Brevet FR2010601A1 — publié le 19700220

' La présente invention concerné un procédé pour la production des esters alkyliques d'alcoxylaminoacide et de N-formyl-aminoacide directement à partir d'un aminoacide. Ces produits dont des intermédiaires importants pour la synthèse de divers 5 produits à usage alimentaire et de médicaments, par exemple la pyridoxine. On a déjà indiqué la préparation d'un ester alkylique , d'un alcoxyaminoacide (qui sera dans ce qui suit désigné par OXE), par réaction du chlorhydrate d'un ester d'un aminoacide 10 avec un chlorure d'oxyalkyle (Chem. Ber. 30,. pages 579-585* 1891), ou par réaction d'un ester d'un aminoacide avec un excès d'un oxalate de dialkyle. La première méthode n'est pas pratique, en raison des difficultés de la synthèse du chlorure d'oxyalkyle. La seconde n'est pas plus satisfaisante puisqu'elle 15 nécessite des opérations successives pour estérifier d'abord 1'aminoacide, puis l'acide oxalique. De plus, elle exige généralement la préparation difficile d'un ester d'un aminoacide libre. Pour la préparation de ce dernier, plusieurs opératiors sont nécessaires. Il faut successivement estérifier 20 un aainoacide par un alcool en présence d'un acide minéral, séparer le produit d'addition de l'ester et de l'acide, neutraliser ce sel par une base, par exemple la triéthylamine en solution aqueuse, et enfin isoler-i'ester de 1'aminoacide libre par extraction au *oyen d'un solvant organique, par- exem-25 pie Héther. Même si l'on effectué la synthèse de l'OXE sans séparer le sel (par exemple le chlorhydrate de l'ester), l«s opérations de neutralisation du sel par une base, par exemple la triéthylamine, et l'extraction du sel neutre ainsi formé (chlorhydrate de triéthylamine) sont de toute façon nécessaires. 30 De même, les méthodes connues pour la production d'un ester alkylique d'un N-formylaminoacide (qui sera dans ce qui suit désigné par FAE) peuvent être dans leur ensemble divisé en deux procédés différents, qui présentent d'ailleurs 1'inconvénient de- nécessiter au moins deux opérations et des quantités 35 relativement importantes de réactifs. Le premier de ces procédés nécessite la conversion d'un aminoacide en sel acide d'un ester de cet aminoacide, et la fbrnylation lu composé obtenu (brevet allemand n° 1 201 357» J. Am. Chem. Soc. 71, page645 19^9). 69 19166 2 2010601 Le second procédé comporte la forraylation d'un aniinoacide, par l'acide formique et l'anhydride acétique, et l'estérification du produit obtenu (Z. Naturforsh 17b pages 785 1962). Le procédé de la présente invention permet de préparer 5 un OXE ou un FAE directement à partir d'un aminoacide en une seule opération. Selon ce procédé, on chauffe un aminoacide qui peut être l'un des suivants ; glycine, alanine, acide a-aminobutyrique, valine, leucine, isoleucine, phénylalanine, tyrosine, tryptophane, cystine, méthionine, lysine et ornithine, 10 ces acides répondant à la fcrmxle 3éném le : X - nh2 formule dans laquelle X est un radical caractérisant l'amino-15 acide en présence d'un acide carboxylique de formule générale Y - 00DH dans laquelle Y est, soit H soit COOH, au sein d'un alcool R-OH, R étant un radical alkyle de 1 à 4 atomes de carbone, à une température comprise entre 80 et 200°C. Il y a ainsi formation d'un composé de formule générale : 20 X - CH - COOR ÀH - co - Z formule dans laquelle X, Y et R ont les mêmes significations que ci-dessus; Z est 1"hydrogène si Y est l'hydrogène, et 25 peut être H ou COOR lorsque Y est C00H. Si l'on utilise un acide diaminomonocarboxylique, il y a formation d'un alkyl-N,N'-diformyldiaminocarboxylate, ou d'un N,N'-dialkoxy-diaminocarboxylate. Si l'on vise à l'obtention d'un alkyl-N~monoformyl- ou d'un N-monoalcoxydiamlno-30 «arboxylate, il est préférable d'utiliser le monochlorhydrate d'un acide diaminomonocarboxylique. Etant donné que l'alcool indiqué à faible nombre d'atomes de carbone (méthanol, éthanol, propanol, isopropanol ou n=butanol) joue aussi bien le rôle de réactif nue celui de 35 solvant, cet alcool est utilisé suivant un excédent important généralement de 10 à 50 moles par mole d'aminoacide. L'acide formique ou l'acide oxalique sont généralement utilisés à raison de 1 à 5 moles, et de préférence de 2 à 3 moles par mole dfaminoacide. 69 19166 5 2010601 La réaction est aisément obtenue lorsque le mélange d'un aminoacide, d'un alcool relativement léger et d'acide formique ou oxalique est chauffé à une température comprise entre 80 et 200°C. 5 Si l'on utilise l'acide formique, le produit obtenu est un FAE, tandis que, si l'on utilise l'acide oxalique, on forme en général simultanément un composé FAE et un composé OXE. Le rapport entre ces deux composés dépend essentiellement de la température de réaction. De façon générale, lors-10 que la réaction est effectuée au-dessus de l60°C, l'élévation de cette température augmente le rendement en OXE et diminue celui en FAE. Si l'on vise particulièrement la production de OXE plutôt que celle de FAE il est préférable d'opérer au-dessous de 160°C, par exemple entre 110 et 150°C. Tandis que le 15 rendement en FAE n'est pas affecté par la présence d'eau, le rendement eh OXE augmente lorsque le milieu réactif est anhydre. A cet égard l'acide oxalique anhydre est préférable au dihydrate du même acide. La réaction s'effectuant avec formation d * eau, on obtient 20 un meilleur rendement en OXE en éliminant l'eau formée pendant la réaction au moyen d'un alcool puis en ajoutant un alcool au résidu et en chauffant. Si on vise la production de FAE plutôt que celle de OXE, il est inutile d'éliminer-l'eau, et une température supérieure à 150°C, en particulier comprise entre 25 160 et 200"C, est préférable. Lorsque la réaction est achevée, on sépare par distillation le solvant (alcool n'ayant pas réagi) et le formiate d'alkyle ou l'oxalate de dialkyle formés par réaction secondaire. Les produits de la réaction, soit FAE ou OXE, sont 30 facilement séparés par les procédés courants, par exemple par distillation ou cristallisation. Le solvant séparé, le formiate d'alkyle et l'oxalate de dialkyle peuvent être réintroduits dans la réaction. Selon l'invention, 1'estérification et la formylation 35 ou 1'alcoxylation d'un aminoacide sont effectuées en une" seule opération, sans la neutralisation ni l'extraction nécessaires selon les méthodes connues. D'autre part, les produits de départ du procédé selon l'invention sont uniquement un aminoacide 69 19166 4 2010601 un alcool, et l'acide formique ou oxalique, tous autres produits, par exemple un acide minéral, une base ou un solvant d'extraction étant inutiles. Lorsqu'on utilise l'acide oxalique, on obtient simultanément OXE et FAE. Comme l'un et l'autre compo-5 sesont diverses application^ la formation simultanée des deux composés n'est pas un défaut appréciable. L'invention est donc particulièrement intéressante sur le plan industriel. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois y apporter aucune limitation. 10 Exem]Dle_l_ On chauffe à 120°C pendant 8 heures un mélange formé de 26,7 g d'alanine, 82,8 g d'acide oxalique anhydre et 240 g d'éthanol. Après avoir chassé par distillation l'éthanol et 15 l'oxalate de diéthyle, on soume.t le résidu à une distillation fractionnée sous pression réduite et l'on obtient 36,1 g d'étho-xyalaninate d'éthyle, bouillant à 145-150°C sous 4 mm de mercure et 8,1 g de N-formylalaninate d'éthyle bouillant à 120-122°C sous 7 mm de mercure. 20 Exemgle^g On chauffe à 120°C pendant 4 heures un mélange formé de 13,4 g. d'alanine, 41,4 g d'acide oxalique anhydre et 95 g de méthanol. On chasse le méthanol et l'eau par distillation. 25 On ajoute au résidu 95 g de méthanol et on chauffe à nouveau le mélange pendant 4 h à 120°C. On déshydrate le mélange réac-tionnel en renouvelant le méthanol et on répète une fois de plus les opérations dans les mêmes conditions que précédemment. Le mélange obtenu est soumis à une distillation fractionnée 30 et l'on obtient 20,2 g de méthoxyalaninate de méthyle bouillant à 137-140°C sous 5 mm de mercure. Exemgle_2 On chauffe un mélange de 4,45 g d'alanine, 13,5 g 35 d'acide oxalique anhydre et 44 g d'éthanol dans les conditions indiquées par le tableau ci-après. Le rendement en éthoxyala-ninate d'éthyle est également indiqué. 69 19166 5 2010601 10 Dans cet exemple, l'essai n°2 a été effectué avec chauffage à 120°C pendant 4,5 h, distillation de l'éthanol et de l'eau, addition de 44 g d'éthanol au résidu et chauffage du mélange à 120°C pendant 5 heures. Conditions de réaction N° de l'essai Température et durée Rendement en% (en heures) de la réaction 1 120° (6) 51,0 2 120° (4,5)+ 120° (5) 76,3 3 120°C (3î+ 150° (3) 81,1 4 130°C (3)+ 130° (3)+ 130° (3) 79,1 Exemple=4 On chauffe à 180°C pendant 5 h un mélange formé par 17,8g d'alanine, 53,5 g d'acide oxalique anhydre et 184 g d'éthanol. On 15 chasse l'éthanol par distillation et on soumet le résidu à une distillation fractionnée sous pression réduite. On obtient 14,5 g de N-formylalaninate d'éthyle, bouillant à 99-103°C sous 2 mm et 4,1 g d'éthoxyalaninate d'éthyle bouillant à 145-149°C sous 4 mm. Exemgle_5 20 On maintient à 120°C pendant 3 heures un mélange formé par 11,27 g de glycine, 4d,5 g d'acide oxalique anhydre et 138 g d'éthanol. On chasse l'étnanol et l'eau par distillation, on ajoute 138 g d'éthanol et on chauffe à nouveau à 120°C pendant 3 heures. On déshydrate à nouveau le mélange réactionnel 25 en renouvelant l'éthanol et on répète les opérations dans les mêmes conditions. On soumet le mélange résiduel à une distillation fractionnée, et l'on obtient 24,6 g d'éthoxyglycinate d'éthyle bouillant à 135-138°C sous 5 nun» et 0,7 g de N-formylglycinate d'éthyle bouillant à 135-140°C sous 7 mm. 30 Exemgle_6a Un mélange de composition identique à celui de l'exemple 5 est maintenu à 180°C pendant 3 heures et on soumet le mélange réactionnel à une distillation fractionnée. On obtient 6,3 g de N-formylglycinate d'éthyle et 9,0 g d'éthoxyglycinate d'éthyle. 35 Exemgle_7 En utilisant le même procédé que dans l'exemple 5, mais en remplaçant les 11,27 g de glycine par 19,7 g de leucine, on obtient -30,5g d'éthoxyleucinate d'éthyle bouillant à 150-154°C sous 4mm et 1,6g de N-formylleucinate d'éthyle bouillant à 143~148°C sous 8 mm. 69 19166 6 2010601 Exeragle_8 On maintient à l80°C pendant 5 heures un mélange formé par 19,7 g de leucine, 40,5 g d'acide oxalique anhydre et .1/58 g d?éthanol. En soumettant le mélange réactionnel à 5 '.ne distillation fractionnée * on obtient 10,5 g de N-formyl-...eucinate d'éthyle et 9,4 g d'éthoxyleucinate d'éthyle. Exemple_g On répète l'exemple 8, mais en remplaçant la leucine par 10 24,8 g de phënylalanine. On obtient 9,5 g de N-formylphényl- alaninate d'éthyle bouillant à 155-l60°C sous 1 mm et 5,7 £ » , d'éthoxyphénylalaninate d'éthyle, bouillant à 180-185°C sous 1 mm. 15 Exemgle_10 On maintient à 160°C pendant 5 heures un mélange de 15,0 g de glycine, 27,6 g d'acide formique 3t 128 g de^ méthanol. Par distillation fractionnée sous pression réduite, on obtient 14,7 S de N-formylglycinate de méthyle bouillant 20 à 137-138°C sous 8 mm. Exemgle^ll On maintient à 170°C pendant 5 heures un mélange de 19.»7 g de leucine, 2o,7 g d'acide formique et 138 g d'éthanol. 25 Après avoir chassé l'éthanol, on sépare par filtration les cristaux formés et on soumet le résidu à une distillation fractionnée sous pression réduite. On obtient 15,8 g de N-formyl-leucinate d'éthyle bouillant à 138-139°C sous 5 mm. 30 Exemgle_12 On maintient à 170°C pendant 3 heures un mélange de 24,8 g de phénylalanine, 20,7 g d'acide formique et 138 g d'éthanol. On obtient par distillation fractionnée 17,5 g de N-formylphénylalaninate d'éthyle bouillant à 158-159°C sous 35 1 mm» 69 19166 7 2010601 Exemgle_l^ On maintient à 170°C pendant 5 heures un mélange de 8,9 g d'alanine, 13,8 g d'acide formique e!t 148 g de butanol. Par distillation fractionnée sous pression réduite, on obtient 5 8,7 g de N-formylalaninate de butyle bouillant à 131 - 133°C sous 3 n™- Exemgle_l4 On maintient à l60°C pendant 5 heures un mélange de 10 9*1 g de monochlorhydratè de lysine, 7,1 g-d'acide formique et 32 g de méthanol. Après distillation du méthanol et des autres composants volatils, on obtient 7j7 g de monochlorhydrate de N-formyllysinate de méthyle, sous forme d'un liquide visqueux» Ca structure du produit est confirmée par le spectre 15 d'absorption infrarouge. Exemple_l^ On maintient à l60°C pendant 5 heures un mélange de 22,4 g de méthionine, 20,7 g d'acide formique et 96 g de métha-20 nol. Après élimination du méthanol par distillation, on soumet le résidu à une distillation fractionnée et l'on obtient 13,6 g de N-formylméthionate de méthyle, bouillant à l60-l67°C sous 2mm. Exemple_16 25 On maintient à 170°C pendant 5 heures un mélange de 11,3 g de glycine, 20,7 g d'acide formique et 138 g d'éthanol. Après élimination de l'éthanol par distillation, on soumet le mélange à une distillation fractionnée et sous pression réduite, et l'on obtient 11,0 g de N-formylglycinate d'éthyle, bouillant 30 à 125-130°C sous 6 mm de mercure. 69 19166 8 2010601 REVENDICATION Procédé de préparation d'un dérivé d'un aminoacide répondant à la formule : 5 x - ch - coor nh - co - z formulé dans laquelle X est le radical d'un aminoacide pouvant être la glycine, l'alanine, l'acide de a-aminobutyrique, la 10 valine, la leucine, l'isoleucine, la phénylalanine, la tyrorsine, la tryptophane, la cystine, la méthiônine, la lysine et l'ornithine, Z étant l'hydrogène ou un radical coor, et r un radical alkyle de 1 à 4 atomes de carbone, ce procédé consistant à chauffer un aminoacide de formule s 15 cooh dans laquelle x est le même que ci-dessus, avec un acide car-boxylique de formule y-cooh, formule dans laquelle y est h 20 ou cooh, dans un alcool de formule r-oh, r étant le même que ci-dessus, à une température comprise entre 80 et 200°c. nh2