Brevet FR2976285A1 — publié le 20121214

La présente invention concerne un procédé de synthèse industriel du chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1II)-yl]propoxy}benzamide de formule (I) : H HCI (1) H La présente invention concerne également la forme cristalline I du chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1II)-yl]propoxy}benzamide, son procédé de préparation ainsi que les compositions pharmaceutiques qui la contiennent. Le 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide présente la particularité d'interagir avec les systèmes histaminergiques centraux in vivo. Ces propriétés lui confèrent une activité dans le système nerveux central et plus particulièrement dans le traitement des déficits cognitifs associés au vieillissement cérébral et aux maladies neurodégénératives. Le 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide, sa préparation sous forme d'oxalate et son utilisation en thérapeutique ont été décrits dans la demande de brevet W02005/089747. Compte-tenu de l'intérêt pharmaceutique de ce composé, il était important de pouvoir y accéder avec un procédé de synthèse performant, facilement transposable à l'échelle industrielle, conduisant au chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(IH)-yl]propoxy}benzamide avec un bon rendement et une excellente pureté. Il était également important de pouvoir accéder au chlorhydrate de 4-{3-[cishexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1If)-yl]propoxy}benzamide sous une forme cristalline bien définie, parfaitement reproductible et présentant des caractéristiques intéressantes de filtration et de facilité de formulation. -2- La demande de brevet W02005/089747 décrit l'accès à l'oxalate de 4-{3-[cishexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide en trois étapes à partir du 4-hydroxybenzonitrile, lequel subit une réaction de 0-alkylation avant d'être couplé à un noyau de type octahydracyclopenta[c]pyrrole pour former le 4-{3-[cis- hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzonitrile. Ce dernier composé est finalement soumis à une hydrolyse basique pour conduire au 4-{3-[cishexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide, lequel est cristallisé sous forme d'oxalate. Le rendement de ces trois étapes est de 46,6%. La présente invention concerne un nouveau procédé de synthèse industriel qui conduit au lo chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1If)-yl]propoxy}benzamide avec une pureté satisfaisante sur le plan pharmaceutique et un rendement performant sur le plan industriel. Grâce à ce procédé, il est possible de garantir un taux d'impuretés génotoxiques très bas, compatible avec les exigences règlementaires. Plus spécifiquement, la présente invention concerne un procédé de synthèse industriel du composé de formule (I) : H H caractérisé en ce que le composé de formule (II) : \/ réagit avec l'ammoniaque à une température supérieure à 100°C, le mélange réactionnel étant ensuite soumis à une pyrolyse pour former le composé de formule (III) : O NH 2976285 -3 qui est réduit pour conduire à l'amine bicyclique de formule (IV) : H CPNIH (IV) H ce dernier composé est soumis par la suite : - soit à une réaction de couplage en milieu basique dans un solvant polaire avec un composé de formule (V) : (V) NHZ 5 dans laquelle Y représente un -CH2-Hal dans lequel Hal est un halogène, un groupement - CH2-OSO2-R dans lequel R est un groupe (C1-C6)-alkyl ou un groupe -C6H4-CH3, - soit à une hydrolyse acide suivie d'une amination réductrice avec un composé de formule (V') : (v') o dans laquelle R' et R" représentent indépendamment l'un de l'autre un groupe (C1-C6)-10 alkyl, ou bien R' et R" forment ensemble un groupe -(CH2)n où n=2-3, pour conduire à la base libre du composé de formule (I), laquelle est mise en présence d'acide chlorhydrique pour former le composé de formule (I) que l'on isole sous la forme d'un solide. La pyrolyse permettant d'accéder au composé de formule (III) se fait avantageusement à 15 une température supérieure ou égale à 280°C. La transformation du composé de formule (III) en composé de formule (IV) se fait avantageusement en présence d'hydrogène et d'un catalyseur métallique. Le composé de formule (V) préféré est le 4-(3-chloropropoxy)benzamide. La réaction de couplage du composé de formule (IV) avec le composé de formule (V) se fait préférentiellement en présence d'un carbonate, et plus préférentiellement encore en présence de carbonate de potassium. De plus, cette réaction est réalisée avantageusement dans 1'acétonitrile. Il est important de souligner que ce procédé de synthèse permet d'obtenir exclusivement le composé 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide avec un rendement satisfaisant sur le plan industriel, et non pas son homologue trans. Outre cet avantage, il permet de maintenir les taux d'impuretés génotoxiques présentes dans les lots (en particulier du 4-(3-chloropropoxy)benzamide) bien au-dessous du seuil réglementaire. L'invention s'étend également à la forme cristalline I du chlorhydrate de 4-{3-[cishexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide obtenue selon le procédé précédemment décrit. Cette forme cristalline est bien définie, parfaitement reproductible et présente de ce fait des caractéristiques intéressantes de filtration, de séchage, de stabilité et de facilité de formulation. Plus spécifiquement, la forme cristalline I du chlorhydrate de 4-{3-[cishexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1II)-yl]propoxy}benzamide est caractérisée par un diagramme de diffraction X sur poudre mesuré à l'aide d'un diffractomètre PANalytical X'Pert Pro MPD avec un détecteur X'Celerator dans les conditions suivantes : - Tension 45 kV, intensité 40 mA, - Anode : cuivre, - Longueur d'onde alpha-1 : 1,54060 À, - Longueur d'onde alpha-2 : 1,54443 À, Rapport K alpha-2/ K alpha-1 : 0,5 - Mode de mesure : continu de 3° à 55°(angle de Bragg 2 thêta) avec une incrémentation de 0,017°, Temps de mesure par pas : 35,53 s. Le diagramme de diffraction X sur poudre de la forme I du chlorhydrate de 4-{3-[cis- hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1I])-yl]propoxy}benzamide ainsi obtenu est exprimé en termes de position de raie (angle de Bragg 2 thêta, exprimé en degrés ±0,2°), de distance inter-réticulaire d (exprimée en À) et d'intensité relative (exprimée en pourcentage par rapport à la raie la plus intense). Les raies significatives ont été rassemblées dans le tableau suivant : Angle 2-thêta Distance inter- Intensité Raie n ° relative (degrés) réticulaire (Â) (% ) 1 16,97 5,219 9,7 2 17,84 4,967 21,6 3 18,90 4,690 100 4 20,32 4,366 41,8 5 23,87 3,724 15,4 6 27,10 3,288 44,7 7 27,86 3,200 6,6 8 30,34 2,943 21,7 Les paramètres suivants ont ainsi été déterminés : - maille cristalline monoclinique, paramètres de maille : a = 10,6621 À, b = 10,4945 À, c = 15,6542 A, (3 = 101,949° groupe d'espace : P 1 21/c 1 (14) - nombre de molécules dans la maille : 4 - volume de la maille : Vmaille = 1713,637 A3 densité : d = 1,2590 g/cm3. En outre, la forme I du chlorhydrate de 4-{ 3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide a été caractérisée par spectroscopie Raman. Les spectres ont été enregistrés en mode réflexion (PerkinElmer) et transmission (Cobalt) avec une focalisation -6- laser de 785 nm. Le décalage en longueur d'onde dépend de la matière et lui est caractéristique, ce qui permet une analyse de la composition chimique et de l'agencement moléculaire de l'échantillon étudié. Les spectres sont acquis avec cinq expositions de cinq secondes et une résolution spectrale de 2 cm-1. La gamme spectrale explorée s'échelonne entre 0 et 3278 cm -1 en mode réflexion et entre 37 et 2433 cm -1 en mode transmission. Des pics significatifs ont été observés aux positions suivantes : 1606 cm-1, 1564 cm-1, 1152 cm-1, 830 cm-1 et 296 cm 1. Alternativement, la forme I du chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1II)-yl]propoxy}benzamide peut être caractérisée par le diagramme de diffraction X sur poudre comportant les 8 raies significatives présentées précédemment, ainsi que par un spectre Raman présentant une raie significative à la position 1606 cm-1. L'obtention de cette forme cristalline a pour avantage de permettre une filtration particulièrement rapide et efficace, ainsi que la préparation de formulations pharmaceutiques ayant une composition constante et reproductible, ce qui est particulièrement avantageux lorsque ces formulations sont destinées à l'administration orale. La forme ainsi obtenue est suffisamment stable pour autoriser son stockage prolongé sans conditions particulières de température, de lumière, d'humidité ou de taux d'oxygène. L'étude pharmacologique de la forme ainsi obtenue a montré une importante activité sur le système nerveux central qui permet d'établir son utilité dans le traitement des troubles cognitifs et psychocomportementaux associés au vieillissement cérébral et aux maladies neurodégénératives, ainsi que dans le traitement des troubles de l'humeur, du syndrome d'hyperactivité ave déficits attentionnels, de l'obésité et de la douleur. Les maladies neurodégénératives plus particulièrement visées sont la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, la maladie de Pick, la maladie de Korsakoff, les démences à corps de Lewy, les démences frontales et sous-corticales, les démences frontotemporales, et les démences vasculaires. L'invention s'étend aussi aux compositions pharmaceutiques renfermant comme principe actif la forme cristalline I du chlorhydrate de 4-{ 3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide avec un ou plusieurs excipients inertes, non toxiques et appropriés. Parmi les compositions pharmaceutiques selon l'invention, on pourra citer plus particulièrement celles qui conviennent pour l'administration orale, parentérale (intraveineuse ou sous-cutanée), nasale, les comprimés simples ou dragéifiés, les granulés, les comprimés sublinguaux, les gélules, les tablettes, les suppositoires, les crèmes, les pommades, les gels dermiques, les préparations injectables, les suspensions buvables et les pâtes à mâcher. La posologie utile est adaptable selon la nature et la sévérité de l'affection, la voie d'administration ainsi que l'âge et le poids du patient. Cette posologie varie de 1 mg à 100 mg par jour en une ou plusieurs prises. Les exemples ci-dessous illustrent l'invention. Préparation 1 : 4-(3-Chloropropoxy)benzamide Dans un réacteur, sont introduits 10,5 kg de 4-hydroxybenzamide, 10,58 kg de carbonate de potassium et 83 kg d'acétonitrile. Le mélange est agité, puis on y ajoute 24,14 kg d'une solution de 1-bromo-3-chloropropane. Le mélange réactionnel est porté au reflux pendant 4 h. On ajoute de l'eau (105 L) à chaud, puis le mélange est refroidi à 5°C et filtré. Le gâteau est lavé par de l'eau, puis de l'acétonitrile. Le produit du titre est obtenu sous la forme d'une poudre avec un rendement de 82 %. Exemple 1 : Chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydroeyclopenta[c]pyrrol-2(1 ) yl]propoxy,)benzamide Stade A : Tetrahydrocyclopenta[c]pyrrole-1,3(2H,3aH)-dione Dans un autoclave, charger 1 kg de 1,2-cyclopentanedicarboxylate de diéthyle et 1,02 kg d'ammoniaque à 27 %. Le mélange réactionnel est chauffé en autoclave pendant un minimum de 4 heures à une température de 130 °C. Après refroidissement et 2976285 -8- décompression à 60 °C, on procède à l'évaporation du solvant. Le résidu subit ensuite une pyrolyse à 280 °C pendant 1 heure. L'imide est purifié par distillation sous vide (4-12 mbars) à une température de 200 °C. Après isolement, le produit du titre est obtenu avec un rendement de 96 %. 5 Stade B : ois- Octahydrocyclopenta[c]pyrrole Dans un réacteur, on charge 1 kg d'imide du stade 1, 250 g de chromite de cuivre et 2 L de dioxane. Le mélange réactionnel est agité jusqu'à absorption complète d'hydrogène à une température de 265 °C et une pression d'hydrogène de 205 bars. Après refroidissement du réacteur, on réalise la filtration du catalyseur. 10 Les jus d'hydrogénation sont chargés en décanteur, puis on ajoute 0,37 L d'eau. Le pH est ajusté à un pH inférieur à 3 par ajout d'acide sulfurique 96 %. On soutire la phase aqueuse inférieure. Après l'ajout de 2,5 L d'eau, on élimine le dioxane résiduel par distillation azéotropique avec un suivi par indice de réfraction. On procède ensuite à la mise à pH=13 par ajout de lessive de soude 30 %. Le produit du titre est purifié par distillation 15 azéotropique avec l'eau pour obtenir une solution à 30 % massique avec un rendement de 83%. Stade C : 4-{3-[cis-Hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(IH) ylJpropoxy}benzamide Dans un réacteur, sont introduits 13,35 kg de 4-(3-chloropropoxy)benzamide obtenu selon la préparation 1, 10,33 kg de carbonate de potassium et 168 kg d'acétonitrile. Le mélange 20 est agité. On charge ensuite 34,74 kg de cis-octahydrocyclopenta[c]pyrrole en solution aqueuse à 30 %, 26,7 L d'eau. Le mélange réactionnel est porté au reflux jusqu'à consommation totale de la matière première. Puis, on procède à l'ajout d'eau (13,3 L). Le milieu est refroidi à 5°C, avant d'être filtré et lavé par de l'eau. Le produit du titre est obtenu sous la forme d'un solide avec un rendement de 81 % et une pureté chimique de 25 96%. Stade D : Chlorhydrate de 4-{3-[cis-Hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(IH)-ylJpropoxy} benzamide Dans un réacteur, sont introduits 14,69 kg de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-ylJpropoxy}benzamide et 122 L d'eau. Une solution de 6,81 kg d'acide chlorhydrique à 37 % dans 11,54 L d'eau est également préparée. 13,75 kg de cette solution d'acide sont ajoutés dans le réacteur. Le mélange est agité pendant 1 h à température ambiante, puis 1h30 à 60°C. On filtre à chaud la suspension puis l'on rince le filtre par de l'eau. Sur le filtrat, on effectue ensuite un changement de solvant à volume constant pour obtenir un ratio isopropanol/eau 9/1. Le produit est isolé à 0°C et le précipité obtenu est lavé par de l'isopropanol. Le produit du titre est finalement obtenu avec un rendement de 89 % et une pureté chimique supérieure à 99%. Stade E : Chlorhydrate de 4-{3-[cis-Hexahydrocyclopenta[cJpyrrol-2(1H)-ylJpropoxy}benzamide Le sel de chlorhydrate obtenu au stade D est recristallisé dans un mélange d'isopropanol (264 kg) et d'eau (37,4 L). Le mélange est porté au reflux pendant 45 minutes. La solution est filtrée à chaud, puis l'on rince par de l'isopropanol. La cristallisation est ensuite amorcée à 55°C. Le milieu est maintenu à cette température pendant 40 minutes avant d'être refroidi à 0°C. Au bout de quelques heures, le produit est isolé par filtration. Après un lavage à l'isopropanol, on obtient le produit du titre sous la forme d'une poudre avec un rendement de 93 % et une pureté chimique supérieure à 99%. Point de fusion : 213-215°C Exemple 2 : Forme cristalline I du chlorhydrate de 4-pyrrol-2(1Il)-yllpropoxy}benzamide Préalablement à l'enregistrement du diagramme de diffraction X, les échantillons obtenus selon le procédé décrit à l'exemple 1 ont été broyés pendant 30 secondes à 30 Hz en présence de 100 µL d'éthanol anhydre pour 200 mg de principe actif dans une jarre de 25 mL en acier inoxydable contenant 2 billes en acier inoxydable. L'enregistrement des données a été effectué sur un diffractomètre PANalytical X'Pert Pro 25 MPD avec un détecteur X'Celerator dans les conditions suivantes : Tension 45 kV, intensité 40 mA, Montage thêta/thêta, {3- cis-hexahydrocyclopenta [c] -10- Anode : cuivre, Longueur d'onde K alpha-1 : 1,54060 À, - Longueur d'onde K alpha-2 : 1,54443 À, Rapport K alpha-2/ K alpha-1 : 0,5 Mode de mesure : continu de 3° à 55°(angle de Bragg 2 thêta) avec une incrémentation de 0,017°, Temps de mesure par pas : 35,53 s. Le diagramme de diffraction X sur poudre de la forme I du chlorhydrate de 4-{3-[cishexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1H)-yl]propoxy}benzamide ainsi obtenu est exprimé en termes de position de raie (angle de Bragg 2 thêta, exprimé en degrés +0,2°), de distance inter-réticulaire d (exprimée en À) et d'intensité relative (exprimée en pourcentage par rapport à la raie la plus intense). Les raies significatives ont été rassemblées dans le tableau suivant : Angle 2-thêta Distance inter- Intensité Raie n ° (degrés) réticulaire (A) relative (%) 1 16,97 5,219 9,7 2 17,84 4,967 21,6 3 18,90 4,690 100 4 20,32 4,366 41,8 5 23,87 3,724 15,4 6 27,10 3,288 44,7 7 27,86 3,200 6,6 8 30,34 2,943 21,7 Exemple 3 : Forme cristalline I du chlorhydrate de 4-13- lets- xahydroeyelopeMa 15 pyrrol-2(lli)-yl]propoxy{benzamide La forme I du chlorhydrate de 4-{3-[cis-hexahydrocyclopenta[c]pyrrol-2(1I1)-yl]propoxy}benzamide a été caractérisée par spectroscopie Raman. Les spectres ont été enregistrés en mode réflexion (PerkinElmer) et transmission (Cobalt) avec une focalisation laser de 785 nm. Le décalage en longueur d'onde dépend de la matière et lui est -11- caractéristique, ce qui permet une analyse de la composition chimique et de l'agencement moléculaire de l'échantillon étudié. Les spectres sont acquis avec cinq expositions de cinq secondes et une résolution spectrale de 2 cm 1.. La gamme spectrale explorée s'échelonne entre 0 et 3278 cm-1 en mode réflexion et entre 37 et 2433 cm"' en mode transmission. Des pics significatifs ont été observes aux positions suivantes : 1606 cm-1, 1564 cm-1, 1152 cm-1, 830 cm -1 et 296 cm-1. Exemple 4 Composition pharmaceutique Formule de préparation pour 1000 comprimés dosés à 5 mg : Composé de l'exemple 1 5 g lo Amidon de mais 20 g Maltodextrine 7,5 g Silice colloïdale 0,2 g Glycolate d'amidon de sodium 3 g Stéarate de magnésium 1 g 15 Lactose 65 g