WO2022106988A1 - Procede d'obtention d'un melange de derives d'au moins deux composes choisis parmi les cardols, les cardanols et les acides anacardiques - Google Patents

Procede d'obtention d'un melange de derives d'au moins deux composes choisis parmi les cardols, les cardanols et les acides anacardiques Download PDF

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WO2022106988A1
WO2022106988A1 PCT/IB2021/060585 IB2021060585W WO2022106988A1 WO 2022106988 A1 WO2022106988 A1 WO 2022106988A1 IB 2021060585 W IB2021060585 W IB 2021060585W WO 2022106988 A1 WO2022106988 A1 WO 2022106988A1
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WO
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group
mixture
pentadeca
family
derivatives
Prior art date
Application number
PCT/IB2021/060585
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English (en)
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Miarintsoa Michaele RANARIJAONA
Mbolatiana Tovo ANDRIANJAFY
Estelle METAY
Voahangy RAMANANDRAIBE
Benoît BRIOU
Marc Lemaire
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Orpia Innovation
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    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
    • C11D1/02—Anionic compounds
    • C11D1/04—Carboxylic acids or salts thereof
    • C11D1/06—Ether- or thioether carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
    • C11D1/02—Anionic compounds
    • C11D1/04—Carboxylic acids or salts thereof
    • C11D1/08—Polycarboxylic acids containing no nitrogen or sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/48—Medical, disinfecting agents, disinfecting, antibacterial, germicidal or antimicrobial compositions

Definitions

  • the invention relates to a process for obtaining a mixture of oxy carboxylate and/or oxy carboxylic acid derivatives of at least two compounds chosen from cardols, cardanols and anacardic acids, the mixtures which it is possible to obtain via this process and associated products.
  • CNSL or “Cashew Nut Shell Liquid” is a highly viscous brown-black liquid obtained from cashew nut shells (cold or hot press, solvent extraction, supercritical fluid extraction, for example). It is composed of a complex mixture of phenolic derivatives (mainly methylcardols, cardanols, cardols, and anacardic acids) comprising an aliphatic chain which can be saturated or unsaturated with a number of establishments which can range from 1 to 3. The mass percentages of each of the families of compounds mentioned above vary according to the method of extraction. Thus, cold extraction makes it possible to obtain a CNSL mainly composed of anacardic acids, cardols and cardanols.
  • Hot extraction methods or heating of the extracted CNSL cause the decarboxylation of the anacardic acids and produce a mixture rich in cardanols and containing some cardols. Heating also reduces the degree of polymerization of unsaturated CNSL compounds.
  • the compounds are represented by the following formulas 1 to 5.
  • R is an alkyl chain chosen independently for each of the compounds from the following chains:
  • Surfactants or “surfactants” are amphiphilic substances with a dual polar-apolar or hydrophilic-lipophilic affinity. They have interesting properties either emulsifying, or solubilizing, or wetting, or dispersing, or detergent or even antiseptic.
  • the surfactant market is currently booming especially for bio-sourced surfactants due to strong consumer demand.
  • Non-ionic and anionic surfactants account for the largest share of the market.
  • the main anionic surfactants these days are those bearing carboxylate functions.
  • the aforementioned carboxylate compounds are obtained by the etherification of anacardic acids with sodium chloroacetate in the presence of potash in a mixture of toluene and DMSO.
  • “2-(O-carboxymethyl)-6-[(8Z,11Z)-pentadeca-8,11,14-trienyl]-benzoic acid is synthesized.
  • the di-sodium salt of the aforementioned acid is obtained.
  • the sodium di-salt is found to be a better surfactant than the acid form.
  • Document JP 2006 111839 A describes an antibacterial resin obtained by reaction of methylcarboxylated cardanol originating from CNSL with a polylactic acid. This document does not describe any surfactants. The methylcarboxylated cardanol is only used to obtain the resin.
  • An object of the present invention is to provide a process for the synthesis of carboxylate compounds contained in CNSL which overcomes all or part of the drawbacks associated with the process of the prior art.
  • Another object of the invention is to provide mixtures of oxy carboxylate and/or oxy carboxylic acid compounds originating from CNSL.
  • Another object of the invention is to provide a new surfactant originating from CNSL and which has improved solubility in water and/or hexane.
  • Another object of the invention is to propose a new surfactant which is not toxic for human keratinocytes and fibroblasts after 24 hours of incubation at a concentration equal to 1 g/L.
  • the present invention relates to a process for the synthesis of at least one family of oxy carboxylate derivatives and/or of oxy carboxylic acid derivatives from at least one of the families of four compounds represented by one of the formulas general following and more particularly of a mixture of at least two of said families:
  • R is respectively a pentadeca-8,11,14-trienyl group, a pentadeca-8,11-dienyl group, a pentadec-8-enyl group and a pentadecyl group;
  • R is a pentadeca-8,11,14-trienyl group, a pentadeca-8,11-dienyl group, a pentadec-8-enyl group and a pentadecyl group, respectively;
  • R is a pentadeca-8,11,14-trienyl group, a pentadeca-8,11-dienyl group, a pentadec-8-enyl group and a pentadecyl group, respectively.
  • said family or families of 4 compounds are added to a salt of a halogenated carboxylate derivative and/or to a halogenated carboxylic ester in a solution containing a strong base and an alcohol and b) the reaction mixture thus obtained is heated until at a temperature greater than or equal to 50° C. and less than or equal to 90° C. and in particular equal to 70° C. for a given duration.
  • the strong alcohol base mixture is inexpensive and can be harmless to the environment and to the preparers. This is particularly the case when the alcohol is ethanol.
  • a person skilled in the art is able to determine the duration of the reaction. It can be, for example, greater than or equal to 12h and less than or equal to 48 and in particular equal to 24 hours.
  • the strong base can be chosen from NaOH, KOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 ) or an alkali carbonate, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 and/or said alcohol is chosen from primary, secondary and tertiary alcohols and in particular from primary alcohols and more particularly from linear primary alcohols and even more particularly from methanol , ethanol, propanol and butanol.
  • the base is potassium hydroxide combined with a linear primary alcohol, which is preferably chosen from methanol, ethanol, propanol and butanol.
  • the base is potassium hydroxide and the alcohol is ethanol.
  • said salt of a halogenated alkyl carboxylate derivative is chosen from potassium or sodium salts and more particularly from potassium and sodium salts of chlorinated derivatives of carboxylates and more particularly from halogenated salts of alkyl chlorocarbonic acid, halogenated acetate and propionate salts and more particularly the salts of the chlorinated derivatives of these compounds and/or the said halogenated ester is chosen from chlorinated esters and more particularly from ethyl esters and in particular ethyl chloroacetate, ethyl chloropropanoate or ethyl chlorobutanoate.
  • the ester and the salt of the halogenated carboxylate derivative are chlorinated derivatives. More preferably, the ester is ethyl chloroacetate and the salt is the sodium salt of chloroacetate.
  • step b) said solvent is evaporated or optionally after evaporation of said solvent, an acid, preferably a strong acid, is added to the reaction mixture and said oxy carboxylic acid derivative is recovered as well formed in the organic phase of said mixture obtained after the addition of said acid.
  • an acid preferably a strong acid
  • step b) said solvent is therefore evaporated.
  • a soap paste is thus obtained which can be used directly as a surfactant or for the preparation of a product according to the invention.
  • the process of the invention therefore makes it possible in one step to obtain an effective, water-soluble and environmentally friendly surfactant.
  • an acid preferably a strong acid, is added to the reaction mixture and recovers said oxy carboxylic acid derivative thus formed in the organic phase of said mixture obtained after the addition of said acid.
  • the strong acid is chosen from hydrochloric acid, sulfuric acid.
  • hydrochloric acid is used.
  • it is acidified until a pH equal to 3 or 4 is obtained.
  • said family of optionally purified oxy carboxylic acids is reacted with a potassium or sodium salt to obtain a salt.
  • baking soda will advantageously be used because it is inexpensive and easy to handle, weakly basic and therefore not very corrosive.
  • said family or families of compounds are contained in CNSL or decarboxylated CNSL or a mixture of CNSL and decarboxylated CNSL.
  • the inventors have in fact found that the process of the invention could be applied to natural mixtures extracted cold or hot. Surprisingly, the process of the invention does not lead to the decarboxylation of the anacardic acids nor to the polymerization of the unsaturated compounds.
  • the process of the invention does not require any stage of separation of the CNSL compounds; it is therefore simple and quick to implement , has little or no environmental impact, all the reagents are available and very inexpensive.
  • the present invention relates to a mixture of compounds which it is possible to obtain by the process of the invention.
  • the present invention relates to a mixture consisting of or containing the three families of each 4 ionic compounds of the following general formula or their protonated form:
  • R is respectively a pentadeca-8,11,14-trienyl group, a pentadeca-8,11-dienyl group, a pentadec-8-enyl group and a pentadecyl group;
  • R is a pentadeca-8,11,14-trienyl group, a pentadeca-8,11-dienyl group, a pentadec-8-enyl group and a pentadecyl group, respectively;
  • R is respectively a pentadeca-8,11,14-trienyl group, a pentadeca-8,11-dienyl group, a pentadec-8-enyl group and a pentadecyl group and in which R' is an alkyl radical linear, more particularly a linear alkyl radical comprising from 1 to 4 carbon atoms and in particular 2 carbon atoms.
  • This mixture proves to be more effective as an antibacterial and is completely soluble in water; as a surfactant, it provides a more stable foam.
  • the mixture contains the three families of ionic compounds in the form of salts or the three families of carboxylic acids.
  • the proportions of each of the compounds then correspond, preferably the same as those of CNSL or decarboxylated CNSL.
  • the mixture advantageously contains more than 50% by mole of oxy carboxylate derivatives of anacardic acids, from 10% to 20% by mole of oxy carboxylate derivatives of cardols and from 10% to 20% by mole of oxy carboxylate derivatives of cardanols.
  • R' contains 1, 3 or 4 carbon atoms.
  • R' comprises one or two carbon atoms.
  • the present invention also relates to a product chosen from surfactants, foaming agents, antibacterial pharmaceutical compositions, in particular aqueous antibacterial pharmaceutical compositions, deodorants, detergents, in particular household detergents, dishwashing products, detergents, hygiene chosen from soaps, shampoos and shower gels, which, characteristically according to the invention, contains or consists of the mixture of the invention. .
  • the present invention also relates to the use of the mixture of the aforementioned invention, whatever its embodiment, as a surfactant.
  • CNSL designates within the meaning of the invention a mixture of the following compounds: cardanols, cardols, and anacardic acids which mainly contains (more than 50% by mole) anacardic acids, cardols and cardanols (from 10 to 20 mole % for each); the urushiols and the methylcardols being in the trace state (less than 1% by mole) or not detectable by the techniques conventionally used, in particular chromatography.
  • decarboxylated CNSL means a mixture of the following compounds: cardanols, cardols and which contains mainly (more than 50% by mole) cardanols (for the balance).
  • the urushiols and the methylcardols are also in the trace state (less than 1% in mole) or not detectable, not detectable by the techniques conventionally used, in particular chromatography.
  • the CNSL and the decarboxylated CNSL are preferably extracted from Anacadium occidental L.
  • oxy carboxylate derivative designates within the meaning of the invention the derivatives of the indicated compounds which comprise, grafted onto an oxygen atom of the reference compound, a carboxylate ion and optionally a cation (salt).
  • oxy carboxylic acid derivative refers to the acid form of the oxy carboxylate derivative.
  • the strong acid is preferably an aqueous solution of hydrochloric acid.
  • crude CNSL (mixture of non-decarboxylated compounds) is reacted in ethanol with a reduced quantity of sodium chloroacetate (compared to the first synthesis route), still in the presence of potash.
  • the strong acid is preferably an aqueous solution of hydrochloric acid.
  • TLC sica gel plates of 60 F254 on aluminum support from MERCK were used
  • HPLC device comprising a Shimadzu LC-10 AS spectrometer, a Shimadzu SPD-6A UV detector and a Shimadzu CR 6A recorder.
  • FIGS. 1 and 2 TLC was carried out in an eluent system: pure AcOEt and revealed with sulfuric vanillin.
  • the CNSL chromatogram shows the passage of the mixture of anacardic acids at 18.2 min, 16.1 min and at 14.6 min.
  • the cardols and cardanols being in small quantity, they appear on the spectrum at 11.3 min for the cardols and at 12.1 min for the cardanols.
  • the excess sodium chloroacetate is separated by modifying the pH with a hydrochloric acid solution until a pH equal to 3-4 is obtained, then the product is extracted with water and sodium acetate. ethyl (or butyl). CNSL oxyacetic acids are obtained as a dark brown liquid in the organic phase. Discoloration with activated carbon was then carried out. The diacid is mixed with activated charcoal in AcOEt, then stirred at room temperature for 5 hours. After filtration, the carbon is washed several times with AcOEt to recover the oxyacetic acids. The filtrate is then evaporated. The final product is obtained as a light brown wax with a mass yield of 76%.
  • the activated carbon used was recycled and washed with several solvents (Water, MeOH, AcOEt, Hexane) and reused without loss of activity.
  • the treated and bleached product was analyzed by 1 H and 13 C NMR. These analyzes were carried out in the MeOD, with a frequency of 300 MHz within the Spectroscopy department of the University of Lyon1 in the Catalysis Synthesis and Environment laboratory (CASYEN). They used a one-dimensional 1 H and 13 C BRUKER NMR spectrometer. The and 5 show the spectra of the pure product after interpretation and assignment of all the signals with their respective protons and carbons.
  • the product obtained after bleaching and then treatment with baking soda showed foaming properties.
  • the same foaming product can also be obtained by adding sodium carbonate or soda instead of baking soda.
  • the product was mixed with sodium bicarbonate NaHCO 3 and the solution was diluted to 1% with distilled water. The mixture was shaken for 30s and a stable foam was then observed.
  • the reaction with baking soda is shown below:
  • the surfactants marketed must generally have a high foaming power (shampoo type).
  • the foaming power of the surfactant of the invention was compared with LABSA ("Linear alkyl benzene sodium sulfonate") and SDS (sodium dodecyl sulfate).
  • the LABSA was supplied by a local company which: DIPCO SA antananarivo and the SDS was purchased from sigma Sigma Aldrich.
  • the three aqueous solutions were brought to the same pH (8 to 9) with sodium bicarbonate.
  • Three 1% aqueous solutions of each of the surfactants were mechanically shaken for 10 min and the height of the foam was then measured. The results are collated in Table 3 below.
  • the heights of the foams are similar, about 5cm. After 24 hours, it was found that the foam produced by the surfactant of the invention was slightly more stable than the foams obtained with LABSA and SDS.
  • the detergent powers of the mixture of the invention were compared with LABSA and SDS (commercial surfactants are widely used in detergents).
  • a 1% mass aqueous solution of each of the 3 detergents was prepared and a cloth soiled with motor oil was agitated in each of these solutions.
  • the pH is brought to 8-9 for the three solutions (mixture of the invention (RMM 222), LABSA and SDS) before washing the soiled fabric. The results before and after washing are visible on the .
  • HLB hydrophilic-lipophilic balance
  • the tests are carried out on 24-hour-old nauplii by injecting every 15 minutes, 0.1 ml of stock solutions at equal pH (8 to 9) such as LABSA, SDS, and the product of the invention in a hemolysis tube containing 10 Nauplii and 1 ml of artificial sea water.
  • the results are collated in Tables 5 to 7 below.
  • Table 5 corresponds to the results obtained with the LABSA.
  • Table 6 corresponds to the results obtained with the SDS.
  • the LABSA is relatively toxic because even at comparable pH its lethal concentration 50 is 0.17g/L and that of 90 is equal to 0.22g/L.
  • SDS is moderately aqua toxic with a lethal concentration 50 of 0.71g/L and that of 90 at 1.11g/L.
  • the product of the invention (in salt form) is the least aqua toxic of these three products tested with higher lethal concentrations of 3.33 g/L (LC 50 ) and 4.12 g/L (LC 90 ).
  • the synthesis of the CNSL-based surfactant was carried out on a larger scale in order to have more representative samples.
  • a jacketed reactor equipped with a thermometer and a mechanical stirrer was used.
  • the reaction parameters (temperature, molar ratio of reagents, time, pH) are the same as on the laboratory scale and therefore correspond to those described previously.
  • This product contains unreacted CNSL.
  • the latter was separated as shown on the .
  • Ethyl acetate and a 5% (by mass) solution of potassium hydroxide were added.
  • a wash is then carried out with ethyl acetate.
  • An aqueous phase and an organic phase are obtained.
  • the organic ethyl acetate phase contains 25% (by mass) of unreacted CNSL.
  • the aqueous phase is treated with hydrochloric acid, ethyl acetate and then washed three times with water.
  • the aqueous phase contains 75% (by mass) of oxyacetic derivatives of CNSL (in the form of acids) and a residue of ethyl acetate.
  • the mixture is very colorful and discoloration with activated carbon has been implemented.
  • a given quantity of activated carbon was recycled and reused to achieve the decolorization of the total quantity of product synthesized.
  • the yield of discolored product is 93%.
  • the solubility of the mixture of methyl carboxylated anacardic acids and methyl carboxylated cardanols described in the publication cited in the prior art was evaluated in water and hexane. It is 4.1 mg/ml in water and 3.6 mg/ml in hexane.
  • the solubility of the mixture of methyl carboxylated derivatives of the three CNSL families is 13.3 mg/ml in water and 9.2 mg/ml in hexane.
  • the compound referenced A is the mixture of the compounds of the invention obtained according to the synthesis method of the invention and described in the experimental part.
  • Reference compound B is a LABSA; the compound referenced C is SDS (sodium dodecyl sulphate).
  • DMEM Dulbecco's modified Eagle's medium DMSO Dimethyl sulfoxide
  • DO Optical density E Exponent esm Standard error of the mean NHDF Normal human dermal fibroblasts
  • NHEK Normal human epidermal keratinocytes PM Molecular weight
  • Sd “Standard deviation”- Standard deviation SFM Serum free medium TA Room temperature WST Water-soluble tetrazolium salt.
  • Biological material Normal human dermal fibroblasts (NHDF) - Cell type: NHDF, Bioalternatives reference: PF2, used in the 8th passage - Culture conditions: 37°C, 5% CO2 - Culture medium: DMEM base medium optimized for the test , supplemented with 10% fetal calf serum Normal Human Epidermal Keratinocytes (NHEK) - Cell type: NHEK, reference Bioalternatives K341, used in the 3rd passage - Culture conditions: 37°C, 5% CO 2 - Culture medium: Keratinocyte- SFM optimized for the test, supplemented with Epidermal Growth Factor Pituitary Extract
  • the cells were incubated in the presence of WST-8 (highly water-soluble tetrazolium salt) reduced to an orange-colored water-soluble product (formazan) by succinate dehydrogenase (mitochondrial enzyme). This transformation is proportional to the number of living cells and their metabolic activity.
  • the optical density (OD) was measured with a spectrophotometer at 450 nm (VERSAmax, Molecular Devices). The raw data was transferred and processed using Microsoft Excel® software. Intergroup comparisons were made using the unpaired two-tailed Student's t test. Statistical analyzes can be interpreted if n ⁇ 5; however for n ⁇ 5, the calculated data is only provided as an indication.
  • the standard error of the mean (sm) represents the deviation of the sample mean from the true population mean.
  • the esm is calculated by dividing the Sd by the square root of the sample size.
  • Viability percentage (compound OD / control OD) x 100
  • the mixture of the invention soluble at 100 mg/ml in DMSO, was tested at the highest concentration of 1 mg/ml, corresponding to 1% DMSO, the maximum concentration recommended for cell culture. As for all the other compounds, the following concentrations were chosen with a dilution step of 3. A slight reduction in viability (85% of the control), but without morphological changes in the cells, was observed at 1 mg/ ml. However, from the next dilution down to the lowest concentration (4.57E-04 mg/ml), the viability of NHDFs was not affected by mixture A.
  • Compound B (LABSA) was dissolved at 50 mg/ml in test medium. This concentration therefore represented the highest concentration tested. A very strong reduction in viability (cytotoxicity of the compound) was observed up to 0.206 mg/ml. Lower concentrations, 0.069 and 0.023 mg/ml, showed no cytotoxic effect.
  • Compound C (SDS), soluble at 100 mg/ml in test medium, was tested in the first concentration at 10 mg/ml. It showed a strong reduction in the viability of NHDF up to 0.123 mg/ml. The first non-toxic concentration without morphological modifications was 0.041 mg/ml.
  • NHEKs are more fragile cells in culture and generally more sensitive to the compounds tested, which is why the first concentration on NHEKs was chosen according to the viability results obtained on NHDFs.
  • Mixture A at the highest concentration of 1 mg/ml and beyond, did not affect the viability of NHEKs.
  • compound B (LABSA) had a strong impact on the viability of the NHDFs, it was tested from 0.0076 mg/ml on the NHEKs. At this concentration and up to 3.14E-05 mg/ml, it induced strong toxicity and/or morphological changes on NHEKs. Tested at lower concentrations (1.05E-05 and 3.48E-06), compound B no longer affected cell viability.
  • LABSA and SDS exhibit a certain cytotoxicity with the types of cells studied, whereas the product of the invention, for its part, does not exhibit any form of cytotoxicity, even at 1 g/l, the maximum concentration tested. .

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'obtention d'un mélange de dérivés oxy carboxylate et/ou acide oxy carboxylique d'au moins deux composés choisis parmi les cardols, les cardanols et les acides anacardiques. De manière caractéristique, on ajoute ladite ou lesdites familles de 4 composés à un sel d'un dérivé carboxylate halogéné et/ou à un ester carboxylique halogéné dans une solution contenant une base forte et un alcool et on chauffe le mélange réactionnel ainsi obtenu jusqu'à une température supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 90°C et notamment égale à 70°C pendant une durée donnée.

Description

PROCEDE D’OBTENTION D’UN MELANGE DE DERIVES D’AU MOINS DEUX COMPOSES CHOISIS PARMI LES CARDOLS, LES CARDANOLS ET LES ACIDES ANACARDIQUES
L’invention concerne un procédé d’obtention d’un mélange de dérivés oxy carboxylate et/ou acide oxy carboxylique d’au moins deux composés choisis parmi les cardols, les cardanols et les acides anacardiques, les mélanges qu’il est possible d’obtenir via ce procédé et des produits associés.
Le CNSL ou « Cashew Nut Shell Liquid » est un liquide marron noir très visqueux obtenu à partirdes coques de noix de cajou (presse à froid ou à chaud, extraction par solvant, extraction par fluide supercritique, par exemple). Il est composé d’un mélange complexe de dérivés phénoliques (principalement méthylcardols, cardanols, cardols, et acides anacardiques) comportant une chaine aliphatique pouvant être saturée ou insaturée avec un nombre d’instauration pouvant aller de 1 à 3. Les pourcentages massiques de chacune des familles de composés précitées varient en fonction de la méthode d’extraction. Ainsi, l’extraction à froid permet d’obtenir un CNSL majoritairement composé d’acides anacardiques, de cardols et de cardanols. Les méthodes d’extraction à chaud ou le chauffage du CNSL extrait engendrent la décarboxylation des acides anacardiques et produit un mélange riche en cardanols et contenant un peu de cardols. Le chauffage réduit également le degré de polymérisation des composés insaturés du CNSL.
Les composés sont représentés par les formules 1 à 5 suivantes.
Les composés de la famille des méthylcardols sont représentés par la formule suivante :
Figure pctxmlib-appb-I000001
Les composés de la famille des cardanols sont représentés par la formule suivante 
Figure pctxmlib-appb-I000002
Les composés de la famille des cardols sont représentés par la formule suivante 
Figure pctxmlib-appb-I000003
Les composés de la famille des acides anacardiques sont représentés par la formule suivante :
Figure pctxmlib-appb-I000004
Dans toutes ces formules R est une chaîne alkyle choisie de manière indépendante pour chacun des composés parmi les chaînes suivantes :
Figure pctxmlib-appb-I000005
Les pourcentages molaires indiqués ci-dessus sont indiqués à titre indicatif et non limitatif de l’invention.
Les tensio-actifs ou « surfactants » sont des substances amphiphiles possédant une double affinité polaire-apolaire ou bien hydrophile-lipophile. Ils possèdent des propriétés intéressantes soit émulsifiantes, soit solubilisantes, soit mouillantes, soit dispersantes, soit détergentes ou encore antiseptiques.
Le marché des tensio-actifs est actuellement en plein essor surtout pour les tensio-actifs bio-sourcés en raison d’une forte demande des consommateurs. Les tensioactifs non-ioniques et anioniques représentent la plus grande part du marché.
Les tensioactifs anioniques principaux de nos jours sont ceux qui portent des fonctions carboxylates.
La publication de Sonia Koteich Khatib intitulée « Synthesis, Characterization, Evaluation of Interfacial Porperties and Antibacterial Activities of Dicarboxylate Anacardic Acid Derivativesfrom Cashew Nut Shell Liquid of Anacadium occidentale L.”publiée le 15 décembre 2019 dans la revue Journal SurfactDeterg (DOI 10.1002/jsde.12384) décrit un procédé de fabrication de dérivés carboxylates des acides anacardiques. Ces composés carboxylates, sous forme de sels di sodiques, sont des tensio-actifs et des antimicrobiens. Le procédé décrit dans la publication précitée nécessite la séparation des acides anacardiques à partir de CNSL. Cette séparation requiert un traitement complexe nécessitant une grande quantité de solvant et d’acide. Les composés carboxylates précités sont obtenus par l’éthérification des acides anacardiques avec du chloroacétate de sodium en présence de potasse dans un mélange de toluène et de DMSO. En premier lieu, on synthétise le « 2-(O-carboxyméthyl)-6-[(8Z,11Z)-pentadeca-8,11,14-trienyl]-acide benzoïque. Suite à une neutralisation, on obtient le sel di sodique de l’acide précité. Le sel di sodique s’avère être un meilleur tensioactif que la forme acide.
Le document JP 2006 111839 A décrit une résine antibactérienne obtenue par réaction de cardanol méthylcarboxylé provenant du CNSL avec un acide poly lactique. Ce document ne décrit aucun surfactant. Le cardanol méthylcarboxylé ne sert qu’à l’obtention de la résine.
Problème technique à résoudre
Le mélange toluène/DMSO utilisé comme solvant lors de la synthèse de la publication précitée est couteux ; de plus, le toluène est toxique. Surtout la production du surfactant requiert la séparation des acides anacardiques, ce qui est long et couteux.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de synthèse de composés carboxylates contenus dans le CNSL qui remédie à tout ou partie des inconvénients liés au procédé de l’art antérieur.
Un autre but de l’invention est de proposer des mélanges de composés oxy carboxylates et/ou acide oxy carboxyliques provenant du CNSL.
Un autre but de l’invention est de proposer un nouveau surfactant provenant du CNSL et qui présente une solubilité améliorée dans l’eau et/ou l’hexane.
Un autre but de l’invention est de proposer un nouveau tensioactif qui n’est pas toxique pour les kératinocytes et les fibroblastes humains après 24 heures d’incubation à une concentration égale à 1g/L.
Brève description de l’invention
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de synthèse d’au moins une famille de dérivés oxy carboxylate et/ou de dérivés acide oxy carboxylique à partir d’au moins une des familles de quatre composés représentées par l’une des formules générale suivantes et plus particulièrement d’un mélange d’au moins deux desdites familles :
famille des cardanols de formule générale (I)
Figure pctxmlib-appb-I000006
(I) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle;
famille des cardols de formule générale (II)
Figure pctxmlib-appb-I000007
(II) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle ; et
famille des acides anacardiques de formule générale (III)
Figure pctxmlib-appb-I000008
(III) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle. De manière caractéristique, selon l’invention,
a) on ajoute ladite ou lesdites familles de 4 composés à un sel d’un dérivé carboxylate halogéné et/ou à un ester carboxylique halogéné dans une solution contenant une base forte et un alcool et b) on chauffe le mélange réactionnel ainsi obtenu jusqu’à une température supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 90°C et notamment égale à 70°C pendant une durée donnée.
Contrairement à l’art antérieur, le mélange alcool base forte est peu couteux et peut être non nocif pour l’environnement et pour les préparateurs. C’est en particulier le cas, lorsque l’alcool est de l’éthanol.
L’Homme du Métier est à même de déterminer la durée de la réaction. Elle peut être, par exemple, supérieure ou égale à 12h et inférieure ou égale à 48 et en particulier égale à 24 heures.
La base forte peut être choisie parmi NaOH, KOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2) ou un carbonate alcalin, Na2CO3, K2CO3 et/ou ledit alcool est choisi parmi les alcools primaires, secondaires et tertiaire et en particulier parmi les alcools primaires et plus particulièrement parmi les alcools primaires linéaires et plus particulièrement encore parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol et le butanol.
Selon un mode de mise en œuvre préféré, la base est la potasse combinée avec un alcool primaire linéaire, lequel est choisi de préférence parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol et le butanol.
De préférence, dans ce mode de mise en œuvre préféré, la base est la potasse et l’alcool l’éthanol.
Selon un mode de mise en œuvre combinable à l’un quelconque des modes précités,
ledit sel d’un dérivé alkyl carboxylate halogéné est choisi parmi les sels de potassium ou de sodium et plus particulièrement parmi les sels de potassium et de sodium des dérivés chlorés de carboxylates et plus particulièrement parmi les sels halogénés de l’acide alkyl chlorocarbonique, les sels halogénés d’acétate et de propionate et plus particulièrement les sels des dérivés chlorés de ces composés et/ou ledit ester halogéné est choisi parmi les esters chlorés et plus particulièrement parmi les esters d’éthyle et en particulier le chloroacétate d’éthyle, le chloropropanoate d’éthyle ou le chlorobutanoate d’éthyle.
Si un ester halogéné a été utilisé lors de l’étape a), on réalise une saponification des esters des dérivés oxy carboxylates obtenus.
De préférence quel que soit le mode de mise en œuvre, l’ester et le sel de dérivé carboxylate halogéné sont des dérivés chlorés. De préférence encore, l’ester est le chloroacétate d’éthyle et le sel est le sel de sodium du chloroacétate.
Selon l’invention, après l’étape b) on évapore ledit solvant ou éventuellement après évaporation dudit solvant, on ajoute dans le mélange réactionnel un acide, de préférence un acide fort et en ce que l’on récupère ledit dérivé acide oxy carboxylique ainsi formé dans la phase organique dudit mélange obtenu après l’ajout dudit acide.
Selon une variante combinable à chacun des modes de mise en œuvre précités, après l’étape b) on évapore donc ledit solvant. On obtient ainsi une pâte de savons utilisable directement en tant que surfactant ou pour la préparation d’un produit selon l’invention. Le procédé de l’invention permet donc en une étape d’obtenir un surfactant efficace, soluble dans l’eau et respectueux de l’environnement.
Selon une autre variante combinable à chacun des modes de mise en œuvre précités, après l’étape b), après évaporation du solvant ou sans évaporation du solvant, on ajoute dans le mélange réactionnel un acide, de préférence un acide fort et l’on récupère ledit dérivé acide oxy carboxylique ainsi formé dans la phase organique dudit mélange obtenu après l’ajout dudit acide.
L’acide fort est choisi parmi l’acide chlorhydrique, l’acide sulfurique. Avantageusement, on utilise l’acide chlorhydrique. Avantageusement, on acidifie jusqu’à l’obtention d’un pH égal à 3 ou 4.
Avantageusement, quel que soit le mode de mise en œuvre, on purifie et décolore ladite famille de dérivés oxy carboxylate et/ou de dérivés acide oxy carboxyliques obtenue(s) avec du charbon actif.
Lorsque le mélange contient des dérivés acide oxy carboxylique, on fait réagir ladite famille d’acides oxy carboxyliques éventuellement purifiés avec un sel de potassium, ou de sodium pour obtenir un sel. A cet effet, on utilisera avantageusement le bicarbonate de soude car il est peu couteux et facile à manipuler, faiblement basique et donc peu corrosif.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement préféré, ladite ou lesdites familles de composés sont contenues dans du CNSL ou du CNSL décarboxylé ou un mélange de CNSL et de CNSL décarboxylé. Les inventeurs ont en effet constaté que le procédé de l’invention pouvait être appliqué aux mélanges naturels extraits à froid ou à chaud. De manière surprenante, le procédé de l’invention ne conduit pas à la décarboxylation des acides anacardiques ni à la polymérisation des composés insaturés. Le procédé de l’invention ne nécessite aucune étape de séparation des composés du CNSL ; il est donc simple et rapide à mettre en œuvre, n’a pas ou peu d’impact environnemental, tous les réactifs sont disponibles et très peu couteux.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un mélange de composés qu’il est possible d’obtenir par le procédé de l’invention. Ainsi, la présente invention concerne un mélange constitué de ou contenant les trois familles de chacune 4 composés ioniques de formule générale suivantes ou de leur forme protonée :
famille des dérivés oxy carboxylates des cardanols de formule générale (IV)
Figure pctxmlib-appb-I000009
(IV) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle ;
famille des dérivés oxy carboxylates des cardols de formule générale (V)
Figure pctxmlib-appb-I000010
(V) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle ; et
famille des dérivés oxy carboxylates des acides anacardiques de formule générale (VI)
Figure pctxmlib-appb-I000011
(VI) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle et dans lesquelles R’ est un radical alkyl linéaire, plus particulièrement un radical alkyle linéaire comprenant de 1 à 4 atomes de carbone et en particulier 2 atomes de carbone.
Ce mélange s’avère être plus efficace en tant qu’antibactérien et est totalement soluble dans l’eau ; en tant que tensioactif, il procure une mousse plus stable.
Avantageusement le mélange contient les trois familles de composés ioniques sous forme de sels ou les trois familles d’acides carboxyliques. Les proportions de chacun des composés correspondent alors, de préférence les mêmes que celles du CNSL ou du CNSL décarboxylé.
Ainsi, le mélange contient avantageusement plus de 50% en mole des dérivés oxy carboxylates des acides anacardiques, de 10% à 20% en moles des dérives oxy carboxylates des cardols et de 10% à 20% en moles des dérivés oxy carboxylates des cardanols.
Avantageusement, R’ contient 1, 3 ou 4 atomes de carbone.
Avantageusement R’ comprend un ou deux atomes de carbone.
La présente invention concerne également un produit choisi parmi les surfactants, les agents moussant, les compositions pharmaceutiques antibactériennes, en particulier les compositions pharmaceutiques antibactériennes aqueuses, les déodorants, les détergents, en particulier les détergents ménagers, les produits vaisselle, les lessives, les produits d’hygiène choisis parmi les savons, les shampoings et les gels douche , lequel, de manière caractéristique selon l’invention, contient ou est constitué du mélange de l’invention. .
La présente invention concerne également l’utilisation du mélange de l’invention précité, quel que soit son mode de réalisation en tant que surfactant.
Définitions
Le terme « CNSL » désigne au sens de l’invention un mélange des composés suivants : cardanols, cardols, et acides anacardiques qui contient majoritairement (plus de 50% en mole) des acides anacardiques, des cardols et des cardanols (de 10 à 20% en mole pour chacun) ; les urushiols et les méthylcardols étant à l’état de trace (moins de 1% en mole) ou non détectables par les techniques classiquement utilisées, notamment la chromatographie.
Le terme « CNSL décarboxylé » désigne un mélange des composés suivants : cardanols, cardols et qui contient majoritairement (plus de 50% en mole) des cardanols (pour le reste). Les urushiols et les méthylcardols sont à l’état de trace également (moins de 1% en mole) ou non détectables non détectables par les techniques classiquement utilisées, notamment la chromatographie.
Le CNSL et le CNSL décarboxylé sont de préférence extrait de Anacadium occidentale L.
Le terme « dérivé oxy carboxylate » désigne au sens de l’invention les dérivés des composés indiqués qui comportent, greffé sur un atome d’oxygène du composé de référence, un ion carboxylate et éventuellement un cation (sel).
Le terme « dérivé acide oxy carboxylique » désigne la forme acide du dérivé oxy carboxylate.
Première voie de synthèse générale
Figure pctxmlib-appb-I000012
Avec X= Cl, Br, I et de préférence Cl
M= Na+, K+
L’acide fort est de préférence une solution aqueuse d’acide chlorhydrique.
Seconde voie de synthèse générale (on utilise de préférence le chlor o acétate d’éthyle )
Figure pctxmlib-appb-I000013
Avec X= Cl, Br, I et de préférence Cl
M= Na+, K+
Avantageusement, on fait réagir du CNSL brut (mélange de composés non décarboxylés) dans de l’éthanol avec une quantité réduite de chloroacétate de sodium (en comparaison avec la première voie de synthèse), toujours en présence de potasse.
L’acide fort est de préférence une solution aqueuse d’acide chlorhydrique.
Figures
La représente une photographie d’une plaque de chromatographie sur couche mince (CCM) du produit final (mélange d’acides) de la réaction indiquée dans le paragraphe « synthèse » de la présente demande;
La représente un chromatogramme HPLC du produit final (mélange d’acides) de la réaction indiquée dans le paragraphe « synthèse » de la présente demande ;
La représente une photographie des produits obtenus avant décoloration (à gauche) et après décoloration (à droite) ;
La représente le spectre RMN proton du produit final (mélange d’acides) de la réaction indiquée dans le paragraphe « synthèse » de la présente demande ;
La représente le spectre RMN 13C DEPT 135 du produit final (mélange d’acides) de la réaction indiquée dans le paragraphe « synthèse » de la présente demande ;
La représente à gauche des chiffons souillés avec de l’huile et à droite, ces mêmes chiffons après lavage, respectivement avec une solution de LABS, une solution contenant la composition de l’invention et une solution de SDS ;
La représente le schéma de traitement du produit final (mélange d’acides) de la réaction indiquée dans le paragraphe « synthèse » de la présente demande, pour une synthèse de l’ordre du kilo, le CNSL de départ n’ayant pas totalement réagi ; et
La représente une photographie montant la totale solubilité du mélange des composés de l’invention en comparaison avec les sels de sodium des carboxylate d’acides anacardiques.
PARTIE EXPERIMENTALE Exemple de synthèse
Le schéma réactionnel de la synthèse est tel que décrit ci-dessous :
Figure pctxmlib-appb-I000014
L’analyse par chromatographie du CNSL n’a révélé aucune trace d’urushiols ou de méthylcardols.
Un mélange de CNSL, potasse et chloroacétate de sodium dans de l’éthanol a été chauffé à 70°C pendant 24h. La composition molaire du mélange est la suivante :
Pour une mole de CNSL, on a ajouté 1,8 mole de chloroacétate de sodium et 2 moles de potasse.
La réaction a été suivie par CCM (des plaques de gel de silice de 60 F254 sur support en aluminium de MERCK ont été utilisées) et par HPLC (dispositif comportant un spectromètre LC-10 AS Shimadzu, d’un détecteur UV SPD-6A Shimadzu et d’un enregistreur C-R 6A Shimadzu). Les résultats sont représentés sur les figures 1 et 2. La CCM a été faite dans un système d’éluant : AcOEt pure et révélé à la vanilline sulfurique. L’HPLC a été faite dans les conditions suivantes : Colonne Rp 18 (4,6 mm × 250 mm de marque Grace « made in USA »), Système d’éluant : MeOH/AcOEt (7/3), Rév: UV 280nm, C= 5mg/ml.
Le chromatogramme du CNSL montre le passage du mélange d’acides anacardiques à 18,2min, 16,1 min et à 14,6min. Les cardols et les cardanolsétant en faible quantité, ils apparaissent sur le spectre à 11,3 min pour les cardols et à 12,1 min pour les cardanols.
Sur le chromatogramme du produit de la réaction, les pics correspondant aux acides anacardiques ont disparu. Trois nouveaux produits ont été observés. Les pics à 14,6min, 13,5min et 12,2 min correspondent au mélange d’acides oxyacétiques des acides anacardiques formés, le pic à 11,3 min correspond aux acides oxyacétiques des cardanols et à 10,7min on trouve le pic qui correspond aux acides oxyacétiques des cardols.
En HPLC, les acides anacardiques ne sont pas détectés, par contre en CCM des traces sont observées. Nous pouvons dire que les acides anacardiques dans le milieu après réaction sont en très faible concentration.
Le tableau 1 suivant récapitule la réaction et ses conditions opératoires et rendements
CNSL KOH EtOH Chloroacétate de Sodium Rendement Brut pH
30 mmol ou 10,3 g 60 mmol 30ml 66 mmol 11, 8g ou 98% 8
Traitement post réactionnel
L’excès de chloroacétate de sodium est séparé en modifiant le pH avec une solution d’acide chlorhydrique jusqu’à l’obtention d’un pH égal à 3-4 puis le produit est extrait à l’eau et à l’acétate d’éthyle (ou de butyle). Les acides oxyacétiques du CNSL sont obtenus sous la forme d’un liquide marron foncé dans la phase organique. Une décoloration avec du charbon actif a alors été réalisée. Le diacide est mélangé avec du charbon actif dans l’AcOEt, puis agité à température ambiante pendant 5h. Après une filtration, on réalise plusieurs lavages du charbon avec de l’AcOEt pour récupérer les acides oxyacétiques. On évapore ensuite le filtrat. Le produit final est obtenu sous la forme d’une cire marron clair avec un rendement massique de 76%.
La montre la différence entre les produits avant et après décoloration avec la même concentration de 0,5g/ml ; les chiffres indiqués sous les images correspondent à la masse et au volume du produit obtenu. Le tableau 2 récapitule le traitement de décoloration au charbon actif.
HCl 2N Charbon actif Rendement produit décoloré pH Solubilité
28 ml 12g 9g ou 76% 3 Soluble dans l’EtOH et dans l’AcOEt
Le charbon actif utilisé a été recyclé et lavé avec plusieurs solvants (Eau, MeOH, AcOEt, Hexane) et réutilisé sans perte d’activité.
Le produit traité et décoloré a été analysé par RMN 1H et 13C. Ces analyses ont été réalisées dans le MeOD, avec une fréquence de 300 MHz au sein du service de Spectroscopie de l’Université de Lyon1 dans le laboratoire Catalyse Synthèse et Environnement (CASYEN). Ils ont utilisé un spectromètre RMN monodimensionnel 1H et 13C BRUKER. Les et 5 montrent les spectres du produit pur après interprétation et attributions de tous les signaux avec leurs protons et carbones respectifs.
Pouvoirs moussants
Le produit obtenu après décoloration puis traitement avec du bicarbonate de soude a montré des propriétés moussantes.
Le même produit moussant peut également être obtenu par ajout de carbonate de sodium ou de la soude à la place du bicarbonate de soude.
L’ajout de bicarbonate de soude au produit obtenu permet de former des sels des différents acides oxyacétiques des composés du CNSL.
Le produit a été mélangé avec du bicarbonate de soude NaHCO3 et la solution a été diluée jusqu’à 1% avec de l’eau distillée. Le mélange a été secoué pendant 30s et une mousse stable a alors été observée.
La réaction avec le bicarbonate de soude est représentée ci-dessous :
Figure pctxmlib-appb-I000015
Figure pctxmlib-appb-I000016
Les tensio-actifs commercialisés doivent généralement avoir un pouvoir moussant élevé (type shampoing). Le pouvoir moussant du tensioactif de l’invention a été comparé avec le LABSA (« Linear alkyl benzène sodium sulfonate ») et le SDS (dodécyl sulfate de sodium). Le LABSA a été fourni par une société locale qui : DIPCO SA antananarivo et le SDS a été acheté chez sigma Sigma Aldrich. Les trois solutions aqueuses ont été amenées à un même pH (8 à 9) avec du bicarbonate de sodium. Trois solutions aqueuses à 1% de chacun des surfactants ont été secouées mécaniquement pendant 10min et la hauteur de la mousse a été ensuite mesurée. Les résultats sont regroupés dans le tableau 3 suivant.
Tensioactif pH avant NaHCO3 Hauteur de la mousse avant Hauteur de la mousse après
LABSA 1% 1 à 2 730 mg 1,3 cm 5,5cm
RMM 222 1% 4 420mg 2,1cm 5cm
SDS 1% 6 à 7 330mg 1,4 cm 5,4 cm
Les hauteurs des mousses sont semblables, environ de 5cm. Après 24 heures, il a été constaté que la mousse produite par le surfactant de l’invention était légèrement plus stable que les mousses obtenues avec le LABSA et le SDS.
Pouvoirs détergents
Les pouvoirs détergent du mélange de l’invention a été comparé avec du LABSA et du SDS (tensioactifs commerciaux sont très utilisés en détergence). Une solution aqueuse à 1% massique de chacun des 3 détergents a été préparée et un tissu souillé avec de d’huile de vidange a été agité dans chacune de ces solutions. Le pH est ramené à 8-9 pour les trois solutions (mélange de l’invention (RMM 222), LABSA et SDS) avant lavage du tissu souillé. Les résultats avant et après lavage sont visibles sur la .
Au vu de ces résultats, on constate que les pouvoirs nettoyants des trois solutions sont similaires, avec un léger avantage pour la composition de l’invention.
Détermination du HLB de la composition de l’invention
La solubilité de tout agent tensioactif est caractérisé par sa balance hydrophile-lipophile (HLB). Les valeurs de la HLB s’échelonnent entre 1 à 40. Plus ces valeurs sont élevées, plus la solubilité dans l’eau est grande. Selon Davies (en 1957), on peut le calculer par cette formule suivante :
[formule 17]
Figure pctxmlib-appb-I000017
Les incréments HLB des différents groupements sont illustrés dans le tableau 4 suivant.
Groupements hydrophiles Groupements hydrophobes
-SO 4  - Na + 38,7
-COO - K + 21,1
-COO - Na + 19,1
N (amine tertiaire) 9,1
Ester (cycle sorbitane) 6,8
Ester 2,4
-COOH 2,1
-OH 1,9
-O- 1,3
-OH (Sorbitane) 0,5
 -CH-
CH 2 – 0,475
CH 3 –
= CH-
Dans le cas de la composition de l’invention, le calcul a été fait en prenant pour référence les sels de sodium des dérivés oxycarboxylate des acides anacardiques. Une valeur de HLB égale à 34,75 a été calculée.
Etude toxicologie
La toxicité aquatique a été testée avec les nauplii (cystes d’Artemiacatvis).
Test de toxicité aquatique
Les tests sont effectués sur les nauplii âgés de 24h en injectant toutes les 15mn, 0,1ml des solutions mères à pH égaux (8 à 9) tel que le LABSA, le SDS, et le produit de l’invention dans un tube hémolyse contenant 10 Nauplii et 1 ml d’eau de mer artificielle. Les résultats sont regroupés dans les tableaux 5 à 7 ci-dessous.
Le tableau 5 correspond aux résultats obtenus avec le LABSA.
Le tableau 6 correspond aux résultats obtenus avec le SDS.
Le tableau 7 correspond aux résultats obtenus avec le produit de l’invention
C1 (mg/ml) 0,5
Injection V1 (ml) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
V2 (ml) 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8
C2 (mg/ml) 0,05 0,08 0,12 0,14 0,17 0,19 0,21 0,22
Nombre de Nauplii mort 0 1 2 3 5 7 7 9
Concentration Létale CL 50 CL90
C1 (mg/ml) 2,5
Injection V1 (ml) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
V2 (ml) 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8
C2 (mg/ml) 0,23 0,42 0,58 0,71 0,83 0,94 1,03 1,11
Nombre de Naupl i i morts 0 1 2 5 6 8 8 9
Concentration Létale CL 50 CL90
C1 (mg/ml) 10
Injection V1 (ml) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
V2 (ml) 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7
C2 (mg/ml) 0,91 1,67 2,31 2,86 3,33 3,75 4,12
Nombre de Naupl i i morts 1 3 3 4 5 7 9
Concentration Létale CL 50 CL 90
Le LABSA est relativement toxique car même à pH comparable sa concentration létale 50 est de 0,17g/L et celle de 90 est égale à 0,22g/L. Le SDS est moyennement aqua toxique avec une concentration létale 50 de 0,71g/L et celle de 90 à 1,11g/L. Le produit de l’invention (sous forme sel) est le moins aqua toxique de ces trois produits testés avec des concentrations létales plus élevés de 3, 33g/L (CL50) et de 4,12g/L(CL90).
Synthèse à l’échelle du kilo
La synthèse du tensioactif à base CNSL a été réalisé à plus grande échelle dans le but d’avoir des échantillons plus représentatifs. Un réacteur à double enveloppe équipé d’un thermomètre et d’un agitateur mécanique a été utilisé. Les paramètres de la réaction (température, ratio molaire des réactifs, temps, pH) sont les mêmes qu’à l’échelle du laboratoire et correspondent donc à ceux décrits précédemment.
Le produit de la réaction est un précipité marron de pH =7. Ce produit contient du CNSL n’ayant pas réagi. Ce dernier a été séparé comme indiqué sur la . De l’acétate d’éthyle et une solution à 5% (en masse) d’hydroxyde de potassium ont été ajouté. On obtient ainsi un liquide marron de pH =9. On réalise ensuite un lavage à l’acétate d’éthyle. On obtient une phase aqueuse et une phase organique. La phase organique d’acétate d’éthyle contient 25% (en masse) de CNSL n’ayant pas réagi. La phase aqueuse est traitée avec de l’acide chlorhydrique, de l’acétate d’éthyle puis lavée trois fois avec de l’eau. La phase aqueuse contient 75% (en masse) de dérivés oxyacétiques du CNSL (sous forme d’acides) et un résidu d’acétate d’éthyle.
Le mélange est très coloré et une décoloration avec du charbon actif a été mise en œuvre. Une quantité donnée de charbon actif a été recyclée et réutilisée pour réalise la décoloration de la quantité totale de produit synthétisé. Le rendement en produit décoloré est de 93%.
Comparaison de la solubilité dans l’eau des carboxylates d’acides anacardiques et du mélange des sels de sodium des composés selon l’invention
Deux solutions aqueuses contenant respectivement de l’eau et 20g/L soit des sels de sodium des composés oxy carboxylates des acides anacardiques (à gauche sur la ) soit les sels de sodium des composés formant le mélange de l’invention (à droite sur la ). La montre la différence de solubilité des sels de sodium des acides anacardiques seuls dans de l’eau et du mélange des composés de l’invention. A gauche, on constate que la couleur de la solution aqueuse est plus intense qu’à droite ce qui prouve la plus grande solubilité dans l’eau du mélange des composés de l’invention par rapport aux sels de sodium des seuls dérivés des acides anacardiques.
Par ailleurs, la solubilité du mélange d’acides anacardiques méthyl carboxylés et de cardanols méthylcarboxylés décrit dans la publication citée dans l’art antérieur a été évaluée dans l’eau et l’hexane. Elle est de 4,1mg/ml dans l’eau et de 3,6 mg/ml dans l’hexane. En comparaison, la solubilité du mélange des dérivés méthyl carboxylés des trois familles du CNSL (acides anacardiques, cardanols et cardols) est de 13,3 mg/ml dans l’eau et de 9,2mg/ml dans l’hexane.
Effets comparés sur la viabilité des fibroblastes dermiques et des kératinocytes épidermiques humains normaux
Le composé référencé A est le mélange des composés de l’invention obtenu selon la méthode de synthèse de l’invention et décrit dans la partie expérimentale. Le composé référencé B est un LABSA ; le composé référencé C est le SDS (dodécylsulfate de sodium).
Dans la présente étude, les effets des composés ou mélanges A, B et C sur la viabilité des fibroblastes dermiques humains normaux (NHDF) et des kératinocytes épidermiques humains normaux (NHEK) ont été recherchés en utilisant un test standard de réduction du WST-8.
Les abréviations suivantes sont utilisées ci-après : DMEM Dulbecco’s modified Eagle’s medium DMSO Dimethyl sulfoxide DO Densité optique E Exposant esm Erreur standard de la moyenne NHDF Fibroblastes dermiques humains normaux NHEK Kératinocytes épidermiques humains normaux PM Poids moléculaire Sd “Standard deviation”- Ecart-type SFM Serum free medium TA Température ambiante WST Water-soluble tetrazolium salt.
Matériel biologique : Fibroblastes dermiques humains normaux (NHDF) - Type cellulaire : NHDF, référence Bioalternatives : PF2, utilisés au 8e passage - Conditions de culture : 37°C, 5% CO2 - Milieu de culture : Milieu de base DMEM optimisé pour le test, complémenté avec Sérum de veau fœtal 10% Kératinocytes épidermiques humains normaux (NHEK) - Type cellulaire : NHEK, référence Bioalternatives K341, utilisés au 3e passage - Conditions de culture : 37°C, 5% CO2 - Milieu de culture : Keratinocyte-SFM optimisé pour le test, complémenté avec Epidermal Growth Factor Extrait pituitaire
Méthode de test
Les fibroblastes ou les kératinocytes ont été ensemencés en plaque 96 puits et cultivés en milieu de culture pendant 48 heures avec renouvellement du milieu de culture après 24 heures d’incubation. Le milieu a ensuite été remplacé par du milieu de culture contenant ou non (témoin) les composés à tester puis les cellules ont été incubées pendant 24 heures. Toutes les conditions expérimentales ont été réalisées en n=3. 2.4.
A la fin du traitement, les cellules ont été incubées en présence de WST-8 (sel de tétrazolium hautement soluble en eau) réduit en un produit hydrosoluble de couleur orange (formazan) par la succinate déshydrogénase (enzyme mitochondriale). Cette transformation est proportionnelle au nombre de cellules vivantes et à leur activité métabolique. La densité optique (DO) a été mesurée avec un spectrophotomètre à 450 nm (VERSAmax, Molecular Devices). Les données brutes ont été transférées et traitées sous le logiciel Microsoft Excel®. Les comparaisons intergroupes ont été réalisées à l’aide du test t de Student bilatéral non apparié. Les analyses statistiques peuvent être interprétées si n≥5 ; cependant pour n<5, les données calculées ne sont fournies qu’à titre indicatif.
Erreur standard de la moyenne : esm = écart-type (Sd)/√n L’erreur standard de la moyenne (esm) représente l’écart de la moyenne de l’échantillon par rapport à la moyenne de la vraie population. L’esm est calculé en divisant le Sd par la racine carrée de la taille de l’échantillon.
Pourcentage de viabilité : viabilité (%) = (DO composé / DO témoin) x 100
a) effet sur la viabilité des NHDF
Le mélange de l’invention, soluble à 100 mg/ml en DMSO, a été testé à la plus forte concentration de 1 mg/ml, correspondant à 1% DMSO, concentration maximale recommandée pour la culture cellulaire. Comme pour l’ensemble des autres composés, les concentrations suivantes ont été choisies avec un pas de dilution de 3. Une légère réduction de la viabilité (85% du témoin), mais sans modifications morphologiques des cellules, a été observée à 1 mg/ml. Cependant, à partir de la dilution suivante et ce jusqu’à la plus faible concentration (4.57E-04 mg/ml), la viabilité des NHDF n’a pas été affectée par le mélange A.
Le composé B (LABSA) a été solubilisé à 50 mg/ml en milieu d’essai. Cette concentration a donc représenté la plus forte concentration testée. Une très forte réduction de la viabilité (cytotoxicité du composé) a été observée jusqu’à 0.206 mg/ml. Les concentrations inférieures, 0.069 et 0.023 mg/ml, n’ont pas montré d’effet cytotoxique.
Le composé C (SDS), soluble à 100 mg/ml en milieu d’essai, a été testé en première concentration à 10 mg/ml. Il a présenté une forte réduction de la viabilité des NHDF jusqu’à 0.123 mg/ml. La première concentration non toxique et sans modifications morphologiques a été de 0.041 mg/ml.
On constate donc au vu des résultats précités que le mélange de l’invention est moins toxique que le LABSA référencé B et le SDS référencé C.
B) effet sur la viabilité des NHEK
En comparaison aux NHDF, les NHEK sont des cellules plus fragiles en culture et généralement plus sensibles aux composés testés, c’est pourquoi la première concentration sur les NHEK a été choisie en fonction des résultats de viabilité obtenus sur les NHDF. Le mélange A, à la plus forte concentration de 1 mg/ml et aux suivantes n’a pas affecté la viabilité des NHEK.
Comme le composé B (LABSA) a impacté fortement la viabilité des NHDF, il a été testé à partir de 0.0076 mg/ml sur les NHEK. A cette concentration et jusqu’à 3.14E-05 mg/ml, il a induit une forte toxicité et/ou des modifications morphologiques sur les NHEK. Testé à des concentrations inférieures (1.05E-05 et 3.48E-06), le composé B n’a plus affecté la viabilité des cellules.
De même, en fonction des résultats obtenus avec les NHDF, l’effet du composé C (SDS) sur la viabilité des NHEK a été testée à partir de 1.1 mg/ml. La toxicité observée a été importante. La première concentration qui n’a pas induit de réduction de la viabilité ni de modifications morphologiques a été de 1.52E-03 mg/ml.
On remarque donc, que le LABSA et le SDS présentent une certaine cytotoxicité avec les types de cellules étudiées alors que le produit de l’invention, quant à lui, ne présente aucune forme de cytotoxicité, même à 1 g/l, concentration maximum testée.

Claims (14)

  1. Procédé de synthèse d’au moins une famille de dérivés oxy carboxylate et/ou de dérivés acide oxy carboxylique à partir d’au moins une des familles de quatre composés représentées par l’une des formules générale suivantes et plus particulièrement d’un mélange d’au moins deux desdites familles :
    famille des cardanols de formule générale (I)
    Figure pctxmlib-appb-I000018
    (I) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle;
    famille des cardols de formule générale (II)
    Figure pctxmlib-appb-I000019
    (II) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle; et
    famille des acides anacardiques de formule générale (III)
    Figure pctxmlib-appb-I000020
    (III) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle
    caractérisé en ce que
    a) on ajoute ladite ou lesdites familles de 4 composés à un sel d’un dérivé alkyl carboxylate halogéné et/ou à un ester carboxylique halogéné dans une solution contenant une base forte et un alcool et en ce que
    b) on chauffe le mélange réactionnel ainsi obtenu jusqu’à une température supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 90°C et notamment égale à 70°C pendant une durée donnée.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite base forte est choisie parmi NaOH, KOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2) ou un carbonate alcalin et/ou en ce que le dit alcool est choisi parmi les alcools primaires, secondaires et tertiaire et en particulier parmi les alcools primaires et plus particulièrement parmi les alcools primaires linéaires et plus particulièrement encore parmi le méthanol, l’éthanol, le propanol et le butanol.
  3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé que ledit sel d’un dérivé alkyl carboxylate halogéné est choisi parmi les sels de potassium ou de sodium et plus particulièrement parmi les sels de potassium et de sodium des dérivés chlorés de carboxylates et plus particulièrement parmi les sels halogénés de l’acide alkyl chlorocarbonique les sels halogénés d’acétate et de propionate et plus particulièrement les sels des dérivés chlorés de ces composés et/ou en ce que ledit ester halogéné est choisi parmi les esters chlorés et plus particulièrement parmi les esters d’éthyle et en particulier le chloroacétate d’éthyle, le chloropropanoate d’éthyle ou le chlorobutanoate d’éthyle.
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que si un ester halogéné a été utilisé lors de l’étape a), on réalise une saponification des esters des dérivés oxy carboxylates obtenus.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’après l’étape b) on évapore ledit solvant.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, éventuellement après évaporation dudit solvant, on ajoute dans le mélange réactionnel un acide, de préférence un acide fort et en ce que l’on récupère ledit dérivé acide oxy carboxylique ainsi formé dans la phase organique dudit mélange obtenu après l’ajout dudit acide.
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’on purifie et décolore ladite famille de dérivés oxy carboxylate et/ou de dérivés acide oxy carboxyliques obtenue(s) avec du charbon actif
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l’on fait réagir ladite famille d’acides oxy carboxyliques éventuellement purifiés avec un sel de potassium ou de sodium pour obtenir un sel.
  9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite ou lesdites familles de composés sont contenues dans du CNSL ou du CNSL décarboxylé ou un mélange de CNSL et de CNSL décarboxylé.
  10. Mélange constitué ou contenant les trois familles de chacune 4 composés ioniques de formule générale suivantes ou de leur forme protonée :
    Famille des dérivés oxy carboxylates des cardanols de formule générale (IV)
    Figure pctxmlib-appb-I000021
    (IV) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle ;
    Famille des dérivés oxy carboxylates des cardols de formule générale (V)
    Figure pctxmlib-appb-I000022
    (V) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle ; et
    famille des dérivés oxy carboxylates des acides anacardiques de formule générale (VI)
    Figure pctxmlib-appb-I000023
    (VI) dans laquelle R est respectivement un groupe pentadéca-8,11,14-triényl, un groupe pentadéca-8,11-diényl, un groupe pentadec-8-enyl et un groupe pentadécyle et dans lesquelles R’ est un radical alkyl linéaire, plus particulièrement un radical alkyle linéaire comprenant de 1 à 4 atomes de carbone et en particulier 2 atomes de carbone.
  11. Mélange selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il contient plus de 50% en mole des dérivés oxy carboxylates des acides anacardiques, de 10% à 20% en moles des dérivés oxy carboxylates des cardols et de 10% à 20% en moles des dérivés oxy carboxylates des cardanols.
  12. Mélange selon l’une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisé en ce que R’ contient 1, 3 ou 4 atomes de carbone.
  13. Produit choisi parmi les surfactants, les agents moussant, les compositions pharmaceutiques antibactériennes, en particulier les compositions pharmaceutiques antibactériennes aqueuses, les déodorants, les détergents, en particulier les détergents ménagers, les produits vaisselle, les lessives, les produits d’hygiène choisis parmi les savons, les shampoings et les gels douche caractérisé en ce qu’il contient ou est constitué du mélange selon l’une quelconque des revendications 10 à 12.
  14. Utilisation d’un mélange selon l’une quelconque des revendications 10 à 12 en tant que surfactant.
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