables.
- 9. Méthode de quantification des esters hydroxycinnamoyltartriques naturels, présents notamment dans un moût de raisin, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape d'étalonnage interne ou externe avec les esters hydroxycinnamoyltartriques, obtenus notamment par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- 10. Méthode de quantification des esters hydroxycinnamoyltartriques naturels, présents notamment dans un moût de raisin, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape de dilution isotopique avec les esters hydroxycinnamoyltartriques marqués, obtenus notamment par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- 11. Composés de formule (Ib) (lb) R4 = H; R5 = OH; R6 = OH; Acide méso caftarique R4 = H; R5 = OH; R6 = H; Acide méso couttarique R4 = H; R5 = OH; R6 = OMe; Acide méso fertarique
- 12. Méthode de quantification des esters hydroxycinnamoyltartriques naturels, présents notamment dans un moût de raisin, caractérisée en cequ'elle comprend une étape d'étalonnage avec un composé de formule (Ib) selon la revendication 10.
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