WO2009115707A2 - Préparation de composés hydroquinone amide à propriétés antioxydantes - Google Patents
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- the present invention relates to the preparation of hydroquinone-amide compounds with antioxidant properties derived from an arylacetic acid comprising at least two hydroxyl groups and amines or amino-alkanols corresponding to formula (I)
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- the ubiquinones or coenzymes Q n where n is the number of isoprene units in the R 1 chain, are lipophilic molecules consisting of a benzoquinonc portion and a hydrophobic polyisoprene-trans chain which ensures their stability in an organic medium.
- ATP adenosine triphosphate
- the compounds (III) are obtained industrially by expensive multi-step fermentation or synthesis processes which limit their large-scale use as an antioxidant for the prevention of degenerative diseases and human aging skin appearance (wrinkles), cardio- vascular diseases, neurodegenerative diseases and cancers, by effectively capturing free radicals that degrade cell membranes and lipoproteins.
- the object of the invention is to obtain antioxidant compounds having the above properties, stable and non-toxic, miscible in lipidic media and in aqueous media, allowing effective penetration of cutaneous tissues.
- These compounds (1) have the aromatic nucleus specific to ubiquinols (II) and lend themselves to the oxidation-reduction reaction (1).
- R is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl chain of 1 to 28 carbon atoms.
- amino-2-dodecanol-1 is preferred, with
- R " decyl (n-C 0 H 21 ): formula (Ib) or a dihydroxy alkyl chain:
- R "' is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl chain of 1 to 27 carbon atoms.
- lactone (VI), solid, stable compound is unexpectedly and advantageously, directly condensed with the RNH 2 amines, without activation or protection of the free phenol function, to lead directly to the compounds (I).
- reaction of the amines or aminoalkanols with (VI) is carried out by simple heating between 50 ° C and 150 ° C in an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, or pyridine, in the absence of oxygen and preferably in the presence of a reducing agent such as an alkaline sulfite and preferably sodium dithionite.
- an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, or pyridine
- hydroquinone amides (I) are isolated by appropriate techniques and purified by crystallization.
- the solid state compounds (I) oxidize in the presence of oxygen in solution or in the presence of oxidizing agents, to give the quinone amides (X).
- the preferred oxidizing agent is ferric chloride in an alcohol-water medium, between 0 ° C. and 80 ° C., preferably in ethanol-water medium at 20 ° C.
- the yellow solid quinone amides are purified by crystallization.
- the antioxidant potential in solution of the compounds (I) is evaluated by measuring their reaction with the free radical diphenyl-picrylhydrazide (XI) according to CT. Ho, S. Agric.
- the compounds (I) as a whole have an antioxidant activity close to that of reference.
- the applicant has developed a process for the preparation of hydroquinone-amide compounds with antioxidant properties.
- Example 1 The invention is illustrated by the following Examples 1 to 5: Example 1
- This solid is dissolved in 70 ml of dichloromethane, cooled to 0 ° C.
- the violet mixture is stirred for 15 minutes at 0 ° C. and then hydrolyzed with 100 ml of water.
- the lower organic phase is concentrated to obtain 16.5 g of a brown oil which is used without purification.
- This crude compound (IX) is dissolved in 140 ml of acetic acid and placed in a 250 ml autoclave with 1.5 g of 10% palladium on charcoal catalyst and 80 mg of concentrated sulfuric acid.
- the mixture is heated at 90 ° C. under a pressure of 6 bar of hydrogen and stirred for 3 hours.
- a lactone solution (VI) obtained according to Example 1 is prepared:
- the green heterogeneous mixture is heated at 90 ° C. and stirred for 1 hour under a nitrogen atmosphere and then cooled, hydrolyzed with 50 ml of water and extracted with 100 ml of chloroform.
- the organic phase is washed with 60 ml of 5N aqueous hydrochloric acid and then concentrated in vacuo, to give a residue which is crystallized in 20 ml of diisopropylether, to obtain 1.17 g of white solid.
- Ethanolic solutions containing 200 micromoles per liter of test compound and 100 micromoles per liter of radical (XI) were stirred for 30 minutes at 20 ° C and placed in a 1 cm long vessel and the absorbances were measured.
- the mixture is stirred under a stream of air for 2 hours at 20 ° C.
- the medium is concentrated under vacuum, redissolved in 20 ml of ethyl acetate and washed with 10 ml of a 1N aqueous hydrochloric acid solution.
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Abstract
La présente invention concerne la préparation de composés de formule ( I ) dérivés d'acide arylacétique comportant deux fonctions phénol et une fonction amide à propriétés antiradicalaires et antioxydantes solubles dans les milieux lipidiques. Ces composés peuvent être utilisés comme préparations cosmétiques et pharmaceutiques pour la prévention des dégradations biologiques dues aux radicaux libres.
Description
Préparation de composés hydroquinone amide à propriétés antioxydantes
La présente invention concerne la préparation de composés hydroquinones-amides à propriétés antioxydantes dérivés d'un acide arylacétique comportant au moins deux groupes hydroxy et aminés ou amino-alcanols correspondants à la formule ( I )
avec R = alkyl (-CnH2n+1) ou R = hydroxyalkyl (-CnH2n+1O) ou R = dihydroxyalkyl (-CnH2n+1O2) n étant compris entre 1 et 30.
Les composés ( I ) possèdent la structure aromatique des coenzymes Q réduits ou ubiquinols de formule ( II )
eux-mêmes forme réduite des coenzymes Q ou ubiquinones de formule ( III ) connues pour leurs propriétés antioxydantes et inhibitrices de radicaux libres chez l'homme (B. Halliwell et J. Gutteridge - Free radicals in Biology and Medicine - 1998).
FEUILLE DE REMPLACEMENT (Règle 2S)
Les ubiquinones ou coenzymes Qn où n est le nombre d'unités isoprène dans la chaîne R1, sont des molécules lipophiles constituées d'une partie benzoquinonc et d'une chaîne polyisoprène-trans hydrophobe qui assure leur stabilité en milieu organique.
Chez l'homme en particulier la coenzyme Qi0 de formule ( III ) avec n = 10, après réduction « in-vivo » en hydroquinone de formule ( II ) selon la réaction réversible ( 1 ), est impliquée dans les mitochondries lors de la respiration cellulaire, dans la production d'adénosine triphosphate (ATP) et dans le ralentissement du vieillissement cellulaire en captant les radicaux libres selon la réaction ( 2 ).
(S. Yamashita - Détection of ubiquinol and ubiquinone as a marker of oxidative stress, Anal. Biochemistry, 1997, 250 p. 66).
( III ) ( H ) Réaction ( 1 )
( H ) ( IV )
Réaction ( 2 )
Les composés ( III ) sont obtenus industriellement par des procédés de fermentation ou de synthèse multi-étapes coûteux qui limitent leur utilisation à grande échelle comme antioxydant pour la prévention des maladies dégénératrices et du vieillissement humain aspect de la peau (rides), maladies cardio-vasculaires, maladies neuro-dégénératrices et cancers, en captant efficacement les radicaux libres qui dégradent les membranes cellulaires et les lipoprotéines.
Le but de l'invention est d'obtenir des composés antioxydants dotés des propriétés ci- dessus, stables et non-toxiques, miscibles dans les milieux lipidiques et dans les milieux aqueux, permettant une pénétration efficace au niveau des tissus cutanés.
Ces composés ( 1 ) présentent le noyau aromatique propre aux ubiquinols ( II ) et se prêtent à la réaction d'oxydo-réduction ( 1 ).
Ils sont obtenus par amidation de l'acide dihydroxy-2,5 diméthoxy-3,4 methyl-5 benzèneacétique ( V ) sous forme de son dérivé cyclique ( VI ), par condensation avec une aminé de formule RNH2 où R représente :
soit une chaîne R' alkyl linéaire ou branchée comportant 1 à 30 atomes de carbone formule ( Ia ). soit une chaîne hydroxy alkyl :
R"— CH-NH2
CH2 OH ^ Yjj \
où R" est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyl linéaire ou branchée de 1 à 28 atomes de carbone.
Pour les usages pré-cités on préfère l'amino-2-dodécanol-l, avec
R"= decyl (n-Ci0H21) : formule ( Ib ). soit une chaîne dihydroxy alkyl :
CH2OH R1"— -C-CH2OH
NH2 ( VIII )
où R"' est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyl linéaire ou branchée de 1 à 27 atomes de carbone.
Pour les usages pré-cités on préfère l'amino-2 propane diol-1,3, avec R'"= H : formule ( Ic ).
La formation des amides ( I ) à partir des aminés R5NH2 ou des aminoalcanols ( VII ) ou ( VIII ), est effectuée par simple chauffage en l'absence d'air d'un équivalent molaire de la lactone phénol ( VI ) en milieu solvant : réaction ( 3 ).
( VI ) ( Ia )
( VI ) ( Ic )
Réaction ( 3 )
La lactonephénol ( VI ) n'a été décrite qu'une fois (V.G. Ramsey, Journal of the American Chemical Society 1966, p. 1553).
Elle est obtenue par ozonolyse de la coenzyme Q9 (formule ( III ) avec n = 9), réduction par le zinc, acétylation puis hydrolyse en milieu acide. Le coût élevé de la matière première, ainsi que le danger lié à l'utilisation industrielle de l'ozone, nous ont conduit à développer une méthode nouvelle de synthèse du composé ( VI ), en 3 étapes, à partir de la coenzyme Q0 (formule ( III ) avec n = O),
matière première industrielle de la coenzyme Q|(). par réduction en hydroquinonc de formule ( II ) où Ri= H.
Cette réduction est effectuée par le dithionite de sodium en milieu aqueux avec un rendement quantitatif.
La condensation avec le glyoxylate d'éthyle en présence d'un acide de Lewis, notamment le tétrachlorure de titane entre -10°C et 60°C et en particulier à 0°C, permet d'obtenir le composé nouveau ( IX ) avec un rendement quantitatif. (Synthesis 2004, p. 760).
L'hydrogénation de ( IX ) en présence de palladium sur charbon en milieu acide tel que l'acide acétique en présence d'un acide fort et en particulier en présence d'acide sulfurique entre 0°C et 120°C, de préférence à 900C, conduit directement à la lactone ( VI ) avec un rendement isolé de 68 % à partir de la coenzyme Q0 : réaction ( 4 ) :
( VI ) ( IX )
Réaction ( 4 )
La lactone ( VI ), composé solide, stable, est de façon inattendue et avantageuse, directement condensée avec les aminés RNH2, sans activation ni protection de la fonction phénol libre, pour conduire directement aux composés ( I ).
La réaction des aminés ou des aminoalcanols avec ( VI ) est effectuée par simple chauffage entre 50°C et 150°C dans un solvant polaire aprotique tel que la N-méthylpyrrolidone, le diméthylformamide, ou la pyridine, en l'absence d'oxygène et de préférence en présence d'un agent réducteur tel qu'un sulfite alcalin et de préférence le dithionite de sodium.
Après hydrolyse, les hydroquinones-amides ( I ) sont isolées selon les techniques appropriées et purifiées par cristallisation.
Les composés ( I ) stables à l'état solide s'oxydent en présence d'oxygène en solution ou en présence d'agents oxydants, pour conduire aux quinones-amides ( X ).
( X )
L'agent oxydant préféré est le chlorure ferrique en milieu alcool-eau, entre 0°C et 8O0C, de préférence en milieu ethanol-eau à 20°C. Les quinone-amides solides jaunes sont purifiées par cristallisation.
Le potentiel antioxydant en solution des composés ( I ) est évalué par mesure de leur réaction avec le radical libre diphényl-picrylhydrazide ( XI ) selon CT. Ho, S. Agric.
Food Chem. 1999, p. 3975, en prenant comme référence le gallate de méthyle ( XII ).
Les composés ( I ) dans leur ensemble présentent une activité antioxydante proche de celle de référence.
( XI ) ( XII )
La demanderesse a mis au point un procédé de préparation de composés hydroquinone- amides à propriétés antioxydantes.
Ces composés peuvent être façonnés en comprimés, capsules, ou en mélange dans les préparations cosmétiques ou pharmaceutiques selon les techniques habituelles. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention.
L'invention est illustrée par les exemples 1 à 5 suivants :
Exemple 1
Obtention de la lactone de formule ( VI ) à partir de diméthoxy-2,3 methyl-5 benzoquinone-1,4 (coenzyme Qo) :
On prépare une solution de 9,2 g (0,0505 mole) de diméthoxy-2,3 methyl-5 benzoquinone-1,4 dans 100 ml d'acétate d'éthyle à 2O0C.
On ajoute une solution de 31 g (0,178 mole) de dithionite de sodium dans 150 ml d'eau et on agite 30 minutes. Le milieu rouge se décolore en jaune pâle.
La phase organique est séparée et concentrée sous vide pour obtenir 9,2 g de solide beige. F = 77°C.
Ce solide est dissout dans 70 ml de dichlorométhane, refroidi à 00C.
Puis une solution commerciale de 10,7 g (0,0525 mole) de glyoxylate d'éthyle à 50 % dans le toluène est ajoutée, suivie de 5,5 ml (0,05 mole) de chlorure de titane.
Le mélange violet est agité 15 minutes à 00C puis hydrolyse par 100 ml d'eau.
La phase organique inférieure est concentrée pour obtenir 16,5 g d'une huile marron qui est utilisée sans purification.
Ce composé ( IX ) brut est dissous dans 140 ml d'acide acétique et placé dans un autoclave de 250 ml avec 1,5 g de catalyseur Palladium à 10 % sur charbon et 80 mg d'acide sulfurique concentré.
Le mélange est chauffé à 900C sous pression de 6 bars d'hydrogène et agité pendant 3 heures.
Après refroidissement, le mélange est filtré puis concentré sous pression réduite.
Le résidu est cristallisé dans 30 ml de diisopropylether, pour obtenir 8,3 g de solide gris.
F = 1400C
Rendement = 68 % à partir de Q0.
Exemple 2
Obtention de l'amide ( Ia ) où R' = nCsHp
On prépare une solution de lactone ( VI ), obtenue selon l'exemple 1 :
2 g (8,03 mmole) dans 20 ml de pyridine, on ajoute 1,0 g (7,8 mmole) de n-octylamine et 2, 14 g ( 10,4 mmole) de dithionite de sodium.
Le mélange hétérogène vert est chauffé à 9O0C et agité 1 heure sous atmosphère d'azote puis refroidi, hydrolyse par 50 ml d'eau, extrait par 100 ml de chloroforme. La phase organique est lavée par 60 ml d'acide chlorhydrique aqueux 5N puis concentrée sous vide, pour conduire à un résidu qui est cristallisé dans 20 ml de diisopropylether, pour obtenir 1 , 17 g de solide blanc.
F = 92-93°C.
Rendement = 36 % à partir de la n-octylamine.
De la même manière la n-decylamine et la n-dodecylamine ont été condensées avec la lactone de formule ( VI ), pour obtenir les résulats suivants :
Exemple 3
Obtention de l'amide ( Ib ) où R" = nCi0H2i
Le mode opératoire de l'exemple 2 utilisant comme aminé l'amino-2 dodécanol-1 a conduit à l'amide ( Ib ), avec R" = C10H21.
F = 141-142 0C
Rendement = 55 % à partir de l'amino-2 dodécanol-1.
Exemple 4
Obtention de l'amide ( Ic ) où R'"= H
Le mode opératoire de l'exemple 2 utilisant comme aminé l'amino-2 propanediol- 1 ,3 a conduit à l'amide ( Ic ), R'" = H, isolé après chromatographie sur gel de silice au moyen d'un mélange dichlorométhane-méthanol 95/5 sous forme d'une huile.
Titre RMN 1H - 93 %
Rendement = 17 % à partir de l'amino-2 propanediol- 1 ,3.
L'effet inhibiteur des radicaux libres revendiqué pour les composés ( Ia ) et ( Ib ) obtenus à l'état pur, a été évalué par mesure de leurs absorbances en spectrophotométrie UV à 516 nanomètres en présence de radical diphénylpicrylhydrazide ( XI ).
On a préparé des solutions éthanoliques contenant 200 micromoles par litre de composé à tester et 100 micromoles par litre de radical ( XI ) agitées 30 minutes à 20°C et placées dans une cuve de 1 cm de longueur et on a mesuré les absorbances.
a) Mise en évidence de l'effet inhibiteur par rapport à la référence :
Dans les conditions de mesure d' absorbance à 516 nanomètres, on place dans la cellule UV 2 micromoles de référence ou de substrat ( Ia ) et ( Ib ).
On introduit une solution de 200 micromoles de radical ( XI ), jusqu'à obtention de la coloration violette caractéristique du radical et on mesure l' absorbance du milieu :
Les composés nouveaux ( Ia ) et ( Ib ) présentent une activité anti-radicaux libres voisine qui correspond en équivalent molaire à la moitié de celle du gallate de méthyle pris comme référence.
Exemple 5
Oxydation des hydroquinone-amides ( I ) en quinones ( X ) où R' = nC^Hπ
On prépare une solution du composé ( Ia ) où R = nC8Hi7 selon l'exemple 2 :
60 mg (0,17 mmole) dans 4,5 ml d'éthanol et 0,5 ml d'eau. On ajoute 27,5 mg ( 0,17 mmole) de chlorure ferrique.
Le mélange est agité sous courant d'air pendant 2 heures à 20°C.
Le milieu est concentré sous vide, redissout dans 20 ml d'acétate d'éthyle et lavé par 10 ml d'une solution aqueuse IN d'acide chlorhydrique.
La phase organique est concentrée pour obtenir 57 mg de solide jaune.
F = 103-104°C.
Rendement = 95 % à partir de Phydroquinone-amide.
La même technique d'oxydation appliquée aux composés hydroquinone-amides ( I ) dans les exemples 2, 3 et 4, a conduit aux résultats suivants :
Claims
REVENDICATIONS
1) Composés hydroquinone-amides dérivés d'un acide arylacétique comportant au moins deux groupes hydroxy et d'aminés ou aminoalcanols correspondant à la formule ( I )
avec R = alkyl (-CnH2n+O ou R = hydroxyalkyl (-CnH2n+I O) ou R = dihydroxyalkyl (-CnH2n+, O2) n étant compris entre 1 et 30.
2) Procédé de préparation des composés hydroquinone-amides de formule ( I ) selon la revendication 1), caractérisé en ce que l'on fait réagir l'acide dihydroxy-2,5 diméthoxy-3,4 méthyl-6 benzèneacétique sous forme de lactone ( VI ) avec une aminé, un aminoalcanol ou un aminoalcanediol.
( VI )
3) Procédé selon la revendication 2) caractérisé par le fait que le groupe R de la formule ( I ) est constitué d'une chaîne alkyle R' linéaire ou branchée contenant de 1 à 30 atomes de carbone, conduisant aux composés ( Ia )
( Ia )
4) Procédé selon la revendication 2) caractérisé par le fait que le groupe R de la formule ( I ) est constitué d'une chaîne hydroxyalkyle où le substituant R" est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyle linéaire ou branchée de 1 à 28 atomes de carbone, conduisant aux composés ( Ib )
( Ib )
5) Procédé selon la revendication 2) caractérisé par le fait que le groupe R de la formule ( I ) est constitué d'une chaîne dihydroxyalkyle où le substituant R'" est un atome d'hydrogène ou une chaîne alkyle linéaire ou branchée de 1 à 27 atomes de carbone, conduisant aux composés ( Ic )
( Ic )
6) Procédé d'obtention et de purification des composés hydroquinone-amides de formule ( I ) selon la revendication 2) caractérisé par le fait que les composés aminé RNH2 sont condensés avec le dérivé lactone ( VI ) par chauffage dans un solvant polaire aprotique en présence d'un agent réducteur, suivi d'hydrolyse et de cristallisation ou chromatographie.
7) Procédé selon les revendications 2) et 6) où la température du milieu de condensation est comprise entre 50°C et 1500C.
8) Procédé selon les revendications 2), 6) et 7) où la condensation est effectuée en présence d'un agent réducteur du groupe des sulfites alcalins.
9) Utilisation des dérivés hydroquinone-amides de formule ( I ) tels que définis selon la revendication 1 ), pour la fabrication de préparations cosmétiques ou pharmaceutiques destinées à la prévention des dégradations biologiques dues aux radicaux libres.
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