Isosorbide

Isosorbide
Isosorbide
Isosorbide
Général
Nom IUPAC (3R,3aR,6S,6aR)-hexahydrofuro[3,2-b]furan-3,6-diol
Synonymes 1,4:3,6-dianhydro-D-sorbitol
No CAS 652-67-5
No EINECS 211-492-3
PubChem 12597
SMILES
InChI
Apparence écaille blanche, très hygroscopique
Propriétés chimiques
Formule brute C6H10O4  [Isomères]
Masse molaire[1] 146,1412 ± 0,0067 g·mol-1
C 49,31 %, H 6,9 %, O 43,79 %,
Propriétés physiques
T° fusion 62,5 °C[2]
T° ébullition 160 °C à 10 mmHg
Solubilité dans l'eau (>850 g·l-1), les alcools et les cétones
Masse volumique 1,30 g·cm-3 à 65 °C
Point déclair >180 °C
Viscosité dynamique 30 mPa.s à 100 °C
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Lisosorbide est un composé hétérocyclique obtenu à partir de la double réaction de déshydratation du sorbitol, lui-même issu de la réaction dhydrogénation du glucose.

Lisosorbide est un diol issu des agro-ressources, non toxique, biodégradable et stable thermiquement.

Lisosorbide est un monomère qui peut être inséré dans des chaînes macromoléculaires de type polymères (polycarbonates, polyuréthanes, polyesters…). Il est également utilisé pour la synthèse de dérivés tels que les diesters, diéthers, dinitrates

Lisosorbide est considéré comme synthon donnant accès à une nouvelle plateforme chimique dintérêt puisquil est issu du végétal et permet dobtenir de nombreux dérivés aux propriétés égales voire supérieures à leurs homologues de la pétrochimie.

Sommaire

Origine

Les premières recherches sur lisosorbide ont été effectuées en 1946 par H.G. Fletcher, R.C. Hockett, R. Montgomerry et L.F. Wiggins[3]. Plusieurs articles paraissent dans le Journal de la Société Chimique Américaine notamment larticle « Structure of Isosorbide, a cristalline dianhydrosorbitol » écrit par H.G. Fletcher et R.C. Hockett[4]. En 1986, un article paraît dans Stärke n°38 par G. Flèche et M. Huchette intitulé « Isosorbide : Preparation, Properties and Chemistry[5] », cet article fait toujours référence. En 1992, en relation avec le Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires du Pr. Pascault de lINSA de Lyon, Roquette Frères[6] finança une thèse de doctorat sur les propriétés de lisosorbide dans lélaboration de polymères fonctionnels. Ce diol isosorbide est désormais une des pièces maîtresses du programme BioHub®[7], programme de recherche lancé en 2006 et soutenu par OSEO Innovation (agence française pour linnovation). Dans ce programme de chimie durable, lisosorbide est étudié comme monomère dorigine renouvelable pour de nouveaux polymères et dérivés.

Propriétés physico-chimiques

Propriétés chimiques

La molécule disosorbide est constituée de deux cycles tétrahydrofuranes fusionnés et de deux groupements alcools substitués en position 2 et 5 respectivement en exo et en endo (voir figure de droite). Sa formule brute est C6H10O4 et il a deux isomères : lisomannide et lisoidide. Ces trois isomères diffèrent par la configuration relative de leurs groupes hydroxyles. Lisosorbide est le diol le plus étudié car il est le plus accessible. La chiralité de lisosorbide influe sur sa réactivité. En effet, le groupement hydroxyle endo en position 5 peut former une liaison hydrogène avec loxygène du cycle adjacent (voir figure de gauche). Cette liaison intra-moléculaire tend à accroître la nucléophilie de loxygène O-5 et donc sa réactivité. A linverse, lencombrement stérique provoqué par cette même liaison tend à diminuer la réactivité. Ainsi, les conditions expérimentales qui tendront à diminuer la force de la liaison hydrogène favoriseront plutôt des réactions en position 2. Inversement, les conditions ne perturbant pas la liaison intra-moléculaire favoriseront la sélectivité en position 5[8].

Propriétés physiques

Lisosorbide est un solide blanc soluble dans leau, les alcools et les cétones et presque insoluble dans les hydrocarbures, les éthers et les esters.

Lisosorbide est très hygroscopique, c'est-à-dire quil a tendance à absorber lhumidité environnementale par absorption ou par adsorption.

Lisosorbide est non-toxique et stable à la chaleur. Cette molécule ne se décompose quà partir de 270 °C en labsence doxygène.

Autres propriétés

Lintérêt de lisosorbide dans les polymères sexplique par la rigidité[9] apportée par les deux cycles de lisosorbide qui provoque une augmentation de la température de transition vitreuse (T°g). Cette augmentation engendre une amélioration des propriétés mécaniques du polymère. Il est nécessaire dutiliser un isosorbide de haute pureté pour ce type dapplication (brevet Du Pont[10]).

Producteurs (en quantités industrielles)

Historiquement, lisosorbide est produit en petites quantités pour les domaines de la pharmacie et de la cosmétique. Roquette a démarré en juin 2007 à Lestrem (France) une nouvelle unité industrielle disosorbide dune capacité de plusieurs milliers de tonnes par an pour les marchés actuels et les marchés en développement. En mars 2008, lASEA (Autorité Européenne de Sécurité des Aliments) a donné un avis positif pour lutilisation de lisosorbide en tant que monomère pour le PET (Polyéthylène téréphtalate) à usage alimentaire[11].


Marchés actuels

Isosorbide

Lisosorbide est un composé à propriété diurétique employé en pharmacie. Il est utilisé au Japon pour traiter la maladie de Ménière[12]. Cette maladie touche loreille interne et provoque des vertiges, des acouphènes et une baisse daudition.

Mononitrate et Dinitrate d'Isosorbide

Le mononitrate et le dinitrate disosorbide sont des substances utilisées en pharmacie comme vasodilatateur. La vasodilatation permet de dilater les vaisseaux sanguins et donc daugmenter le débit sanguin vers le cœur. Ils sont utilisés dans le traitement préventif des crises dangine de poitrine, dans le traitement de linsuffisance cardiaque ou pour les fissures anales[13].


Marchés en développement

Polyéthylène isosorbide téréphtalate

Le polyéthylène téréphtalate (PET) est obtenu à partir dacide téréphtalique et déthylène glycol. Le polyéthylène isosorbide téréphtalate est, quant à lui, obtenu par réaction de lacide téréphtalique avec léthylène glycol et lisosorbide. Dans lapplication pour des bouteilles en PET, lajout disosorbide permet daugmenter la température de transition vitreuse du PET et donc délargir son spectre dutilisation à dautres applications comme le remplissage à chaud de bouteilles (jus de fruits, thé…).

Polycarbonates

Les polycarbonates sont issus de la réaction de polycondensation du bisphénol A[14] et dun carbonate ; lisosorbide peut substituer le Bisphénol A[15] pour permettre notamment de réduire le phénomène de biréfringence et dapporter des propriétés physico-chimiques et mécaniques améliorées.

Autres polymères à base d'Isosorbide

Lisosorbide peut entrer dans la composition de nombreux polymères tels que les résines polyesters (polyisosorbidesuccinates), les polyuréthanes[9] et les Polysulfones[16]Lisosorbide peut aussi être utilisé comme allongeur de chaîne dans certains types de polyuréthanes et remplacer certains diols comme le butanediol. De par sa nature, diol et cyclique, lisosorbide peut entrer dans la composition de nombreux polyesters ou copolyesters, pour l'élaboration de matériaux de hautes performances. Le domaine d'applications concerne les composites, revêtements, poudres, articles transparents résistants à la température

Diesters d'isosorbide

Les diesters disosorbide sont obtenus par la double réaction destérification de lisosorbide avec des acides gras de longues chaînes. Ils possèdent dexcellentes propriétés plastifiantes pour le PVC et représentent une nouvelle génération de plastifiants biosourcés pour les PVC flexibles. Aujourdhui, les principaux plastifiants du PVC sont issus de la famille des phtalates. Le développement de ces diesters d'isosorbide est inclus dans le programme dinnovation ouverte BioHub®[7] et est lun des lauréats du Prix Pierre Potier[17] 2009 : « Chimie pour un développement durable ».

Diméthylisosorbide

Le diméthylisosorbide (DMI), obtenu par méthylation de lisosorbide, possède dexcellentes propriétés co-solvantes et hydrotropes. Pour le moment, il est essentiellement utilisé dans des produits cosmétiques et pharmaceutiques (autobronzant, lotion pour la peau, crèmes anti acnéiques,…). Le diméthylisosorbide est fabriqué par les sociétés suivantes : Croda[18] (ArlasolveTM DMI[19]), Dottikon[20]


Notes et références

  1. Masse molaire calculée daprès Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) « Isosorbide » sur ChemIDplus, consulté le 2 juillet 2010
  3. MM. MONTGOMERRY et WIGGINS, Journal of Chemical Society. 390 (1946)
  4. Article de MM. HOCKETT et FLETCHER ; « Structure of Isosorbide, a cristalline dianhydrosorbitol » ; Journal of the American Chemical Society (1946), 68927-30
  5. Article de MM. FLECHE et HUCHETTE ; « Isosorbide : Preparation, Properties and Chemistry » ; Stärke n°38)
  6. [ http://www.roquette.com)].
  7. a et b [ http://www.biohub.fr)].
  8. [Rapport bibliographique : « Voies daccès aux monoesters disosorbide et à des motifs hydrophiles de type polyisosorbide » par E. BUHAN, J.M. AUBRY, V. MOLINIER (ENSCL) et T. FERON (Roquette Frères).].
  9. a et b [« Isosorbide, un diol vert pour la chimie du polyester et du polyuréthane » par Pr. Pascault, Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP), UMR CNRS #5223 Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires, INSA Lyon].
  10. [Brevet Du Pont WO 00/41985].
  11. [Communiqué de presse Roquette « NOUVELLE PRODUCTION INDUSTRIELLE DISOSORBIDE »].
  12. [ http://www.menieresinfo.com/treatment.html].
  13. [ http://en.wikipedia.org/wiki/Isosorbide_dinitrate].
  14. [ http://www.bisphenol-a-europe.org/index.php?page=home-fr].
  15. [ http://www.contaminations-chimiques.info/?2009/06/18/676-bisphenol-a-chantal-jouanno-reagit].
  16. [ http://hip.sagepub.com/cgi/content/abstract/21/1/105 (Publication de Chatti)].
  17. [ http://www.reactions-chimiques.info/4e-edition-du-Prix-Pierre-Potier-L.html].
  18. [ http://www.croda.com].
  19. [ http://www.croda.com/home.aspx?d=content&s=53&r=82&p=1452].
  20. [ http://www.dottikon.com].

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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Isosorbide de Wikipédia en français (auteurs)

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