Brevet FR2742439A1 — publié le 19970620

La présente invention concerne un nouveau procédé de déméthylation de la podophyllotoxine I pour accéder à la 4'-déméthylépipodophyllotoxine de formule II La 4'-déméthylépipodophyllotoxine est un intermédiaire clé de synthèse dans la préparation de nouvelles substances anticancéreuses, dont on peut citer par exemple l'Etoposide et le Téniposide. La préparation de la 4'-déméthylépipodophyllotoxine II est connue et se fait de manière habituelle par déméthylation par HBr de la podophyllotoxine I, selon le procédé d'origine décrit par M. Kuhn, Helvetica Chimica Acta 1969, X, 944, puis repris par plusieurs groupes tels que K.H. Lee, J. Med. Chem., 1986, 29, 1547, et Journal of Natural Products 1989, 52, 606, O. Buchardt, Acta Chemica Scandinavica 1993, 47, 1190, ou Y. Nishimura, Chemistry Letters 1987, 799. Ce procédé donne des rendements moyens selon les quantités mises en jeu et s'opère de façon relativement difficile, â cause de la manipulation de HBr gazeux très agressif.D'autres méthodes peuvent être envisagées pour effectuer cette déméthylation, en utilisant les réactifs usuels pour une telle transformation on peut citer BBr3 ou BCl3 dans le CH2Cl2 de - 20 C à + 20 C (Tet. 1969. 24, 2289) ; AlCl3 dans le CH2Cl2 à 0 C ou à température ordinaire (selon J. Chem. Soc. 1944. 330) ; le chlorhydrate de pyridinium à plus ou moins haute température ; AlBr3 en présence d'éthanethiol à température ordinaire. Ces différentes méthodes conduisent à la dégradation ou à la non transformation de la podophyllotoxine. Une nouvelle méthode de déméthylation a donc été mise au point. Le procédé, objet de la présente invention, consiste à traiter la podophyllotoxine I par le couple de réactifs : acide fort - sulfure aliphatique, aromatique, ou fonctionalisé, en présence d'un acide organique ou minéral, ou bien en présence d'eau avec ou sans solvant organique miscible à l'eau, tel que le mélange acétone-eau, avantageusement, à une température comprise entre -20 C et + 400C. Selon des caractéristiques particulières de la présente invention, I'acide fort du couple de réactifs est avantageusement constitué par l'acide méthane sulfonique, alors que le sulfure aliphatique, aromatique ou fonctionalisé du couple de réactifs est avantageusement choisi parmi la D,L-méthionine et l'acide méthylthioacétique. Selon d'autres caractéristiques avantageuses du procédé de l'invention, la réaction est conduite en présence d'un acide organique de formule RCOOH où R = H, C-C4 alkyle ou CX3 avec X = Cl ou F. Il s'agira en particulier de l'acide formique ou de l'acide trifluoroacétique. Dans le cas où la réaction est conduite en présence d'un acide minéral, on pourra avantageusement utiliser H3 P04 ou encore un faible courant de HC1 ou HBr barbotant dans le milieu réactionnel. Conformément à la présente invention, le composé II directement issu de la réaction est isolé et purifié par recristallisation dans un solvant, tel que alcool isopropylique, acide acétique, eau, acétone, dioxane, éther isopropylique, toluène, éthanol et leur mélange. La D,L-méthionine peut être également remplacée par un sulfure aliphatique ou aromatique, d'un faible nombre de carbone, ou d'un sulfure fonctionalisé, par exemple par une fonction acide, comme acide méthylthioacétique. Dans ce cas, la présence conjointe d'un acide minéral ou organique n'est plus forcément nécessaire. Il est connu dans la littérature chimique que le couple acide méthane sulfonique. D.L-méthionine peut déméthyler les méthoxy aromatiques de certains composés pour conduire aux phénols correspondants: voir J.C.S. Perkin Trans 11977, 2288 ; J.C.S. Chem.Comm. 1976, 922; Chem. Lett. 1980, 875 ; J. Med. Chem. 1984, 2:Z, 28 ; Heterocycles 1992, 34, 937 ; Synth. Comm. 1992, 22 (16), 2313. Un des produits de la réaction est ainsi le méthylsulfonium dérivé de la méthionine, ce qui fait qu'un sulfure aliphatique ou arylique peut également être utilisé comme réactif de déméthylation, conduisant au sulfonium correspondant: voir à ce sujet: M. Julia Tet.Let. 1979, ne13, 1101. Il apparait que cette méthode de déméthylation appliquée à la podophyllotoxine I ne conduit qu'à des produits de décomposition et par conséquent ne peut pas être utilisée. Par contre si l'opération est conduite en présence d'un acide organique comme indiqué plus haut et en particulier l'acide formique, I'acide acétique ou l'acide trifluoroacétique, ou en présence d'un acide minéral en particulier l'acide phosphorique, ou en présence d'un solvant organique miscible à l'eau, comme le mélange acétone-eau, il est possible de déméthyler sélectivement le méthoxy en position 4' et d'obtenir le produit recherché avec un bon rendement. L'acide minéral peut également être l'acide chlorhydrique ou bromhydrique gazeux, il est ainsi possible d'utiliser cette méthode, acide méthane sulfonique, D,Lméthionine sur podopyllotoxine I, où la fonction alcool en position 4 aura été préalablement transformée facilement dans des conditions douces, grâce à ce léger courant de gaz chlorydrique ou bromhydrique, en halogénure, Cl ou Br, ces opérations se faisant dans un procédé one pou pot , avec le traitement par l'acide méthane sulfonique et la méthionine ; ces procédés sont décrits dans les exemples ci-après. Cette opération de traitement léger par Hbr gazeux n'est pas susceptible de déméthyler le méthoxy aromatique en 4', et n'utilise qu'une très faible quantité de gaz et pendant un temps très court, en regard du procédé antérieur. L'avantage de cette méthode est sa simplicité de mise en oeuvre et la pureté du milieu réactionnel obtenu par rapport à la méthode antérieure. ne nécessitant pas la manipulation de gaz agressifs en grande quantités et des installations particulières. Les rendements de cette déméthylation en 4'-déméthylépipodophyllotoxine sont améliorés par rapport à l'art antérieur. Ce procédé peut s'appliquer à l'échelle industrielle sans difficultés particulières, par augmentation des quantités de substance mises en jeu, sans perte de rendement. De plus, une amélioration supplémentaire du procédé réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de purifier le composé obtenu, par chromatographie sur colonne, ce qui est une opération longue et coûteuse. Il est possible en fin de réaction de précipiter le produit formé dans l'eau et la glace, pour obtenir un produit cristallisé, qui est filtrable, et recristallisable dans des solvants comme par exemple l'isopropanol, I'éther isopropylique, I'acétone, I'acide acétique ou l'eau, et leur mélange. Il est possible aussi en fin de réaction d'extraire le produit par des solvants usuels de cristalliser et de recristalliser le résidu d'évaporation dans les solvants sus-mentionnés.Le produit de la réaction peut s'utiliser brut, même sans recristallisation, dans des étapes de synthèses ultérieures, comme par exemple la protection du phénol en position 4' par le chlorure de benzyloxy carbonyle. Les exemples suivants illustrent les différents modes opératoires utilisés pour cette déméthylation: Matière Exemple Réactifs Température Temps Rendement Première CH3SO3H (20 eq) Température I I 5 g D,L-méthionine ordinaire - Dégradation (1,1 eq) CH3SO3H (45 eq) 2 I 12 g D,L-methionine (5eq) 40" C 0,75 h 93 % CF3CO2H (6 eq) CH3SO3H(45eq) I 100 g D.L-méthionine Oo C â I h 65 % 2 bis (5.5 eq) 10-20" C CF3CO2H(IOeq) CH3SO3H (37 eq) Rendement cristallisé : 48 3 I 7 g D,L-méthionine (8 eq) 40 C 25 mn HCO2H (4,5 eq) Rendement chromate : 48 CH3SO3H (50 eq) 0 C puis retour 6 h 4 I 5 g D,L-méthionine (6 eq) à température 70 % H3PO4 ordinaire CH3SO3H - 10 C 5 I 1 g D,L-méthionine 1 h 52 % (1,5 eq) Hcl gaz CH3SO3H (64 eq) 40 C et retour à 6 I 50 g D,L-méthionine température 2 h 80 % (5,5 eq) ordinaire Acétone-eau 5/1 CH3SO3H (20 eq) 7 I Sg D,L-méthionine - 10 C 2 h 54 % (2 eq) Hbr gaz Préparation de la 4'-déméthylépipodophyllotoxine II La podophyllotoxine utilisée est issue de source naturelle et présente une pureté de 95%. Exemple I Selon H. Yajima J.C.S. Perkin 11977, 2288 I g (2,4 mmoles) de podophyllotoxine I sont mis à réagir sous agitation avec 400 mg (2,64 mmoles) de D,L-méthionine et 3,lmL (48 mmoles) d'acide méthane sulfonique à température ordinaire Le milieu se colore en rouge sombre immédiatement. La dégradation de la matière première est constatée par CCM. Exemple 2 Utilisation de l'acide trifluoroacétique 12 g (29 mmoles) de podophyllotoxine I sont dissous dans 20 ml d'acide trifluoroacétique et agités à température ambiante. On introduit 21,6 g (0,14 mole) de D,L-méthionine et 84 ml (1,29 mole) d'acide méthane sulfonique, la température s'élève à 40 C et l'agitation est maintenue pendant 45 mn. Le milieu réactionnel est alors jeté dans 500 ml d'une mélange en volume égal d'acétone et d'eau glacée. Neutraliser sous agitation jusqu'à pH 4 à 5 par addition de K2 C03, puis extraire 2 fois par de l'acétate d'éthyle, sécher les phases organiques sur Na2 S04, filtrer et évaporer le solvant sous pression réduite. Le résidu d'évaporation cristallise dans l'éther isopropylique 10,7 g Rdt 93 %. La 4'-déméthylépipodophyllotoxine obtenue selon ce procédé peut être utilisée directement par la suite pour des réactions ultérieures telles que la protection du phénol en 4' par le chlorure de benzyloxycarbonyle. Exemple 2bis Utilisation de l'acide trifluoroacétique 100 g (0,24 mole) de podophyllotoxine I sont dissous dans 186 ml d'acide trifluoracétique sous agitation. Après refroidissement à 0 C du milieu réactionnel, on introduit une solution de 198 g (1,32 moles) de D,L-méthionine dans 500 ml d'acide méthane sulfonique, en maintenant le milieu réactionnel entre 10 et 200 C. Rajouter 200 ml d'acide méthane sulfonique au mélange qui est gardé 1 h sous agitation à cette température. Le milieu réactionnel est versé sous agitation sur 4 I d'eau et de glace, le produit précipite. Il est extrait par l'acétate d'éthyle (3 x I 1).Les phases organiques rassemblées sont lavées par une solution de NaHCO3. puis séchées sur Na2SO4, filtrées et évaporées sous pression réduite pour obtenir 91.5 g (Rdt 94 %) de 4'déméthylépipodophyllotoxine brute. Bien que le produit puisse être utilisé directement dans les opérations suivantes de synthèse, le produit peut être purifié par chromatographie (SiO2 CH2C12-acétone 95/5) pour fournir 65 % de 4'-déméthylépipodophyllotoxine pure. Le produit brut de la réaction peut également être purifié par recristallisation dans l'acool isopropylique, l'acétone, l'acide acétique ou leur mélange avec de l'eau. Exemple 3 Utilisation de l'acide formique 7 g (17 mmoles) de podophyllotoxine I sont dissous dans 3,5 ml d'acide formique, une goutte d'acide méthane sulfonique est ajoutée et le milieu réactionnel est agité 15 mn à température ordinaire, on obtient une solution limpide jaune clair. On introduit alors sous agitation 10,5 g (68 mmoles) de D,L-méthionine et 49 ml (0,63 moles) d'acide méthane sulfonique, la température s'élève vers 40 C, pendant 10 mn. On ajoute à nouveau 10,5 g de D,L-méthionine au milieu réactionnel. Après 15 mn, le milieu est jeté dans 500 ml d'eau et de glace, on obtient un précipité qui est extrait 3 fois par de l'acétate d'éthyle, lavé avec une solution de NaHCO3, séché sur Na2SO4 et évaporé pour obtenir 5,5 g du composé Il (Rdt 81 %).Le produit obtenu est cristallisé dans le mélange éther isopropylique et CH2C12 pour obtenir 3,2 g de 4'déméthylépipodophyllotoxine pure (Rdt 48 %). Une chromatographie effectuée sur le produit brut de réaction (Si02-élution CH2C12-90-acétone-10) fournit exactement le même résultat (3,2 g du dérivé II Rdt 48 %). Exemple 4 Utilisation de l'acide phosphorique 5 g (12 mmoles) de podophyllotoxine I sont rajoutés en une fois au mélange constitué d'acide phosphorique (2,5 ml) acide méthane sulfonique (40 ml. 0.6 moles) et D.Lméthionine (11 g, 72 mmoles) refroidi à 0 C sous agitation qui est maintenue pendant 6 heures avec retour à température ordinaire. Le milieu réactionnel est alors jeté sous agitation sur 1 I d'eau et de glace pour obtenir un précipité blanc. Il est alors extrait par de l'acétate d'éthyle, trois fois puis lavé avec une solution de NaHCO3. Les phases organiques sont rassemblées, séchées sur Na2 S04, filtrées et évaporées sous pression réduite pour obtenir 4,2 g (Rdt 88 %) de 4'déméthylépipodophyllotoxine II. La pureté du lot obtenu est de 79 % (analyse HPLC). Le résidu brut obtenu peut être recristallisé dans les solvants tels que le mélange acétone eau (5/2), toluène-éthanol (90/10) ou dioxane-éther isopropylique (50/50). Exemple 5 Utilisation d'un intermédiaire 4-chloro-v-désoxyépipodophyllotoxine 1 g de podophyllotoxine I est placé en solution dans un mélange de 15 ml de CH2Cl2 et 5 ml d'éther éthylique. Un léger courant de gaz chlorhydrique est introduit dans la solution pendant 15 mn à - 10 C, puis l'agitation est maintenue 1 h à cette température. Après évaporation, sans chauffer, du milieu réactionnel, on ajoute 0,54 g de D,L-méthionine puis 5 ml d'acide méthane sulfonique. Après dissolution et agitation 1 h avec retour à température ordinaire, le milieu réactionnel est jeté dans un mélange eau-acétone, puis additionné de BaCO3 jusqu'à neutralité. Après extraction par de l'acétate d'éthyle, décantation, séchage sur Na2SO4. filtration et évaporation sous pression réduite, on obtient un résidu qui est cristallisé dans l'éther éthylique pour fournir 0,5 g (Rdt 52 %) de cristaux blancs de 4'-déméthylépipodophyllotoxine, présentant une tache homogène en CCM. Exemple 6 Utilisation du mélange acétone-eau On ajoute une solution de 50 g (0,12 mole) de podophyllotoxine I. préparée dans 50 ml d'acétone. à un mélange constitué de 100 g (0,67 mole) de D,L-méthionine, de 500 ml (7,7 moles) d'acide méthane sulfonique et de 10 ml d'eau, sous agitation à température ordinaire. La température s'élève vers 40 C et l'agitation est maintenue 2 h avec retour à température ambiante.Le milieu est alors versé sur de la glace pour obtenir un précipité qui est extrait par de l'acétate d'éthyle (3 x 700 ml). Les phases organiques sont lavées par une solution de NaHCO3, puis décantées, séchées sur Na2SO4, filtrées et évaporées sous pression réduite pour obtenir la 4'déméthylépipodophyllotoxine se présentant sous forme d'un solide blanc, on obtient 45g (Rdt 94 %). Ce résidu est repris dans l'éther isopropylique pour obtenir 38 g (Rdt 80 %) de 4'déméthylépipodophyllotoxine. Le produit ainsi obtenu peut encore éventuellement être recristallisé dans un mélange acétone-eau, mais néanmoins, il peut être utilisé directement pour les stades de synthèses ultérieurs. Exemple 7 Utilisation d'un intermédiaire 4-bromo-4-désoxyépipodophyllotoxine 5 g de podophyllotoxine I sont placés en solution dans un mélange de 100 ml de CH2C12 et 35 ml de Et2O sous agitation lente à - 10 C. Un léger courant de HBr gazeux est introduit dans la solution pendant 10 mn. A ce stade, le composé obtenu III (R = Br), est celui décrit par M. Kuhn, Helvetica chimica Acta, 52, 944 (1969). Le milieu réactionnel est alors évaporé sous pression réduite sans chauffer. On introduit ensuite 3,6 g (24 mmoles) de D,L-méthionine et 15,5 ml (0,24 mole) d'acide méthane sulfonique sous agitation et la réaction est maintenue ainsi 2 h à température ambiante. Le milieu réactionnel est introduit alors goutte à goutte à un mélange à volume égal d'acétone et d'eau saturée de NaHCO3 pour neutraliser. Après 10 mn d'agitation, ajouter à l'eau et extraire par l'acétate d'éthyle, décanter, sécher les phases organiques sur Na2SO4, filtrer puis évaporer sous pression réduite pour obtenir 4,7 g (98 %) de 4' déméthylépipodophyl lotoxine brute. Une chromatographie sur silice (élution CH2C12acétone 90-10) fournit 2,6 g de 4'-déméthylépipodophyllotoxine pure (Rdt 54 %). REVENDICATIONS 1 - Procédé de synthèse de la 4'-déméthylépipodophyllotoxine de formule II à partir de la podophyllotoxine de formule I, consistant à la traiter par le couple de réactifs : acide fort - sulfure aliphatique, aromatique ou fonctionalisé, en présence d'un acide organique ou minéral, ou bien en présence d'eau avec ou sans solvant organique miscible à l'eau 2 - Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide fort du couple de réactifs est l'acide méthane sulfonique. 3 - Procédé de synthèse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sulfure du couple de réactifs est la D,L-méthionine, ou l'acide méthylthioacétique. 4 - Procédé selon l'une des revendications I à 3, consistant à opérer en présence d'un acide organique de formule RCOOH où R = H, C1 -C4 alkyl, CX3 avec X = Cl, F. 5 - Procédé selon la revendication 4, consistant à utiliser l'acide formique ou l'acide trifluoroacétique, en tant qu'acide de formule RCOOH. 6 - Procédé selon l'une des revendications I à 3, consistant à opérer en présence d'un acide minéral, en particulier H3PO4. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'acide minéral est constitué d'un léger courant d'acide chlorhydrique ou bromhydrique gazeux dans le milieu réactionnel. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, consistant à opérer en présence d'eau, avec ou sans solvant organique miscible à l'eau. 9 - Procédé selon les revendications 1 à 8, consistant à opérer à une température comprise entre - 200C et 400C. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le composé II directement issu de la réaction est isolé et purifié par recristallisation dans un solvant, tel que alcool isopropylique, acide acétique, eau, acétone, dioxane, éther isopropylique, toluène, éthanol et leur mélange.