Bull. Soc. (:him. Belg., 61, pp. 310-321, 2 fig., 1052

Rctiviti? tuberculostatique des dCrivCs dc l’acitlc 4, Rmino-2-liydi~oxybenzoicjnc?

(pamino-salicylique) par

H. VANDERHAEGHE et G. DERUDDER (Louvain)

RESUM$ - Quelques dCrivCs d‘acide 4-amino-2-hydroxybenzoi‘qur ont CtC prCprtrCs et leurs propribtes tuberculostatiques ont CtC examinees.

La decouverte par Lehmann (l) de la grande activitc tuberculostatique de I’acide p-aniinosalicylique (PAS) (I) a ete suivie par l’emploi de ce produit pour le traitement clinique de la tuberculose (”. Ces resultats ont ete le point de depart de la synthkse d’un grand nombre de derives.

Le travail original de Lehmann ( I ) indiquait que la disposition des trois substituants etait essentielle a l’activitk. Des publications ulterieures (3, 4) ont confirm6 ce fait, e t aussi l’observation qu’il etait impossible de remplacer les groupements -NH, ou -OH par -NO,, -OR,-SH, -CH3, -C1 sans perte simultanee de l’activite.

Toute modification du groupement amine, en le reniplaqant par -N alcoyle, -N acyle, -N sulfonyle, -N=NR, fait disparaitre le poiivoir tuberculostatique (3,4,5).

De mi?me, si on remplace le groupenient carboxyle par -COOR (3,4,7) - COCH, (6),

I -CONHR(3,4,7,8),-S0,H(3) l’activitt? diminue. NH, F1

Goou~c~nc, MITCIIELL, SICYMOLJR, Quart. .I. Phurrn. Phnrmncol.

151n.r. H c n w I , Hrlv. Chin&. Artu 32 378 (1949). (1948).

ERLEMI+:YER SORKIN VoGTLI Hdv. Chim. rlCtU 32 1275 (1949). JENSEN R O S D A I I L , I N G V O H S E N , ACtU Chim. Srand. 2 220 (1948). DRAIN, GOODACHE, SEYMOUR, .I. Phurm. Pharmacol. 1 784 (1949).

ACIDE P.AMIN0-SALICYLIQUE 31 1

Les esters possedent une activite plus faible que le PAS. L’administration de l’ester ethylique du PAS chez des cobayes, indique une activite inferieure a celle du PAS. Des tests, in vivo, de l’ester du PAS avec du polyglycol (IV) ont egalement confirme les resultats in vitro (table I). Nous n’avons pas trouve d’augmentation d’activite en esterifiant avec du poly- glycol, comme Eiseman (9 avait constate avec la 4,4’- diamino-diphenylsulfone.

Nous avons aussi prepare une s&ie de derives de PAS ou le groupement hydroxyle etait remplace par un groupe- ment alkyloxy- et aryloxy-. Ces produits presentent une activite in vitro plus faible que celle du PAS (Table I).

TABLE I

R39-C00R1 R,

I XH2 I11 NH, IV NH2 V NO2 VI NO2 VII NO, VIII NO2 IX NO2 X NO, XI NO2 XI1 NO2 XI11 NO2 XIV NH‘2 xv NH, XVI NH, XVIII NH,

Inhibition h mg/100 ml (*)(**)

R2 HI

0.01 -0.02 2 . 0 1.0-2.0

10.0 10.0 10.0 10.0

>10.0 >lo. 0 > l O . O >lo. 0 > l O . O >10.0 >10.0 >10.0 >10.0

(*) concentration minimum qui inhibe le developpement du bacille

(**) ces rksultats nous ont Btb communiquks par le Dr DESOMER et

( g, EISEMAN, J. ezp. Med. 88 189 (1948). (lo) Dmos, EzpeTientia 3 45 (1947).

de KOCH (souqhe H 37 RV) dans le milieu de DUBOS (lo).

ont CtC obtenus par Mr. P. VAN DYCK.

31 2 €3. VANDERHAEGHE ET G. DERUDDER

Nous n’avons pas trouve d’activite pour les ethers aromatiques chlores (X1,XII) contrairement aux resultats de Barry (I1) qui a observe un pouvoir tuberculostatique marque pour les produits suivants :

L’ester ethylique du PAS (111) a etit obtenu selon le schema suivant :

Nous avons egalement examine l’esterification directe du PAS dans l’alcool en presence d’acide sulfurique. La reaction est lente (chauffage a reflux pendant 8-10 h), e t le rendement est faible (10 yo). Ceci est comparable aux resultats de Schaefer et Doub (lS); nous n’avons jamais obtenu les rendements eleves de Drain et al. (12). I,e produit principal de cette reaction est le m.aminopheno1, obtenu par decarboxylation du PAS; cette reaction a etk signalite plusieurs fois dans la litterature (p. ex. 16). L’exccllente methode d’esterification de Nieuwland ( 16), en utilisant le fluorure de bore comme catalyseur, donne les rendements decrits (I3). La m&me methode a etk utilisee pour preparer un ester avec le polyglycol.

(11) BAHHY, Nature 158 181 (1946).

(I2) DRAIN, MARTIN, MITCHELL, SEYMOUR, SPRING .I. Chem Soc.

(lS) SCHAEFER DOUB, J . Am. Chem. Sac. 71 5564 (1949) ( 14) OBERWEGER, SEYMOUR, SIMMONITE, Quart. .I. Pharm. Phar-

(15) SOWA NIEIVLAND, J . Am. Chem. SOC. 58 271 (1986).

BARRY, O’ROURKE, TWOMEY, Nature 160 80 (1947).

1408 (1949).

macol. 21 292 (1948).

ACIDE P.AMIN0-SALICYLIQUE 313

Les ethers aliphatiques du PAS ont etk prepares de la manikre suivante :

L’oxydation des 4-nitro-2-alkoxytoluenes a ete effectuee soit au bichromate soit au permanganate de potassium. Alors que l’oxydation du 4-nitro-2-chlorotoluene par le K2Cr,0, dans l’acide sulfurique permet d’obtenir des resul- t a t s satisfaisants, les ethers correspondants donnent des ren- dements faibles et on ne peut recuperer qu’une petite fraction du produit de depart. Le groupe ether est probablement aussi attaque; en effet, on remarque une odeur d’acide gras (acide propionique, - butyrique) pendant l’oxydation de 2-propoxy-, 2-butoxy-4-nitrotoluene. Les resultats de l’oxyda- tion par le permanganate sont indiques dans le tableau 11. Le rendement est toujours plus eleve en solution plus diluee. Ceci peut s’expliquer par une decomposition plus lente du permanganate (en bioxyde de mangankse et oxygene) en milieu dilue, comme cela a ete signale dans une etude appro- fondie de Bigelow (‘6). Les rendements diminuent aussi en augmentant la dimension du groupe ether. Comme on recu- pkre chaque fois une quantite de produit de depart, d’autant plus grande que les rendemmts sont moins eleves, il est h i - dent que ce resultat est dii a une diminution de la vitesse de reaction. Cet effet pourrait &re attribue a une diminution de la polarisation du groupement methyle, en passant du groupe- ment methoxy- au butoxy. Mais comme nous n’avons pas constate que ces groupements provoquaient une variation notable de l’electronegativete du groupe carboxyle (voir plus loin les constantes de dissociation), cette explication est peu probable. I1 est plus logique d’attribuer ce ralentissement ______

(I6) BIGELOW, J . Am. Chem. SOC. 41 1559 (1919).

314 H. V A N D E R H A E G H E ET G . DERUDDER

d’oxydation A l’effet stkrique croissant des substituants en position ortho. La diminution de solubilite (dans l’eau) de la serie des acides 4-nitro-2 alkoxybenzoique pourrait aussi Ctre expliquee d’une maniere semblable.

Les ethers aromatiques ont ktC prepares de la facon suivante :

I,a reduction catalytique des. produits XI,XI I, XI11 (dans l’acetate d’ethyle ou l’alcool) n’a pas donne les substan- ces desirees. Kous avons obtenu des produits colores, impos- sihles a cristaliser. I1 est probable qu’a la fin de la reduction il restait encore une proportion assez importante de produit partiellement reduit (derive hydroxamique, derive azolque), ainsi qu’il a ete signale pour la reduction d’un ester de I’acide 4-nitro-2-chlorobenzoique (l7). Comme ces produits ne posse- daient pas d’activite biologique, d’autres methodes de reduc- tion n’ont pas ete ktudikes.

Pour etudier l’influence des subtituants en ortho sur 1’6lectronegativite du groupement carboxyle, nous avons determine une serie de constantes de dissociation. De la courbe de titration electrometrique (electrode a verre), nous avons obtenu la valeur du pH de demi-neutralisation oh CHase = CAcide. On peut ainsi calculer le pK, l’aide de la formule :

A C l D E P.AMIN0-SALICYLIQUE

NH, H NH, OH

NH, OCH, NH, OC,H,

315

4.92(**) 3.88

5.25 5.32

R, 0 COOH

R l

H H H OH H C1 H OCH,

TABLE I1

pK COO13

4.19(*) 2.98(*) 2.94(*) 4.09(*)

NO, H NO, OH NO, C1 NO, OCH,

R, 0 COOH OH

8.42(*) 2.68 2.14 3.11

R, P NO, 2.14 M I , 5.84 (***)

acide 4-amino-2-hydroxybenzoYque

dans l’eau I dans l’alcool I1 dans l’ether I11

(*) DIPPY, Ckem. Rev. 25 151 (1939). (**) COIIN EDSALL PROTEINS, Amino acids und peptides p. 128

(***) FALLAH, VOGTLI, BLUNIER, ERLENMEYER, fZelv. Chim. Acta, 34, Reinhold (1943).

26 (1951).

3 1 6 VANDERHAEGHE ET G . DERUUDER

--.7--- -1

Fig 2 (*)

m. aminophcnol dans I’eau I

907 (1934). dans I’akool 11 (BfORTON, MCGOOKIN, J. Chem. SW.

11 n’a pas ete possible par cette methode de determiner les valeurs pl< pour les autres acides, leur solubilite titant trop faible.

L’influence du solvant sur le spectre d’absorption du PAS est bien apparente. Les maxima (284,304 mp) sont les m h e s que ceux publies par Drain e t a1 ( 12) ; les spectres dans l’eau (max. 265 e t 298 mp) e t dans l’ether (max. 280 e t 301 mp) sont identiques aux courbes obtenues par Way et al. (I8) ,

mais le peu d’indications donnbes par ces auteurs sur le solvant

(*) Ces spectres UV ont C t C obtenus avec un spectrophotom6tre Beckman D1J. Nous remercions le Prof. R. Lontie pour la dktermina- tion de ces sprectres ainsi que pour la discussion et l’interpretation des constantes de dissociation.

(le) WAY, SMITH, HOWIE, WEISS SWANSON, , I . Pharmacol. 93, 368 (1948).

ACIDE P.AMIN0-SALICYLIQUE 317

employ6 ont pu preter A confusion (12). On observe aussi l’influence du solvant sur les spectres d’absorption du m. aminophenol.

PARTIE EXPERIMENTALE

I. Esters d’acide p.aminosalicylique

2.chloro.4.nitrotoluene (XX) est obtenu par chloruration de p.nitro- toluene en presence de 5 yo de chlorure d’antimoine. F 60-620. Rende- ment pratiquement quantitatif (19).

Acide 2.chloro.4.nitrobenzolque (XXI) L’oxydation de XX au bichromate de potasse en prksence d‘acide

sulfurique donne I’acide correspondant avec des rendements de 40-50 ”/o F 180-140O (20, 21). On peut rkcupkrer 10-20 % du produit de dCpart par extraction du sesqui-oxyde de chrome avec de l’alcool.

Acide 4.nitrosalicylique (XXII) Ce produit est obtenu par chauffage a 1600 pendant 6 h de XXI

avec une suspension aqueuse d’hydroxyde de calcium en prCsence d’une petite quantitk de poudre de cuivre (21, 22) F 227-28W.

Ester Whylique d’acide 4.nitrosalicylique (XXIII) 10 g de XXII sont dissous dans un mklange de 75 ml d’alcool absolu

et de 10 g d’acide sulfurique conc.; on chauffe au bain-marie pendant 10-20 h (les rendements sont supkrieurs ii ceux obtenus en chauffant pendant 5 h). En refroidissant on obteint des 3-4 g cristaux F 84-850 (cf 23, 12). Le produit obtenu en concentrant le filtrat ou en le diluant avec de l’eau est un mklange d’ester et d’acide non transform& On obtient de meilleurs rendements (60 Yo) en chauffant l’acide dam l’alcool saturk d’acide chlorhydrique.

Ester Bhylique d’acide 4-aminosalicylique (111) La rkduction de XXIII est effectuke en prksence de chlorure stanneux

dans l’alcool. On prkcipite I’ktain avec de I’hydrogbne sulfurk, on filtre, et apres concentration on obtient des aiguilles blanches de chlorhydrate de 111. F 186-70 (%)

(le) DAVIES, J. Chem. Soc. 119, 868 (1920): 121, 806 (1922). ( 20) MAGIDSON, GRIGOROWSKI, Ber. 66, 869 (1938). ( 21) WENIS, GARDNER, J . A m . Pharm. Ass. 38, 9 (1949). (22) ULLMANN WAGNER, Ann. 355 360 (1907). (23) BORSCHE, Ann. 390 18 (1912). (24) BRENANS PROST, C. R. Ac. Sci. 178 1010 (1924).

318 13. VANDERIIAEti l lE ET G . DERUDDER

Esterification directe du PAS 20 g d’acide 4-aminosalicylique (I) sont mis en suspension dans

200 mi d’alcool absolu. On ajoute 12 ml d’acide sulfurique conc. et chauffe au bain-marie. On laisse refroidir la solution, ajoute 100 ml d’eau et on neutralise avec du bicarbonate de soude jusqu’h pH 7-8. La solution est concentrke sous vide et le produit brut est essorC.

Nous avons remarqud qu’une tempdrature de 50-800 Ctait insuffi- sante pour obtenir une estbrification apprdciable. I1 faut chauffer reflux pendant 8-10 h (meilleurs rendements que 3-4 h de chauffage). Le pro- duit brut (F : 103-1130) Ctait un mClange d’ester et de m.aminopheno1. Quand on le recristallise dans un melange acdtone-eau, on obtient l’ester pur. F 114-50 (rendement 10 yo). Si 1e produit brut est recristallisC dans un melange benzhe-alcool, on obtient des cristaux F 126-80, qui ne donnent pas de dkpression de point de fusion en les melangeant avec du m.aminopheno1.

Les rendements sont meilleurs (70 yo) par estkrification it. la tem- pCrature ordinaire en utilisant du fluorure de bore comme catalysateur, selon la mCthode de Schaefer et Daub ( 13)

Ester du P A S uvec le polyglycol ( IV). 4 - NH, - 2 - ON - C‘,H,C‘OO

o = approx. 10 3.8 g de PAS(1) sont mis en suspension dans un mklange de 30 g

Polyglyrol l h w 400 et 12 ml 48 yo BF,-Et,O. On chauffe a 85-40” pendant 4 h (a la fin de I’opCration le PAS est

pratiquement entibrement dissous). On laisse skjourner la solution bru- nPtre durant une semaine a tempkrature ordinaire. Aprtts addition d’eau on neutralise avec du bicarbonate de soude et on extrait a 1’6ther. La solution Cthkrke est lavke ape- une solution de biearbonate de soude, aver de I’ettu, et finalement sbchke. Par Cvaporation de I’dther on obtient un liquide visqueux, jaunktre, qui ne cristallise pas. Le produit est bien soluble dans l’eau. I1 ne contient pas de PAS libre (titration ClectromC- trique) ; il possi-de un hydroxyle phholique (coloration avec le chlorure ferrique) et un groupement amino aromatique (rCaction de diazotation.)

(CH, - CH,O), CH,CH,OH

11. Esters aliphatiques de PAS

4-nitro-o-cresol ( XXVI)

diazotation (311 sulfate de 4-nitro-o-toluidine obtenu et du diazolque ( 2 6 )

Ce produit a C t C obtenu par nitration d’o-toluidine ( z6) suivie d’une decomposition

4-nitro-2-methoxytoluLne (VII) Le 4-nitro-o-crCso1 est dissous dans la soude i 10 yo et puis agitC

(25) UI,I,MANN, Ber. 35 337 (1902). (2,) IJLLMANN, Ber. 38 790 (1905).

AClDE P.AMIN0-SALICYLIQUE 319

avec du sulfate de methyle a la temperature ordinaire pendant 2h. (2e) F.70-10. Rend. 85 yo.

d-nitro-~-etho~ytoEuene (VIII) M@me methode que precbdemment mais avec du sulfate d’bthyle.

La reaction est lente (2 jours a la temperature ordinaire) e t le rendemerit assez faible (40 yo),

La methode classique a C t C utiliske ensuite, ainsi que pour les pro- duits suivants.

On fait rkagir 2.3 g (0.1 at.) de sodium sur 100 ml d’alcool absolu. Puis on ajoute 15.3 g (0.1 mole) de 4-nitro-0-crksol et 15.3 g (0.1 mole) d’iodure d’Cthyle. On chauffe au bain-marie pendant 2 h. La solution est coneentree jusqu’a mi-volume, et on laisse cristalliser. Les cristaux sont essores, laves a l’eau et recristallisCs dans I’alcool. Rend. 72 yo F 60-10- 27 ( ).

I-nitro-2-vi-pro~oxytolue~ie (IX) Dans le n-propanol, et avec du iodure de n-propyle. Rend. 65 yo

F 52-40.

4-nitro-2-n- butoxytoluene (*) n-butanol et iodure de n-butyle. Rend. 80 yo P. 56-80.

Acide 4-nitro- %-alkoxy- benzoique Le 4-nitro-2-alkoxytoluene est niis en suspension dans 1 litre d’eau

et le melange est chauffe au bain-marie. Sous agitation on ajoute une solution de permanganate de potasse dans 800 ml d’eau endeans 1 h. Puis on continue B chauffer encore pendant 5 h. On essore le bioxyde de manganese, lave a l’eau rhaude, et le filtrat est concentre jusqu’a un volume d’environ 500 ml. L’acide est prkcipite avec de I’acide chlorhydri- que 1:1, et le produit obtenu est recristallisC dans I’alcool ou un melange eau-alcool. Le rksidu de bioxyde de manganese est extrait, trois fois avec 200 ml alcool pour rCcuperer le produit de dCpart non oxyde.

Acide 4-umivio-2 alko;L.ybenzoaque 0.25 mole d’aride 4-nitro-2 alkoxybenzoique est dissous dans 200 ml

d’acetate d’ethyle et on ajoute 400 mg de ratalyseur au platine (Org. Synth.Vo1 I p. 463). La reduction est effectuee a la temperature ordinaire sous une pression initiale de 1.5 atm. d’hydrogene. La quantitk theorique d’hydrogene est absorbee (1 h). Le catalyseur est filtre et le filtrat con- centre sous vide. Les cristaux sont essores et recristallisCs dans l’alcool. Rend. 70-80 yo de cristaux ICgkrement teintks en jaune. La reduction dans ]’acetate d’Cthyle donne des produits moins color& que dans l’alcool.

(27) SPIEGEL, MUMBLIT, KAUFMANN, Ber. 39 8241 (1006).

320

R

H. VANDERHAEGHE ET G. D E R U D D E H

quaiitit( d'ether- oxyde

COOH

0" NO,

XI\' XV XVI

v

quant. de

KMn04

96 g 44 a 32 g 50 g 64 g 48 fi 24 g 23 g

48 g

TABLE 111 (*)

Volume total

148-9'

130-1"

149-150"

129- 130.60

139-140''

TABLR IV

=

Rend. %

- 55 58 26 20 5 .5 8 I0 4 . 5

CH,( *) 147-8' ((I&'.) C2Hb 150-1' (a&.) C3H, 180-10 ( ~ C C . )

P. M.

167.16 181.19 195.21

Anal yse 01 pI: 10

calc.

-

6.63

6.22

5 . 8 3

Trouvi.

(

(29) 6.64 6 . 6 3

0 .58 6.39

5 .90 5 .92

( 20)

Andy se 94 N calc. Trouvi.

8.38 8 .34 8 .39 7.74 7 .82 7.84 7.78 7 .26 7 .24

(*) Les r6sultats d'analyse ont BtC obtenus par le Dr A. Konovalow dam le laboratoire de chimie gBnBrale de l'Universit6 de Louvain.

(28) GOLDSTEIN JACQUET, Helv. Chim. Acta, 24 52 (1941).

(*) cfr ref. (3)b. et FROEIILICHER, COHEN, J . Chem. SOC. 121, 1652 ( za) GOLDSTEIN RROCHON I1 32 2331 (1949)

( 1 922).

- ether- oxyde "CWp.

0 / 0

%'.

- - .J.>

6.5 63

60

"7

ACIDE P.AMiN0-SALICYLIQUE 32 1

111. Ethers aromatiques de PAS

Acide 4-nitro-2-arylozybenzo‘ique On dissout 3.9 g (0; l at.) de potassium mCtallique dans 200 ml

d‘alcool absolu. Puis on ajoute 0.2 mole de phenol, 10 g (0,05 mole) d’acide 4 nitro-2-chlorobenzoique (XXI) et 100 mg de cuivre en poudre (Org. Synth I1 p. 446) on Cvapore le tout jusqu’a sec, sous vide. La masse est alors chauffee au bain d’huile B 190-2000 pendant 2 h. On laisse re- froidir le melange, ajoute environ 100 ml d’eau et acidifie jusqu’a pH 5 . Ensuite on entraine le phenol a la vapeur d’eau. Le contenu du ballon, de couleur brun-fond dii a des produits goudronneux, est refroidi et acidifiC jusqu’a l’apparition du premier trouble. On dCcolore au charbon actif ou avec un peu d’hydrosulfite. Le filtrat est acidifie avec de l’acide chlorhydrique 1:l. Le prCcipitC est recristallisk dans un melange eau- alcool Rend. 30-40 yo.

TABLE V COOH

R . F. P. M. Analyse Yo c1 Yo N calc. calc. Trouv. TrouvC

V I C,H, 159-160’ 259.20 5.40 5.37 5.38 XI C,H,CH,(p) 166-7’ 273.23 5.12 5 . 0 0 5.12 XIX C,H,Cl(o) 176-7’ 293.65 4.77 4.75 4.80 XIII C,H,Cl(p) 168-9’ 293.65 4.77 4.66 4.68 12.07 11.81 11.97

Acide 4-amino-2 phenoxybenzo‘ique (XVII) Ce produit est obtenu par rbduction catalytique de VI dans l’ace-

tate d‘ethyle. Aprk recristallisation dans I’alcool, on obtient des cris- taux incolores F 149-150’

Calc. pour C,,H,,O,N (229.31) 6.10 % N TrouvC : 6.08 - 6.12

S.A.R.I.T. (Genval)

Medegedeeld aan de Vlaamse Chemische Vereniging op 13 Mei 1952.