Brevet FR2564836A1 — publié le 19851129

Procédé de préparation de l'aza-5 indole et composé obtenu par ce procédé La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à un nouveau procédé de préparation d'un dérivé de pyridine ainsi qu'au dérivé obtenu par ce procédé. L'invention concerne notamment un nouveau procédé pour la préparation de la 1H-pyrrolo-[3,2-c]pyridine ou aza-5 indole de formule: N H Ce composé est particulièrement utile comme intermédiaire de synthèse pour la préparation de composés biologiquement actifs par exemple pour la prépa- ration des dérivés antiinflammatoires amino-4 aryle aza-5 indole décrits dans Chimie Thérapeutique 5, 559-566 (1973). Les méthodes décrites dans la littérature chimique pour la préparation de l'aza-5 indole sont essentiellement du domaine du laboratoire et difficile- ment extrapolables sur le plan industriel. Par exemple, on a décrit dans Ann. Chem., 612, 153-7 (1958) une méthode de synthèse de ce composé faisant appel à une réduction photochimique du cycle de naphtyridine. Cette étape de réduction photochimique est difficilement transposable à des quantités importantes de produit. Par ailleurs, le ren- dement global en aza-5 indole n'est que de 11%. On a cité en outre dans J. Org. Chem. 30, 2531-2533 (1965) une autre méthode de préparation de l'aza-5 indole à partir de méthyl-3 amino-4 pyridine. La synthèse décrite est la plus efficace de celles rapportées dans la littérature Cependant, le rendement global de 36% et en particulier celui de la dernière étape, n'a pu être reproduit ni par d'autres expérimentateurs ni dans le -2- cadre de la présente invention. D'autres procédés ont été proposés notamment dans Tetrahedron Letters, 24, 1909-1912 (1969) mais ils paraissent peu intéressants si lVon considère l'accessibilité des produits de départ. Par conséquent, la recherche d'un procédé industriel pour l'obtention de l'aza-5 indole capable de remédier aux inconvénients et désavantages des méthodes antérieures reste d'un intérêt primordial. YAKONTOV et coll. ont décrit dans Khim. Geterotsikl. Soedin, 10, 1425 (1977) (CA 88, 37665p) la préparation de l'aza-4 indole et dans Khim. Geterotsikl. Soedin, 8, 1135-1136 (1977) (CA 87, 201382-w) la préparation de l'aza-6 indole faisant intervenir, dans une première étape, la formation d'une énamine. Suivant cette méthode, les aza-:4 et aza-6 indoles sont obtenus à partir respectivement de méthyl-2 nitro-3 pyridine et de méthyl-4 nitro-3 pyridine: ces dérivés de pyridine sont condensés avec un acétal de formamide pour former l'0-nitro-C-diméthylaminovinyl pyridine correspondante qui est ensuite réduite sur catalyseur palladié en aza indole correspondant. Les rendements rapportés, pour chacun de ces aza indoles, sont de l'ordre de 80 à 100% calculés à partir du dérivé de méthyl pyridine. Etant donné la similitude de structure chimique entre l'aza-5 indole et les aza-4 et aza-6 indoles, on a tenté, dans le cadre de la présente invention, de transposer, à la méthyl-3 nitro-4 pyridine, le procédé décrit précédemment en vue de l'obtention finale d'aza-5 indole. Cependant, les rendements globaux obtenus se sont révélés relativement faibles, de l'ordre de 50% calculés à partir du dérivé de méthyl pyridine. Il appara t, par conséquent, que l'extrapolation pure et simple de la technique antérieure n'est pas envisageable pour la préparation de l'aza5 indole selon un procédé exploitable industriellement. Par conséquent, il reste essentiel de trouver un procédé de préparation de 3 - l'aza-5 indole présentant les qualités suivantes: - simplicité de mise en oeuvre - rendements plus élevés - prix de revient aussi faible que possible. On a maintenant découvert, suivant la présente invention, qu'il est possible d'obtenir l'aza-5 indole selon un tel procédé industriel en mettant en oeuvre la méthyl-3 nitro-4-pyridine-1-oxyde en tant que dérivé de méthyl pyridine de départ pour la formation d'une énamine et qa transformation ultérieure en aza indole désiré. Cette constatation est, par ailleurs, surprenante à la lumière de Chem. Ber. 101, 4048-4056 (1958) qui suggère, de manière évidente, l'utilisation d'une méthyl pyridine non oxydée pour la formation d'une énamine plut8t que du dérivé méthyl pyridine N-oxyde correspondant. Par exemple, on y a rapporté l'obtention de (diméthylamino-2 vinyl)-4 pyridine avec un rendement de 84% à partir de méthyl-4 pyridine et d'un acétal de formamide alors que la (diméthylamino-2 vinyl)-4 pyridine-Noxyde n'a pu être fournie qu'avec un rendement de 18% à partir de méthyl-4 pyridine N-oxyde. Ainsi, un premier objet de l'invention concerne un procédé de préparation de l'aza-5 indole selon lequel on condense à une température comprise entre O et 200 C généralement entre 100 et 150 C, la méthyl-3 nitre-4 pyridine-1-oxyde de formule: O'N X -CH II -NO2 avec un composé de formule générale: R.-CH-R III R2 dans laquelle R représente un groupement diméthylamino, diéthylamino, dipropyl- amino, dibutylamino, morpholino, pipéridino ou pyrrolidino et R1 et R2, qui sont identiques ou différents, représentent chacun un groupement méthoxy, éthoxy ou propoxy ou un groupement R tel que défini précédemment, pour obtenir une énamine de formule générale -4 - OrN -CH=CH-R IV -NO2 dans laquelle R a la même valeur que précédemment, puis on effectue dans un solvant une réduction cyclisation.par l'hydrogène en présence d'un catalyseur tel que, par exemple, le nickel de Raney ou le charbon palladié, pour obtenir l'aza-5 indole désiré. Un autre objet de l'invention se rapporte aux énamines de formule IV en tant que produits industriels pour la préparation de l'aza-5 indole selon le pro- cédé ci-dessus. La formation des énamines en question sera effectuée en l'absence de solvant ou préférentiellement dans un solvant approprié,tel que le N,Ndiméthylformamide ou un alcool inférieur,tel que le méthanol ou l'éthanol. La réduction cyclisation sera effectuée dans un alcool inférieur par exemple l'éthanol, dans un glycol, dans l'acide acétique ou dans le N,Ndiméthylforma- mide à une température comprise entre O et 120 C généralement à une température voisine de 60 C. Suivant le procédé de l'invention ainsi décrit, l'aza-5 indole peut être obtenu avec des rendements de l'ordre de 80% calculés à partir du composé de formule II. Globalement, le procédé de l'invention se révèle plus simple et plus rentable qui celui suggéré par YAKONTOV et coll. En fait, l'application du procédé de YAKONTOV et coll. à la synthèse de l'aza- indole nécessiterait la préparation de la méthyl-3 nitro-4 pyridine. Ce composé est généralement obtenu à partir de la méthyl-3 nitro-4 pyridine1- oxyde, qui est le composé de formule II ci-dessus, par réduction au moyen, par exemple, de trichlorure de phosphore. Le procédé de l'invention évite cette étape de réduction intermédiaire, la réduction du groupement N-oxyde du composé de formule II s'effectuant lors de la réduction cyclisation finale. On a comparé, dans le cadre de la présente invention, deux procédés partant chacun de méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde, l'un suivant les conditicns opé- ratoires selon l'invention, l'autre suivant une mise en oeuvre analogue à celle de YAKONTOV et coll., c'est-à-dire en incluant l'étape transitoire 4e réduction de ce composé N-oxyde en méthyl-3 nitro-4 pyridine. Dans le premier cas, le rendement en aza-5 indole s'est révélé être de l'ordre de 80%, dans l'autre le rendement n'était que de 44%. - 5 - Le procédé de l'invention s'avère donc, dans l'ensemble, plus économique que celui suggéré par l'art antérieur. De plus, suivant une mise en oeuvre particulière du procédé de l'invention, en utilisant comme source de composé de formule III un produit d'addition (dénommé ci-après "adduit") résultant de la réaction de la morpholine sur un orthoformiate de méthyle ou d'éthyle, on réalise l'étape de-formation de l'énamine de formule IV au sein du milieu m9me de formation de l'adduit. Dans ce but, on utilise une stoechiométrie appropriée de réactifs, généra- lement un rapport molaire allant de 3 à 9/1,5 à 4,5, de préférence un rapport molaire de 6/3, en morpholine/orthoformiate d'alkyle par mole de méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde, pour obtenir des rendements globaux d'au moins % en aza-5 indole. L'utilisation d'un tel adduit morpholine/orthoformiate d'alkyle présente en outre certains avantages non négligeables qui rendent cette mise en oeuvre préférée. En effet, les autres composés de formule III préalablement isolés tels que les acétals diméthylique ou diéthylique du N,N-diméthylformamide nécessitent une synthèse en deux étapes à savoir la chloruration du N,Ndiméthylformamide puis l'éthérification par le méthylate ou l'éthylate de sodium, suivie d'une dis- ú0 tillation finale. L'obtention d'énamine à partir de ces acétals s'effectue donc suivant un processus en trois étapes. Par contre, la mise en oeuvre préférée selon l'invention conduit à l'obten- tion de l'énamine en deux étapes chimiques dans le même milieu réactionnel sans isolation ni purification de l'adduit intermédiaire morpholine/ortho- formiate d'alkyle résultant de la première étape chimique. Cette technique n'a pas été décrite par YAKONTOV et coil., dans les références précédemment citées, lesquels utilisent des acétals de formamide préalablement isolés. Au surplus, l'adduit en question peut être préféré au trismorpholinométhane, autre composé de formule III, dont la conservation peut âtre rendue difficile en raison de son hygroscopicité. Ainsi, la mise en oeuvre préférée, selon l'invention, permet d'obtenir des rendements en aza-5 indole comparables à ceux obtenus à partir de composés de formule III préalablement isolés mais selon une technique simplifiée et encore plus économique. Les composés de formule III ci-dessus, par exemple, l'acétal diméthylique du N,N-diméthylformamide, l'acétal diéthylique du N,N-diéthylformamide et le trismorpholinométhane, sont des composés connus ou pouvant être préparés par - 6 - des méthodes connues telles que celles décrites dans Angew.Chem. 72, 836- 845 (1960), Helv. Chim. Acta, 44 (5), 1203-1211 (1961) ou dans la demande de brevet européen No. 001633. Quant à la méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde de formule II, on peut l'obtenir après nitration de la méthyl-3 pyridine-1-oxyde elle même préparée par oxydation de la méthyl-3 pyridine. Les Exemples, non limitatifs suivants, illustrent l'invention: EXEMPLE 1 Préparation de la 1H-pyrrolo-[3,2-c]-pyridine ou aza-5 indole. a) (e-Diméthylaminovinyl)-3 nitro-4 _yridine-1-oxyde On met en solution dans 10 ml de N,N-diméthylformamide, 77g (0,5 mole) de méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde et 80 ml (0,6 mole) d'acétal diméthylique de N,N-diméthylformamide. On place le mélange sous courant d'azote sec et, sous agitation, on le porte progressivement à 120 C. On maintient le chauffage pendant 2 à 3 heures à C, période durant laquelle le méthanol libéré par la réaction distille. On élimine alors le méthanol, l'acétal diméthylique de N,Ndiméthylformamide et le N,N-diméthylformamide sous pression réduite (60 C, 4 mm Hg). On reprend, dans l'éthanol, le solide brun-rouge résiduel et on précipite la fraction redissoute par addition d'éther éthylique. On essore les cristaux obtenus, lave à l'éther éthylique et sèche sous vide. On obtient ainsi 99g de (0-diméthylaminovinyl)-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde sous forme de cristaux bruns-violets. Rendement: 95% P.F.: 213-214 C. Analyse centésimale C H N Calculé % 51,67 5,26 20,09 Trouvé % 51,67 5,11 20,39 Spectre R.M.N. (CDCl3/TMS) 3.0 (s, 6H); 5,9 (d, 1H, J = 13Hz); 7,4 (d, 1H, J=13Hz); 7,58,0 (m,2H) Le couplage de 13Hz indique une stéréochimie trans de la liaison de l'énamine. b) IH-pyrrolo-f3.2-cl-pyridine Dans un appareil de PARR, fonctionnant à pression atmosphérique, on place 2,1g (0,01 mole) de (0diméthylaminovinyl)-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde, 3,15g de -7 - nickel de Raney (à 50% dans l'eau) et 25 ml d'éthanol. On agite le mélange vigoureusement à température ambiante pendant 14h puis à 60 C jusqu'à ces- sation de l'absorption d'hydrogène. On essore le catalyseur sur Celite C(produit commercial à base de terre d'infusoires) et on lave plusieurs fois à l'éthanol. On décolore la solution éthanolique sur charbon actif, on concentre sous vide et on filtre rapide- ment sur silice. Après évaporation du solvant, on obtient 0,98g de 1Hpyrrolo- [3,2-c]-pyridine sous forme de cristaux d'un blanc jaunâtre. Rendement: 84% P.F.: 110-122 C. EXEMPLE 2 Préparation de l'aza-5 indole a) -NoMorh2linovinyl)-3 nitro-4 pvridine-loxyde On met en solution dans 20 ml de N,N-diméthylformamide, 7,7g (0,05 mole) de méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde et 16,3g (0,06 mole) de trismorpholino- méthane. On place le mélange sous courant d'azote sec et on chauffe à 100=C. On maintient cette température pendant 2h. Un produit rouge sombre cristallise par refroidissement de la solution de N,N-diméthylformamide. On essore ce produit, lave au méthanol et sèche sous vide. On obtient ainsi 11,55g de (0-N-morpholinovinyl)-3 nitro-4 pyridine-1oxyde. Rendement: 92% P.F.: 230 C. b) Aza-5 indole Dans un appareil de PARR, fonctionnant à pression atmosphérique, on place 2,5g (0,010 mole) de [3-N-morpholinovinyl]-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde, 3,15g de nickel de Raney (à 50% dans l'eau) et 25 ml d'éthanol. On agite vigou- reusement le mélange à température ambiante pendant 15h puis à 60 C jusqu'à cessation de l'absorption de l'hydrogène. On essore le catalyseur sur Celite et on lave plusieurs fois à l'éthanol. On décolore la solution éthanolique sur charbon actif et on concentre sous vide. Après filtration rapide du résidu sur silice, on obtient lg d'aza-5 indole sous forme de cristaux jaunes. Rendement: 85% P.F.: 109-110 C -8 - EXEMPLE 3 Préparation de l'aza-5 indole a) (B-N-Morpholinovinyl)-3 nitro-4 pyridine1 oxyde On met en solution, dans 5 ml de N,N-diméthylformamide, 8, 9g (0,06 mole) d'orthoformiate d'éthyle, 10,45g de morpholine (0,12 mole) et 0,36g (0,006 mole) d'acide acétique glacial. On place le mélange sous atmosphère d'azote sec et on chauffe progressivement jusqu'à 140 C durant 45 min. jusqu'à cessation de la distillation de l'éthanol libéré par la réaction. Dans le mélange préalablement refroidi, on introduit 3,08g (0,02 mole) de méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde et on porte la température à 140 C. On maintient le milieu réactionnel à cette température pendant 90 min. puis on refroidit et évapore partiellement l'excès de réactif sous pression réduite. On essore les cristaux de couleur rouge sombre obtenus, lave au méthanol et sèche sous vide. On obtient ainsi 4,2 g de (0-N-morpholinovinyl)-3 nitro-4 pyridine-1oxyde. Rendement: 84% P.F.: 228 C. b) Aza-5 indole En suivant la méthode décrite dans l'Exemple 2b on obtient l'aza-5 indole avec un rendement de 85Z. _9 _ REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de la 1H-pyrrolo-[3,2-c] pyridine ou aza-5 indole de formule: N I I A caractérisé en ce que l'on condense dans un solvant ou en l'absence de sol- vant la méthyl-3 nitro-4 pyridine-1-oxyde de formule: 7N -CH3 II -NO avec un composé de formule générale: R i -CH-R III R2 dans laquelle R représente un groupement diméthylamino, diéthylamino, di- propylamino, dibutylamino, morpholino, pipéridino ou pyrrolidino et R1 et R2, qui sont identiques ou différents, représentent chacun un groupement méthoxy, éthoxy ou propoxy ou un groupement R tel que défini précédemment, pour obtenir une énamine de formule générale: 0 S; N' -CH=CH-R IV N '1^I-NO2 dans laquelle R a la même valeur que précédemment puis on effectue dans un solvant une réduction cyclisation par l'hydrogène en présence d'un catalyseur pour obtenir l'aza-5 indole désiré. 2. Procédé selon la Revendication 1 caractérisé en ce que la condensation t a lieu à une température comprise entre O et 200WC et la réduction cycli- sation à une température comprise entre 0 et 120 C. 2564836' - 10 - 3. Procédé selon la Revendication 2)caractérisé en ce que la condensation a lieu à une température comprise entre 100 et 150 C et la réduction cycli- sation à une température voisine de 60 C. 4. Procédé selon la Revendication 1 caractérisé en ce que la condensation a lieu dans le N,N-diméthylformamide et la réduction cyclisation dans l'éthanol comme solvants. 5. Procédé selon la Revendication-1 caractérisé en ce que le catalyseur est le nickel de Raney ou le charbon palladié. 6. Procédé selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5,caractérisé en ce que le composé de formule III est l'acétal diméthylique du N,N- diméthylformamide, l'acétal diéthylique du N,N-diméthylformamide ou le trismorpholinométhane. 7. Procédé selon la Revendication I caractérisé en ce que l'on utilise comme source de composé de formule II un adduit, résultant de la réaction de la morpholine sur un orthoformiate de méthyle ou d'éthyle, que l'on condense avec la méthyl-3 nitro-4 pyridine-l1-oxyde au sein du milieu de formation de l'adduit pour obtenir l'énamine de formule IV. 8. Procédé selon la Revendication 7)caractérisé en ce que l'on utilise un adduit résultant de la réaction de 3 à 9 moles de morpholine sur 1,5 à 4, 5 moles d'orthoformiate de méthyle ou d'éthyle, par mole de méthyl-3 nitro-4 pyridine-l-oxyde. 9. Procédé selon la Revendication 7 caractérisé en ce que l'on utilise un adduit résultant de la réaction de 6 moles de morpholine sur 3 moles d'orthoformiate de méthyle ou d'éthyle, par mole de méthyl-3 nitro-4 pyridine-l1-oxyde. 10. Enamines de formule générale: t' N t-CH=CH-R - _-NO2 dans laquelle R représente diméthylamino, diéthylamino, dipropylamino, dibutylamino, morpholino, pipéridino ou pyrrolidino en tant que produits industriels pour la préparation de l'aza-5 indole selon l'unequelconque des revendications I à 9. 11.. Aza-5 indole obtenu en application du procédé selon l'une quelconque des revendications I à 9.