Synthese de polymeres porteurs d'un antivitamine k, la phenindione

European Polymer Journal, Vol. 15, pp. 1069 to 1074

0014-3057/79/1201-1069502.00/0

© Pergamon Press Ltd 1979. Printed in Great Britain

SYNTHESE DE POLYMERES PORTEURS D'UN ANTIVITAMINE k, LA P H E N I N D I O N E C. PINAZZI, J. P. BENOIT, J. C. RABADEUXet A. PLEURDEAU Laboratoire de Chimie et Physicochimie Organique et Macromol6culaire (C.N.R.S.), Facult6 des Sciences, Le Mans, France

(Reeu le 15 juin 1979) R6mm6--La synth6se de monom6res m6thacryliques d6riv6s de la ph6nindione, m6dicament de la famille des antivitamines k, a 6t6 r6alis6e. Ces nouveaux monom6res caract6ris6s par spectroscopie de RMN et d'i.r, ont 6t6 homopolym6ris6s radicalairement. Les polym6res r6sultant sont analys6s puis compar6s ~t des compos~s similaires pr6par6s par voie de modification chimique de polym&es fonctionnels.

INTRODUCTION La fixation de m6dicaments sur des supports macromol6culaires naturels ou synth6tiques, domaine de recherche en d6veloppement ces derni&es ann6es, a pour motivation principale la modulation de la pharmacocin6tique du m6dicament par une meilleure distribution de la drogue dans I'espace et un 6talement de son action dans le temps [14i]. Les macromol6cules a propri6t6s pharmacologiques peuvent se ranger dans deux grandes cat6gories: (1) polym6res ayant un effet pharmacologique global inh6rent aux propri6t6s chimiques et physico-chimiques de l'ensemble de la macromoi6cule I-7, 8] et (2) polym&es biologiquement inertes, utilisgs comme support de m6dicaments. C'est ~ cette derni6re classe de compos6s que se rattachent les travaux prgsent6s ci-dessous. Diff6rentes voies d'acc6s/t de tels polym&es ont 6t6 prospect6es et ont permis de d6finir une m6thodologie de synth6se qu'il convient actuellement d'adapter b. des classes de principes actifs susceptibles de pr6senter un intgr6t th6rapeutique [9]. En concertation avec des pharmacologues et compte tenu des contraintes de synth~se et d'6valuation d'activit6 pharmacologique, le choix de la drogue faisant l'objet de la pr6sente recherche s'est port6 sur la ph6nindione, mgdicament appartenant /~ la classe th6rapeutique des anticoagulants antivitamine k de la s6rie de l'indanedione. La possibilit6 de moduler la pharmacocin6tique de ces m6dicaments, qui ont, sous leur forme libre, une action intense mais br~ve dans l'organisme est intgressante au .niveau du traitement th6rapeutique impliquant Faction de ces anticoagulants [10]. L'obtention d'une prodrogue macromol6culaire retard contribuerait ~, une am6lioration de la thgrapeutique antivitaminique k.

solution benz+nique de chlorure de m6thacryloyle 2 pr6alablement distill6 (0,01 tool). La r6action est laiss6e se poursuivre, sous agitation, h temperature ambiante pendant 1 hr. Apr6s filtration du chlorure de pyridinium, lavage l'eau acidul6e et 6vaporation du benz6ne, le solide obtenu est recristallis6 dans un m61ange 6thanol/eau, s6ch6 sous vide et analysk (rendement 94~o, point de fusion 62°).

M~thacrylate d'dthylcarbonate de phd.nindione ~_) L'(hydroxy-2 6thyl) m6thacrylate 4 est additionn6 h u n exc6s de phos#ne liquide. Le m61ange est agit6/t temp6rature ambiante pendant 1 hr puis d6gaz6. Le m61ange distill6 sous pression r6duite, permet d'isoler le monom&e 5. A un mglange de ph6nindione (0,01 tool) et de tri6thylamine (exc/:s de 10%) en solution dans le THF, est additionn6 le monom6re 5 en solution dans le THF (0,01 mol). La r6action est laiss6e se poursuivre, sous agitation, b, temp6rature ambiante, pendant 3 hr. La tri6thylamine est 61imin6e sous la forme de chlorure d'ammonium insoluble dans le THF, par addition de quelques gouttes d'acide chlorhydrique concentr6. Apr6s 6vaporation du THF, l'huile orange obtenue est analys6e.

Synthbse des homolym~res correspondants 7 et 8 La polym6risation radicalaire des monom~res _3 et 6 a lieu dans le THF au reflux, sous atmosph6re inerte en pr6sence de 2Yo en poids d'AIBN. Apr6s 5 hr de reflux, les polym~res sont pr~cipit~s dans l'~ther de p6trole. L'op~ration de dissolution-pr6cipitation est r6p6t6e trois lois. Les polymdres sont s6ch6s puis analys6s (taux de conversion 35o/0). Les caract6ristiques spectrales sont donn6es dans les Tableaux 2 et 3. Synthbse des polymbres supports Polychlorure de m~thacryloyle 9_ La polym6risation radicalaire du chlorure de m6thyacryIoyle se d6roule dans le THF au reflux, sous atmosph6re d'argon en pr6sence de 2% en poids d'AIBN pendant 15 hr. Le polym6re est pr6cipit6, l'op6ration 6tant r6p6t6e 3 fois. Le polym6re est s6ch6 puis analys6.

Poly(hydroxy-2 (thyl) mdthacrylate

PARTIE EXPERIMENTALE

Les solvants utilis6s sont obtenus selon les m6thodes classiques de purification.

S ynthbse des monombres Mdthacrylate de ph~nindione Q) A un m61ange de ph6nindione (0,01 mol) et de pyridine (0,02 mol) en solution dans le benz6ne, est additionn6e une

L'(h)'droxy-2 6thyl) m6thacrylate 4 est distill~ puis polymeris6. La polym6risation est - conduite comme pr6c.gdemment, dans le THF au reflux. Au bout de 5 hr, le polym6re est purifi6 par trois op6rations successives de dissolution-pr6cipitation.

Poly(chlorocarbonyloxy-2 ethyl)mdthacrylate 10 Le poly(hydroxy-2 ~thyl) m6thacrylate est mis en solution

1069

1070

C. PINAZZIet al.

Monom~risation de la ph~nindione et polymdrisation Le m&hacrylate de ph6nindione 3 est obtenu par action de l'anticoagulant, en milieu basique, sur le chlorure de m+thacryloyle 2 (Fig. 2). OH La liaison ester est caract6ris6e en i.r. par deux ! bandes d'absorption ~ 1740cm -1 et h 1280cm -1. La Fig. I double liaison mbthacrylique appara]t b. 1615cm -1 (bande de vibration), h 960, 940 et 890 cm-1 (bandes dans le THF, et soumis h Faction du phosgene en exc~s de de dbformation). On note ~ 1710 cm-~ la pr6sence du 50~o. Apr~s 6hr d'agitation h temp6rature ambiante, la carbonyle c6tonique de la ph6nindione.' En spectroscopie de RMN, les deux protons solution est d6gaz6e et le polym&e est r6cup6r6 puis purifi6 m6thacryliques de 3 apparaissent ~t 5,9 (cis) et comme pr6c~demment (rendement 95%). 6,45 ppm (trans). Quant aux protons aromatiques de Modification des polym~res fonctionnels la ph6nindione, iis r6sonnent entre 6,9 et 8 ppm (Tableau 1). Obtention des polymbres porteurs de phdnindione 11 et 12 Le second monom6re 6 est obtenu b. partir de Le protocole exp6rimental mis en oeuvre est analogue celui utilis6 pour la synth6se des monom6res 3 et 6. Apr6s l'(hydroxy-2 6thyl) m6thacrylate 4. Par action du 24hr d'agitation h temperature ambiante, les polym6res phosg6ne sur -4, le d6riv6 chloroformiate 5 dont les sont r6cup~r6s apr~s dissolutions et precipitations success- caract6ristiques spectrales ont 6t6 pr6ckdemment ives, laves ~ l'eau acidul6e puis s~ch~s. d6crites[ll], est obtenu. La ph6nindione, sous sa forme 6nolique, rbagit avec le (chlorocarbonyloxy-2 6thyl) m6thacrylate 5 en quantit6 sto6chiom6trique (Fig. 2). RESULTATS ET DISCUSSIONS Le monom~re 6 r~sultant est caract~ris~ par specLa ph~nyl-2 indanedione-l,3 ou ph~nindione _1, troscopie i.r. et de RMN. En i.r. la liaison carbonate connu¢ sous le nom commercial de Pindione ®, est absorbe dans deux r6gions, ~ 1775cm -1 et une die&one pr~sentant un caract&e c6to-~nolique 1225cm -1. La bande de vibration du carbonyle marqu6. Sous forme 6nol, la r6activit6 de l'hydroxyle c6tonique du monom~re 6 apparait h 1720 cm- 1. La est mise h profit pour r6aliser la synth~se de double liaison m6thacrylique est caract~ris~e par deux monom6res et polymbres m6thacryliques porteurs de bandes, l'une ~ 1630cm-1, l'autre ~ 950cm-L cet anticoagulant (Fig. 1) En RMN, les protons m6thacryliques cis et trans Deux voies d'acc6s ~t de telles structures ont 6t6 r6sonnent respectivement ~ 5,60 et 6,12 ppm, les proenvisag6es: cr6ation sur la mol6cule d'anticoagulant tons m~thyl~niques en ~ et fl de la liaison carbonate d'un site fonctionnel polym6risable et oligombrisation apparaissent sous la forme d'un multiplet centr~ du monom~re ainsi obtenu selon un processus radica- 4,42 ppm (Tableau 1). laire et modification chimique d'un polym6re foncLa polym~risation des monom~res 3 et 6 a 6t6 effectionnel support par action direct de l'anticoagulant. tu~e par proeessus radicalaire, en presence d'AIBN. 0

0

OH

0

0

ct

_2

"--

3

OH

~ 0=~ COCtz>_ 0 1 ((~H2)z OH

~0

~

0

AIBN

o

f ((~H2) 2

I

((~H2)2

o

O4o

ct

"

-_..

0 I ( (~H212

° o

_e Fig. 2

g

Synth6se de polym6res porteurs d'un antivitamine k, la ph6nindione

1071

OH

_9

L~ Oil

AIBN Oi ((~Hz)2 OH

(CH212 0 O< 0

0

I (~H2)2 o

o<

O[ (~Hz)z OH

ct

lo Fig. 3

12

Tableau 1. Caract6ristiques spectrales des monom6res 3 et 6 H

H

3

RMN 6 x 106 (1H)

CH3

O---(CH 2)2--O

CDCI 3

2,1

--

\ /

~

C~C

C----C

\

Protons aromatiques

5,9

6,45

6,9-8

(s)

(s)

(m)

(s)

Infrarouge V cm -1

v(C--O)

1740

O v(O--C) 1280 v(CH2~-----C)1615 960 940 89O _6

CDCI 3

1,96 (s)

4,42 (m)

5,60 (s)

6,12 (s)

6,8-8 (m)

v(O---C--O)1775

II

O v(C--O)

1710

o v(O--C) 1225 v(CH 2~-----C) 1630 95O

Tableau 2. Caract6ristiques spectrales des polym6res 7 et 8 RMN ~i x 106 (lu) _7

8

CDCI3

CD3COCD3

CH3

CH2

O--~CH 2)2--O

1,10 (m)

2,04 (m)

--

1,26 (m)

2,08 (m)

4,42 (m)

Protons aromatiques 6,60-8 (m)

7,10-8 (m)

Infrarouge v cm- t v(C--O) II 0 v(O---C)

1755

23400

1280

v(O---C--O)1775 ]1 0 v(c--o) 1710 o v(O---C)

Mn

1225

42900

20-25,8

16-22 (m)

CDCI 3

CD3COCD3

50-52

48-54

CH2

(t)

176,8

0

45,6(rr) 45,9(mr) 47,1(ram)

\

171,2

I

--C

46,4(m)

* D6termin6 par "Noise off Resonance Decoupling"-Nord.

CH3

RMN6 x 106 (13c)

0

63-68,6

--

O - - C H 2 - - C H 2---O 0

0

/

C-----O C2" 122,1 121,6

C1 192,2 193,2

Tableau 3. Caract6ristiques spectrales en RMN du t3C des polym6res 7 et 8

151

163,6

C3

120-136 120,4-134,6

138,8 139,7

C4

Autres carbones aromatiques N rq

Synth~se de polym~res porteurs d'un antivitamine k, la ph6nindione

1073

Tableau 4. Caract6ristiques spectrales des polym+res 9, 10, 11 et 12 RMN6 (ln)

CH3

CH~

O--(CH 2)2--O

Protons aromatiques

9_

CDCI3

1,34 (m)

2,20 (m)

--

--

v(~O) v~C--C1)

1785 850

3700

10

CDCI3

1,25 (m)

2,10 (m)

4,10 (m)

--

v(~--O) I[ O v(C--O)

1780

5700

1730

O v(O---C) ~C---C1)

1150 685

× 10 6

CDCI3

CDCla

1,32 (m)

1 (m)

2,20 (m)

1,90 (m)

--

6,8-8 ~rn)

4,20 (m)

6,8-8 (m) ,

L'analyse i.r. des polym6res 7 et 8 met en 6vidence la disparition de la double liaison methacrylique (absence des bandes de d6formation dans la r6gion du spectre comprise entre 900 et 1000 cm-l). L'6tude spectroscopique de RMN 1H et 13C confirme cette structure. Les caract6ristiques spectrales des polym6res _7 et 8 sont reproduites dans les Tableaux 2 et 3. La masse mol6culaire Mn de _7 calcui6e ~ partir du chromatogramme de GPC, est de 23.400; le polym6re 8 pr6sente une_ masse rnol~culaire plus ~lev6e, Mn = 42.900. Compte tenu du but recherch6 sur le plan pharmacologique, la structure de tels polym&es pr6sente les caract6ristiques suivantes: chaque unit6 monom~re est potentiellement active puisqu'elle contient le squelette du principe actif. Les liaisons assurant la fixation de la drogue au substrat macromol6culaire, liaisons ester et carbonate, sont sensibles ~ l'hydrolyse chimique et enzymatique, ce qui laisse envisager une lib6ration de la drogue au sein de l'organisme apr~s administration, Dans le cas du polym&e 8, le groupement --(CH2)--2 situ6 entre la drogue et la cha]ne macromol6culaire peut ~tre consid6r6 comme un groupe "spacer", permettant de limiter les interactions support-drogue et de modifier les conditions d'approche du r6actif hydrolysant [12]. D'autre part, cette voie d'acc~s impliquant la synth~se d'un monom6re porteur du principe actif autorise la copolym6risation avec d'autres monom~res vinyliques susceptibles d'apporter par leur introduction dans la cha]ne des propri6t6s compl6mentaires non directement obtenues par homopolym6risation: hydrosolubilit6, biocompatibilit6. . . .

Infrarouge Mn

vcm- 1

v(C---CI) II O v(C--O)

1780 1725

O v(C---C1)

850

v(OH) 3500 v(O---C--O) 1770

5200

8900

II

O v(C--O)

1730

O v(O---C)

1225

Modification de polymbres fonctionnels Deux types de polym6res fonctionnels ont servi de support ~t des r6actions de modification chimique permettant la fixation de la phgnindione, de telle fa~on que les unit6s monom6res actives soient identiques celles des homopolym6res pr6c6dents: le chlorure d'acide potymgthacrylique et le polym6thacrylate d'hydroxy-2 6thyl. Dans le second cas, une modification quantitative pr6alable de la fonction alcool en fonction chloroformiate est r6alis6e par action du phosg6ne. Les polym6res 9 et 10 dont les caract~ristiques sont pr6sent6es dans le Tableau 4, sont soumis Faction de la ph6nindione sous forme 6nolique. Dans aucun des cas, la modification n'est totale et les polym~res r6sultants 11 et 12 poss6dent une structure analogue fi celle de copolym6res dans lesquels on retrouve deux types d'unit6s monom6res. Le taux de modification d6termin~ par analyse RMN, est de I'ordre de 70~o dans le cas de 12; les fonctions chloroformiates non modifi6es ont 6t6 pr6alablement hydrolys6es en fonction alcool par action d'une solution d'acide chlorhydrique. Les masses mol~culaires sont fonction de celles des polym~res initiaux, et dans le cas pr6sent, elles sont faibles: Mn = 5200 pour 1__11et Mn = 8900 pour 1_.2_2 (Tableau 4). Compar6s aux homopolym6res pr6c6dents, il est ~t remarquer que la pr6sence simultan6e de deux types d'unit6s monom6res peut se traduire au niveau des propri6t6s pharmacologiques par l'apport de propri6t6s compl~mentaires que ne poss~daient pas les homopolym6res: ainsi les fonctions alcool non modifi6es dans 12 sont susceptibles d'assurer une certaine hydrosolubilit6,condition importante pour une ad-

1074

C. PJNAZZlet al.

ministration correcte du polym6re en tant qu'agent th6rapeutique. CONCLUSION Mettant /l profit les r6sultats obtenus Iors de recherches ant6rieures concernant la m6thodologie d'acc6s/l des structures macromol6culaires pharmacologiquement actives, la fixation de la ph6nyl-2 indane dione-l,3, anticoagulant, sur un support macromol6culaire a 6t6 r6alis6e par diff6rentes m6thodes-monom6risation du m6dicament et oligom6risation du d6riv6 insatur6 ainsi obtenu, et--modification chimique d'un polym6re fonctionnel par action directe du m6dicament. La synth6se des monom6res, homopolym6res et polym6res modifi6s, porteurs de la ph6nindione ainsi que leur caract6risation, font l'objet du pr6sent document. L'6tape compl6mentaire de cette recherche consiste ~t tester in vivo, chez l'animal, une forme macromol6culaire de ph6nindione r6pondant,/t la fois aux conditions susceptibles d'entrainer un effet retard et aux imp6ratifs de l'exp6rimentation biologique--support de masse mol6culaire de l'ordre de Mn = 40.000 afin d'6viter une fuite extra corporelle trop rapide;--liaison m6dicament-support dont la cin6tique d'hydrolyse corresponde /l la dur6e d'action recherch6e du m6dicament--absence de toxicit6 du support, e t - hydrosolubilit6 de la macromol6cule, effective dans un intervalle de pH restreint correspondant au pH physioiogique. Cette 6tude est actuellement en cours et les r6sultats de l'6tude pr61iminaire, actueilement disponibles, confirment l'obtention d'un effet retard significatif de la drogue macromol6culaire en comparaison avec ractivit6 de la drogue sous sa forme libre [13].

Au niveau structural, la notion de "spacer" m6rite d'etre approfondie. Dans un des cas trait6s ci-dessus, le groupement hydrocarbon6 - ( C H 2 h - peut ~tre consid6r6 comme 61ement "spacer". Cependant, il conviendrait de rechercher d'autres s6quences appel6es/l jouer ce r61e et d'6valuer leur influence au niveau de i'activit6 th6rapeutique. L'introduction de r6sidus acide amin6 entre la drogue et son support est actuellement envisag6e et constitue une approche nouvelle ce probl6me.

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Abstract--Synthesis of methacryl monomeric derivative of phenindione (vitamin k antagonist) has been achieved. These new monomers, characterized by NMR and i.r., have been polymerized by a radical process. Resulting homopolymers have been analysed and compared with polymers bearing phenindione, previously synthesized by chemical modification.