ES2326800T3 - Proceso para la produccion de n-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida. - Google Patents

Proceso para la produccion de n-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida. Download PDF

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Abstract

Proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida, obtenida por la reacción de piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina, caracterizado porque el proceso comprende los pasos a) a f) subsiguientes: a) hacer reaccionar piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina en una relación molar entre 1/1 y 6/1 en un disolvente acuoso en el cual se ha disuelto una cantidad aproximadamente equimolar de HCl, con relación a la cantidad molar de piperazina; b) separar el sólido formado en el paso a) de la mezcla de reacción; c) neutralizar el filtrado; d) extraer el filtrado con un disolvente que no es miscible o lo es sólo en pequeña proporción con el disolvente acuoso mencionado en el paso a); e) cristalizar la N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida en el disolvente mencionado en el paso d) y f) separar el sólido obtenido en el paso e) del disolvente mencionado en el paso d).

Description

Proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida.
La presente invención se refiere a un proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida, un derivado de lidocaína, obtenido por la reacción de piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina.
Dicho proceso de producción es conocido por el documento WO 96/40664 (Dade Chemistry Systems Inc.) en el cual se hace reaccionar piperazina (fórmula I) con N-cloroacetil-2,6-xilidina (fórmula II) para producir un residuo aceitoso que solidifica por enfriamiento. Dicho proceso puede representarse por el esquema de reacción siguiente:
1
Debido a la elección específica de los reactivos, se forma invariablemente un aducto (fórmula IV):
2
Se han desarrollado varios procesos a fin de reducir la cantidad de aducto, entre ellos un proceso en el cual se utiliza un exceso de piperazina (WO 96/40664) y un proceso en el cual la piperazina está mono-protegida (EP 126449 B1 - Syntex Inc.), EP 582164 B1 - Bristol-Myers Squibb Company).
Sin embargo, todos los métodos conocidos presentan la desventaja de que no son muy adecuados para la explotación de la reacción en escala industrial, en particular para un proceso que produce una dispersión o lodo a partir del cual puede obtenerse la parte sólida por métodos de separación industriales, en particular por filtración.
De acuerdo con el método descrito en WO 96/40664, el disolvente en el cual se forma el producto de reacción (fórmula III) precisa separarse por completo, produciéndose con ello un residuo aceitoso, que solidifica después de enfriar. La eliminación completa del disolvente requiere grandes cantidades de energía y la formación de dicho sólido como residuo aceitoso es indeseable en reactores de escala industrial dado que el mismo se forma en las superficies internas del reactor, en particular en las paredes y las paletas del rotor, y por consiguiente es virtualmente imposible su separación y recogida. El método descrito en WO 96/40664 presenta la desventaja adicional de que se utiliza un gran exceso de piperazina (relación de 10/1).
La utilización de piperazina protegida es comercialmente indeseable debido a los pasos de proceso adicionales necesarios para proteger y desproteger el nitrógeno.
La N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida puede utilizarse como compuesto intermedio farmacéutico en el proceso de preparación de derivados de 1-(piperidinil disustituido en 1,2)-piperazina sustituidos en posición 4, que son útiles como antagonistas de la sustancia P (EP 862566 B1, Janssen Pharmaceutica NV).
El objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida obtenida por la reacción de piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina que es adecuada para reactores de escala industrial, en particular para proporcionar un proceso en el cual el aducto indeseable de acuerdo con la fórmula (IV) o el producto final deseado de acuerdo con la fórmula (III), o ambos, se separan de la mezcla de reacción por filtración.
El objeto adicional de la presente invención es proporcionar un proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida obtenida por la reacción de piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina con una pureza >95%.
De modo sumamente sorprendente, los autores de la invención han encontrado que los inconvenientes de los procesos conocidos pueden resolverse por un proceso que comprende los pasos a) a f) subsiguientes:
a)
hacer reaccionar piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina en una relación molar entre aproximadamente 1/1 y aproximadamente 6/1 en un disolvente acuoso en el cual se ha disuelto una cantidad aproximadamente equimolar de HCl, con relación a la cantidad molar de piperazina;
b)
separar el sólido formado en el paso a) de la mezcla de reacción;
c)
neutralizar el filtrado;
d)
extraer el filtrado con un disolvente que no es miscible o lo es sólo en pequeña proporción con el disolvente acuoso mencionado en el paso a);
e)
cristalizar la N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida en el disolvente mencionado en el paso d) y
f)
separar el sólido obtenido en el paso e) del disolvente mencionado en el paso d).
Con el término "aproximadamente" se entiende una desviación de 10% o menos del valor dado.
Preferentemente, en el paso a) se utiliza como reactivo N-cloroacetil-2,6-xilidina dado que el último reactivo es económico y está disponible comercialmente. Sin embargo, puede utilizarse también N-bromoacetil-2,6-xilidina, así como mezclas de los mismos en cualquier relación dada.
Preferentemente, en el paso a) la relación molar es aproximadamente 3/1. La utilización de un menor exceso de piperazina proporciona un aumento acusado en el aducto indeseable. La utilización un mayor exceso no reduce esencialmente la cantidad de aducto y hace además el paso de proceso a) poco razonable en términos de costes y carga ambiental. Con relación molar se entiende la cantidad en moles de piperazina frente a la cantidad en moles de N-haloacetil-2,6-xilidina.
Preferentemente, en el paso a) el disolvente acuoso es agua, aunque pueden utilizarse también otros disolventes que son totalmente o al menos en gran proporción miscibles con el agua en las condiciones de reacción dadas, tales como alcoholes, en particular metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol y sec-butanol; THF, acetona y acetato de etilo. Asimismo, pueden utilizarse mezclas de diferentes disolventes, por ejemplo agua/alcohol, en particular agua/isopropanol, en relaciones diferentes. Evidentemente, el disolvente debe ser inerte en la reacción frente a los reactivos, en particular frente a HCl.
Preferentemente, el paso a) se realiza añadiendo primeramente una cantidad de HCl a una mezcla de reacción que contiene el disolvente acuoso y piperazina y añadiendo subsiguientemente la N-haloacetil-2,6-xilidina a la mezcla de reacción. La adición de HCl a la mezcla de reacción es una reacción exotérmica. La reacción se efectúa adicionalmente de modo preferente a temperatura elevada (es decir por encima de la temperatura ambiente y por debajo de la temperatura de ebullición de la mezcla de reacción). Preferentemente, la temperatura de reacción en el paso a) es aproximadamente 60ºC a aproximadamente 90ºC, de modo más preferible aproximadamente 80ºC. Por la realización de la reacción en el paso a) se produce un sólido, que corresponde al aducto (fórmula IV). El tiempo de reacción puede seleccionarse de modo que esté comprendido entre 1 y 24 horas. El producto final deseable de acuerdo con la fórmula (III) es totalmente soluble en la mezcla de reacción.
En el paso b), el sólido obtenido en el paso a) se separa de la mezcla de reacción. La separación puede efectuarse por cualquier método conocido por las personas expertas. Preferentemente, la mezcla de reacción que contiene el sólido se filtra, con preferencia a temperatura elevada, de modo más preferible a aproximadamente 60ºC. Por este paso, el aducto se separa casi por completo mientras que el producto final deseado se mantiene en solución.
En el paso c), el filtrado ácido se neutraliza hasta un pH > aproximadamente 8. Preferentemente, el filtrado ácido se neutraliza hasta un pH igual a aproximadamente 10. Como agente de neutralización, puede utilizarse cualquier agente adecuado para este propósito tal como, por ejemplo, una base tal como hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y análogas.
En el paso d), el disolvente utilizado para la extracción es preferiblemente tolueno. Sin embargo, pueden utilizarse también otros disolventes que no son miscibles o son miscibles sólo en pequeña proporción con el disolvente acuoso mencionado en el paso a) en las condiciones de reacción dadas, tales como benceno, THF, metil-t-butil-éter y metil-etil-cetona, así como mezclas de los mismos en cualquier relación dada. Evidentemente, el disolvente de extracción debe ser inerte en la reacción. La extracción se lleva a cabo preferiblemente a temperatura elevada, en particular a una temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura de ebullición del disolvente de extracción utilizado. Cuando se utiliza tolueno, la temperatura está comprendida con preferencia entre aproximadamente 60ºC y aproximadamente 80ºC, de modo más preferible a aproximadamente 70ºC.
En el paso e), el producto final se cristaliza a partir de la mezcla de reacción por métodos comunes conocidos por las personas expertas. En particular, el disolvente de extracción puede destilarse hasta aproximadamente 2/3 de su volumen, después de lo cual la temperatura de la mezcla de reacción puede reducirse, por ejemplo, hasta 0ºC. Asimismo, puede ser apropiado añadir cristales de siembra a la mezcla de reacción para iniciar la cristalización y obtener cristales grandes.
Finalmente, en el paso f) el producto sólido final obtenido en el paso e) puede separarse del disolvente de extracción por métodos de separación conocidos comúnmente, tales como filtración.
En particular, la invención se refiere a un proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida obtenida por la reacción de piperazina con N-cloroacetil-2,6-xilidina, que comprende los pasos a) a f) subsiguientes:
a)
hacer reaccionar piperazina con N-cloroacetil-2,6-xilidina a aproximadamente 80ºC en una relación de aproximadamente 3/1 en agua a la que se han añadido 3 equivalentes de HCl;
b)
filtrar la mezcla de reacción a aproximadamente 60ºC;
c)
neutralizar el filtrado hasta un pH igual a aproximadamente 10;
d)
extraer el filtrado con tolueno a 70ºC;
e)
cristalizar la N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida en tolueno y
f)
separar el sólido del filtrado por filtración.
La invención se ilustrará a continuación por algunos ejemplos y experimentos comparativos sin verse limitada a los mismos.
Experimental
Todos los materiales se adquirieron de suministradores comerciales y se utilizaron sin purificación ulterior. Todas las reacciones se condujeron en atmósfera de nitrógeno. En el laboratorio, se utilizan exclusivamente recipientes de vidrio. En la planta piloto, se utilizan recipientes de acero o revestidos interiormente de vidrio. Para cada reacción, se recogió una muestra de la mezcla de reacción y se analizó por medio de HPLC.
Ejemplo I
Preparación de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida
En un matraz de 250 ml con 4 bocas equipado con agitador, se suspendió piperazina (12,9 g, 0,15 mol, 3 eq.) en agua (15 ml, 0,1 l/mol de piperazina). La mezcla se agitó enérgicamente y se añadió con precaución HCl_{cp} (sic) (12,4 ml, 0,15 mol, 3 eq.) (¡reacción exotérmica!). La temperatura ascendió a 45ºC y la mezcla se volvió homogénea. Después de enfriar a 20-25ºC, se añadió N-haloacetil-2,6-xilidina (9,9 g, 0,05 mol, 1 eq.), se calentó la mezcla a 80ºC y se agitó durante 2 horas. La mezcla de reacción se enfrió luego a 60ºC y se filtró a dicha temperatura sobre dicalita, a fin de eliminar el precipitado de aducto. El filtrado se trató a 60ºC con NaOH al 50% en agua (8,5 ml, 0,16 mol, 3,2 eq., pH >10) y se añadió tolueno (120 ml, 2,4 l/mol). La mezcla se calentó luego a 70ºC, se agitó durante 15 min, y se separaron las capas a dicha temperatura. Después de desechar la capa acuosa, se destilaron aproximadamente las dos terceras partes de la fase orgánica y la mezcla se enfrió lentamente a 22ºC durante 3 h. Se realizó una siembra a 60ºC. La mezcla se enfrió ulteriormente a 0-5ºC y se agitó a dicha temperatura durante 1 h. El precipitado se separó por filtración, se lavó con tolueno (10 ml, 0,2 l/mol) y se secó durante 16 h a 40ºC a vacío. El producto final se obtuvo como un precipitado blanco: p.f. 118ºC.
Rendimiento: 8,6 g (70%, 68% de rendimiento activo). La HPLC y la titulación con base dieron resultados satisfactorios (>97,5% de pureza).
^{1}H NMR (CDCl_{3}, 360 MHz) \delta: 1,62 (bs, 1H, NH), 2,22 (s, 6H), 2,63 (m, 4H), 2,93 (m, 4H), 3,15 (s, 2H), 7,02-7,13 (m, 3H), 8,71 (bs, 1H, CONH).
Análisis calculado para C_{14}H_{21}N_{3}O: C, 67,98; H, 8,56; N, 16,99. Encontrado: C, 68,21; H, 8,38; N, 17,22.
Ejemplos II-XI
Efecto de diferentes condiciones de reacción para el paso a)
Se repitió el paso a) en la preparación de acuerdo con el Ejemplo I para diversas condiciones de reacción. Los resultados se resumen en la Tabla 1.
TABLA 1 Efecto de diferentes condiciones de reacción para el paso a)
3
4
A: Relación molar en el paso a)
B: Cantidad de HCl (equivalente)
C: Disolvente utilizado para la reacción en el paso a)
D: Tiempo de reacción (horas)
E: Cantidad de aducto en la mezcla de reacción (área LC, %)
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo II-XI
Efecto de diferentes medios de extracción y cristalización para los pasos d) y e) respectivamente
Se repitieron los pasos d) y e) en la preparación de acuerdo con el Ejemplo I para diversos medios de reacción. Los resultados de las extracciones y cristalizaciones (no realizados consecutivamente) se resumen en la Tabla 2. De esta Tabla 2, puede deducirse que aunque el acetato de etilo es adecuado para propósitos de extracción, únicamente el tolueno es adecuado para propósitos de extracción y cristalización, obviando con ello la necesidad de cambiar de medio de extracción a un medio de cristalización diferente.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2 Efecto de diferentes medios de extracción y cristalización para los pasos d) y e) respectivamente
5
Calificaciones: ++: muy satisfactorio; +: satisfactorio; o: moderado; - -: inadecuado

Claims (6)

1. Proceso para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida, obtenida por la reacción de piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina, caracterizado porque el proceso comprende los pasos a) a f) subsiguientes:
a)
hacer reaccionar piperazina con N-haloacetil-2,6-xilidina en una relación molar entre 1/1 y 6/1 en un disolvente acuoso en el cual se ha disuelto una cantidad aproximadamente equimolar de HCl, con relación a la cantidad molar de piperazina;
b)
separar el sólido formado en el paso a) de la mezcla de reacción;
c)
neutralizar el filtrado;
d)
extraer el filtrado con un disolvente que no es miscible o lo es sólo en pequeña proporción con el disolvente acuoso mencionado en el paso a);
e)
cristalizar la N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida en el disolvente mencionado en el paso d) y
f)
separar el sólido obtenido en el paso e) del disolvente mencionado en el paso d).
2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la N-haloacetil-2,6-xilidina es N-cloroacetil-2,6-xilidina.
3. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la relación molar en el paso a) es 3/1 y la cantidad equimolar de HCl es 3.
4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el disolvente para la extracción (paso d) y cristalización (paso e) es tolueno.
5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el método de separación en el paso b) y el paso f) es filtración.
6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 para la producción de N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida, obtenida por la reacción de piperazina con N-cloroacetil-2,6-xilidina, caracterizado porque el proceso comprende los pasos a) a f) subsiguientes:
a)
hacer reaccionar piperazina con N-cloroacetil-2,6-xilidina a aproximadamente 80ºC en agua en una relación de 3/1, conteniendo también la mezcla de reacción 3 equivalentes de HCl;
b)
filtrar la mezcla de reacción a aproximadamente 60ºC;
c)
neutralizar el filtrado hasta un pH igual a aproximadamente 10;
d)
extraer el filtrado con tolueno a 70ºC;
e)
cristalizar la N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida en tolueno y
f)
filtrar la N-(2,6-dimetil-fenil)-2-piperazin-1-il-acetamida sólida.
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