Brevet FR2767822A1 — publié le 19990305

La présente invention concerne un procédé de préparation de composés de type arylaminoalkylidènemalonate par condensation d'un malonate d'alkyle avec un ester ou un orthoester et avec une amine aromatique. D'une manière plus précise, les composés préparés conformément à l'invention répondent à la formule générale (I) suivante: dans laquelle: - Ar représente un groupe phényle ou hétéroaryle constitué d'un cycle à six atomes - R symbolise un ou plusieurs substituants choisis parmi les groupes alkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 7 atomes de carbone, alcoxy contenant de 1 à 10 atomes de carbone, amino, cyclique à 5 ou à 6 chaînons, notamment saturés ou aromatiques, contenant ou non un ou plusieurs atomes d'azote, - n est un entier variant de O à 3, - R2 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle en C1-C4, linéaire ou ramifié, un radical aryle ou aralkyle, - Y1 et Y2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, contenant 1 à 4 atomes de carbone. Ce sont des intermédiaires particulièrement recherchés en synthèse organique, notamment pour la préparation d'esters 4hydroxyquinoléine-3-carboxyliques. Ces molécules sont très utilisées en santé animale comme anticoccidiens. Ainsi, I'invention conceme également un procédé d'obtention de dérivés d'acides 4-hydroxy-quinoléine-3-carboxyliques ou d'esters correspondants, faisant intervenir le procédé précité. Les composés de type arylaminoalkylidènemalonate sont obtenus habituellement par une des étapes de la réaction de Gould-Jacobs (R.G. Gould et W.A. Jacobs, J. Am. Chem. Soc., 61, 2890 (1939); C;C Price et R. M. Roberts, J. Am. Chem. Soc. 68 1204 (1946)) en condensant A) une aniline substituée et un alcoxyalkylidènemalonate de dialkyle selon le schéma réactionnel suivant: où dans l'alcoxyalkylidénemalonate de dialkyle, R' représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 4 atomes de carbone de préférence un groupe méthyle ou éthyle. Cette méthode de synthèse exige de préparer. au préalable un alcoxyalkylidènemalonate de dialkyle par réaction entre un orthoester (orthoformiate, orthoacétate ou orthobenzoate d'alkyle) et un malonate de dialkyle selon le schéma suivant: ou B) une aniline substituée et un hydroxyalkylidènemalonate de dialkyle selon le schéma réactionnel suivant; Cette méthode de synthèse exige de préparer au préalable un hydroxyalkylidènemalonate de dialkyle par réaction entre un ester (formiate, acétate ou benzoate d'alkyle) et un malonate de dialkyle selon le schéma suivant: II faut ensuite séparer et purifier l'intermédiaire de type alkylidènemalonate avant de le faire réagir avec un dérivé de l'aniline. II semblait donc intéressant, pour simplifier cette méthode de synthèse, de faire réagir directement un ester ou un orthoester avec un malonate et un dérivé de l'aniline par une méthode appropriée pour obtenir en une seule étape l'arylaminoalkylidènemalonate désiré. On connaît, par ailleurs, une voie de synthèse directe qui a été utilisée avec succès pour des esters acryliques ss-substitués (H.R. Snyder et R.E. Jones, J. Am. Chem. Soc., 68, 1253 (1946)). Elle consiste à faire réagir, à haute température, directement le composé aminé avec un orthoester approprié et le cyanoacétate d'éthyle ou l'acétylacétate d'éthyle. Cependant, quand un malonate diéthylique est utilisé à la place du cyanoacétate d'éthyle ou de l'acétylacétate d'éthyle, on n'obtient pas le produit attendu mais la semianilide correspondante, comme cela est schématisé cidessous: Les travaux ultérieurs sur cette synthèse directe (L. Levai, C. Ritvay-Emandity et G. Csepreghy, J. Org. Chem., 31, 4003 (1966)) ont buté sur cette réaction secondaire qui ne peut être évitée car la réaction est effectuée à température élevée, ce qui entraîne le déplacement d'un groupe alcoxy du malonate par une molécule d'aniline. C'est la raison pour laquelle la procédure en deux étapes qui comprend la formation préalable de l'alcoxyalkylidènemalonate d'alkyle, sa séparation puis sa réaction ultérieure avec une aniline, est encore la méthode employée aujourd'hui pour préparer les anticoccidiens actuellement disponibles sur le marché, comme le Proquinolate (BE 640 906), le Cyproquinate (R.H. Mizzoni, Experientia, 24,1118 (1968)), le Décoquinate (J.J. Ball, Chem. Ind., 56 (1970)), et le Néquinate ou MBQ (NL 66 02 994 FR-A-1 487 336). Me2CHO Me2CHO CO2Et O C 02E t OH OH P roqui no late Cyproquinate PhH20 C1oH220 Bu C 02 Et OH OH Décoquinate Néquinate ou MBQ Un des objectifs de la présente invention réside dans la possibilité de réaliser une synthèse directe, en une étape, de composés arylaminoalkylidènemalonates en évitant la formation de produit secondaire de type semianilide. Un autre objectif de la présente invention est d'éviter la manipulation d'un alcoxyalkylidènemalonate de dialkyle qui présente un caractère allergisant. Un autre objectif de la présente invention réside dans l'obtention d'un dérivé arylaminoalkylidènemalonate très pur. Un autre objectif de l'invention est encore de fournir un tel procédé qui soit avantageux du point de vue économique. L'invention a en outre pour objectif de fournir un procédé d'obtention de dérivés d'acides 4-hydroxyquino léine-3carboxyliques ou d'esters correspondants, qui soit simple et économiquement avantageux par rapport aux procédés connus dans la technique. A cette fin, I'invention a pour objet un procédé pour la préparation de dérivés arylaminoalkylidènemalonates répondant à la formule générale (I) suivante: dans laquelle: - Ar représente un groupe phényle ou hétéroaryle constitué d'un cycle à six atomes - R symbolise un ou plusieurs substituants choisis parmi les groupes alkyle linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 7 atomes de carbone, alcoxy contenant de 1 à 10 atomes de carbone, amino, cyclique à 5 ou à 6 chaînons, notamment saturés ou aromatiques, contenant ou non un ou plusieurs atomes d'azote, - n est un entier variant de 0 à 3, - R2 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle en C1-C4, linéaire ou ramifié, un radical aryle ou aralkyle, - Y' et y2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, contenant 1 à 4 atomes de carbone. caractérisé en ce qu'il comprend la réaction, en une seule étape, d'une amine aromatique de formule suivante (Il): (R)nAr-NH2 (II) avec un malonate d'alkyle de formule suivante (III): et un ester ou un orthoester respectivement de formules suivantes (IV) ou (IV) où R1 représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 4 atomes de carbone, les groupes R, R2, Y1 et Y2 et n étant tels que définis cidessus, en présence d'un catalyseur solide de structure lamellaire de type argile tel qu'un aluminosilicate activé par traitement acide et d'un réactif de condensation de type acide carboxylique ou anhydride carboxylique. Selon un autre aspect de l'invention, celleci a pour objet l'utilisation des dérivés arylaminoalkylidènemalonates (I) pour la préparation de dérivés d'acides 4-hydroxyquinoléine-3-carboxyliques ou d'esters correspondants, ainsi qu'un procédé d'obtention de tels dérivés comprenant la mise en oeuvre du procédé de préparation des dérivés (I) précités. II a été découvert de façon surprenante que la présence d'un catalyseur solide de structure lamellaire de type argile activé par traitement acide, appelé catalyseur acide supporté (A. Cornelis et P. Laszlo, Janssen Chem. Acta., 8, n"2, 3-5 (1990)) permettait la réaction entre le dérivé d'aniline (II), I'ester (IV) ou l'orthoester (1V) et le malonate (III) en une étape dans le même appareil de réaction en évitant pratiquement totalement la présence de produits secondaires de type semianilide. L'invention va être décrite plus en détail ci-après. La présente invention fournit un procédé de préparation de dérivés arylaminoalkylidènemalonates (I) comme définis précédemment. Le groupe Ar peut représenter un groupe phényle ou un résidu hétéroaromatique, pouvant contenir un ou deux atomes d'azote. II peut être choisi parmi les groupes pyridine, pyrimidine ou pyrazine. Le groupe Ar porte ou non un groupe R ou davantage selon les positions disponibles sur le reste Ar et compte tenu des contraintes stériques. n est de préférence égal à 2. R est choisi plus préférentiellement parmi les groupes alkyles et/ou aloexy. Lorsque R représente un groupe alkyle, il est choisi de préférence parmi les groupes méthyle, propyle ou butyle. A titre d'exemples de groupe alcoxy pour R, on peut citer les groupes méthoxy, éthoxy, isopropyloxy, cyclopropylméthylèneoxy, isobutyloxy, décyloxy, benzyloxy. Lorsque R est de structure cyclique contenant un ou plusieurs atomes d'azote, il peut être choisi parmi les groupes pyridine, pipéridine, pipérazine ou pyrrolidine. R2 peut représenter un radical aryle ou aralkyle tel que phényle ou benzyle. De préférence, R2 est un atome d'hydrogène. De manière préférée également, Y1 et y2 représentent chacun un groupe méthyle ou éthyle. Le procédé selon l'invention s'applique tout particulièrement à la préparation de dérivés répondant à la formule (la) suivante: dans laquelle R, R2, Y' et Y2 et n ont la signification donnée ci-dessus. Les groupes et nombre n préférés pour ces substituants sont comme indiqués précédemment. Le procédé de l'invention est utilisé de préférence pour la préparation des anilino méthylènemalonates à partir du malonate de diméthyle ou de diéthyle, de l'orthoformiate de méthyle ou d'éthyle et d'une amine aromatique portant deux substituants alcoxy, ou un substituant alkyle et un substituant alcoxy. Selon un mode de réalisation tout particulièrement préféré, le dérivé arylaminoalkylidènemalonate répond à la formule (la) avec n = 2, R symbolisant d'une part un radical butyle et d'autre part, un reste benzyloxy, R2 représentant un hydrogène et Y1 et Y2 représentant un groupe méthyle. Conformément au procédé de l'invention, R' pour les composés (IV) et (il') représente de préférence un groupe méthyle ou éthyle. Selon un mode de réalisation préférentiel, on utilise comme catalyseur acide supporté, une argile de type bentonite ou montmorillonite ou terre de fuller activée par traitement à l'acide sulfurique ou à l'acide phosphorique, comme par exemple la bentonite K10 (fabriquée par Süd Chemie, commercialisée par Aldrich, ACROS et Fluka) ou la montmorillonite KSF (commercialisée par Aldrich, ACROS et Fluka). A titre de réactif de condensation, on utilise notamment les acides carboxyliques aliphatiques ou leurs anhydrides et plus particulièrement les acides aliphatiques inférieurs comportant de 2 à 5 atomes de carbone. On peut citer notamment les acides acétique, propionique, butyrique, et pivalique ou les anhydrides correspondants. D'une manière générale le catalyseur est utilisé en une quantité pondérale comprise entre 0,5 et 5 % par rapport au réactif limitant, de préférence entre 0,5 et 2 % en poids. D'un point de vue pratique, on charge dans un appareil de réaction la totalité du malonate de dialkyle (III), du catalyseur, de l'ester (IV) ou l'orthoester (1V) ) et une partie de l'acide carboxylique ou de son anhydride. On porte cette charge à température comprise entre 65 et 140 C, de préférence entre 110 et 1200C et on ajoute par fractions le reste de l'acide ou de son anhydride. On élimine l'alcool formé et le cas échéant l'excès d'ester (IV) ou d'orthoester (IV) ) puis on ajoute rapidement en continu l'amine aromatique (Il). On porte le mélange à une température appropriée pour éliminer l'alcool formé. La durée de la réaction dépend des conditions opératoires utilisées. On peut suivre son avancement en notant la quantité d'alcool dégagée sachant que la réaction entre le malonate (III) et l'orthoester (IV) par exemple, libère 2 équivalents d'alcool par rapport au réactif limitant et que la condensation sur l'amine aromatique (II) en dégage encore 1 équivalent. On peut mettre en oeuvre une quantité stoechiométrique d'orthoester (IV) ) et de malonate d'alkyle (III) ou un excès d'orthoester (1V) ) par rapport au malonate d'alkyle (III) avec un rapport molaire de 1 à 5, de préférence entre 1,2 et 3,5. On peut également mettre en oeuvre une quantité stoechiométrique de malonate (III) et de dérivé d'aniline (II) ou un excès de malonate (III) par rapport au dérivé d'aniline (II) avec un rapport molaire compris entre 1 et 2 et de préférence entre 1,3 et 1,6. La quantité d'acide ou d'anhydride carboxylique employée peut être égale ou inférieure à une mole par mole de malonate (III); on utilise de préférence une quantité d'acide ou d'anhydride carboxylique allant de 0,05 à 0,5 mole par mole de malonate (III). Les mêmes conditions opératoires peuvent être appliquées lorsqu'on utilise un ester (IV) pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Les composés de formule (I) et plus particulièrement de formule (la) peuvent être utilisés pour la préparation des dérivés d'acides 4hydroxyquinoléine-3-carboxyliques et d'esters correspondants dont des exemples ont été donnés précédemment. Ces composés peuvent répondre à la formule (V) qui peut exister sous les deux formes tautomères suivantes: dans lesquelles (R)n est tel que défini précédemment et R' peut représenter l'un ou l'autre des groupes Y1 et Y2 définis précédemment. L'invention s'applique tout particulièrement à la synthèse du Méthylbenzoquate à partir du (3-benzyloxy4-butylani lino)méthylènemalonate de diméthyle préparé selon le procédé décrit ci-dessus. A cet effet, le (3-benzyloxy4-butylanilino)méthylènemalonate de diméthyle peut être soumis à une cyclisation à température élevée, notamment comme décrit dans le document NL66/02 994 ou FR-A-1 487 336 précité. L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois la limiter: EXEMPLE: Préparation du (3-benzyloxy4-butylanilino)méthylène malonate de méthyle: formule (la) avec n=2; R: 3-benzyloxy4-butyl, R2 = H ; Y1 et Y2 = CH3. Dans un tricol en verre de 250 ml équipé d'un thermomètre, d'une agitation magnétique, d'une ampoule à brome, d'une colonne à distiller, d'une tête de colonne, d'un réfrigérant, d'un récepteur et d'un système de chauffage par bain d'huile, on charge: - Malonate de diméthyle (DMM) 10 g (0,075 mol) - Orthoformiate de méthyle (TMOF) 24 g (0,226 mol) - Anhydride acétique 0,8 g (0,007 mol) - Bentonite activée (Montmorillonite KSF) 0,15 g On chauffe progressivement le contenu du ballon jusqu'à la température de reflux du méthanol. La distillation commence après 45 minutes de chauffage à 120-130"C. On maintient cette température pendant 6 heures en rajoutant petit à petit encore 1,6 g d'anhydride acétique (0,015 mol). Quand le méthanol ne distille plus, on enlève la colonne à distiller et on ne conserve que la tête de colonne. La température de la masse réactionnelle s'élève progressivement jusqu'à 130-1 40 C et on distille l'excès d'orthoformiate. Après deux heures, on laisse revenir le milieu à température ambiante. On rajoute ensuite 13 g (0,05 mol) de 3-benzyloxy4-butyl aniline au mélange réactionnel précédent. On place un courant d'azote, on replace la colonne à distiller avec la tête de colonne. On chauffe 2 heures à 1 200C en distillant le méthanol formé. On refroidit le mélange à 70"C, on filtre la bentonite. On place le filtrat dans un monocol de 250 ml muni d'un réfrigérant, d'une agitation magnétique et d'un système de chauffage par bain d'huile. On se place au reflux du méthanol pendant 1 heure puis on laisse refroidir le milieu lentement à température ambiante. L'AN IL cristallise, on filtre, on lave au méthanol froid. On récupère 12,48 g du produit en titre, soit un rendement de 61 %. Une deuxième récupération donne encore 3 g du composé désiré, soit un rendement final de 76 %. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la préparation de dérivés arylaminoalkylidènemalonates répondant à la formule générale (I) suivante: dans laquelle: - Ar représente un groupe phényle ou hétéroaryle constitué d'un cycle à six atomes, - R symbolise un ou plusieurs substituants choisis parmi les groupes alkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 7 atomes de carbone, alcoxy contenant de 1 à 10 atomes de carbone, amino, cyclique à 5 ou à 6 chaînons, notamment saturés ou aromatiques, contenant ou non un ou plusieurs atomes d'azote, - n est un entier variant de O à 3, - R2 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle en C1-C4, linéaire ou ramifié, un radical aryle ou aralkyle, y1 et Y2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, contenant 1 à 4 atomes de carbone. caractérisé en ce qu'il comprend la réaction, en une seule étape, d'une amine aromatique de formule suivante (Il): (R)nAr-NH2 (II) avec un malonate d'alkyle de formule suivante (III): et un ester ou un orthoester respectivement de formules suivantes (IV) ou (IVt) où R' représente un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, contenant de 1 à 4 2 i 2 atomes de carbone, les groupes R, R2, Y et Y et n étant tels que définis cidessus, en présence d'un catalyseur solide de structure lamellaire de type argile tel qu'un aluminosilicate activé par traitement acide et d'un réactif de condensation de type acide carboxylique ou anhydride carboxylique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dérivé arylaminoalkylidènemalonate répond à la formule (la) suivante: dans laquelle R, R2, Y1, Y2 et n ont la signification donnée à la revendication 1. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que R2 représente un hydrogène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Y1 et y2 représentent chacun un groupe méthyle ou éthyle. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que n est égal à 2. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que R est choisi parmi des groupes alkyles et/ou des groupes alcoxy. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que n est égal à 2 et en ce que R symbolise un radical butyle et un reste benzyloxy, R2 est un hydrogène, Y1 et y2 sont chacun un groupe méthyle. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que R' représente un groupe méthyle ou éthyle. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le catalyseur acide supporté est une argile de type bentonite ou montmorillonite activée à l'acide sulfurique ou à l'acide phosphorique. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'acide ou l'anhydride carboxylique est choisi parmi les acides aliphatiques inférieurs comportant 2 à 5 atomes de carbone ou leurs anhydrides. il. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise un acide choisi parmi le groupe comprenant les acides acétique, propionique, butyrique et pivalique ou un anhydride correspondant. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 caractérisé en ce que le catalyseur est présent en une quantité pondérale comprise entre 0,5 et 5 % par rapport au réactif limitant, de préférence entre 0,5 et 2 % en poids. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'on met en réaction l'ester (IV) ou l'orthoester (il') par rapport au malonate de dialkyle (III) selon un rapport molaire de 1 à 5, de préférence de 1,2 à 3,5. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on met en réaction le malonate de dialkyle (III) par rapport à l'amine aromatique (II) selon un rapport molaire de 1 à 2 et de préférence de 1,3 à 1,6. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ia quantité d'acide ou d'anhydride carboxylique est inférieure ou égale à une mole/mole de malonate de dialkyle (III), et est comprise de préférence entre 0,05 et 0,5 mole/mole de malonate de dialkyle (111). 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la température de réaction est comprise entre 65 et 140"C, de préférence entre 110 et 1200C. 17 Utilisation d'un dérivé de type arylaminoalkylidènemalonate (I) tel qu'obtenu selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, pour la préparation d'un dérivé d'acide 4-hydroxyquinoléine-3-carboxylique ou d'esters correspondants. 18 Utilisation selon la revendication 17, pour la préparation du Méthylbenzoquate. 19 Procédé d'obtention d'un dérivé d'acide 4hydroxyquinoléine-3-carboxylique ou d'esters correspondants, répondant à la formule générale (V) suivante qui peut exister sous les deux formes tautomères: dans lesquelles R et n sont tels que définis pour le dérivé de formule (I) et R' représente l'un ou l'autre des groupes Y1 et Y2 définis pour le dérivé de formule (I), caractérisé en ce qu'il comprend la préparation d'un dérivé arylaminoalkylidènemalonate (I) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le dérivé (V) est le Méthylbenzoquate.