Brevet FR2911603A1 — publié le 20080725

PROCEDE D'HYDROLYSE ENZYMATIQUE CHIMIOSELECTIF D'UN COMPOSE DIESTER POUR LA PREPARATION D'UN COMPOSE MONOESTER MONOACIDE. Introduction La présente invention concerne un procédé de synthèse d'un dérivé de l'acide 4-carboxymethyl-2-alkyloxyl benzoïque, alkyl ester à partir du dérivé diester. Plus spécifiquement, il s'agit d'un procédé de préparation de l'acide 4-carboxymethyl-2-ethoxy benzoïque, éthyle ester, Et02C CO2H Et0 un intermédiaire de synthèse clé pour la production industrielle du principe actif pharmaceutique, le Repaglinide, utilisé dans le traitement du diabète. Repaglinide Me Art antérieur CO2H OEt On connaît de l'art antérieur, l'article de l'auteur P. Müller et coll. publié dans la revue J. Med. Chem., 1998, 41(26), p 5219, décrivant un procédé de synthèse de l'acide 4-carboxymethyl-2-ethoxy benzoïque, éthyle ester caractérisé par une réaction d'hydrolyse sélective du dérivé diester correspondant. Cette réaction d'hydrolyse sélective est effectuée dans de l'éthanol à une température de 25 C et en présence d'une base forte, comme par 5 exemple une solution aqueuse de soude. Les limites de ce procédé pour une mise en oeuvre industrielle, restent la formation de sous-produits en quantité non négligeable, notamment le composé diacide qui est difficile à éliminer, la nécessité de plusieurs traitements d'extractions et de lavages ou plusieurs 10 recristallisations pour l'isolement du produit et enfin le faible rendement massique d'obtention du produit attendu. Par ailleurs, l'art antérieur ne décrit pas de procédé de préparation d'un composé acide phenylacétique comprenant une fonction ester sur le noyau aromatique, mettant en oeuvre une réaction d'hydrolyse 15 enzymatique chimiosélective d'un composé diester correspondant. En particulier, il n'est pas décrit dans l'art antérieur un procédé d'hydrolyse enzymatique chimiosélective d'une fonction ester d'un acide phenylacetique par rapport à une fonction ester d'un acide benzoïque sur un composé comprenant ces deux fonctions. 20 Buts de l'invention La présente invention a pour but principal de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un nouveau procédé de 25 préparation de l'acide 4-carboxymethyl-2-ethoxy benzoïque, éthyle ester en évitant la formation de sous-produits et en augmentant le rendement massique. La présente invention a encore pour but principal de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'un tel nouveau 30 procédé de manière à minimiser le coût de production. La présente invention a encore pour but principal de résoudre les nouveaux problèmes énoncés ci-dessus selon un nouveau procédé qui permet de préparer le dit intermédiaire de synthèse en des quantités et une qualité industriellement compatibles avec une production 35 pharmaceutique. Résumé de l'invention La demanderesse a présentement mis au point un nouveau procédé de synthèse du composé de formule (I), tel que défini ci-5 dessous. Plus particulièrement, ce procédé est réalisé selon le schéma A ci-dessous, Schéma A Hydrolyse enzymatique O 0~ 0 R2 R1 R2 dans lequel R1, R2, R3, identiques ou différents, représentent, individuellement et indépendamment, un groupement alkyle. Selon un mode de réalisation particulier, chaque groupement R1, 15 R2, R3 est simultanément le même, avantageusement un éthyle. Dans le cadre de l'invention, le composé de formule (I) est obtenu en mettant en oeuvre une réaction d'hydrolyse enzymatique chimiosélective d'une des deux fonctions esters. Ce procédé selon l'invention est caractérisé par une réaction 20 d'hydrolyse enzymatique comprenant la mise en contact du composé de formule(II) avec une enzyme réalisant une hydrolyse chimiosélective d'une seule des deux fonctions ester du composé de formule(II) pour obtenir le composé de formule(I). Dans le cadre de l'invention, pour la préparation du Répaglinide, on réalise l'hydrolyse chimiosélective de la 25 fonction ester en position 4 de l'intermédiaire. Selon un autre mode de réalisation avantageux de ce procédé, la réaction d'hydrolyse enzymatique est effectuée dans une solution à pH contrôlé en présence ou en l'absence d'un co-solvant organique. La valeur du pH de la solution est contrôlée pendant la réaction de telle 3 (II) (I) OH 10 façon que l'activité de l'enzyme ne soit pas affectée par cette valeur, en particulier cette valeur est maintenue pendant la réaction entre 6 et 8. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux de ce procédé, pour la préparation de l'intermédiaire de synthèse du répaglinide, la réaction d'hydrolyse enzymatique est réalisée à un pH contrôlé par l'emploi d'une solution tampon telle qu'une solution aqueuse à base de phosphate, de carbonate ou de sulfate d'une valeur de pH comprise entre 6 et 8. Plus généralement, la valeur du pH de la solution tampon est telle qu'elle n'affecte pas l'activité de l'enzyme utilisée. En particulier, la solution tampon est une solution aqueuse ayant une valeur de pH égale à environ 7,2. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, cette solution tampon aqueuse peut être obtenue par l'emploi d'une solution aqueuse à base de phosphate, de carbonate ou de sulfate, réglée à une valeur de pH initial comprise entre 6 et 8. Une telle solution aqueuse tampon est disponible dans le commerce. Selon une variante de réalisation, on utilise une solution tampon aqueuse ayant un pH initial d'environ 7,2 en particulier à base de phosphate de potassium. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'on effectue un contrôle du maintien de la valeur du pH entre 6 et 8 au cours du procédé par l'ajout d'une solution aqueuse d'une base forte telle qu'un hydroxyde ou un alcoolate de métal alkalin. La normalité de la solution de la base forte est telle qu'elle permet une régulation satisfaisante de la valeur du pH permettant le maintien de l'activité de l'enzyme. Selon un mode de réalisation avantageux, afin d'assurer le maintien de l'activité de l'enzyme et d'éviter une hydrolyse significative de la deuxième fonction ester, en particulier en position 1 dans le cadre de la fabrication du Répaglinide, le contrôle de la valeur du pH du milieu réactionnel est effectué par l'ajout d'une base forte telle qu'un hydroxyde ou un alcoolate de métal alkalin. Préférentiellement, le contrôle du pH est effectué par l'ajout d'une 35 solution de soude, plus particulièrement une solution aqueuse de soude. La normalité de la solution basique est telle qu'elle permet une régulation satisfaisante de la valeur du pH permettant le maintien de l'activité de l'enzyme. Selon un mode de réalisation avantageux de ce procédé selon l'invention, celui-ci est caractérisé en ce que la réaction d'hydrolyse enzymatique est effectuée à une température comprise entre 10 C et 70 C, préférentiellement à une température de environ 45 C. Selon encore un mode de réalisation avantageux de l'invention, la concentration initiale du produit de départ est comprise entre 1 kg/I et 50 g/I, préférentiellement entre 500 g/I et 50 g/I, très préférentiellement la concentration initiale est d'environ 400 g/I. Plus généralement la concentration initiale du produit de départ est avantageusement à la valeur sensiblement maximale permettant à la fois la solubilité du produit dans le solvant sélectionné et une non détérioration de l'activité de l'enzyme. Parmi les enzymes utilisées pour réaliser cette hydrolyse enzymatique sélective, on peut citer les lipases, les estérases, les protéases, les chirazymes, les pancréatines. Les enzymes utilisées peuvent être sous une forme solide, en solution, en suspension ou immobilisée sur un support inerte. Les enzymes peuvent être directement utilisées soit sous la forme commercialisée soit après une purification. A titre d'exemple mais non limitatif, on peut utiliser dans le cadre de l'invention une enzyme choisie parmi une lipase, une lipase obtenue à partir d'un Aspergillus (Aspergilus niger, Aspergillus melleus , Aspergillus usuamii), d'un Rhizopus (Rhizopus oryzae, Rhizopus niveus, Rhizopus sp, Rhizopus javenicus, Rhizopus delegar, Rhizopus delemar), d'un Penicillium (Penicillium roquefortii, Penicillium cambertii, Penicillium cyclopium), d'un Mucor (Mucor miehei lyophilisé ou supporté (chirazyme L9), Mucor javanicus, Mucor javenicus), d'un Candida (Candida antartica, Candida antartica type A lyophilisé ou supporté (chirazyme L5), Candida antartica type B lyophilisé ou supporté (chirazyme L2), Candida cylindraceae, Candida lypolytica, Candida rugosa), d'un Pseudomonas (Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas cepacia, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas species), d'un Alkaligenes (Alcaligenes sp.), d'un Humicola (Humicola lanuginosa, Humicola sp. Lipase), d'un geotrichum (Geotrichum candidum), d'un pancreas (Hog pâncreas, porcine pâncreas), d'un Achromobacter (Achromobacter sp.), d'un Thermomyces (Thermomyces lanuginose), d'un Burkholderia (Burkholderia cepacia). Parmi les autres lipases, on peut également citer à titre indicatif mais non limitatif une Lipase F14, une Lipase F10, une Lipase F12, une Lipase Al, une Lipase F7, une Lipase F13, une Lipase F8, une Lipase F2, une Lipase F3, une Amano 6, une Lipase AP15, une Lipase F, une Amano 50, une Lipase G, une Lipase F4, une Lipase F6, une Lipase B1, une Lipase PS-D1, une Lipase PS-C2, une Lipase 1, une Lipase 1, une Lipase 2, une une Euroform Lipase 4, une Lipase 4, une Lipase 6, une Lipase 7, une Lipase 10, une Lipase 11, une Lipase 12, une Lipase 13, une Lipase 14, une Lipase 15, une Lipase 18, une Lipase 20, une Lipase PGE, une Ap-6, une Lipolase. A titre d'exemple mais non limitatif, on peut encore utiliser dans le cadre de l'invention une enzyme choisie parmi une estérase, l'estérase pig liver (PLE), l'estérase ferulic acid, l'estérase paroxetine, l'estérase candida rugosa. A titre d'exemple mais non limitatif, on peut encore utiliser dans le cadre de l'invention une enzyme choisie parmi une protéase, une enzyme obtenue à partir d'un mélanges de Streptomyces (Streptomyces griseus, Streptomyces serine), de Subtilisin (Subtilisin carlsberg), d'un Bacillus (Bacillus sp., Bacillus lantus, Bacillus stearothermophilus), d'un Carica (Carica papaya). A titre d'exemple mais non limitatif, on peut encore selon une autre variante de réalisation utiliser une enzyme choisie parmi une chirazyme, la Chirazyme L-8, la Chirazyme L-2, la Chirazyme L-2, la Chirazyme L-5, la Chirazyme L-10, la Chirazyme E1. A titre d'exemple mais non limitatif, on peut encore selon une autre variante de réalisation utiliser une enzyme choisie parmi une autre enzyme, la Deamizyme 50000, la Pancreatin , le Depol (Depol 222P, Depol 454P, Depol 39, Depol 112L, Depol 40L, Depol 165L, Depol 239P, Depol 260P, Depol 333P, Depol 276P, Depol 39P), le Promod (Promod 215P, Promod 31L, Promod 192P, Promod 144P, Promod 194P), le Combizyme (Combizyme 261P, Combizyme 274P, Combizyme 108, Combizyme 23, Combizyme 209), le Flavopro (Flavorpro 192P, Flavorpro 373P, Flavorpro 373P(X)), le Macer8 (Macer8 0, Macer8 R, Macer8 W, Macer8 FJ), la Pectinase (Pectinase 62L, Pectinase 444L), le Lipomod 29P, la Peptidase 433P, la Lipoxygenase L583P, la Cellulase 13L, l'Aminoacylase, le Laccase L603P, la Lactase L017P, l'Hemicellulase 344P, le TP599P, le SP398, le Viscozyme L, le Shearzyme 500L, l'Ultrazyme AFP-L, le Peelzyme 1, l'Ultraflo L, l'Ultraflo L C809, le SP525, la Resinase A, la Validase TR. Ces enzymes sont disponibles commercialement auprès des sociétés telles que Sygma, Amano, Europa, Biocatalysts, Boehringer, Novo-nordisk, Biotal, Enzymatix, Fluka, Genecore, Novozymes etc... A titre d'exemple mais non limitatif, on peut encore utiliser selon encore une autre variante de réalisation une enzyme commerciale et testée dans le procédé de l'invention, le Candida cylindracea immobilisé (Sigma), le Candida antartica B immobilisé ou le Novozyme 435 (Novozymes), le Mucor miehei immobilisé (Fluka), le Pseudomonas cepacia immobilisé ou le PSD1 (Amano), le Pseudomonas menodicina ou le Lumafast (Genecore), le Humicola languinosa ou le Lipolase, l'Aspergillus niger ou l'AP6 (Amano), le Penicillium camenbertii ou la Lipse G (Amano), le Wheat germ (Fluka), le Rhizopus niveus. Préférentiellement, l'enzyme choisie est une lipase telle qu'en particulier une enzyme obtenue à partir du Candida antartica type B, par exemple le Novozyme 435 commercialement disponible auprès de la société Novozymes. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le rapport quantité d'enzyme utilisée et quantité de substrat/produit en valeur poids/poids (le rapport E/S), est compris entre 1/10 000 et 20/100, préférentiellement entre 1/1000 et 5/100. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la concentration d'enzyme peut être comprise entre 0,001 g/I et 100 g/I préférentiellement entre 1 g/I et de 10 g/I. Selon une variante de réalisation particulière, la durée d'incubation de l'enzyme est comprise entre 10 minutes et 4 jours, préférentiellement elle est comprise entre 0,5 et 24 h. Selon encore une autre variante de réalisation particulière, le cosolvant organique éventuellement utilisé, seul ou en mélange, peut être à titre d'exemple mais non limitatif un sulfoxyde comme le dimethylsulfoxyde (DMSO), un nitrile comme l'acétonitrile, un alcool comme l'éthanol, le tertio-butanol, l'isopropanol (IPA), un amide comme le dimethylformamide (DMF), un éther comme l'éther éthylique, un hydrocarbure comme l'hexane, un aromatique comme le toluène. La concentration du co-solvant peut être comprise entre 0,1% et 30%. Une fois éliminée lors du traitement de la réaction, l'enzyme peut à nouveau être re-utilisée dans le procédé de l'invention. Plus généralement le nombre de cycle(s) d'utilisation de l'enzyme peut être entre 1 et 5, préférentiellement entre 1 et 3. Définitions Les définitions ci-dessous sont applicables à la description et aux revendications de l'invention. Pour faciliter la compréhension, la nomenclature des groupements, des réactifs, des solvants ou des produits est la nomenclature internationale ou la nomenclature couramment utilisée par l'homme du métier. Le terme alkyle signifie une chaîne alkyle linéaire ou ramifiée, constituée de 1 à 10 atomes de carbones. Le terme alkoxyde signifie un groupement alkyloxy linéaire ou ramifié, constitué de 1 à 10 atomes de carbones. Le terme métal alcalin signifie un atome de sodium ou de potassium. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre, faite en référence à plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés simplement à titre d'illustration et qui ne sauraient, en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les exemples, les pourcentages sont donnés en poids, la température est en degrés Celsius, la pression est la pression atmosphérique, sauf indication contraire. Pour faciliter la compréhension, la nomenclature des produits utilisée est la nomenclature internationale et la nomenclature des réactifs ou des solvants est celle couramment utilisée par l'homme du métier. Exemple 1 de l'invention: Préparation de_l'acide 4-carboxymethyl-2-ethoxy benzoïque, éthyle ester i0 Composé de formule (I) dans laquelle R est un groupement éthyle. Enzyme lipase : Novozym 435 Solution tampon : Solution aqueuse de phosphate de potassium à 0.2 M et de pH 7,2. 15 La quantité d'enzyme utilisée est de 10 mg. La réaction est conduite dans une fiole en verre de 4 ml fermée hermétiquement sur une taille de 1 ml. Le volume réactionnel est fixé à 1 ml en adaptant le volume de solution tampon par rapport à la quantité de matière première utilisée. 20 La réaction est effectuée à 45 C. Exemple 1 a) : 50 mg de diester (concentration 50 g/I). Après 1 h 50 de réaction, on obtient un taux de conversion de 100%. Exemple 1 b) : 100 mg de diester (concentration 100 g/I). 25 Après 2 h 50 de réaction, on obtient un taux de conversion de 100%. Exemple 1 c) : 200 mg de diester (concentration 200 g/I). Après 3 h 50 de réaction, on obtient un taux de conversion de 80%. 30 Exemple 2 de l'invention : Préparation de_l'acide 4-carboxymethyl-2-ethoxy benzoïque, éthyle ester : Composé de formule (I) dans laquelle R est un groupement éthyle. 35 Enzyme : Novozymes 435 Solution tampon : Solution aqueuse de phosphate de potassium à 0,1 M et de pH 7,2. Contrôle du pH : Solution aqueuse de NaOH à 2,5 M. La réaction est conduite dans une fiole en verre de 100 ml fermée hermétiquement. On additionne 3,86 g (13,8 mmol) de diester dans un volume de tampon phosphate de 10 ml et 0,2 g d'enzyme. On chauffe le milieu à une température de 45 C. On maintien la valeur du pH à 7,2 par des ajouts réguliers d'une 10 solution de soude. Après 1 heure 35 mn de réaction, le taux de conversion est de 100%. L'enzyme est éliminée du milieu par filtration. Le gâteau est lavé à l'eau chaude. Les filtrats sont rassemblés et acidifiés avec une solution 15 d'acide chlorhydrique (HCI) à 20 % jusqu'à l'obtention d'une valeur de pH de 3,5. Le milieu est mis sous agitation puis refroidi par un bain de glace pendant 1 h. Le précipité formé est filtré puis séché à une température de 45 C jusqu'à l'obtention d'un poids constant. 20 Le produit obtenu est un solide blanc. Rendement : Quantitatif Pureté : 99,3 0/0 L'invention comprend tous les moyens constituant des équivalents 25 techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. Toute caractéristique technique qui apparaît être nouvelle par rapport à un ETAT DE LA TECHNIQUE quelconque à partir de la description précédente, incluant les exemples, fait partie intégrante de l'invention dans sa fonction et en tant que moyen général. 30 Revendications 1. Procédé de synthèse du composé de formule (I) selon le schéma A ci-dessous, Schéma A Hydrolyse enzymatique dans lequel R1, R2, R3, identiques ou différents, représentent, individuellement et indépendamment, un groupement alkyle, caractérisé par une réaction d'hydrolyse enzymatique comprenant la mise en contact 10 du composé de formule (II) avec une enzyme réalisant une hydrolyse chimiosélective d'une seule des deux fonctions ester du composé de formule (II) pour obtenir le composé de formule (I). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réaction 15 d'hydrolyse est effectuée dans une solution à pH contrôlé, en particulier par l'emploi d'une solution tampon, en présence ou en l'absence d'un cosolvant organique. 3. Procédé selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que l'enzyme 20 utilisée est choisie parmi une lipase, une estérase, une protéase, une chirazyme ou une pancréatine. 4. Procédé de selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'enzyme utilisée est une lipase. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enzyme utilisée est présente soit sous une forme solide, soit en solution, soit en suspension soit encore sous une forme immobilisée sur un support inerte. ~0 O 0 R2 R2 R2 0 0 R3 R3 (I) OH 25 30 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enzyme sélectionnée peut être directement utilisée soit sous la forme commercialisée soit après une purification. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que on contrôle pendant la réaction la valeur du pH de telle façon que l'activité de l'enzyme ne soit pas affectée par cette valeur de pH, en particulier cette valeur de pH est maintenue pendant la réaction entre 6 et8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de cycle d'utilisation de l'enzyme choisie est compris entre 1 et 5. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le rapport quantité d'enzyme utilisée et quantité de substrat en valeur poids/poids (le rapport E/S), est compris entre 1/10 000 et 20/100, préférentiellement 1/1000 et 5/100. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la concentration initiale du produit de départ est comprise entre 1 Kg/I et 50 g/I. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce 25 que l'hydrolyse enzymatique est conduite à une température comprise entre 10 C et 70 C. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que on effectue le contrôle du pH du milieu réactionnel par un ajout de 30 base forte notamment un hydroxyde ou un alcoolate de métal alkalin. 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé par l'absence d'un co-solvant organique. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque groupement R1, R2 et R3 est simultanément un éthyle. 15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que 5 l'enzyme utilisée est une lipase obtenue à partir du Candida antartica type B. 16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que la solution tampon est une solution aqueuse à base de phosphate, de 10 carbonate ou de sulfate d'une valeur de pH comprise entre 6 et 8, notamment une solution aqueuse à base de phosphate de potassium. 17. Procédé selon l'une des revendications 14, 15 et 16 caractérisé en ce que la valeur initiale du pH de la solution tampon est d'environ 7,2. 18. Procédé selon l'une des revendications 14 à 17 caractérisé en ce que la température de la réaction est préférentiellement de d'environ 45 C. 19. Procédé selon l'une des revendications 14 à 18 caractérisé en ce que 20 la concentration initiale du produit de départ de formule (II) est d'environ 400 g/I. 20. Procédé selon l'une des revendications 14 à 19 caractérisé en ce que le contrôle du pH est effectué par l'ajout d'une solution aqueuse d'une 25 base forte, en particulier de soude. 21. Procédé selon l'une des revendications 14 à 20 caractérisé en ce que la quantité d'enzyme est comprise entre 1 g/I et 10 g/I. 30 22. Procédé selon l'une dès revendications 14 à 21 caractérisé en ce que le composé de formule (I) est utilisé comme intermédiaire de synthèse pour la préparation du Répaglinide. 15