Brevet FR2490218A1 — publié le 19820319

La présente invention concerne un procédé de préparation de l'acide 4-aminométhylcyclohexanecarboxy- lique ou de ses sels avec les acides minéraux partir de l'acide 4hydroxyiminométhylbenzoique. Elle concerne plus particulièrement un procédé de préparation de l'aci- de 4-aminométhylcyclohexanecarboxylique ou de ses sels avec les acides minéraux, lequel acide est utile pour la préparation de l'acide trans-4-aminométhylcyclohexane- carboxylique qui est utile comme médicament ayant une action antiplasmine, à partir de l'acide 4-hydroxyimiTo- méthylbenzoique par hydrogénation catalytique. Jusqu'à présent, on connaissait comme procédé de préparation de l'acide 4-aminométhylcyclohexanecarboxy- lique à partir de l'acide 4-hydroxyiminométhylbenzoique ou de ses dérivés, les procédés (1) et (2) suivants: (1) un procédé de préparation d'un composé acetyle ou d'un composé estérifié de l'acide 4-aminométhylcyclohexa- necarboxylique par réduction catalytique de l'acide 4hydroxyiminométhyibenzoique ou d'un de ses esters alkyliques en présence de palladium comme catalyseur dans l'anhydride acétique (voir demande de brevet japo- nais publiée n 51-52159). (2) un procédé consistant (a) à réduire la structure oximique du benzoate de méthyl 4-hydroxyiminométhyle avec un catalyseur au palladium dans un alcool inférieur comme solvant, (b) à hydrogéner le noyau benzènique de l'ester ainsi réduit, et (c) à désacétyler la liaison ester(en hydrolysant l'ester méthylique) pour obtenir l'acide 4aminométhylcyclohexanecarboxylique (voir demande de brevet japonais publiée n 50-88042). Cependant, comme le procédé (]) impose d'opérer à haute température (150 C) sous une pression élevée (100 kg/cm2) et en utilisant un solvant organi- que tel que l'anhydride acétique ou l'acide acétique comme milieu réactionnel, le procédé (1) est difficile à industrialiser pour des raisons d'économie et de sécu- rité. Le procédé (2) est trop compliqué pour être appliqué industriellement. Dans ses études pour trouver une nouvelle voie de préparation de l'acide 4-aminométhylcyclohexanecarboxy- - lique (désigné ci-après en abrégé par 4-AMCHA) ou un de ses sels avec les acides minéraux la demanderesse a trouvé un procédé simple pour préparer le 4-2ACHA et/ou un de ses sels avec les acides minéraux avec un bon rendement, et elle a abouti à la présente invention. Un des buts de l'invention est donc de fournir un procédé de préparation du 4-AMCHA et/ou d'un de ses sels avec les acides minéraux. Ce procédé comprend une étape consistant à hydrogéner catalytiquement l'acide 4hydroxyiminométhylbenzoique dispersé dans un milieu aqueux contenant un acide minéral en présence d'un catalyseur obtenu à partir d'un composé du palla- dium, d'un composé du platine ou d'un composé du rhodium. D'autres buts apparaîtront ci-après. La présente invention concerne un procédé de préparation du 4-AMCHA et/ou d'un de ses sels avec les acides minéraux, qui comprend une aminométhylation et une réduction du noyau benzénique par une réaction en un seul stade, dans lequel l'acide 4-hydroxyimino- méthylbenzoique (désigné ci-après en abrégé par 4-HBA) et réduit catalytiquement dans un milieu aqueux en utilisant un catalyseur contenant trois métaux nobles, le palladium, le platine et le rhodium, à une tempéra- ture relativement basse allant de la température am- biante à environ 60 C en milieu acide minéral. Le procédé de l'invention est basé sur le schéma réactionnel suivant: HON=CH COOH aa P e H2N-CH2 C. COOH Catalyseur 2 (Pd, Pt et Rh),. acide minéral > H2N-CH2 -K - COOH (4-AMCHA) Le 4-HBA, la substance de départ de l'inven- tion, peut être obtenu aisément et à bas prix comme matière première industrielle, par exemple, en faisant réagir l'acide p-formylbenzoique obtenu comme sous- produit de la préparation de l'acide térephtalique, avec le chlorhydrate d'hydroxylamine. La quantité d'eau utilisée comme milieu réactionnel dans le procédé de l'invention représente avantageusement 10 à 20 fois le poids du 4-HBA servant de substance de départ, et on ajoute à l'eau un acide minéral qui forme avec le produit obtenu (le 4-AMCHA) un sel hydrosoluble, par exemple l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique, dans une pro- portion non inférieure à un équivalent molaire par mole de 4-HBA, de préférence dans une proportion de 1 à 3 fois le ncm- bre d'équivalents molaires de 4-HBA, la concentration de l'acide minéral dans l'eau étant avantageusement de 3-à 5% en poids. L'addition de l'acide minéral à l'eau servant de milieu réactionnel a pour effet: (1) la formation d'un sel d'acide minéral très soluble dans l'eau de l'acide 4-aminométhylbenzoique formé comme intermédiaire dans la réduction du 4-HBA et sa dissolution dans le milieu réactionnel pour faciliter l'hydrogénation du noyau benzénique, et (2) la protection du groupe aminométhyle par l'acide minéral pour éviter des réactions secondaires telles que la désamination, fournissant ainsi le sel d'acide minéral du 4-AMCHA avec un bon rendement. En l'absence d'acide minéral dans le milieu réactionnel, le produit de la réduction de l'acide 4- hydroxyiminométhylbenzoique est l'acide 4-aminométhyl- benzoique, car le 4-AMCHA ne peut pas se former. L'addition de l'acide minéral est donc une des conditions indispensables du procédé de l'invention. Une autre condition indispensable du procédé de l'invention est l'utilisation d'un catalyseur comprenant 3 métaux, le palladium, le platine et le rhodium. Lorsqu'on utilise un catalyseur constitué d'un élément métallique unique, le palladium, le platine ou le rhodium et lorsqu'on utilise un catalyseur cons- titué seulement de deux éléments métalliques comme le palladium et le platine, le platine et le rhodium, le ruthénium et le palladium, il se forme un sel de l'acide 4-aminométhylbenzolque par la réduction de la structure de l'oxime, mais l'hydrogénation du noyau benzénique ne s'effectue pas du tout. Le catalyseur utilisé dans le procédé de l'invention comprend trois nouveaux métaux, le palladium, le platine et le rhodium, et, bien que le catalyseur puisse en contenir d'autres, ceci est économiquement désavantageux. Ces trois métaux--peuvent être sous forme métallique ou sous forme d'un composé du métal, tel que l'oxyde, ou sous forme d'alliage de deux ou trois d'entre eux. Il est préférable d'utiliser le catalyseur déposé sur un support tel que le carbone activé ou la terre de diatomées, le carbone activéétant particulièrement préféré. La quantité de métal déposée sur le support est habituellement de 2 à 10 % en poids par rapport au poids total du catalyseur. La proportion de chacun des trois constituants actifs du catalyseur utilisé dans l'invention peut être supérieure à environ 0,25 % en poids de métal par rap- port au poids de la substance de départ, le 4-HBA et, bien que le rapport du palladium, du platine et du rhodium puisse être quelconque, on préfère que le rapport Pd: Pt: Rh soit d'environ 1: 1: 1, compte tenu de l'activité obtenue et de considérations économiques. En ce qui concerne les conditions de la réaction d'hydrogénation catalytique du procédé de l'in- vention, la température est relativement basse, elle est de 10 à 60'C, une température supérieure à 60'C n'é- tant pas favorable car elle favorise des réactions secondaires telles que la désamination. Pour l'hydrogène utilisé dans la réduction, une pression supérieure à i bar peut être suffisante, et d'une manière générale, la réaction s'effectue aisément sous faible pression (l à bars). La durée de réaction dépend de la quantité de catalyseur, de la température de réaction et de la pression d'hydrogène dans le système réactionnel. En tous cas, la réaction est poursuivie jusqu'à ce que l'absorption d'hydrogène cesse. La durée de réaction est habituellement de 2 à 10 heures. Lorsque la réduction est terminée, on élimine le catalyseur par filtration et on concentre le filtrat sous pression réduite (après l'avoir neutralisé, lors- qu'on veut préparer l'acide libre), puis on ajoute si nécessaire de l'acétone au filtrat concentré et on laisse refroidir le mélange. On recueille par filtration la substance qui se sépare et se dépose, on la lave avec un solvant approprié et on la sèche. On obtient le 4-AMCHA ou un de ses sels avec les acides minéraux. Comme il a été indiqué, le procédé de l'invention est un excellent procédé industriel de préparation du 4-AMCHA et de ses sels avec les acides minéraux. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Exemple 1. Dans un autoclave de 500 ml, en verre résis- tant à la pression, on met en suspension 16,5 g (0,1 mole) d'acide 4hydroxyiminométhylbenzo!que dans 200 ml de solution aqueuse d'acide chlorhydriqcue.à 305 %, oin ajoute à la suspension un catalyseur mixte constitué de 5 % de palladium sur carbone activé, 5 % de platine sur carbone activé et 5 % de rhodium sur carbone activé dans les proportions indiquées dans le tableau, et on effectue lé l'hydrogénation sous une pression initiale d'hydrogène de 5 bars, à une température comprise entre la tempéra- ture ambiante et 45 C, jusqu'à ce que l'absorption d'hydrogène prenne fin, ce qui exige 6 heures. Puis on élimine le catalyseur du mélange réactionnel par filtra- tion. Après avoir vérifié l'absence dans le filtrat d'absorbance spécifique du chlorhydrate de l'acide 4- aminomêthylbenzoique à 228 nm, on concentre le filtrat sous pression réduite et on ajoute de l'acétone au concentré. On laisse refroidir le mélange acétonique, on recueille-par filtration les cristaux qui se déposent et on les sèche. On obtient 15,9 g d'un produit blanc pulvérulent fondant à 175-177 Co Par comparaison du spectre IR du produit à celui d'un échantillon authen- tique, on identifie le produit comme étant du chlorhy- drate de 4-AMCHA. Le rendement est de 82% de la théorie. En estérifiant le produit en esters N-acétyli- que et N-butylique et en analysant l'ester par chromato- graphie en phase gazeuse pour déterminer le rapport de formation des isomères cis et trans, on trouve que le produit est composé de 62 à 66 % d'isomère cis et de 34 à 38 % d'isomère trans. Exemples 2 et 3. De la même manière qu'à l'exemple 1, mais en utilisant chacun des catalyseurs mixtes indiqués - dans le tableau, on effectue l'hydrogénation de l'acide 4hydroxyiminométhylbenzolque. Le produit de l'exemple 2 et celui de l'exemple 3 présentent le même point de fusion que le produit de l'exemple 1, soit 175 - 177 C, et tous deux s'identifient au chlorhydrate de 4-AMCHA par leur spectre IR. Le rapport des isomères cis et trans de chacun des produits des exemples 2 et 3 est dans le même intervalle que pour le produit de l'exemple 1. Exemple 4. On effectue l'hydrogénation de la même manière qu'à l'exemple 1, excepté que l'on met en suspension l'acide 4-hydroxyiminométhylbenzoique dans ml d'une solution aqueuse d'acide sulfurique à 5%, à une température comprise entre la température ambiante et 50 C. En traitant le mélange réactionnel de la même manière qu'à l'exemple 1, on obtient 15,5 g d'un produit blanc pulvérulent fondant à 205 - 206 C. On identifie le produit comme étant du sulfate de 4-AMCHA par le même procédé qu'à l'exemple 1. Le rapport des isomères cis et trans dans le produit est de 68: 32. Exemple comparatif 1. De la même manière qu'à l'exemple 1, excepté que l'on met en suspension l'acide 4-hydroxyiminométhyl- benzoique dans 200 ml d'eau ne contenant pas d'acide chlorhydrique aqueux à 3,5 % comme à l'exemple 1, on effectue l'hydrogénation jusqu'à ce que l'absorption d'hydrogène se termine, au bout de 4 heures. Lorsque l'absorption d'hydrogène est terminée, on ajoute au mélange 20 ml d'acide chlorhydrique concentré pour dissoudre les cristaux qui se sont déposés dans le mélange réactionnel, et on filtre le mélange pour éliminer le catalyseur. On concentre le filtrat, on lui ajoute de l'acétone, on recueille par filtration les cristaux qui se déposent et on les'sèche..On obtient 14,5 g d'un produit blanc pulvérulent fondant à 284 - 286 C (décomp.). Le produit est identifié comme étant du chlorhydrate de l'acide 4-aminomnthylbenzolque par comparaison de son spectre d'absorption IR avec celui d'un échantillon authentique de ce composé. Le rendement est de 77 %. Exemples comparatifs 2 à 5. De la même manière qu'à l'exemple 1, mais en utilisant chacun des catalyseurs mixtes du tableau, on effectue une série d'hydrogénations. L'hydrogénation de la structure de l'oxime et celle du noyau benzénique peuvent être suivies par la diminution de la pression de l'hydrogène dans l'autoclave. Chacun des produits de la série d'hydrogénation est identifié comme étant du chlorhydrate de l'acide 4-aminométhylbenzolque par son spectre d'absorption UV à 228 nm et par son spectre d'absorption infrarouge. Les conditions opératoires et les résultats des exemples comparatifs 2 et 5 figurent également dans le tableau. Comme il ressort des exemples comparatifs 1 et 2 à 5, (a) même en présence d'un catalyseur contenant 3 éléments métalliques, le palladium, le platine et le rhodium, l'hydrogénation de l'acide 4-hydroxyiminométhyl- benzolque s'arrête au stade de l'acide 4-aminométhyl- benzolque et (b) même en présence d'un acide minéral dans le milieu réactionnel aqueux, l'hydrogénation de l'acide 4hydroxyiminométhylbenzolque s'arrête au stade de l'acide 4aminométhylbenzoique lorsque le système catalytique ne satisfait pas aux conditions de l'inven- tion. )o9GZ Q t8z ap am nqe.l_,un- atm v ed=p os gsouo m (5* 9ATqe auoqo ms UlaTuLtrnq ap % S (br 9AT:pe auqie ans urToi Up % 5 (ú* gA,;Dle ezoin Jns OUF4vld op % S (Z* 9AT4 auo= ams umTPUIT'd ap % S (1*: soN - 5'úT. 0 - S'Z,S 9'1 '- 9'I 5 - I'ú1 0 - S. 9'1 9'1 - b -_/.."E1 0 S"' " ar.,Sap - 9'T 9'T ú - /.L'91 0 -p pe. -ú'E S'0 98Z-D8Z D - 9't 9"[ 9'1 T g is T' saidnzx OrLb 08 0 S'ST 90Z-SOZ 9 Ta";ans epToe 9 'T 9 '1 9'1i. 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Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que cet acide mineral est choisi parmi l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique. 3. Procédé suivant l'une-quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que cet acide miné- ral est contenu dans ce milieu aqueuxse dans une proportion non inférieure à 1 équivalent molaire par mole d'acide 4- hydroxyiminométhylbenzoique. 4. Procédé suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que cet acide minéral est contenu dans ce milieu aqueux à raison de 1 à 3 fois le nombre d'équi- valents molaires de l'acide 4-hydroxyiminométhylbenzoi- que. 5. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la concentration de cet acide minéral. est de 3 à 5 % en poids de ce milieu aqueux. 6. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'acide 4-hydroyimiinométhylbenzoique est hydrogéné catalytiquement à une température de 10 à 60 C. 7. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que l'acide 4-hydroxyiminométhylbenzolque est hydrogéné catalytiquement sous une pression initiale d'hydrogène de 1 à 10 bars. 8. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'acide 4-hydroxyiminométhylbenzolque est hydrogéné catalytiquement pendant 2 à 10 heures. 9. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le catalyseur est un mélange de palla- dium sur carbone activé, de platine sur carbone activé et de rhodium sur carbone active.