- Email: [email protected]
Oxydation vanadique de la quinine et de quelques analogues Application au dosage d'un nouvel antipaludeen: La mefloquine
VA~A~~QUE DE LA QUININE DE QUELQUES ANALUGUES
OXYDATION
APPLICATION
AU DOSAGE D’UN NOUVEL LA MEFLOQUINE
ET
ANTIPALUDEEN:
ii Jk%+AknOlet M. ffAMON Laboratoire de Chimie ~aly~qu~~ Fact&e des Sciences F~~a~utiq~ et 3jolo~qu~~ Clement, F 92 290 Chatenay Malabry, Prance
3, rue 3. B.
M. CHASTAUNIERet M. CI-LWNEAU Laboratoire des gaz, Faculte des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, 4 avenue de Wbservatoire, F 75 270 Paris Cedex 06, France
IWurn&L”oxydation vanadique de la methoxy-6 quinoliine montre la possibiliti de Ia formation d’un complexe initial entre le cation vanadique VO; et l’oxygbne ether-oxyde. L’ouverture de la molecule au niveau de l’homocycle conduit alors principalement P l’acide pyridane-2 carboxylique-3. Dans le cas de la quinine ou de la mefloxine, l’attaque initiale se situe prkferentiellement au niveau de la fonction alcool secondaire qui permet dans un premier temps, la formation d’acides quinoleine carboxyliques-4. be derive a&de provenant de la rn~~~u~~e est, contr~rement d celui de la quinine, totalement resistant Bl’oxydatinn vanadique, et cette propriete permet une consommation reproductible de reactif et l’&ablissement d’un dosage simple de ce nouvel antimalarique, Summary-Oxidation of tf-methoxyquinoline with vanadate shows the possibility of initial complex formation between the dioxovanadium(V) ion VO: and the ethereal oxygen atom. The opening of the homocycle yields mainly 2-pyridone-3-carboxylic acid. In the case of quinine or metloquine, the VO; ion p~fer~tially forms a pentagonal chefate with the secondary alcohol function. Oxidation of this complex initially produces q~noline-4~r~xyl~ acids. The acid that results from mefloquine is stable in the reaction salution and this property allows a reproducible consumption of reagent and a quantitative determination of this new antimalarial drug.
Lors de prk&lents travaux dans notre laboratoire les derives de i’is~uino~~~ne’~ et du chro~nne3
SW
il a et6 reman@ que la ptisence d’un ou plusieurs groupements &her-oxyde SW une molecule favorise considerablement l’oxydation de celle-ci par le pentoxyde de vanadium. L’objet de ce travail est done 1’Ctude dans les mEmes conditions ex~~mentales de ~oxydatjon de certains derivi?s quinolkiques porteurs de ce groupement; Ia quinoltine est en effet a la fois un isomere de position de l’isoquinoleine et I’analogue azote du dkhydro chromanne. Notre choix a port6 initialement sur la methoxy-6 quinolkine en raison du fait que la quinine, molecule d’intMt th&apeutique, porte egalement un substituant methoxyte dans cette position. Nous avons ensuite 6tendu cette etude H la quinine, a la quinidine et I la dihydroquinidine, mais aussi et surtout &un antimalarique de synthese: la mefloquine dont la structure est voisine de celle de h quinine. Le point commun reside en la prksence en position 4 d’un groupement alcod secondaire qui permet de relier la fragment quinoltique a un hedrocycle azotb entierement hydrogene. Cette structure est susceptible de favoriser une oxydation rapide en raison
de Ia possibilite de la formation initiale d’un ch&tc pentagonal stable entre f’oxygcne de la fonction alcool, I”azote pipkidinique ou quinuciidi~qu~ et b cation vanadique VO: . PARTIE EXPERIMENTALE Rfkcrif SolUrion~~~~~~~~~ &%I (exprime en cations vauadique VO$). Dans un recipient contenant 300 ml dune solution d’hydroxyde de sodium IM, introduire 19 g de pentoxyde de vanadium et porter a ibullition jusqu’ii dissolution tot&. Apres refroidissement, transvaser dans une Bole jaugee de IO00 ml, y ajouter lentement 420 ml d’acide sulfurique S&f, 200 ml d’acide sulfurique 9M et apr& ~fro~~ss~ent completer avec de l’eau dill&e. La concentration en acide sulfurique de &a&f ainsi prepare est de Hf. Soft&on a% sutfate de fer(iI]
et d’ummonium @,f M.
Mode ophatoire gheral Une priae d’essai comprise entre 20 et 200 rmales
de produit organique est introduite dans une fiole conique rod&e de 100 ml. Cinquante ml de solution s~fovan~q~ y sont ajout6.s et l’ensemble porti: au bain marie bouillant sous refrigerant ii reilux. La cinetique de la reaction est suivie par dosage du vanadium(V) en ex&, en prklevant a des temps dCtermints une partie aliquote du melange reactionnel, jusqu’a oxydation compl&e de la mokcule. Le dosage est efl’ectue i l’aide de la solution de sulfate de fer(I1)
1015
et d’ammonium avec indication potentiomCtrique du point d’&quivalence (Ckctrodes platine-calomel). Pour Etude du mkanisme rkactionnel de I’oxydation, la quantitk de substance $ oxyder et le volume de rkactif indiquks prt&demment, sont muItipliCs par 5 dans le but d’isoler plus facilement des quantitks suffisantes de compods r&ctionnels. Microdosage de la m@oquine
Une prise d’essai voisine de I1,5 mg de chlorhydrate de m&loquine est exactement peste et dissoute dans 100 ml d’eau distillke. La dissolution est facilitb dans une cuve d ultra-sons. La m~floq~ne se trouve alors ;i une concentration d’environ 1mM. Dans une fiole coniaue rod&z de 50 ml contenant exactement 10 ml de solution skfovanadique, ajouter une quantitt de produit comprise entre 1 et 20 /Imoles. Un tkmoin contenant seulement le meme volume de rCactif est prtpark et l’ensemble port6 au bain marie bouilIant. Le dosage est effect&, aprts 7 hr d’oxydation sur la totaS du contenu de chaque iiole, & l’aide de la solution tit& de sulfate de fer(I1) et ammonium, avec indication potentiomktrique du point d’kquivalence (klectrodes platine-calomel). Les rkltats sont exprimds en pmoles d’ions VO: rkduits. Dosage du dioxyde de carbone Le dioxyde de carbone lib&k au tours de I’oxydation est
recueilli et do& sur une cuve $ mercure selon la mkthode gazomktrique de Chaigneau.” Le dosage est effect& B I’aide d’une solution concentrCe d’hydroxyde de potassium qui permet de capter le gaz. Isoiement et identiJication ale i’hydroxy-6 quinolPine
Aprks environ 3 hr, temps au bout duquel la formation du fo~ald~hyde est maximale, la solution issue de
l’oxydation de la m&thoxy-6 quinolkine est extraite par I’ackate d’tthyle apr&s rkduction de l’excts de vanadium(V) par du bisulfite de sodium et tkvation du pH B 2 par une solution d’hydroxyde de potassium. Apres evaporation du sdvant organique, le rCsidu est repris par une solution d’hydroxyde de sodium 11%La solution aqueuse alcaline est rincke plusieurs fois g Ether, puis rkacidifike et extraite & nouveau par l’adtate d’ethyle. L’kvaporation compltte du solvant laisse apparaitre un produit blanc-mat qui est ensuite cristallisk dans un mtlange de mCthano1 et d’acttone (1: 1). L’analyse Gmentaire foumit les rtsultats C 73,8%; H 4,97%; N Q,Q%. Le spectre de masse effkctui en impact klectronique B 70 eV conduit & un schCma de fragmentation qui con&me Ia structure du d&iv& (schema 1). isolement et iakntijcation de I’acide mhthoxy-6 quinoikine carboxylique-4 ou acide quininique La solution rkactionnelle obtenue en fin d’oxydation de la mkthyl-6 quinoldine est extraite par l’acktate d’Cthyle dans les m&mes conditions d&rites prkc~demment. t’tvaporation du solvant organique fait apparaztre un produit incoiore (F = 256-257”) dont I’analyse &mentaire foumit ies r& sultats C 51,9%; H 3,8%; N lO,l%. L’ttude spectrale (spectre infra rouge et spectre de masse) a permis de confirmer que ce produit est l’acide pyridone-2 carboxylique-3 que nous avons d&jaisoli lors de l’oxydation de I’hydroxy-8 quinolBne.5
~solern~r er i~nt~~~ation de I’acide methoxy-6 carboxylique-4 ou a&e quin~nique
quino~~ine
Ce d&-i& est isolC quantitativement en d&but d’oxydation de la quinine, de la quinidine ou de la dihydroquinidine. La solution rkactionnelle obtenue apr& environ 6 hr de r&action est extraite par Ether ap&s reduction de I’excGsde vanadium(V) par le sulfite acide de sodium et Clkvation du pH H 2. Le prod& jaune pile obtenu apris bvaporation du solvant est recristaliis~ dans un mtlange de mdthanol et d’acktone (1: 1). L’identification est faite dans un premier temps par la mesure du point de fusion (28G281”) et l’analyse Bltmentaire (C 64,9%; H 4,4%; N 7.0%), conforme aux donnkes de la littkature.6.7 L’Ctude de la fragmentombtrie de masse n’ayant P notre connaissance jamais bC rkatide, nous avons confirm& par ce moyen la structure du produit isolt. Le spectre de masse est effect& en impact Clectronique (70eV). L’ktude de la fragmentation est proposh dans le schkma 2. Identification de I’acide hydroxy-bquinokne
carboxylique-4
Au tours de l’oxydation de la quinine, de la quinidine ou de la dihvdroa~ni~ne. cet acide ceut Ctre identifii en m&me temps q;e l’acide q~~inique pr&demment isoli. Sa concentration &ant t&s faible dans l’extrait &h&k, son identification a necessitt l’emploi de la spectromktrie de masse couplte $ la chromatographie en phase gazeuse (colonne de silice fondue, 25 x 0,3 cm, remplie d’une phase OVI; gaz veeteur, hklium; four systeme $ programmation). Le schkma 3 donne la fragmentation du spectre de masse obtenu aprks injection de l’extrait Qth& Isolement et identification de l’acide bis(trz$uorom&hyl)-2.8 quinokne carboxylique-4
ml~ 63
Schkma 1
Au tours de l’oxydation de la mifloquine, ce d&S apparait dans la solution sulfovanadique sous forme de @iits flocons blancs. Aprbs rkupk.rati& sur un filtre en verre frittk @lo. 3) et lavaae B l’eau distill&z. le nroduit est cristallid d&s un’ mklang d’eau et d’ac&one (j: 7). Le spectre de masse obtenu en impact Clectronique donne une confirmation de la structure du produit; on observe notamment la prksence de pits B m/z = 50, 69 et 119 qui correspondent respectivement aux fragments caractbristiques CF:, CF,+ et (CF,CF2)+ (schkma 4).
1017
Dosage de la m6floquine
+. i--
/
E -B i
I-\
$
-2
1018
A.
&SAM01
et a/.
1' COOH I
CF3
CF3 CF3
CF3 m/z 292
m/7
CF3 mlz 264
CF3 ml2 195
F m/r
CF2 m/z 176
214
F
-CF2
m/z
240
CF2 m/z
145
149
/
SchCma 4
RESULTA’ISET DISCUSSION Oxydation de la mkthoxy-6 quinolbne
L’itude prealable du derive le plus simple: la mithoxy-6 quinoleine a permis de preciser les conditions optimales d’oxydation. En effet, nous avons
Tableau 1. Variation de la quantit6 de rbactif consommke en fonction du rapport molaire Rapport molaire -_
50
Reactif consommk (mole/mole) 22,8
loo
200
300
400
500
26,0
28,7
30,2
31,9
32,3
note, comme dans le cas de l’oxydation des derives du chromanne,’ une evolution de la consommation du reactif en fonction du rapport molaire oxydantproduit (tableau 1). Le rapport molaire est dtfini comme &ant le rapport existant entre la quantite de reactif vanadique et la quantite de produit oxydt, exprimees en moles. Dans ce contexte, un rapport ileve indique un grand exces de reactif dans le milieu reactionnel. Les resultats du tableau 1 montrent la nicessite de realiser les essais en grand excts de reactif pour obtenir une oxydation complete de la molecule. Pour des rapports molaires superieurs a 500, la variation de la consommation devient ntgligeable, mais dans ces
Dosage de la m~~~uine
conditions il devient difficile de determiner avec precision la quantite de rtactif rkduite. Le tableau 1 montre que cette quantite est alors d’environ 32 moles des cations vanadique par mole de prod&. L’Ctude cinetique de la reaction r&&e un temps relativement long: 72 hr. Cependant le dosage spectrofluorimetrique de la methoxy-6 quinoleine r&siduelle en fonction du temps indique une extinction totale de la fluorescence. apres 24 hr d’oxydation. Ces deux observations traduisent une plus grande resistance des produits intermediaires, vis a vis du rkactif vanadique. Le dosage du formaldehyde montre par chromatographie en phase gazeuse (methode de l’espace de t&te et reduction en methane)’ qu’il apparait rapidement. Le maximum (0,8 mole/mole) de la teneur est determine apres seulement 3 hr ~oxydation. Ceci montre que l’attaque initiale de l’ion VO: s’effectue au niveau du groupement methoxyle. La demithylation rapide de la molecule est Cgalement confirmee par l’identification dans le milieu de l’hydroxy-6 quinoleine. En fin de reaction, la presence de l’acide pyridone-2 carboxylique-3 indique que l’oxydation du derive hydroxylk conduit ensuite a l’ouverture du cycle benzenique. Cette derniere reaction explique les quantites importantes de dioxyde de carbone lib&e (5,4 mole/mole). 11 convient de remarquer qu’un certain nombre d’autres oxydants: permanganate de potassium,gJO acide nit~que,i’,‘z oxydent la quinol~ine ou ses derives substitues sur l’homocycle avec formation de I’acide pyridine dicarboxylique-2,3. Ce diacide n’a pu &tre identifie au tours de cette etude, en effet son oxydation par le pentoxyde de vanadium conduit a la formation de l’acide pyridone-2 carboxylique-3. Ceci montre par rapport a l’action des oxydants usuels, l’action particuliere du vanadium(V). Oxydation voisine
de la quinine et des d&iv&s de structure
L’oxydation des derives d’interet therapeutique permet &observer cependant que l’attaque initiale de l’ion VO: est susceptible de porter sur un site autre que le groupement methoxyle. En effet, que ce soit dam le cas de la quinine ou de la mefloquine, la formation rapide d’un derive acide issu de la rupture au niveau du groupement fonctionnel alcool secondaire, explique une grande sensibilite de celui-ci vis a vis de l’oxydant. L’itude parallele de la quinine et de la quinidine n’a pas montre une influence notable de l’isom&-ie optique. Par contre, I’oxydation de la dihydroquinidine a permis d’observer des diffkrences significatives, tant au niveau de la quantitk de rkactif
*Now remercions les laboratoires Roche qui ont bien voulu nous procurer la matibre premiire et le mtdicament termint: *LARIAM”.
1019
consomme qu’au niveau des quantids de formaldehyde et de dioxyde de carbone form&. En effet, la dihydroquinidine reduit 32,2 moles par mole de produit soit un defaut d’environ 8 moles par rapport a la quinine (40,3 mole/moIe) ou a la quinidine (40,4 mole/mole). De meme, nous pouvons noter la lib&ration dune quantite de formaldehyde (0,86 mole/mole) ou de dioxyde de carbone (9,l mole/mole) inferieure d’environ une unite a celle de la quinine (respectivement 1,6 et 10,2 mole/mole) ou de la quinidine (I ,6 et IO,2 mole/mole). Ces differences s’expliquent par la mactivite du groupement vinylique present dans le cas de la quinine ou de la quinidine. Si l’oxydation de ces moltcules a permis d’observer 18 encore, une evolution de la consommation de reactif en fonction du rapport molaire jusqu’ii une valeur tres Cievee de celui-ci, et un temps de reaction relativement long (72 hr), celle de la mefloquine, realisee dans les memes conditions opiratoires, n’a pas montre une influence notable de ces deux parametres. En effet, la mefloquine reduit 14 moles de reactif par mole apres 7 hr d’oxydation quelque soit le rapport molaire. Le temps de reaction relativement court et la regularit de la quantite de reactif consommee peuvent s’expliquer par la grande stabilite du derive reactionnel: acide bis(trifluoromCthyl)-2,8 quinoleine carboxylique4, forme au tours de la reaction. En effet, ce derive est totalement refractaire au reactif vanadique, contrairement I l’acide quininique forme de facon semblable dans le cas de la quinine, de la quinidine ou de la dihydroquinidine et dont la structure, s’apparente a celle de la methoxy-6 quinoltine preckdemment etudiee. Cette observation importante au niveau de l’oxydation de Ia m~floquine a rendu possible l’itablissement d’un dosage vanadimttrique simpIe et prtcis de cette molecule. Dans le cas de la quinine ou de ses homologues, la ntcessite de realiser les oxydations avec un tris grand exds de reactif diminue de fac;on notable la reproductibilit~ du dosage, comme le montrent les valeurs des coefficients de variations obtenus apres 10 essais (quinine: 7,2%; mifloquine: 0,9%). De plus, le temps d’oxydation trop long ne permet pas une methode rapide de dosage de la quinine ou de ses homologues. ~ppIication au microdosage de la m~~oquine dans wie forme galffnique
Appliquee ii la matitre premiere, la methode montre une bonne reproductibilite, la droite de regression etablie entre 1 et 20 pmoles presente un coefficient de correlation r = 0,9999. La forme galinique choisie est la cornprime de mefloquine dose a 50 mg.* Le cornprime est pulverise dans 10 ml de methanol. Apres filtration et Cvaporation partielle, ICresidu est depose sur une plaque de silice GF 254, puis chromatographie (solvant:
A. ASAMOIet al.
1020
methanol-ammoniaque 25%, 100: 1,s). Apres migration sur environ 10 cm, la tache correspondant a la mefloquine (R,= 0,3) est r&cup&e et tluke par trois fois 25 ml de methanol. La phase organique est ensuite Cvaporee et le residu dose par le reactif vanadique. Les points de gamme d’italonnage sont determines dans les mCmes conditions chromatographiques. Le rendement quantitatif de l’extraction est verifie en diposant sur la plaque chromatographique des quantitb connues de mefloquine. La technique est ensuite comparee a la methode fond&e sur spectrophotometrique classique l’absorption molkculaire. Les rksultats obtenus montrent l’absence de differences significatives entre les deux methodes et une precision legerement plus grande de la technique proposke. La teneur par rapport a la valeur theorique 915% f 0,88 (n = 5) pour la methode proposee et de 925% f 1,2 (n = 5) pour le dosage spectrophotomitrique.
CONCLUSION
L’oxydation de la methoxyd quinoltine conduit a l’ouverture de l’homocycle de la molecule, aprts dimbthylation prealable. La quinine ou la mefloquine presente par contre une structure qui favorise la realisation dun chilate pentagonal, plus stable, au niveau du groupement fonctionnel alcool secondaire
dont la rupture et l’oxydation conduisent a la formation d’acides quinoleine carboxyliques-4. Dans le cas de la mefloquine, le derive acide forme dans le milieu reactionnel ne subit par la suite aucune attaque du cation vanadique. Cette proprittt entraine une consommation de reactif moins importante mais plus reproductible et pennet ainsi de real&r un dosage simple et p&is de ce nouvel antimalarique dans une forme galenique. L’avantage de la mithode que nous proposons reside essentiellement dans la possibilite de real&r des dosages m&me dans des laboratoires ne possedant qu’un tquipement restreint. LITTERATURE
1. M. Tsitini-Tsamis, M. Chaigneau, M. Hamon et J. Likforman, Analusis, 1980, 8, 428. 2. M. J. Waechter et M. Hamon, Ann. Pharm. Fr., 1976, 34, 281. 3. J. E. Hila, M. Tsitini-Tsamis, M. Hamon et J. P. Delcroix, Analusis, 1982, 10, 220. 4. M. Chaigneau, Bull. Sot. Chim. France, 1970,37,4133. 5. A. Assamoi, These de I’Universite de Paris Sud., 1986. 6. W. Koenigs, Annalen, 1906, 347, 143. 7. Z. Skraup, ibid., 1879, 197, 352. 8. E. Postaire, J. E. Hila, A. Assamoi, D. Pradeau, C. Dauphin et M. Hamon, Analusis, 1985, 13, 463. 9. R. Goutarel, M. M. Janot, V. Prelog et W. I. Taylor, Helv. Chim. Acta, 1950, 33, 150. 10. P. C. Guha et R. K. Maller, Current Sci. (Calcutta), 1944, 13, 206. 11. S. Carboni, Gazz. Chim. Ital., 1955, 85, 1194. 12. W. Stix et S. A. Bulbatlsch, Ber., 1932, 65, 11.
OXYDATION
APPLICATION
AU DOSAGE D’UN NOUVEL LA MEFLOQUINE
ET
ANTIPALUDEEN:
ii Jk%+AknOlet M. ffAMON Laboratoire de Chimie ~aly~qu~~ Fact&e des Sciences F~~a~utiq~ et 3jolo~qu~~ Clement, F 92 290 Chatenay Malabry, Prance
3, rue 3. B.
M. CHASTAUNIERet M. CI-LWNEAU Laboratoire des gaz, Faculte des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, 4 avenue de Wbservatoire, F 75 270 Paris Cedex 06, France
IWurn&L”oxydation vanadique de la methoxy-6 quinoliine montre la possibiliti de Ia formation d’un complexe initial entre le cation vanadique VO; et l’oxygbne ether-oxyde. L’ouverture de la molecule au niveau de l’homocycle conduit alors principalement P l’acide pyridane-2 carboxylique-3. Dans le cas de la quinine ou de la mefloxine, l’attaque initiale se situe prkferentiellement au niveau de la fonction alcool secondaire qui permet dans un premier temps, la formation d’acides quinoleine carboxyliques-4. be derive a&de provenant de la rn~~~u~~e est, contr~rement d celui de la quinine, totalement resistant Bl’oxydatinn vanadique, et cette propriete permet une consommation reproductible de reactif et l’&ablissement d’un dosage simple de ce nouvel antimalarique, Summary-Oxidation of tf-methoxyquinoline with vanadate shows the possibility of initial complex formation between the dioxovanadium(V) ion VO: and the ethereal oxygen atom. The opening of the homocycle yields mainly 2-pyridone-3-carboxylic acid. In the case of quinine or metloquine, the VO; ion p~fer~tially forms a pentagonal chefate with the secondary alcohol function. Oxidation of this complex initially produces q~noline-4~r~xyl~ acids. The acid that results from mefloquine is stable in the reaction salution and this property allows a reproducible consumption of reagent and a quantitative determination of this new antimalarial drug.
Lors de prk&lents travaux dans notre laboratoire les derives de i’is~uino~~~ne’~ et du chro~nne3
SW
il a et6 reman@ que la ptisence d’un ou plusieurs groupements &her-oxyde SW une molecule favorise considerablement l’oxydation de celle-ci par le pentoxyde de vanadium. L’objet de ce travail est done 1’Ctude dans les mEmes conditions ex~~mentales de ~oxydatjon de certains derivi?s quinolkiques porteurs de ce groupement; Ia quinoltine est en effet a la fois un isomere de position de l’isoquinoleine et I’analogue azote du dkhydro chromanne. Notre choix a port6 initialement sur la methoxy-6 quinolkine en raison du fait que la quinine, molecule d’intMt th&apeutique, porte egalement un substituant methoxyte dans cette position. Nous avons ensuite 6tendu cette etude H la quinine, a la quinidine et I la dihydroquinidine, mais aussi et surtout &un antimalarique de synthese: la mefloquine dont la structure est voisine de celle de h quinine. Le point commun reside en la prksence en position 4 d’un groupement alcod secondaire qui permet de relier la fragment quinoltique a un hedrocycle azotb entierement hydrogene. Cette structure est susceptible de favoriser une oxydation rapide en raison
de Ia possibilite de la formation initiale d’un ch&tc pentagonal stable entre f’oxygcne de la fonction alcool, I”azote pipkidinique ou quinuciidi~qu~ et b cation vanadique VO: . PARTIE EXPERIMENTALE Rfkcrif SolUrion~~~~~~~~~ &%I (exprime en cations vauadique VO$). Dans un recipient contenant 300 ml dune solution d’hydroxyde de sodium IM, introduire 19 g de pentoxyde de vanadium et porter a ibullition jusqu’ii dissolution tot&. Apres refroidissement, transvaser dans une Bole jaugee de IO00 ml, y ajouter lentement 420 ml d’acide sulfurique S&f, 200 ml d’acide sulfurique 9M et apr& ~fro~~ss~ent completer avec de l’eau dill&e. La concentration en acide sulfurique de &a&f ainsi prepare est de Hf. Soft&on a% sutfate de fer(iI]
et d’ummonium @,f M.
Mode ophatoire gheral Une priae d’essai comprise entre 20 et 200 rmales
de produit organique est introduite dans une fiole conique rod&e de 100 ml. Cinquante ml de solution s~fovan~q~ y sont ajout6.s et l’ensemble porti: au bain marie bouillant sous refrigerant ii reilux. La cinetique de la reaction est suivie par dosage du vanadium(V) en ex&, en prklevant a des temps dCtermints une partie aliquote du melange reactionnel, jusqu’a oxydation compl&e de la mokcule. Le dosage est efl’ectue i l’aide de la solution de sulfate de fer(I1)
1015
et d’ammonium avec indication potentiomCtrique du point d’&quivalence (Ckctrodes platine-calomel). Pour Etude du mkanisme rkactionnel de I’oxydation, la quantitk de substance $ oxyder et le volume de rkactif indiquks prt&demment, sont muItipliCs par 5 dans le but d’isoler plus facilement des quantitks suffisantes de compods r&ctionnels. Microdosage de la m@oquine
Une prise d’essai voisine de I1,5 mg de chlorhydrate de m&loquine est exactement peste et dissoute dans 100 ml d’eau distillke. La dissolution est facilitb dans une cuve d ultra-sons. La m~floq~ne se trouve alors ;i une concentration d’environ 1mM. Dans une fiole coniaue rod&z de 50 ml contenant exactement 10 ml de solution skfovanadique, ajouter une quantitt de produit comprise entre 1 et 20 /Imoles. Un tkmoin contenant seulement le meme volume de rCactif est prtpark et l’ensemble port6 au bain marie bouilIant. Le dosage est effect&, aprts 7 hr d’oxydation sur la totaS du contenu de chaque iiole, & l’aide de la solution tit& de sulfate de fer(I1) et ammonium, avec indication potentiomktrique du point d’kquivalence (klectrodes platine-calomel). Les rkltats sont exprimds en pmoles d’ions VO: rkduits. Dosage du dioxyde de carbone Le dioxyde de carbone lib&k au tours de I’oxydation est
recueilli et do& sur une cuve $ mercure selon la mkthode gazomktrique de Chaigneau.” Le dosage est effect& B I’aide d’une solution concentrCe d’hydroxyde de potassium qui permet de capter le gaz. Isoiement et identiJication ale i’hydroxy-6 quinolPine
Aprks environ 3 hr, temps au bout duquel la formation du fo~ald~hyde est maximale, la solution issue de
l’oxydation de la m&thoxy-6 quinolkine est extraite par I’ackate d’tthyle apr&s rkduction de l’excts de vanadium(V) par du bisulfite de sodium et tkvation du pH B 2 par une solution d’hydroxyde de potassium. Apres evaporation du sdvant organique, le rCsidu est repris par une solution d’hydroxyde de sodium 11%La solution aqueuse alcaline est rincke plusieurs fois g Ether, puis rkacidifike et extraite & nouveau par l’adtate d’ethyle. L’kvaporation compltte du solvant laisse apparaitre un produit blanc-mat qui est ensuite cristallisk dans un mtlange de mCthano1 et d’acttone (1: 1). L’analyse Gmentaire foumit les rtsultats C 73,8%; H 4,97%; N Q,Q%. Le spectre de masse effkctui en impact klectronique B 70 eV conduit & un schCma de fragmentation qui con&me Ia structure du d&iv& (schema 1). isolement et iakntijcation de I’acide mhthoxy-6 quinoikine carboxylique-4 ou acide quininique La solution rkactionnelle obtenue en fin d’oxydation de la mkthyl-6 quinoldine est extraite par l’acktate d’Cthyle dans les m&mes conditions d&rites prkc~demment. t’tvaporation du solvant organique fait apparaztre un produit incoiore (F = 256-257”) dont I’analyse &mentaire foumit ies r& sultats C 51,9%; H 3,8%; N lO,l%. L’ttude spectrale (spectre infra rouge et spectre de masse) a permis de confirmer que ce produit est l’acide pyridone-2 carboxylique-3 que nous avons d&jaisoli lors de l’oxydation de I’hydroxy-8 quinolBne.5
~solern~r er i~nt~~~ation de I’acide methoxy-6 carboxylique-4 ou a&e quin~nique
quino~~ine
Ce d&-i& est isolC quantitativement en d&but d’oxydation de la quinine, de la quinidine ou de la dihydroquinidine. La solution rkactionnelle obtenue apr& environ 6 hr de r&action est extraite par Ether ap&s reduction de I’excGsde vanadium(V) par le sulfite acide de sodium et Clkvation du pH H 2. Le prod& jaune pile obtenu apris bvaporation du solvant est recristaliis~ dans un mtlange de mdthanol et d’acktone (1: 1). L’identification est faite dans un premier temps par la mesure du point de fusion (28G281”) et l’analyse Bltmentaire (C 64,9%; H 4,4%; N 7.0%), conforme aux donnkes de la littkature.6.7 L’Ctude de la fragmentombtrie de masse n’ayant P notre connaissance jamais bC rkatide, nous avons confirm& par ce moyen la structure du produit isolt. Le spectre de masse est effect& en impact Clectronique (70eV). L’ktude de la fragmentation est proposh dans le schkma 2. Identification de I’acide hydroxy-bquinokne
carboxylique-4
Au tours de l’oxydation de la quinine, de la quinidine ou de la dihvdroa~ni~ne. cet acide ceut Ctre identifii en m&me temps q;e l’acide q~~inique pr&demment isoli. Sa concentration &ant t&s faible dans l’extrait &h&k, son identification a necessitt l’emploi de la spectromktrie de masse couplte $ la chromatographie en phase gazeuse (colonne de silice fondue, 25 x 0,3 cm, remplie d’une phase OVI; gaz veeteur, hklium; four systeme $ programmation). Le schkma 3 donne la fragmentation du spectre de masse obtenu aprks injection de l’extrait Qth& Isolement et identification de l’acide bis(trz$uorom&hyl)-2.8 quinokne carboxylique-4
ml~ 63
Schkma 1
Au tours de l’oxydation de la mifloquine, ce d&S apparait dans la solution sulfovanadique sous forme de @iits flocons blancs. Aprbs rkupk.rati& sur un filtre en verre frittk @lo. 3) et lavaae B l’eau distill&z. le nroduit est cristallid d&s un’ mklang d’eau et d’ac&one (j: 7). Le spectre de masse obtenu en impact Clectronique donne une confirmation de la structure du produit; on observe notamment la prksence de pits B m/z = 50, 69 et 119 qui correspondent respectivement aux fragments caractbristiques CF:, CF,+ et (CF,CF2)+ (schkma 4).
1017
Dosage de la m6floquine
+. i--
/
E -B i
I-\
$
-2
1018
A.
&SAM01
et a/.
1' COOH I
CF3
CF3 CF3
CF3 m/z 292
m/7
CF3 mlz 264
CF3 ml2 195
F m/r
CF2 m/z 176
214
F
-CF2
m/z
240
CF2 m/z
145
149
/
SchCma 4
RESULTA’ISET DISCUSSION Oxydation de la mkthoxy-6 quinolbne
L’itude prealable du derive le plus simple: la mithoxy-6 quinoleine a permis de preciser les conditions optimales d’oxydation. En effet, nous avons
Tableau 1. Variation de la quantit6 de rbactif consommke en fonction du rapport molaire Rapport molaire -_
50
Reactif consommk (mole/mole) 22,8
loo
200
300
400
500
26,0
28,7
30,2
31,9
32,3
note, comme dans le cas de l’oxydation des derives du chromanne,’ une evolution de la consommation du reactif en fonction du rapport molaire oxydantproduit (tableau 1). Le rapport molaire est dtfini comme &ant le rapport existant entre la quantite de reactif vanadique et la quantite de produit oxydt, exprimees en moles. Dans ce contexte, un rapport ileve indique un grand exces de reactif dans le milieu reactionnel. Les resultats du tableau 1 montrent la nicessite de realiser les essais en grand excts de reactif pour obtenir une oxydation complete de la molecule. Pour des rapports molaires superieurs a 500, la variation de la consommation devient ntgligeable, mais dans ces
Dosage de la m~~~uine
conditions il devient difficile de determiner avec precision la quantite de rtactif rkduite. Le tableau 1 montre que cette quantite est alors d’environ 32 moles des cations vanadique par mole de prod&. L’Ctude cinetique de la reaction r&&e un temps relativement long: 72 hr. Cependant le dosage spectrofluorimetrique de la methoxy-6 quinoleine r&siduelle en fonction du temps indique une extinction totale de la fluorescence. apres 24 hr d’oxydation. Ces deux observations traduisent une plus grande resistance des produits intermediaires, vis a vis du rkactif vanadique. Le dosage du formaldehyde montre par chromatographie en phase gazeuse (methode de l’espace de t&te et reduction en methane)’ qu’il apparait rapidement. Le maximum (0,8 mole/mole) de la teneur est determine apres seulement 3 hr ~oxydation. Ceci montre que l’attaque initiale de l’ion VO: s’effectue au niveau du groupement methoxyle. La demithylation rapide de la molecule est Cgalement confirmee par l’identification dans le milieu de l’hydroxy-6 quinoleine. En fin de reaction, la presence de l’acide pyridone-2 carboxylique-3 indique que l’oxydation du derive hydroxylk conduit ensuite a l’ouverture du cycle benzenique. Cette derniere reaction explique les quantites importantes de dioxyde de carbone lib&e (5,4 mole/mole). 11 convient de remarquer qu’un certain nombre d’autres oxydants: permanganate de potassium,gJO acide nit~que,i’,‘z oxydent la quinol~ine ou ses derives substitues sur l’homocycle avec formation de I’acide pyridine dicarboxylique-2,3. Ce diacide n’a pu &tre identifie au tours de cette etude, en effet son oxydation par le pentoxyde de vanadium conduit a la formation de l’acide pyridone-2 carboxylique-3. Ceci montre par rapport a l’action des oxydants usuels, l’action particuliere du vanadium(V). Oxydation voisine
de la quinine et des d&iv&s de structure
L’oxydation des derives d’interet therapeutique permet &observer cependant que l’attaque initiale de l’ion VO: est susceptible de porter sur un site autre que le groupement methoxyle. En effet, que ce soit dam le cas de la quinine ou de la mefloquine, la formation rapide d’un derive acide issu de la rupture au niveau du groupement fonctionnel alcool secondaire, explique une grande sensibilite de celui-ci vis a vis de l’oxydant. L’itude parallele de la quinine et de la quinidine n’a pas montre une influence notable de l’isom&-ie optique. Par contre, I’oxydation de la dihydroquinidine a permis d’observer des diffkrences significatives, tant au niveau de la quantitk de rkactif
*Now remercions les laboratoires Roche qui ont bien voulu nous procurer la matibre premiire et le mtdicament termint: *LARIAM”.
1019
consomme qu’au niveau des quantids de formaldehyde et de dioxyde de carbone form&. En effet, la dihydroquinidine reduit 32,2 moles par mole de produit soit un defaut d’environ 8 moles par rapport a la quinine (40,3 mole/moIe) ou a la quinidine (40,4 mole/mole). De meme, nous pouvons noter la lib&ration dune quantite de formaldehyde (0,86 mole/mole) ou de dioxyde de carbone (9,l mole/mole) inferieure d’environ une unite a celle de la quinine (respectivement 1,6 et 10,2 mole/mole) ou de la quinidine (I ,6 et IO,2 mole/mole). Ces differences s’expliquent par la mactivite du groupement vinylique present dans le cas de la quinine ou de la quinidine. Si l’oxydation de ces moltcules a permis d’observer 18 encore, une evolution de la consommation de reactif en fonction du rapport molaire jusqu’ii une valeur tres Cievee de celui-ci, et un temps de reaction relativement long (72 hr), celle de la mefloquine, realisee dans les memes conditions opiratoires, n’a pas montre une influence notable de ces deux parametres. En effet, la mefloquine reduit 14 moles de reactif par mole apres 7 hr d’oxydation quelque soit le rapport molaire. Le temps de reaction relativement court et la regularit de la quantite de reactif consommee peuvent s’expliquer par la grande stabilite du derive reactionnel: acide bis(trifluoromCthyl)-2,8 quinoleine carboxylique4, forme au tours de la reaction. En effet, ce derive est totalement refractaire au reactif vanadique, contrairement I l’acide quininique forme de facon semblable dans le cas de la quinine, de la quinidine ou de la dihydroquinidine et dont la structure, s’apparente a celle de la methoxy-6 quinoltine preckdemment etudiee. Cette observation importante au niveau de l’oxydation de Ia m~floquine a rendu possible l’itablissement d’un dosage vanadimttrique simpIe et prtcis de cette molecule. Dans le cas de la quinine ou de ses homologues, la ntcessite de realiser les oxydations avec un tris grand exds de reactif diminue de fac;on notable la reproductibilit~ du dosage, comme le montrent les valeurs des coefficients de variations obtenus apres 10 essais (quinine: 7,2%; mifloquine: 0,9%). De plus, le temps d’oxydation trop long ne permet pas une methode rapide de dosage de la quinine ou de ses homologues. ~ppIication au microdosage de la m~~oquine dans wie forme galffnique
Appliquee ii la matitre premiere, la methode montre une bonne reproductibilite, la droite de regression etablie entre 1 et 20 pmoles presente un coefficient de correlation r = 0,9999. La forme galinique choisie est la cornprime de mefloquine dose a 50 mg.* Le cornprime est pulverise dans 10 ml de methanol. Apres filtration et Cvaporation partielle, ICresidu est depose sur une plaque de silice GF 254, puis chromatographie (solvant:
A. ASAMOIet al.
1020
methanol-ammoniaque 25%, 100: 1,s). Apres migration sur environ 10 cm, la tache correspondant a la mefloquine (R,= 0,3) est r&cup&e et tluke par trois fois 25 ml de methanol. La phase organique est ensuite Cvaporee et le residu dose par le reactif vanadique. Les points de gamme d’italonnage sont determines dans les mCmes conditions chromatographiques. Le rendement quantitatif de l’extraction est verifie en diposant sur la plaque chromatographique des quantitb connues de mefloquine. La technique est ensuite comparee a la methode fond&e sur spectrophotometrique classique l’absorption molkculaire. Les rksultats obtenus montrent l’absence de differences significatives entre les deux methodes et une precision legerement plus grande de la technique proposke. La teneur par rapport a la valeur theorique 915% f 0,88 (n = 5) pour la methode proposee et de 925% f 1,2 (n = 5) pour le dosage spectrophotomitrique.
CONCLUSION
L’oxydation de la methoxyd quinoltine conduit a l’ouverture de l’homocycle de la molecule, aprts dimbthylation prealable. La quinine ou la mefloquine presente par contre une structure qui favorise la realisation dun chilate pentagonal, plus stable, au niveau du groupement fonctionnel alcool secondaire
dont la rupture et l’oxydation conduisent a la formation d’acides quinoleine carboxyliques-4. Dans le cas de la mefloquine, le derive acide forme dans le milieu reactionnel ne subit par la suite aucune attaque du cation vanadique. Cette proprittt entraine une consommation de reactif moins importante mais plus reproductible et pennet ainsi de real&r un dosage simple et p&is de ce nouvel antimalarique dans une forme galenique. L’avantage de la mithode que nous proposons reside essentiellement dans la possibilite de real&r des dosages m&me dans des laboratoires ne possedant qu’un tquipement restreint. LITTERATURE
1. M. Tsitini-Tsamis, M. Chaigneau, M. Hamon et J. Likforman, Analusis, 1980, 8, 428. 2. M. J. Waechter et M. Hamon, Ann. Pharm. Fr., 1976, 34, 281. 3. J. E. Hila, M. Tsitini-Tsamis, M. Hamon et J. P. Delcroix, Analusis, 1982, 10, 220. 4. M. Chaigneau, Bull. Sot. Chim. France, 1970,37,4133. 5. A. Assamoi, These de I’Universite de Paris Sud., 1986. 6. W. Koenigs, Annalen, 1906, 347, 143. 7. Z. Skraup, ibid., 1879, 197, 352. 8. E. Postaire, J. E. Hila, A. Assamoi, D. Pradeau, C. Dauphin et M. Hamon, Analusis, 1985, 13, 463. 9. R. Goutarel, M. M. Janot, V. Prelog et W. I. Taylor, Helv. Chim. Acta, 1950, 33, 150. 10. P. C. Guha et R. K. Maller, Current Sci. (Calcutta), 1944, 13, 206. 11. S. Carboni, Gazz. Chim. Ital., 1955, 85, 1194. 12. W. Stix et S. A. Bulbatlsch, Ber., 1932, 65, 11.