Brevet FR2669333A1 — publié le 19920522

La présente invention a pour objet un procédé de séparation des énantiomères des 5-aryl-5-alkylhydantoïnes. On sait que le dédoublement des énantiomères des molécules chirales fait classiquement appel à la formation de sels diastéréoisomères dont la cristallisation fractionnée conduit à l'obtention de la molécule de configuration et d'activité optique choisies. On sait également l'intérêt que présentent les 5-aryl5-alkylhydantoïnes comme produits de départ pour la préparation de dérivés chiraux, en raison du carbone asymétrique qu'elles renferment. Toutefois, leur mise en oeuvre sous forme de mélange racémique oblige à dédoubler, en fin d'opération, les amino-acides obtenus par ouverture du cycle : d'où l'importance de mettre au point un procédé permettant d'isoler, dans des conditions d'exploitation industrielle, les énantiomères des 5-aryl-5alkylhydantoïnes, lesquelles, pour des raisons de simplicité, seront dénommées dans tout ce qui suit "arylalkylhydantoïnes". Concernant la phényléthylhydantoïne, différentes méthodes ont été proposées à ce jour pour le dédoublement de ses énantiomères du mélange racémique. L'une de ces méthodes met en oeuvre la formation de sels diastéréoisomères avec la brucine, une autre une cristallisation préférentielle avec ensemencement de solutions hydroalcooliques des mélanges racémiques au refroidissement, une autre encore une chromatographie liquide sur support chiral. Toutefois aucune de ces méthodes n' est susceptible d'application industrielle, et ne permet d'isoler les antipodes de la phényléthylhydantoïne dans des conditions satisfaisantes de pureté optique et de rendement. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de séparation des énantiomères des arylalkylhydantoïnes qui fait appel à un agent de dédoublement d'usage courant, l'a-méthylbenzylamine, dont les deux isomères optiques sont disponibles sur le marché. Le procédé selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu' il consiste à mettre le mélange racémique de l'arylalkylhydantoïne en solution dans un alcool ou dans une solution aqueuse alcaline, à ajouter à cette solution l'isomère de l'a-méthylbenzylamine en des proportions définies, à isoler le sel diastéréoisomère ainsi obtenu, dont le traitement à l'aide d'une solution d'un acide minéral permet de cristalliser l'antipode c-hoisi de l'arylalkylhydantoïne dans des conditions de pureté et de rendement massique très satisfaisantes. Selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, le mélange racémique de l'arylalkylhydantoïne est mis en solution dans un alcool et l'isomère optique choisi de l'a- méthylbenzylamine est introduit dans la solution à raison d'au moins quatre équivalents molaires, conduisant à la cristallisation du seul sel diastéréoisomère. Après filtration des cristaux, lavage à l'eau et traitement par une solution d'un acide minéral mis en oeuvre en excès, on obtient l'antipode voulu de l'arylalkylhydantoïne sous forme cristallisée. Les cristaux isolés révèlent une pureté optique qui peut atteindre 97 % et qui est confirmée par les diagrammes de poudre par radiocristallographie, les spectres IR, la mesure du point de fusion et la mesure du pouvoir rotatoire. L'expérience a montré qu'il est nécessaire, dans ce mode de réalisation, de mettre en oeuvre plus de 3 équivalents molaires de l'amine chirale a-méthylbenzylamine, sinon les cristaux du sel diastéréoisomère formé sont accompagnés de cristaux du mélange racémique de l'arylalkylhydantoïne, et le rendement massique ainsi que la pureté optique de l'isomère optique voulu sont mauvais. L'alcool mis en oeuvre dans ce mode de réalisation peut être le méthanol, l'éthanol ou le 2-méthoxyéthanol, cette énumération n'étant pas limitative, tandis que l'acide minéral mis en oeuvre est de préférence l'acide chlorhydrique sous forme, par exemple, d'une solution normale. Selon un second mode de réalisation du procédé selon l'invention, le mélange racémique de l'arylalkylhydantoïne est mis en solution aqueuse alcaline, et l'isomère choisi de 1'- méthylbenzylamine est introduit dans la solution dans la proportion d'au moins un équivalent molaire, conduisant à la cristallisation du sel diastéréoisomère seul ou en mélange avec la (+) arylalkylhydantoïne. Dans ce mode de réalisation, la solution aqueuse alcaline peut être une solution ammoniacale, ou une solution d'un hydroxyde minéral ou d'une base organique telle que la méthylamine ou l'éthylamine. Daris le cas où la solution alcaline est une solution ammoniacale, de bons résultats en pureté optique et en rendement massique sont obtenus en mettant en oeuvre un équivalent molaire d'a-méthylbenzylamine et au moins 3 équivalents molaires d'ammoniac, et en isolant l'isomère optique selon le protocole opératoire décrit ci-dessus. Dans le cas où la solution aqueuse alcaline est une solution d'un hydroxyde minéral, de bons résultats sont obtenus en mettant en oeuvre un équivalent molaire d'a-méthylbenzylamine, et environ 0,5 équivalent molaire d'hydroxyde. Toutefois les meilleurs résultats sont obtenus avec 2 équivalents molaires d'améthylbenzylamine et 0,5 équivalent molaire d'hydroxyde minéral. Dans ce cas également l'isomère optique de l'arylalkylhydantoïne peut être isolé selon le même protocole opératoire. Les exemples qui suivent sont fournis à titre d'illustration de la présente invention, étant bien entendu qu'ils ne présentent vis à vis d'elle aucun caractère limitatif. EXEMPLE 1 Cet exemple décrit le dédoublement des isomères optiques de la phényléthylhydantoïne en milieu alcoolique. Dans un ballon de 250cc à fond plat on introduit environ 10-2 mole de ( + ) phényléthylhydantoïne, soit 2,04g, et la masse d'alcool indiquée dans le tableau ci-dessous, qui rassemble les résultats de différents essais. Après homogénéisation à chaud on ajoute 4 équivalents de (-) a-méthylbenzylamine, soit 4,84g, ce qui provoque la précipitation du sel diastéréoisomère. Après séparation des eauxmères par filtration sur plaque de verre frittée n03 et lavage à l'eau froide, les cristaux sont traités par une solution normale d'acide chlorhydrique en excès (environ 3 équivalents), conduisant à la cristallisation de l'antipode cherché, soit la (-) phényléthylhydantoïne, qui est isolé par simple filtration.La pureté optique et le rendement en cet antipode sont indiqués dans le tableau ci-dessous, où la phénylhydantoïne est désignée par 1' abréviation PEHYD. Solvant Masse (en g) Masse (en g) Pureté Rendement de solvant de (-) PEHYD optique (%) global (%) CH3OH 4,4 0,54 88 47 C2 H 50H 10 0,63 93 57 C2HDOH 9 0,65 74 47 . ,2MeOEtOH 17 f 9 0,63 97 60 Le rendement global en pourcent est obtenu en faisant le produit de la pureté optique par la masse de l'antipode isolé, rapporté à la masse théorique dudit antipode, soit 0,5.10-2 mole = 1,02 g. On constate que les résultats obtenus sont très satisfaisants, tant en ce qui concerne la pureté optique que les rendements massiques. EXEMPLE 2 Cet exemple a trait au dédoublement de la phényléthylhydantoïne en solution aqueuse ammoniacale. En suivant le mode opératoire décrit dans l'exemple 1, à partir de la même quantité de ( + ) phényléthylhydantoïne introduite dans une masse d'eau variable dans laquelle on a préalablement dissous de l'ammoniac, et en y ajoutant un équivalent, soit 1,21 g, de (+) a-méthylbenzylamine, on obtient les résultats rassemblés dans le tableau ci-dessous. - ri Masse (g) Nombre équiv. Masse (g) Pureté optique Rtd. global eau (NHQ) (f) (PEHYD) (%) 70 3 0,81 73 58 80 3 0,89 63 55 90 3 0,85 71 60 100 3 0,58 99 56 70 6 0,59 97 56 On constate que les résultats obtenus sont très satisfaisants, tant au plan de la pureté optique que du rendement massique. EXEMPLE 3 Cet exemple a trait au dédoublement de la phényléthylhydantoïne en solution aqueuse additionnée d'un hydroxyde minéral. En suivant le mode opératoire décrit dans l'exemple 1, ;partir de la même quantité de ( + ) phényléthylhydantoïne, introduite dans 110g d'eau additionnée d'un nombre variable d'équivalents de NaOH, on obtient les résultats rassemblés dans le tableau ci-dessous, lorsqu'on met en oeuvre un équivalent, soit 1,21g, de (+) a-méthylbenzylamine. Masse (g) Nombre équiv. Masse (g) Pureté optique Rtd global eau (NaOH) (+)(PEHYD) (%) (%) 110 0,125 1,21 23 27 110 0,166 1,15 25 28 110 0,250 1,06 40 42 110 0,33 0,96 58 54 110 0,40 0,85 71 61 110 0,45 0,74 91 65 110 0,50 0,63 96 60 110 0,60 0,45 97 43 100 0,75 0,38 98 37 En mettant en oeuvre 0,5 équivalent de (+) améthylbenzylamine et 0,5 équivalent de NaOH dans la même quantité d'eau, on obtient 0,79g de (+) PEHYD de pureté optique 30 %, correspondant à un rendement global de 23 %. En mettant en oeuvre 2 équivalents de (+) améthylbenzylamine et 0,5 équivalent de NaOH dans la même quantité d'eau, on obtient 0,67g de (+) PEHYD de pureté optique 99 %, correspondant à un rendement global de 66 %. Ces données mettent en lumière que les meilleurs résultats sont obtenus en mettant en oeuvre 2 équivalents molaires d'a-méthylbenzylamine et 0,5 équivalent molaire de NaOH, encore que d'excellents résultats sont obtenus avec 1 équivalent molaire d'a-méthylbenzylamine et 0,4 à 0,5 équivalent molaire de NaOH. REVENDICATIONS J ) Procédé de séparation des énantiomères des 5-aryl-5- alkylhydantoïnes, caractérisé en ce qu'au mélange racémique de ces composés mis en solution on ajoute 1 à 4 équivalents molaires d'un isomère optique de l'a-méthylbenzylamine, et en ce que l'on traite le sel diastéréoisomère obtenu, après isolement, par une solution d'un acide minéral. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange racémique de la 5-aryl-5-alkylhydantoïne est mis en solution dans un alcool, l'isomère optique de l'améthylbenzylamine étant mis en oeuvre à raison d'au moins 4 équivalents molaires. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alcool est choisi dans le groupe formé par le méthanol, l'éthanol et le 2-méthoxyéthanol. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange racémique de la 5-aryl-5-alkylhydantoïne est mis en solution dans une solution aqueuse ammoniacale, l'isomère optique de l'a-méthylbenzylamine étant mis en oeuvre en quantité stoechiométrique et l'ammoniac à raison d'au moins 3 équivalents molaires. 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange racémique de la 5-aryl-5-alkylhydantoïne est mis en solution dans une solution aqueuse d'un hydroxyde minéral, l'isomère optique de l'a-méthylDenzylamine étant mis en oeuvre à raison de 1 à 2 équivalents molaires et l'hydroxyde minéral à raison d'environ 0,5 équivalent molaire. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que 1 hydroxyde minéral est l'hydroxyde de sodium. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acide minéral mis en oeuvre pour traiter le sel diastéréoisomère est l'acide chlorhydrique.