Brevet FR2132287A1 — publié le 19721117

- 1 - L'invention concerne un procédé qui permet d'obtenir de la L(-)5,4-dihydroxyphénylalanine (L(-)-DOPA) optiquement pure à partir de 3,4-dihydroxyphénylalanine racémique, par cristallisation sélective de l'inverse optique désiré. La 5 4-dihydroxyphénylalanine est connue comme étant un agent utile contre la maladie de Parkinson. Il est connu que certains racémiques peuvent être séparés par ensemencement à l'aide d'un énantiomorphe optiquement actif en des cristaux de cet énantiomorphe et en une liqueur-mère 10 plus ou moins enrichie en l'autre énantiomorphe optiquement actif. C'est ainsi que, dans le brevet allemand n° 1.117.595 et dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.260.744 correspondant, est décrit un procédé en continu pour le dédoublement 15 d'aminoacides racémiques, procédé qui convient à la préparation des inverses optiques de l'acide glutamique et de la thréonine. Dans ce procédé connu, on fait passer une solution sursaturée du composé DL dans des tours de dédoublement à contre courant des cristaux de l'un des énantiomorphes optiquement actifs et cet 20 énantiomorphe est ainsi séparé de la solution sursaturée par cristallisation. Dans le brevet allemand n° 1.211.211, on décrit le dédoublement du sel d'ammonium de N-acyl-DL-tryptophanes par ensemencement de la solution saturée a l'aide d'un inverse optique cris-25 tallisé et d'une cristallisation sélective, alors que l'objet du brevet allemand n° 1.234.731 est le dédoublement correspondant du chlorhydrate de DL-valine. Selon le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.940.998, la séparation de l'acide glutamique DL 30 s'effectue par ensemencement d'une solution sursaturée ^t'aide d'un des isomères optiques, cristallisation sélective de cet isomère, séparation dés cristaux, nouvelle saturation de la li-queur-mère avec le racémique et ensemencement par l'autre isomère optiquement actif. 35 Par ailleurs, il est connu d'après le brevet allemand n° 2.014.874 de dédoubler le N-acétyl-DL-ot-aminophénylacétate d'ammonium par ensemencement d'une solution sursaturée d'un inverse optique à l'aide de cristaux de cet inverse optique et cristallisation sélective. Après la précipitation de l'une des 40 formes énantiomorphes, la liqueur-mère peut être à nouveau sa1368/71 72 11354 _ 2 _ 2132287 turée avec le composé DL et, par amorçage à l'aide de l'autre énantiomorphe optiquement actif à la même température de précipitation, cet autre énantiomorphe peut être ensuite cristallisé sélectivement. 5 Un procédé simplifié, dans lequel la cristallisation des deux inverses optiquement actifs à la même température de cristallisation n'a pas lieu successivement mais simultanément, est décrit dans "Chemie-Ing. Technik", 1970* pages 643 et 644 à propos de la séparation du DL-glutamate de sodium. Un disposi-10 tif adapté pour ce procédé fait l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.266.871. Selon ce procédé connu, un récipient séparé en deux compartiments par une grille est rempli d'une solution saturée du composé DL et cette solution est ensemencée avec l'isomère D dans un des compartiments du récipient et avec l'iso-15 mère L dans l'autre compartiment. La cristallisation a lieu à une température de 55°C, que l'on maintient évidemment dans l'ensemble du récipient. Grâce aux procédés énumérés, on est parvenu, par amorçage et cristallisation sélective, à récolter des isomères opti-20 quement actifs à partir de solutions de quelques aminoacides. Au cours de l'essai de dédoublement d'un composé DL donné en ses inverses optiques, on ne peut pas savoir, à partir de la constitution chimique, quel principe opératoire peut être appliqué à cette séparation et il n'est pas possible de prévoir si le 25 procédé de cristallisation sélective convient. Cela ressort en particulier de la demande de brevet allemand publiée sous le n° 2.014.874, page 3* paragraphe 2. D'après celle-ci, il n'existe que peu de composés justiciables du procédé de cristallisation sélective et c'est ainsi que, bien qu'il convienne pour 30 le dédoublement du N-acétyl-DL-ot -aminophénylacétate d'ammonium racémique, ce procédé est sans effet dans le cas de l'acide DL-o( -aminophénylaeétique proprement dit. Un autre procédé de séparation pour mélanges racémiques, qui repose également sur le principe de la cristallisation sé-35 lective mais qui est réalisé selon un mode opératoire autre que le procédé décrit, est enseigné dans la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le n° DAS 1.543.238. Ce procédé serait entre autres adapté à la préparation de la L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine à partir du racémique correspon-40 dant. Selon ce brevet, une solution chlorhydrique est saturée 1368/^1 72 11354 2132287 - 3 - à 45°C en présence de DL-DOPA en excès et la solution saturée est ensemencée, après refroidissement, à l'aide de cristaux de la forme L(-). Le filtrat est renvoyé dans le récipient de dissolution, l'isomère L(-) y est dissous sélectivement jusqu'à ob-5 tention d'une nouvelle solution sursaturée de DL-DOPA et cette solution est une nouvelle fois soumise à la cristallisation sélective. Lorsqu'on ensemence une solution sursaturée du racémique avec des cristaux de la forme L(-) à une température aussi basse que 32°C, telle qu'on la maintient dans ce procédé connu, 10 on entraîne facilement l'isomère D(+) indésirable et on ne recueille pas par conséquent un produit très pur. Des essais ont montré par ailleurs que, dans le procédé connu, la solution de recyclage s'enrichit progressivement en isomère D et qu'après un certain temps, le racémique cristallise 15 à côté de la forme L. Les cristaux DL déjà formés agissent comme germes pour la cristallisation ultérieure du racémique, de sorte que la cristallisation de la forme DL croît progressivement et qu'on ne peut plus obtenir d'isomère L utilisable. En raison de la vitesse limitée de la formation du germe cristallin dans 20 la solution sursaturée, le temps de passage prolongé de la solution de recyclage sur les corps solides présents dans les récipients de précipitation, tel que l'exige ce procédé continu, constitue un inconvénient sérieux. D'autre part, ainsi qu'il ressort de l'état de la tech-25 nique rappelé plus haut, on ne pouvait pas prévoir si la- 3,4-dihydroxyphénylalanine L(-) peut être cristallisée à line température supérieure et s'il est possible, en s'écartant du procédé connu d'après la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le n° DAS 1.543.238, de précipiter la for-30 me D par cristallisation sélective à partir d'une solution débarrassée de la forme L, qui n'est plus sursaturée en DL-DOPA. On vient de trouver à présent de façon inattendue que la L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine peut être obtenue très économiquement, avec un degré de pureté optique élevé, si, en s'écar-35 tant des procédés de cristallisation sélective connus jusqu'ici, on effectue la cristallisation de 1'énantiomorphe désiré à une température aussi élevée que possible. On a constaté que la vitesse de formation du germe cristallin des L- et D-DOPA est suffisamment lente à une température relativement élevée pour 40 permettre, même à une sursaturation importante, la croissance de 1368/71 72 11354 _ 4_ 2132287 chaque énantiomorphe à partir de cristaux d'amorçage donnés. On a trouvé par ailleurs que l'on obtient de la L-DOPA particulièrement pure en ne faisant cristalliser au maximum que 95 % de la quantité théorique de L-DOPA à laquelle on peut s'atten-5 dre par suite de la sursaturation. Contrairement au procédé connu à partir du DAS 1.543.238, il n'existe pas, selon l'invention, de limite à la durée opératoire pour laquelle un enrichissement en la forme D (+) devient gênant et il n'y a par conséquent pas de danger que le 10 racémique cristallise lors de la précipitation de l'isomère L(-). L:invention a donc pour objet un procédé pour l'obtention après amorçage, de L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine optiquement pure par cristallisation sélective à partir d'une solution sursaturée de DL-$,4-dihydroxyphénylalanine, caractérisé en ce que 15 l'on refroidit une solution aqueuse de DL-3*4-dihydroxyphénylalanine, saturée entre 50 et 100°C, jusqu'à -une température comprise entre 45 et 95°C, on l'ensemence avec des cristaux de la forme L(-), après cristallisation de 95 % au plus de la quantité théorique escomptée on sépare les cristaux de L(-)-3,4-dihydroxy-20 phénylalanine formés, on continue à refroidir la liqueur-mère résultant de la cristallisation à une température se situant entre 10 et 90°C, en ensemençant éventuellement avec des cristaux de la forme D(+), et après cristallisation de la majeure partie de la forme D(+) on sépare les cristaux formés de la liqueur-25 mère. Pour une mise en oeuvre satisfaisante du procédé selon l'invention, il est essentiel que l'isomère L que l'on désire obtenir avec un degré de pureté élevé soit tout d'abord séparé par cristallisation à une température relativement élevée en 30 présence du composé D. La cristallisation de la L(-)-D0PA à partir de la solution de DL-DOPA saturée entre 50 et 100°C, a lieu dans un domaine de température de 45 à 95°C, la température de cristallisation de la forme L(-) étant dans ce cas d'autant plus élevée que la température de saturation de la solution était plus 35 élevée. Si la solution a été saturée en DL-DOPA à 100°C, on effectue la cristallisation de la forme L(-) entre environ 80 et 95°C ; à une saturation à 90°C correspond une précipitation de la forme L(-) entre environ 60 et 80°C, et à une saturation à 80°C correspond une précipitation de la forme L(-) entre 40 environ 55 et 75°C. 1368/71 72 11354 ____ 2132287 On réalise avantageusement la saturation de la solution en racémique entre 95 et 100°C, en particulier à 100°C, et on précipite l'isomère L(-) entre environ 85 et 95°C, en particulier à 90°C. Il s'ensuit que la cristallisation de l'isomère 5 D(+) a lieu à une température plus basse qui se situe entre environ 40 et 90°C, en particulier à 75°C. Pour la préparation de l'isomère D(+), il est préférable mais non indispensable d'ensemencer avec des cristaux ^réformés de cet isomère. Le produit ainsi obtenu est avantageusement racémisé après la sépara-10 tion et renvoyé dans le procédé. La limite de température supérieure à laquelle est préparée la solution saturée de DL-3,4-dihydroxyphénylal£~nine est imposée par la température d'ébullition de l'eau. Il est cependant possible également de saturer la solution à une température 15 plus élevée lorsqu'on travaille sous pression. Aussi, la précipitation de la L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine peut elle avoir lieu à une température supérieure. C'est ainsi que sous une pression de travail accrue, la saturation de la solution avec le racémique peut s'opérer entre 100 et 150°C ; dans ce cas, la cris-20 tallisation de la L(-}D0PA s'effectue entre 90 et 145°C. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, on fait cristalliser la totalité de l'isomère D(+) jusqu'à neutralité optique de la liqueur-mère et on sépare. La cristallisation peut être réalisée de telle manière qu'une faible quan-25 tité du racémique cristallise avec l'isomère D (+). Cette présence du racémique n'est pas gênante si, aussitôt après, on racémise l'isomère D(+). La liqueur-mère obtenue après précipitation et séparation de l'isomère D(+) est de préférence saturée à nouveau avec de la 30 DL-3,4-dihydroxyphénylalanine et renvoyée vers la phase de cristallisation de la forme L(-). Si, dans le procédé selon l'invention, la liqueur-mère doit circuler en circuit fermé pendant un temps très long, il est avantageux d'y incorporer d'environ 0,01 à 1 % d'un agent 35 réducteur. A cet effet, on peut utiliser les composés habituels, tels que par exemple des bisulfites, des sulfites, de l'hydrazine et des ôérivés de l'hydrazine, de l'acide sulfamique, de l'acide ascorbique, des réductones, des sucres réducteurs et similaires. Lors de la cristallisation, aussi bien de la forme L quet 40 de la forme D, la durée de cristallisation à respecter dépend t ~z.£.Q /rT\ 72 11354 _g ^ 2132287 essentiellement du fait de savoir si on opère à une température plus élevée ou plus basse ; elle dépend aussi de la quantité et de l'aire des cristaux d'amorçage ajoutés et de la quantité de produit que l'on désire séparer par cristallisation. 5 Dans les conditions préférées précisées ici, on observe dans les deux cas une durée de cristallisation d'environ une heure. La grosseur de grain ou granulométrie des cristaux d'amorçage de L(-)-DOPA et de D(+)-DOPA se situe avantageusement dans une gamme inférieure à 0,1 mm. 10 La l(~)-DOPA ainsi obtenue est un agent particulièrement utile contre la maladie de Parkinsân. L'invention est maintenant décrite plus en détails par les exemples ci-après qui n'en limitent aucunement la portée. EXEMPLE 1 15 La séparation de la DL-DOPA en ses inverses optiques né cessite trois ballons de même dimension . Tous les ballons sont munis d'un agitateur, d'un réfrigérant à reflux, d'un thermomètre et d'une arrivée de gaz inerte. Pour éviter une coloration trop rapide de la solution, on a dû effectuer la cristal-20 lisation sous atmosphère d'azote. Dans le premier ballon, le "dissolveur", on a introduit 1 1 d'eau et 3>1 S de DL-DOPA. On a chauffé ce mélange à 100°C, à la suite de quoi il s'est formé une solution limpide. La solution a ensuite été filtrée dans le deuxième ballon, le 25 "cristallisoir-L", et refroidie à 60°C. Une fois cette température atteinte, on a ajouté à la solution 5 g de L(-)-D0PA (granulométrie on ensemençait et on essorait après 1 heure. On a envoyé la liqueur-mère dans le "cristallisoir-D", on l'a refroidie à 45°C, on l'a ensemencée avec de la D(+)D0PA^t on a essoré après 1 heure. On a transvasé la solution une nouvelle fois dans le "dissol-40 veur", où on y a ajouté 12 g de DL-DOPA et on a pu procéder à 1368/71 72 11354 _7_ 2132287 une nouvelle cristallisation sélective. Lors de chaque cristallisation, on a récolté dans le "cristallisoir-L", après élimination des cristaux d'amorçage, entre 5 et 7 g de L(-)-DOPA qui, après recristallisation, présentaient une très bonne pure-5 té optique : jVj ^°= -11,2 ± 0,2 (c = 5 ; HC1 IN) De même, après chaque cristallisation et élimination des cristaux d'amorçage, on a recueilli, à partir du "cristallisoir 10 -D", entre 5 et 7 g de D(+)-D0PA. La pureté optique après recristallisation était très bonne : M = + 11,2 + 0,2 (c=5î HC1 IN) Après un temps d'utilisation prolongé, la solution de cris-15 tallisation prend une teinte foncée et doit alors être purifiée. Pour la purification, on fait passer du SO^ dans la solution et on filtre sur charbon. Après évaporation' du S02 sous vide à 80°C, on obtient une solution limpide comme l'eau et que l'on peut renvoyer dans le "dissolveur" et soumettre à nouveau à une cristal-20 lisation sélective après reconcentration avec de la DL-DOPA. EXEMPLE 2 On a utilisé de nouveau trois ballons de même dimension, comme dans l'exemple 1. Pour éviter une coloration trop rapide de la solution, on a effectué., la cristallisation sous atmosphère 25 d'azote. Une addition de 1 g de NâHSO^ cra d'ran autre réducteur approprié par litre d'eau est également avantageuse. Dans le premier ballon, le "dissolveur", on a introduit 1 1 d'eau et 1 g de NaHSO-, et on a chauffé à 100°C. Cette 3 température une fois atteinte, on a ajouté de la DL-DOPA pure, 30 .jusqu'à- apparition d'un résidu non dissous. A partir du dépôt, on a filtré dans le deuxième ballon, le "cristallisoir-L". La température de ce ballon a été réglée de façon que l'on puisse se maintenir à 90°C. Avant l'addition de la solution, on a introduit 2 g de L(-)-DOPA optiquement pure avec une granulométrie 35 inférieure à 1 mm. La répartition granulométrique préférée était : 50 % de 0,1 à 0,063 et 50 % ^ 0,063 mm . Une heure après l'addition de la solution, on a essoré le produit précipité et on a transvasé le filtrat dans le troisième ballon, le "cristal-lisoir-D". On y a maintenu la température à 75°C. On a alors 40 obtenu une cristallisation sans addition de cristaux d'amorçage. 1368/71 72 11354 - 8 - 2132287 Après une heure, on a essoré ici également le produit précipité. Le filtrat a été amené à un volume de 1 litre et transvasé dans le dissolveur, où l'on a réglé la température à 100°C et on a ajouté de la DL-DOPA pure-, jusqu'à apparition d'un résidu non 5 dissous. On a filtré dans le cristallisoir-L, dans lequel se trouvaient de nouveau 2 g de L(-)-DOPA en tant que substance d'amorçage, on a essoré après une heure à 90°C le produit précipité et on a maintenu le filtrat dans le cristallisoir-D pehdant une heure à 75°C. Après essorage, on a ajusté le volume 10 du filtrat à 1 litre et on a recommencé la cristallisation dans le dissolveur. Le produit récolté dans les deux cristallisoirs a été traité séparément. Lors de chaque cristallisation et après élimination des 15 cristaux d'amorçage, on a récolté dans le cristallisoir-L entre 3,5 et 4,3 g de L(-)-D0PA, ayant un pouvoir rotatoire spécifique de -9,3 à -10,3. Après une seule recristallisation, on a obtenu de la L(-)-D0PA optiquement pure. on 1*0*1 20 = -il ,2 ± °*2 5 î HC1 1 N) D A partir du cristallisoir-D, on a recueilli de 8 à 11 g de produit enrichi en D(+)D0PA. Pouvoir rotatoire spécifique : + 4 à + 5. Ce produit n'a pas eu besoin d'être recristallisé, puisqu'il peut être mis en oeuvre tel quel en vue d'une nou-25 velle racémisation. 1368/71 72 11354 _9_ 2132287 REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention, après ensemencement, de L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine optiquement pure, par cristallisation sélective à partir d'une solution sursaturée de DL- 5 3,4-dihydroxyphénylalanine, caractérisé en ce que l'on ensemence avec des cristaux de la forme L(-) une solution aqueuse de DL-3,4-dihydroxyphénylalanine, saturée entre environ 50 et 100°C, on refroidit à une température comprise entre 45 et 95°C, après cristallisation de 95 % au maximum de la quantité théorique, on 10 sépare les cristaux de L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine formés et, par cristallisation, on sépare l'isomère D(+) en excès de la liqueur-mère résultante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sature à nouveau la liqueur-mère avec de la DL-3,4- 15 dihydroxyphénylalanine après séparation de l'isomère D(+) cristallisé et on la renvoie vers l'étape de cristallisation de l'isomère L(-). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour la séparation de l'isomère D(+), on ensemence 20 la liqueur-mère avec des cristaux de la forme D(+) et on effectue la cristallisation à la même température que celle de la cristallisation de l'isomère L(-). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour la séparation de l'isomère D(+), on refroidit 25 la liqueur-mère à une température comprise entre 40 et 80°C et on l'ensemence éventuellement avec des cristaux de la forme D(+). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on sépare complètement l'isomère D(+) 30 libre de la liqueur-mère. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise une solution aqueuse de DL-3,4-dihydroxyphénylalanine saturée entre 95 et 100°C et on effectue la précipitation de l'isomère L(-) à une température 35 comprise entre 70 et 90°C. 7. Procédé selon l^une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise une solution aqueuse de" DL-3,4-dihydroxyphénylalanine saturée à 100°C et on effectue la précipitation de l'isomère L(-) à environ 90°C. 1368/71 72 11354 2132287 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on maintient une température d'environ 60 à 70°C pour la cristallisation de la D(+)-DOPA. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on utilise des cristaux d'amorçage de L(-)-D0PA d'une granulométrie inférieure à 0,1 mm. 10. L(-)-3,4-dihydroxyphénylalanine optiquement pure, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à S. 1368/71