Brevet FR2916444A1 — publié le 20081128

PROCEDE DE PREPARATION DE N-CARBOXYANHYDRIDE ENANTIOMERIQUEMENT ENRICHI La présente demande est relative à un procédé de préparation d'un N-carboxyanhydride énantiomériquement enrichi d'un alpha acide aminé, plus particulièrement du carboxyanhydride de la (L)- ou de la (D)-N-méthyl alanine. La demande est aussi relative à un intermédiaire chimique qui est utilisé dans la préparation du carboxyanhydride de la (L)-ou de la (D)-N-méthyl alanine. [Le domaine technique et le problème technique] Les N-carboxyanhydrides d'acides d'aminés sont des agents acylants qui présentent l'avantage de ne pas former de sous-produits gênants dans les réactions d'acylation. Lorsqu'ils sont énantiomériquement enrichis, ils permettent de plus d'introduire un carbone chiral. II s'agit donc de composés chimiques utiles dans les synthèses organiques, en particulier dans le cas des synthèses de composés pharmaceutiques qui sont souvent des synthèses à plusieurs étapes réactionnelles. Cependant, il est nécessaire que ces composés présentent une pureté suffisante, en particulier une pureté énantiomérique. Le procédé industriel de préparation doit être de plus simple et présenter un bon rendement global. La Demanderesse a mis au point un procédé simple de préparation de N-carboxyanhydride d'alpha acide aminé présentant un bon rendement global et permettant d'accéder à un produits pur et énantiomériquement enrichi. Ce procédé s'applique plus particulièrement au carboxyanhydride de la (L)-- ou de la (D)-N-méthyl alanine. [L'art antérieur] Dans la publication Tetrahedron 1994, Vol.50, N 30, pp.9051-9060, la préparation de N- carboxyanhydrides à partir d'acides aminés protégés par tBuO-C(=O)- (BOC) et de PCI3 est décrite. L'emploi de PCI3 conduit à la formation de sous-produits phosphorés qui restent combinés au N-carboxyanhydride et qu'il est nécessaire d'éliminer par une étape de lavage avec un solvant perchloré non acceptable industriellement (CCI4). Dans la publication Journal of Chemical Society 1950, 3009-3013, la préparation de N-carboxyanhydrides est conduite à partir d'un mélange des deux acides aminés (D et L) protégés par MeO-C(=0)- et de SOCl2. Le produit final est obtenu après une étape de précipitation, une étape de recristallisation et une étape de sublimation. Aucun de ces documents ne décrit ni ne suggère le procédé de l'invention. [Description] La présente invention est relative à un procédé de préparation d'un N-carboxyanhydride énantiomériquement enrichi d'un alpha acide aminé de formule (IIIa) : R1 R2~N 0 O 20 à partir du composé de formule (lia) : RI formules dans lesquelles : • R1 et R2 désignent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle (par ex. méthyle, éthyle, isopropyle), aikényle (par ex. allyle), cycloalkyle, alkyle-cycloalkyle 10 (par ex. -CH2-cyclohexyle), alkyle-aryle (par ex. benzyle), aryle ; • R3 désigne un groupe alkyle (par ex. méthyle, éthyle, tertio-butyle)ou alkyle-aryle (par ex. benzyle) ; comprenant les étapes suivantes : (i) mettre en contact le composé de formule (Ila) avec SOCl2 dans un solvant ; 15 (ii) précipiter le N-carboxyanhydride formé à l'étape (i) à l'aide d'un non-solvant ; (iii) récupérer le N-carboxyanhydride. (Illb) (Ilb) De préférence, R3 désigne un groupe méthyle ou éthyle, encore plus préférentiellement méthyle car à l'issue de l'étape (i), il se forme un composé léger (R3CI) qui peut être éliminé facilement. Ce procédé s'applique de façon similaire au composé (Illb) à partir du composé (Ilb) : R1 R1 R2NO R2~N~-- O O R3,0-0 0,H De préférence, RI et R2 désignent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe méthyle ou éthyle. Plus préférentiellement, R1 et R2 désignent tous deux un groupe méthyle et l'on obtient le N-carboxyanhydride de formule (Illa) (ou (Illb)) suivant : Me Me Me,NO 25 (Illa) (IIIb) (Illa) est le N-carboxyanhydride de la (L)-N-méthyl-alanine. On utilise de préférence le composé (Ila) de formule : O HOC j~N~O/ O (Ila) qui est le carbamate de méthyle de la (L)-N-méthyl alanine. (Illb) le N-carboxyanhydride de la (D)-N-méthyl-alanine. On utilise de préférence le composé (Ilb) qui est le carbamate de la (D)-N-méthyl alanine. Etape (i) Le solvant de l'étape (i) peut-être le dichlorométhane, un éther d'alkyle ou d'aryle tel que par exemple le tétrahydrofurane, le 2-méthyl tétrahydrofurane, le 1,4-dioxanne, un solvant aromatique tel que par exemple le toluène, un xylène, le trifluorométhylbenzène, une cétone telle que par exemple l'acétone, la méthylisobutyl cétone, la méthyléthyl cétone. On peut utiliser également un mélange de deux ou plusieurs de ces solvants. La réaction est conduite à une température comprise entre -10 et 50 C, de préférence entre 0 et 30 C, encore plus préférentiellement entre 20 et 30 C. La durée de la réaction est comprise généralement entre 30 et 60 min. Etape (ii) La précipitation du N-carboxyanhydride formé à l'étape (i) est conduite à l'aide d'un non-solvant. On utilise avantageusement un alcane liquide (n-heptane ou octane par ex.) ou bien O HO une coupe pétrolière (éther de pétrole par ex.). On peut au préalable concentrer le N-carboxyanhydride en éliminant une partie du solvant de la réaction de l'étape (i). Etape (iii) Le N-carboxyanhydride peut être récupéré simplement par filtration/séchage. C'est là l'un des avantages du procédé de l'invention de ne pas nécessiter d'étape de recristallisation ou de sublimation pour obtenir une pureté suffisante. L'avantage à utiliser un alcane liquide à l'étape (ii) est de pouvoir sécher facilement le N-carboxyanhydride. selon la réaction (ou bien respectivement selon 15 en présence d'une base. La base peut être par exemple un carbonate, un bicarbonate ou un hydroxyde d'un métal alcalin. Une base préférée est NaOH. Cette réaction peut être conduite dans un solvant qui peut être par exemple l'eau ou l'un des solvants cités précédemment. La réaction est conduite à une température comprise entre 0 20 et 5 C. La durée de la réaction est comprise généralement entre 5 et 6 heures. De préférence, on utilise un rapport molaire CICO2R3/(Ila) (ou (Ilb) > 1,9. De préférence aussi, on utilise un rapport molaire base/(Ila) (ou (Ilb) > 2. Le procédé de la présente invention permet d'obtenir (que le procédé inclue la réaction 25 précédant l'étape (i) ou non) un N-carboxyanhydride de façon simple, avec un bon rendement et une bonne pureté. En particulier, il ne nécessite aucune étape de recristallisation ni de sublimation. La cyclisation de l'étape (i) préserve l'intégrité du centre asymétrique et permet d'obtenir un produit énantiomériquement enrichi (aucune épimérisation). Préparation du composé de formule (Ila) ou (Ilb) Le composé de formule (Ila) (ou (Ilb)) peut être préparé suivante (éventuellement au cours d'une étape précédant l'étape (i)): RI CICO2R3 N R3~~0 O, O H (Ila) to R2~ R1 R2~NO 1 H 0, R3, O, H O O H (lb) (Ilb) ) CICO2R3 R1 R2~N - O 30 [Exemples] Préparation de l'acide (S)-2-(méthoxycarbonyl-méthyl-amino)-propionique) -O HON^O o 1 Dans un bicot de 250 ml sous atmosphère d'azote sont chargés successivement : 10 gr (97 mmoles) de (L)-N-méthyl alanine, puis 200 ml d'une solution aqueuse 1 M de NaOH (200 mmoles, 2,06 équivalents). La suspension blanche ainsi obtenue est agitée jusqu'à complète dissolution (environ 30 minutes). Cette solution est refroidie à environ 3 C à l'aide d'un bain eau/glace, et sous une vigoureuse agitation (environ 750 tours/minute), 15 ml de chloroformiate de méthyle (192 mmoles, 1,98 équivalents) sont ajoutés en 30 minutes environ à l'aide d'une ampoule de coulée de 50 ml. Le milieu biphasique ainsi obtenu est agité à 3 C. Au bout de 6 heures, la température du milieu réactionnel est remontée à environ 20 C en retirant le bain glace/eau, et le pH du milieu réactionnel est amené à environ 1 (mesuré à l'aide d'un papier pH) à l'aide d'HCI aqueux à 37%. Cette phase aqueuse est alors extraite par 3 fois 50 ml d'AcOEt. Les phases organiques sont réunies, lavées par 50 ml d'eau déminéralisée, puis séchées sur environ 10 gr de MgSO4 anhydre. Le milieu est filtré sur verre fritté, puis le filtrat est concentré à sec sous vide (température du bain à environ 35 C, vide d'environ 40 mbars). On obtient ainsi 13,4 gr (86 %) de produit sous forme d'une huile visqueuse incolore. analyses structurales : LC-MS-DAD-ELSD : 160(-)=(M-H)(-), 162(+)=(M+H)(+) ; RMN 1H (DMSO d6 à 400 MHz) : pour ce lot, un mélange 60-40% de conformères est observé, avec : 1,31 (d, J = 7,5 Hz, 3H) ; 2,78 (s, 3H) ; 3,58 (s, 1,2H) ; 3,60 (s, 1,8H) ; 4,50 (q, J = 7,5 Hz, 0,4H) ; 4,58 (q, J = 7,5 Hz, 0,6H) ; 10,7 (m étalé, 1H). Une analyse par chromatographie gaz chirale permet de montrer que l'excès énantiomèrique du carbamate de méthyle de la N-méthyl alanine est >99%. Les conditions de l'analyse chromatographique sont données ci-après : colonne RT-Gammadex (30 m / 0,25 mm / 0,25 pm) ; isotherme 120 C (3 min), puis 5 C/min à 180 C, isotherme à 180 C (3 min) ; injection split 1:25 ; gaz vecteur hélium à 1,8 ml/min ; détection FID ; solution à 2 mg/ml dans CH2Cl2, estérification avec TMSH 0,2 M. Dans ces conditions, le carbamate de méthyle de la (L)-N-méthyl alanine a un temps de rétention tr = 8,8 min. L'autre énantiomère, le carbamate de méthyle de la (D)-N-méthyl alanine a un temps de rétention tr = 8,5 min. Préparation de (S)-3,4-diméthyl-1,3-oxazolidine-2,5-dione) 1 gr (6,2 mmoles) du produit obtenu précédemment est mis en solution dans 3 ml de CH2Cl2, agité pendant 5 minutes à environ 20 C, puis traité par SOCl2 (500 pi, 1,1 équivalent). Le milieu réactionnel est alors chauffé à environ 30 C, et le chauffage est maintenu pendant environ 30 minutes. Le milieu réactionnel est alors concentré à environ 1,5 volume, et toujours sous agitation, 10 ml de n-heptane sont ajoutés. La masse blanche ainsi obtenue est alors refroidie à environ -20 C, et agitée pendant 1 heure à cette température. La suspension est alors filtrée sur verre fritté, le solide est lavé par 3 fois 3 ml de n-heptane. Io Après séchage à l'air pendant 2 heures, le produit (700 mg, 87,4 %) est obtenu sous forme d'aiguilles blanches. analyses structurales : RMN 1H (DMSO d6 à 400 MHz) : 1,39 (d, J = 7,5 Hz, 3H) ; 2,83 (s, 3H) ; 4,40 (q, J = 7,5 Hz, 1H). 15 Une analyse par GC chirale permet de montrer que l'excès énantiomérique de la (S)-3,4-diméthyl-1,3-oxazolidine-2,5-dione) est >99%, et qu'aucune épimérisation n'a eu lieu dans les conditions de cyclisation. Conditions de la chromatographie gaz : colonne RT-Gammadex (30 m / 0,25 mm / 0,25 pm) ; température initiale 180 C puis 5 /min à 220 C, isotherme à 20 180 C pendant 5 min ; Injection split 1:25 ; gaz vecteur hélium à 1,8 ml/min ; détection FID ; solution à 2 mg/ml dans CH2Cl2. Dans ces conditions, la (S)-3,4-diméthyl-1,3-oxazolidine-2,5-dione a un temps de rétention tr = 8,4 min. L'autre énantiomère, la (R)-3,4-diméthyl-1,3-oxazolidine-2,5-dione) a un temps de rétention tr = 8,7 min. 25 20 25 Revendications 1. Procédé de préparation d'un N-carboxyanhydride énantiomériquement enrichi d'un alpha acide aminé de formule (Illa) : (Illa) (Illb) à partir du composé de formule (Ila) (ou respectivement (Ilb) : R1 R1 R2 ni - 0 R3~~ O, R3O, 0 0 H 0 0 H (Ila) (Ilb) formules dans lesquelles : • R1 et R2 désignent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe alkyle (par ex. 10 méthyle, éthyle, isopropyle), alkényle (par ex. allyle), cycloalkyle, alkyle-cycloalkyle (par ex. -CH2-cyclohexyle), alkyle-aryle (par ex. benzyle), aryle ; • R3 désigne un groupe alkyle (par ex. méthyle, éthyle, tertio-butyle)ou alkyle-aryle (par ex. benzyle) ; comprenant les étapes suivantes : 15 (i) mettre en contact le composé de formule (Ila) avec SOCl2 dans un solvant ; (ii) précipiter le N-carboxyanhydride formé à l'étape (i) à l'aide d'un non-solvant ; (iii) récupérer le N-carboxyanhydride. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel R3 désigne un groupe méthyle ou éthyle. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel R1 et R2 désignent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe méthyle ou éthyle. 4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel R1, R2 et R3 désignent un groupe méthyle. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le composé de formule (Ila) (ou (Ilb)) est préparé selon la réaction suivante : R1 R1 R2,N - O R2~ (ou bien respectivement selon en présence d'une base. R1 CICO2R3 R2,.N R2~N H O, R3~0 - O, H H (la) (Ila) R1 R1 CICO2R3 R2, O R2,0 N H O, R3,~ O, H O O H (lb) (Ilb) ) R110 6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la réaction constitue une étape précédant l'étape (i). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ne comprenant aucune étape de recristallisation, ni de sublimation du N-carboxyanhydride. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la récupération du N-carboxyanhydride se fait par filtration/séchage. 9. Composé de formule : O I O 15