Brevet FR2572728A1 — publié le 19860509

La présente invention concerne un sel de métal alcalin de la benzylidêne-5 hydantoine et son procédé de préparation. La benzylidène-5 hydantoine est connue (8eilstein XXIV, 3émue supplément, page 1525) et c est un intermédiaire précieux pour la préparation de la phénylalanine. On a déjà décrit de nombreux modes de synthèse de la benzylidène-5 hydantoine. Par exemple. ce composé a été obtenu par condensation soit de l urée avec le phénylpropiolate d'éthyle, soit du benzaldéhyde avec l'acide hydantoique selon L.Y. LADNA et al, Farmatsevt. Zh. 1966, 21, 10-13, soit enfin du benzaldéhyde avec 1 hydantoine sous des conditions variées, voir par exemple le brevet des Etats Unis d'Amérique N" 2.861.079 et les brevets de la République Fédérale d'Allemagne N 2.329.745, 3.013.626, 3.013.647 et 3.023.349. T.B. JOHNSON et J.S. BATES, J. Amer. Chem. Soc. 1916, 38, 1087-1099 ont préparé la benzylidéne-5 hydantoine-1 acétate d'éthyle en condensant du chloroacétate d'éthyle sur le sel de sodium de la benzylidéne-5 hydantoine obtenu in situ, en suspension dans de l'éthanol. par action d éthylate de sodium sur la benzylidène-5 hydantoine. mais il n'existe aucune description du sel de sodium de la benzylidène-5 hydantoine cristallisé pur. La Demanderesse a découvert à présent qu il est possible d'obtenir avantageusement un sel de métal alcalin cristallisé pur de la benzylidène-5 hydantoine avec un bon rendement à partir de glyoxal. d'urée et de benzaldéhyde. Le sel de sodium ou de potassium de la benzylidéne-5 hydantoine est également un intermédiaire précieux pour la préparation de la phénylalanine. Ainsi, la présente invention concerne avantageusement le sel de sodium ou de potassium de la benzylidène-5 hydantoine cristallisé pur. Suivant un autre aspect, 1' invention a pour objet un procédé pour produire un sel alcalin notamment de sodium ou de potassium de la benzylidene-5 hydantoine cristallisé pur. suivant lequel on condense à chaud, en milieu aqueux acide, une mole de glyoxal avec au moins deux moles d'urée, puis on fait réagir a chaud la solution obtenue alcalinisée -au préalable à pH = 8 avec l'hydroxyde du métal alcalin en cause avec une mole de benzaldéhyde en présence de quantités catalytiques d éthanolamine, on élimine ensuite, si nécessaire, le benzaldéhyde non transformé par entrainement à la vapeur d'eau, on amène enfin le pH de la solution à une valeur supérieure à 11 avec l'hydroxyde de métal alcalin et on essore le sel correspondant de la benzylidène-5 hydantoine qui cristallise spontanément. Lorsque le métal alcalin est le sodium ou le potassium, on notera que le sel de sodium de la benzylidène-5 hydantoine cristallise avec une demi-molécule d'èau qu'il perd par séchage sous vide à 100'C. Le sel de potassium de la benzylidène-5 hydantoine cristallise anhydre. Selon une variante, le procédé selon l'invention est réalisé en deux stades avec isolement intermédiaire de la benzylidène-5 hydantoine cristallisée pure, suivie de sa transformation, selon des moyens connus en soi, en son sel de métal alcalin. Pour ce faire, au lieu d'alcaliniser la solution réactionnelle finale à un pH supérieure à 11, on la neutralise à pH = 7. Dans ces conditions, la benzylidène-5 hydantoine cristallise spontanément dans le milieu réactionnel. On l'isole, puis on la salifie de manière classique dans de l'eau avec de l'hydroxyde du métal alcalin pour obtenir le sel correspondant de la benzylidène-5 hydantoine cristallisé pur. La variante du procédé selon l'invention consiste donc à condenser à chaud, en milieu aqueux acide, une mole de glyoxal avec au moins deux moles d'urée, à traiter ensuite, à chaud. la solution réactionnelle alcalinisée à pH = 8 auec de l'hydroxyde de métal alcalin, avec une mole de benzaldéhyde en présence de quantités catalytiques d'êthanolamine, puis à la soumettre, si nécessaire, à un entrainement à la vapeur d'eau pour éliminer le benzaldéhyde non transformé, à la refroidir à la température ambiante et à la neutraliser à pH = 7, à isoler la- benzylidène-5 hydantoine qui cristallise spontanément et enfin à salifier dans de l'eau selon les moyens connus en soi la benzylidéne-5 hydantoine ainsi isolée avec de l'hydroxyde de métal alcalin pour obtenir le sel correspondant de la benzylidène-5 hydantoine cristallisé pur. La benzylidène-5 hydantoine isolée intermêdiairement selon la variante du procédé cristallise soit anhydre, soit avec une molécule d'eau qu'elle perd par séchage, sous vide à 100 C. Selon les conditions de séchage, la variante du procédé selon l'invention permet d'obtenir ces deux produits. Le procédé selon la présente invention est mis en oeuvre dans de l'eau et on utilise généralement du glyoxal en solution aqueuse à une concentration ponderale comprise entre 30 -et 50 7.. mais on peut utiliser des solutions aqueuses de glyoxal plus concentrées ou meme du glyoxal trimère dihydraté cristallisé. La quantité d'urée mise en oeuvre est au moins égale à deux moles par mole de glyoxal engagé, habituellement on emploie de deux à trois moles d'urée et avantageusement 2,1 moles d'urée par mole de glyoxal. La condensation du glyoxal avec l'urée et le traitement ultérieur du produit de condensation ainsi obtenu avec le benzaldéhyde sont effectués, en général, à des températures variant de 35 à 200 C et plus spécialement à des températures comprises entre 70-C et la température d'ébullition du milieu réactionnel. On peut choisir pratiquement la pression à volonté. On peut donc opérer à pression normale, inférieure à la normale-ou supérieure à la normale, mais généralement il est avantageux de travailler à la pression normale. a condensation du glyoxal avec l'urée est effectuée en milieu aqueux acide. On peut utiliser comme acide les acides minéraux classiques tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide orthphosphorique, mais avantageusement, on emploie de l'acide chlorhydrique. Selon le procédé de l'invention, la réaction du benzaldéhyde sur le produit de condensation de l'urée avec le glyoxal est réalisée en présence de quantitws catalytiques d'éthanolamine. En général, on catalyse cette réaction avec de 0,05 a' 0,5 mole d'éthanoiarnine par mole de glyoxal engagé et plus spécialement avec de 0,1 à 0,2 mole par mole de glyoxal. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. Exemple 1 On dissout 126 g (2,1 moles) d'uree dans 166 g (1,5 mole) d'acide chlorhydrique à 33 Z en poids. Dans cette solution agitée et maintenue à 110'C, on introduit en 30 minutes 193,2 g (1 mole) de glyoxal en solution aqueuse à 30 X en poids. Il se forme rapidement un précipité qui se dissout lentement. On maintient ensuite la solution réactionnelle sous agitation et à 110 C pendant 150 minutes puis on la refroidit à la température ambiante et on l'alcalinise à pH = 8 avec de la lessive de soude & 47 Z en poids. Puis, on introduit dans cette solution OS y (1 mole) de benzaldéhyde et 9,15 g (0,15 mole) d'éthanolamine et on la chauffe 4 heures au reflux. La solution est ensuite soumise à un entrainement à la vapeur d'eau pour éliminer si nécessaire le benzaldéhyde non transformé, puis on la refroidit à la température ambiante et enfin on l'alcalinise à un pH supérieur à 11 avec de la lessive de soude à 47 7 en poids. Le sel de sodium de la benzylidène-5 hydantoine cristallise spontanément , on l'essore puis on le lave à l'eau et enfin on le sèche sous vide à 60 C jusqu'à poids constant. On obtient ainsi 136 g (0,62 mole) de sel de sodium de la benzylidène-5 hydantoine pur cristallisé avec une demi-molécule d'eau qu'il perd par séchage sous vide à poids constant à 100-C. Le rendement s'établit à 62 % de la théorie calculée par rapport au glyoxal mis en oeuvre. Microanalyse C10H7N2NaO2, 1/2 H2O C Z H 7. N X Na Z O Z H20 /.* 219,28 Calculés 54,79 3,68 12,78 10,49 18,25 4,1 Trouvés 55,0 3,7 12.6 4,3 * déterminé par la méthode de Karl Fischer. Analyse physique - RMN 1H (DMSO d6) 5,8 ppm s 1 H proton benzylique Exemple 2 On reproduit l'exemple 1 en remplaçant la lessive de soude par de la lessive de potasse à 47 Z en poids, On obtient ainsi 138 g (0,61 mole) de sel de potassium de la benzylidéne-5 hydantoïne cristallisé pur anhydre. Microanalyse C10H7KN2O2 C % H % N % K % O % 226,3 Calculé 53,08 3,12 12,38 17,28 14,14 Trouvés 52,7 3,0 12,3 Analyse physique - RMN 1H (DMSO dG) 5,8 ppm s 1H proton benzylique Exemple I On reproduit l'exemple 1, mais en fin de réaction, on neutralise la solution réactionnelle à pH = 7 avec de l'acide chlorhydrique concentré au lieu de l'alcaliniser à un pH supérieur à 11. La benzylidène-5 hydantoine cristallise spontanément, on l'essore puis on la lave par empàtage avec d'abord un mélange eau - acide acétique 1/1 V/V puis à l'eau jusqu'à neutralite des lavages et enfin on la sèche sous vide à poids constant à 100 C. On obtient ainsi 116,2 g (0,618 moles de benzylidène-5 hydantoine pure anhydre cristallisée sous forme de cristaux incolores présentant un point de fusion de 220 + 1 C, soit un rendement de 61,8 Z de la théorie calculée par rapport au glyoxal mis en oeuvre. Microanalyse C10H8N2O2 C % H % N % O % 188,18 Calculés 63,82 4,28 14.89 17,00 Trouves 63,4 4,3 14,9 Si on effectue le séchage sous vide à poids constant à 60'C au lieu de 100 C, on isole 127,4 g (0.618 mle) de benzylidène-5 hydantoine pure cristallisée avec une molécule d'eau sous forme de prismes incolores présentant un point de fusion de 220 + 1-C. Microanalyse C10H 8N2O2, H2 C Z H Z N Z O Z H2 O Z* 206,2 Calculés 58.25 4,89 13,59 23,28 8,? Trouvés 59,0 4,9 13,6 8,3 * déterminé par Karl Fischer. ExemDle 4 On dissout sous agitation à 100 C, 94,1 g (0,5 mole) de benzylidéne-5 hydantoine pure anhydre 3 cristallisée dans 150 cm d'eau contenant 0,55 mole d hydroxyde de potassium. La solution obtenue est filtrée, puis refroidie à la température ambiante. Le sel de potassium de la benzylidén-5 hydantoine cristallise spontanément sous forme de prismes jaunes. On l'essore. on le lave à l'eau puis on le sèche sous vide à poids constant à GO'C. On obtient ainsi 85 g (0,375 mole) de sel de potassium de la benzylidéne-5 hydantolne -cristallisé pur anhydre. Exemple 5 On dissout sous agitation et à 100 C, 206 g (1 mole) de benzylidène-5 hydantoine pure cristallisée 3 avec une mole d'eau dans 1250 cm d'eau contenant 5 moles d'hydroxyde de sodium. La solution obtenue est ensuite filtrée à chaud puis refroidie à la température ambiante. Le sel de sodium de la benzylidene-5 hydantoine cristallise spontanément , on l'essore, on le lave ensuite à l'eau et on le sèche à poids constant à 60-C sous vide. On obtient ainsi 182,6 g (0,83 mole) de sel de sodium de la benzylîdéne-5 hydantoine pur cristallisé avec une demi-mole d'eau de solvatatio-n. Il va de soi que la présente invention n'a été decrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute-modification utile au niveau des équivalences pourra y être apportée sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Sel alcalin cristallisé pur de la benzylidène-5 hydantoine, 2. Sel de sodium de la benzylLdéne-5 hydantoine cristallisé pur anhydre. 3. Sel de sodium de la benzylidène-5 hydantoine pur cristallisé avec une demi-molécule d'eau, 4. Sel de potassium de la benzylidène-5 hydantoine cristallisé pur anhydre. 5. Procédé de préparation du sel alcalin de la benzylidène-5 hydantone selon 1 une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on condense à chaud, en milieu aqueux acide, une mole de glyoxal avec au moins deux moles d'urée, que la solution réactionnelle obtenue, alcalinisée à pH = 8 avec de l'hydroxyde du metal alcalin correspondant audit sel est traitée à chaud avec une mole de benzaldéhyde en présence de quantites catalytiques d'éthanolamine, qu'on élimine ensuite, si nécessaire, le benza2déhyde non transformé, puis qu'on refroidit à la température ambiante et alcalinise à un pH supérieur à 11 avec ledit hydroxyde de métal alcalin et qu enfin on isole le sel correspondant de la benzylidéne-5 hydantoine qui cristallise spontanément 6. Variante du procédé de préparation du sel alcalin de la benzylidéne-5 hydantoine selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'on condense à chaud en milieu aqueux acide, une mole de glyoxal avec au moins deux moles d'urée, que la solution réactionnelle obtenue alcalinisée à pH = 8 avec de l'hydroxyde du metal alcalin correspondant est traitée à chaud avec une mole de benzaldéhyde en présence de quantités catalytiques d'éthanolamine-, qu'elle est ensuite, si nécessaire, débarassée du benzaldehyde non transformé, puis qu'elle est neutralisée à pH = 7 après refroidissement à la température ambiante, qu'on isole la benzlidne-5 hydantoine qui critîlise spontanement et qu n fin on s li salifie dans de l eau selon des moyen s connus en soi la tenzylidène-5 hydantowne cristnllise pure isolée avec ledit hydroxyde de métal alcali pour obtenir le sel correspondant de la benzylidène-5 hydantoine cristallisé pur. 7. Procédé selon lune des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que ledit hydroxyde de métal alcalin est l'hydroxyde de sodium ou de potassium. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que la condensation du glyoxal avec l'urée est effectuée à la température d'ébullition du milieu réactionnel. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que la réaction du benzaldéhyde avec le milieu de condensation du glyoxal avec l'urée est effectué à la température d'ébullition du milieu réactionnel. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caracterisé par le fait que l'on utilise 2,1 moles d'urée par mole de glyoxal. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que l'acide utilisé dans la condensation du glyoxal avec l'urée est de l'acide chlorhydrique.