Brevet FR2778671A1 — publié le 19991119

NOUVEAU PROCÉDÉ DE PRÉPARA TION D 'INTERMÉDIAIRES DE SYNTHÈSE Domaine de l'invention La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation d'intermédiaires de synthèse optiquement actifs pour la fabrication de composés chimiques. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé d'enrichissement énantiomérique de dérivés d'c'-phénylalanine. État de la technique Dans de nombreux domaines comme par exemple la pharmacie et l'agrochimie, les composés chimiques actifs sont de plus en plus complexes et comprennent très souvent un ou plusieurs centres d'asymétrie. La plupart de ces produits commercialisés le sont sous forme de racémique, c est-a-dire que toutes les formes énantiomériques et/ou diastéréo- isomériques sont présentes dans la matière active. Or, dans de très nombreux cas, seule l'une des formes optiquement active possède l'activité recherchée, alors que les autres isomères optiques sont inactifs voire peuvent aller à l'encontre de l'effet désiré et même présenter des risques pour les mammifères et/ou l'environnement. Il est donc important de pouvoir disposer de procédés de synthèse chimiques ou biochimiques (enzymatiques par exemple) conduisant au seul isomère désiré. De tels procédés sont par exemple les synthèses asymétriques ou, lorsque le produit de départ est un mélange d'énantiomères, les procédés dits d'enrichissement énantiomérique. -2- Des procédés d'enrichissement énantiomérique par catalyse enzymatique sont connus dans la littérature. Parmi ceux-ci, on peut citer par exemple, la publication de B. Kaptein et coll. (Tetrahedron Asymetry, 4(6), (1993), 1113-1116), dans laquelle est décrite l'hydrolyse d'un ester éthylique par la lipase de foie de porc; cependant la sélectivité est très mauvaise, c'est-à-dire que l'excès énantiomérique du produit n'est pas satisfaisant. Le brevet WO-A- 96/12035 divulgue l'accès par catalyse enzymatique à des esters d'acide carboxylique possédant un excès énantiomérique élevé. Le catalyseur utilisé est choisi parmi bactéries, lipases et protéases. Ici encore, les excès énantiomériques observés sont relativement faibles, et notamment dans le cas des énantiomères S. Un objet de la présente invention consiste à fournir un procédé is d'enrichissement énantiomérique par catalyse enzymatique conduisant à un compose ayant un exces enantiomérique eleve. Un objet de la présente invention consiste à fournir un procédé de préparation par catalyse enzymatique d'un composé substantiellement enantiomeriquement pur. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un procédé de préparation, par catalyse enzymatique, à partir d'un mélange d'énantiomères, de l'énantiomère S substantiellement pur, ou de l'énantiomère R substantiellement pur. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un procédé d'enrichissement énantiomérique par catalyse enzymatique partir d'un mélange d'énantiomères d'esters. 3 - Un autre objet de l'invention consiste à fournir un procédé d'enrichissement énantiomérique par catalyse enzymatique d'un mélange d'enantiomères d'esters en composés substantiellement énantiomériquement purs, avec un rendement élevé. Il a maintenant été découvert que tous ces buts peuvent être atteints en totalité ou en partie grâce au procédé selon l'invention, dont la description est présentée ci-dessous. Brève description de l'invention La présente invention fournit un nouveau procédé d'enrichissement énantiomérique d'esters de l'a-phénylalanine, caractérisé en ce que l'on met en contact un mélange d'énantiomères d'esters de l'ca-phénylalanine avec un catalyseur enzymatique comprenant des enzymes non purifiés, ou partiellement ou totalement purifiés. Ces enzymes peuvent être utilisés libres ou absorbés ou immobilisés sur des supports organiques ou inorganiques selon des méthodes bien connues de l'homme de l'art. Les composés substantiellement énantiomériquement purs ainsi obtenus peuvent servir comme intermédiaires de synthèse dans l'élaboration de matières actives chirales utiles en thérapeutique ou en agriculture. A titre d'exemple les énantiomères d'esters de l'c-phénylalanine sont utilisés comme intermédiaires dans la préparation de certaines 2imidazoline-5-ones et 2-imidazoline-5-thiones fongicides décrites dans le brevet EP-A-O 629 616. -4- Description détaillée de l'invention La présente invention concerne donc un nouveau procédé de préparation d'esters de l'c-phénylalanine substantiellement énantiomériquement purs de formules (I) et (II): NH2 NH2 COOAIk 3COOAIk H3 CH3 (I) (II) Isomère S Isomère R dans lesquelles Alk représente un radical alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 6 atomes de carbone, tel que par exemple le radical méthyle, éthyle, n-propyle, n-butyle, n-pentyle, n-hexyle, iso-propyle, iso- butyle, iso-pentyle, iso-hexyle, tertio-butyle, tertio-pentyle, tertiohexyle, néo-pentyle ou néo-hexyle, procédé caractérisé en ce que l'on met en présence un mélange d'énantiomères d'esters de l'c-phénylalanine avec une lipase, une estérase is ou une protéase, sous forme libre, absorbée ou immobilisée. Par mélange d'énantiomères, on entend un mélange en proportions égales ou différentes de l'isomère S de formule (I) et de l'isomère R de formule (Ii) de l'ester de l'ct-phénylalanine de formule (A) NH2 COOAIk H3 (A) -5dans laquelle Alk représente un radical alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 6 atomes de carbone, tel que celui défini dans les formules (I) et (II), et l'astérisque indique le centre d'asymétrie de l'ester. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des énantiomères substantiellement purs, soit de configuration S (ester de formule (I)), soit de configuration R (ester de formule (1)). Le terme "substantiellement pur" signifie que l'excès énantiomérique de l'énantiomère considéré est supérieur à 80%, plus particulièrement supérieur à 90%. Certains enzymes utilisés dans le procédé selon l'invention conduisent également à un excès énantiomérique de 100%; c'est-à-dire que, dans ce cas, l'énantiomère obtenu est pur, l'autre forme énantiomérique n'étant pas décelable. Par excès énantiomérique, on entend le ratio de l'excès de l'énantiomère désiré par rapport à l'énantiomère non désiré. Ce ratio est calculé selon l'une des équations suivantes _ [s]-[R] [R]-[S] % e.e.(S)- [ - [ RS] x 100 dans lesquelles % e.e.(S) représente l'excès énantiomérique en isomère S, % e. e.(R) représente l'excès énantiomérique en isomère R, [S] représente la concentration en isomère S, et [R] représente la concentration en isomère R. -6- Le procédé de l'invention met en oeuvre des enzymes, en particulier des lipases, des estérases et des protéases. Les protéases permettent d'accéder à l'énantiomère S de formule (I) définie ci-dessus; les lipases ou les estérases permettent d'accéder à l'énantiomère R de formule (II) définie ci-dessus. Les enzymes appropriés pour le procédé de l'invention sont plus particulièrement choisis parmi les enzymes suivants disponibles sur le marché: Enzyme Fournisseur Candidia Antartica (immob.) Novo L1754 Sigma Lipase A Rhizopus Lipase CE Amano Lipase Chirazyme El r Boehringer Lipase Chirazyme L1 Boehringer Lipase Chirazyme L2 Boehringer Lipase Chirazyme L3 r Boehringer Lipase Chirazyme L4 Boehringer Lipase Chirazyme L5 Boehringer Lipase Chirazyme L6 Boehringer Lipase Chirazyme L7 Boehringer Lipase Chirazyme L8 Boehringer Lipase GC Amano Lipase L3001 Sigma Lipase L3126 Sigma Lipase pancréatique L115P Sigma Lipase PLE Amano Liver Acetone Powder L9627 Sigma Liver porcine L8521 Sigma MAP 10 Amano - 7 - Enzyme Fournisseur Protéase Biofeed Novo Protéase Prozyme Amano Protéase Subtilisine Boehringer Protéase Subtilisine A Novo Protéase Trypsine Sigma PS Amano Protéase P5147 Sigma Protéase P4032 (aspergillus) Sigma Parmi les protéases, on préférera les protéases d'aspergillus (comme la Prozyme de Amano ou la protéase P4032 de Sigma), la Subtilisine de Boehringer ou de Novo, le Biofeed de Novo et la trypsine. s Parmi les lipases et les estérases, on préférera plus particulièrement les lipases Chirazyme L2, L5, L7 et E1 de Boehringer et la lipase PLE de Amano. Pour le procédé selon l'invention, on utilisera plus lo préférentiellement encore une protéase d'aspergillus ou une lipase ou une estérase de porc qui sont spécifiques de l'une ou l'autre des deux formes enantlomeres. Les protéases d'aspergillus conduisent spécifiquement à l'isomère S de formule (1) ci-dessus définie et parmi celles-ci une protéase tout is particulièrement préférée dans le procédé de l'invention est la Prozyme de la société Amano. Les lipases et estérases de porc conduisent quant à elles spécifiquement à l'énantiomère R de formule (I) ci-dessus définie. -8- Le procédé d'enrichissement énantiomérique selon l'invention consiste donc à mettre en contact un mélange d'esters de formule (A) définie ci-dessus avec une quantité catalytique d'enzyme, choisi parmi les protéases si l'on souhaite obtenir l'énantiomère S de formule (I) définie ci- dessus, ou choisi parmi les lipases ou estérases si l'on souhaite obtenir l'énantiomère R de formule (II) définie ci-dessus. Cette réaction peut être conduite dans des conditions diverses et variées qui sont bien connues de l'homme du métier spécialiste des réactions biocatalytiques, et connues notamment dans la littérature, y io compris dans les "Chemical Abstracts" et les bases de données informatiques. De manière générale, le procédé est réalisé dans un milieu ayant un pH compris entre 5 et 10. De préférence, la réaction a lieu au pH optimal défini par le fournisseur de l'enzyme. La réaction est conduite à une température généralement comprise entre 4 C et 70 C. De préférence, la température est la température optimale définie par le fournisseur de l'enzyme. La durée de la réaction à une incidence directe sur le taux de transformation et est généralement comprise entre 1 et 120 heures, plus préférentiellement entre 10 et 60 heures, selon la température de réaction et le nature de l'enzyme utilisé. Les valeurs de pH, de température, et de durée de réaction données ici sont celles généralement retenues, mais il est bien entendu que les conditions opératoires seront adaptées à chaque réaction spécifique. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en présence ou en absence d'eau, en présence ou en absence d'un ou plusieurs solvants ou en présence d'eau et d'un ou plusieurs solvants. D'une manière générale, -9ces solvants sont compatibles avec l'activité enzymatique et sont choisis parmi ceux qui solubilisent l'ester de formule (A). Selon un aspect tout particulièrement préféré de l'invention, ces solvants sont choisis parmi les solvants aromatiques. Plus préférentiellement encore, les solvants sont par s exemple le toluène ou le monochlorobenzène. Le ratio volumique de la quantité de solvant utilisé par rapport à la quantité d'eau est généralement compris entre 5% et 90%, de préférence entre 20% et 80%. Le procédé décrit ci-dessus est réalisé, de façon générale, avec l'enzyme et le mélange d'énantiomères se trouvant en phase homogène ou hétérogène. Une variante du procédé selon l'invention consiste à mettre en oeuvre en quantité correspondante et appropriée l'enzyme immobilisé sur is un support, suivant des méthodes bien connues de l'homme du métier, telles que par exemple celles décrites dans K. H. Lee et coll., J. Chem. Tech. Biotechnol., 54, (1992), 375-382. La mise en oeuvre du procédé d'enrichissement énantiomérique selon l'invention est illustrée par les exemples représentatifs suivants; ces exemples n'apportent en aucun cas de limitation aux caractéristiques de la présente invention. EXEMPLE 1 Dans un tube pèse-matières, agité magnétiquement, sont chargés successivement 250 mg de protéase d'aspergillus (Amano Prozyme 6) et -10ml de tampon phosphate 100 mM contenant 50 mM d'un mélange racémique d'esters méthyliques de l'c-phénylalanine. Après 17 heures de réaction à 30 C, l'excès énantiomérique de l'ester résiduel est mesuré par CLHP (Chromatographie Liquide à Haute s Pression) chirale. On trouve un ester résiduel de configuration S avec un excès énantiomérique de 99,4%. EXEMPLES 2 à 5 En répétant l'exemple 1 ci-dessus et en remplaçant la protéase Prozyme 6 de Amano par d'autres enzymes, les résultats suivants sont obtenus: Exemple Enzyme Configuration Excès de l'ester résiduel énantiomérique 2 Subtilisine (Boehringer) S 79,5 3 Subtilisine a (Novo) S 80,5 4 Protéase P4032 S 100 Estérase E1 (Boehringer) R 71 EXEMPLE 6 Dans un tube pèse-matières, agité magnétiquement, sont chargés successivement 0,2 g de protéase Prozyme, 2,5 ml de tampon phosphate mM (pH 7), 2,5 ml de toluène et 0,223 g d'un mélange racémique d'esters méthyliques de l'ct-phénylalanine. Après 120 heures de réaction à 30 C, la phase organique est récupérée et évaporée. L'ester méthylique résiduel est repris dans l'éluant de la CLHP chirale puis injecté sur une colonne AGP. L'excès énantiomérique de l'ester résiduel de configuration S est de 80%. - 1] - REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'esters de l'c-phénylalanine substantiellement énantiomériquement purs de formules (I) et (II): NH2 NH2 rvCOCOOAIk COOAIk CH3 CH3 (I) (Ii) Isomère S Isomère R dans lesquelles Alk représente un radical alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 6 atomes de carbone, caractérisé en ce que l'on met en présence un mélange d'énantiomères d'esters de l'c-phénylalanine avec un enzyme qui est une lipase, une protéase ou une estérase. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel "Alk" représente le is radical méthyle. 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel "Alk" représente le radical éthyle. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'ester substantiellement énantiomériquement pur est de configuration S et l'enzyme utilisé est une protease. - 12- 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel la protéase est choisie parmi le Biofeed, la Prozyme, la Subtilisine, la Subtilisine A, la Trypsine, la protéase PS, P5147 et P4032. s 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5 dans lequel la protéase est une protéase d'aspergillus, Prozyme ou protéase P4032, ou la subtilisine ou le Biofeed ou la trypsine. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6 dans lequel la lo protéase est la Prozyme. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'ester substantiellement énantiomériquement pur est de configuration R et l'enzyme utilisé est une lipase ou une estérase. is 9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel la lipase ou l'estérase est choisie parmi la lipase A Rhizopus, la lipase CE, la Chirazyme El, Chirazyme L1, Chirazyme L2, Chirazyme L3, Chirazyme L4, Chirazyme L5, Chirazyme L6, Chirazyme L7, Chirazyme L8, la lipase GC, L3001, L3126, la lipase pancréatique LllSP et la lipase PLE. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9 dans lequel la lipase ou l'estérase est choisie parmi la Chirazyme L2, L5, L7 et El, et la lipase PLE. - 13 - 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel l'énantiomère substantiellement pur est obtenu avec un excès énantiomérique supérieur à 80%. s 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel l'excès énantiomérique est supérieur à 90%. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel l'enzyme utilisé est non purifié, ou partiellement ou totalement purifié. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le milieu réactionnel est en phase homogène. 15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le milieu réactionnel est en phase hétérogène. 16. Procédé selon l'une des revendication 1 à 15 dans lequel l'enzyme est libre dans le milieu réactionnel. 17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15 dans lequel l'enzyme est immobilisé sur support. 18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 17 caractérisé en ce que le milieu réactionnel a un pH compris entre 5 et 10. 19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 18 caractérisé en ce que la température réactionnelle est comprise entre 4 C et 70 C. - 14- 20. Procédé selon l'une des revendications 1 à 19 caractérisé en ce que le temps de réaction est compris entre 1 heure et 120 heures. s 21. Procédé selon l'une des revendications 1 à 20 caractérisé en ce que le temps de réaction est compris entre 10 heures et 60 heures. 22. Procédé selon l'une des revendications 1 à 21 caractérisé en ce que le milieu réactionnel comprend un ou plusieurs solvants aromatiques. 23. Procédé selon la revendication 22 dans lequel le solvant est le toluène ou le monochlorobenzène. 24. Utilisation d'un enzyme totalement ou partiellement purifié de type protéase pour l'obtention de l'énantiomère S de l'ester de formule (I) selon la revendication 1. 25. Utilisation de la protéase Prozyme pour l'obtention de l'énantiomère S de l'ester de formule (I) selon la revendication 1.