PROCEDE DE MONOSULFONYLATION D'UN COMPOSE DE TYPE
AMINOBENZOFURANNE.
La présente invention a pour objet un procédé de monosulfonylation d'un composé de type aminobenzofuranne.
L'invention vise plus particulièrement un procédé de monosulfonylation de 2-n-alkyl-5-aminobenzofuranne.
II est relativement difficile d'effectuer la monosulfonylation d'un groupe amino présent dans un composé de type aminobenzofuranne. Généralement, il se forme également un composé disulfonyle qui peut être formé en une quantité importante de l'ordre de 10 à 20 % en poids. Il s'en suit donc une baisse de rendement reactionnel. Par ailleurs, la présence dans le milieu reactionnel d'un composé disulfonyle rend plus difficile l'isolement du composé monosulfonylé.
Pour pallier cet inconvénient, on a proposé selon EP-A 0 471 609 d'effectuer la disulfonylation dudit groupe par action du chlorure de méthanesulfonyle, en présence de triéthylamine, puis d'enlever l'un des groupes sulfonyle à l'aide d'un traitement à la soude, dans l'éthanol.
L'objectif de la présente invention, est de fournir un procédé permettant d'éviter cette étape supplémentaire.
Il a maintenant été trouvé et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé de monosulfonylation d'un composé de type aminobenzofuranne caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réagir ledit composé, avec un agent sulfonylant, en présence d'une base dont l'acide associé a un pka au moins supérieur ou égal à 5 et inférieur à 10.
II a été trouvé d'une manière inattendue que le choix de la base ayant les caractéristiques telles que définies selon l'invention permettait d'obtenir essentiellement le composé monosulfonylé.
Par essentiellement, on entend moins de 0,2 % du composé disulfonyle. Conformément au procédé de l'invention, on parvient exclusivement à fixer un seul groupe sulfonyle sur le groupe amino. Le procédé selon l'invention conduit à un milieu à partir duquel il est facile d'isoler le composé monosulfonylé souhaité : ce dernier étant obtenu avec un très bon rendement reactionnel de l'ordre de 90 à 95 %.
Le réactif de départ du procédé de l'invention est un composé de type aminobenzofuranne qui porte au moins un groupe amino sur le cycle benzénique.
Ainsi, le réactif de départ peut être symbolisé par la formule suivante :
dans ladite formule (I) :
- Ri représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un groupe phényle éventuellement substitué par un groupe alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone ou un groupe halogenophenyle,
- R représente un atome d'hydrogène ou un substituant,
- n est un nombre égal à 0,1 , 2, ou 3, de préférence, égal à 0,
- lorsque n est supérieur à 1 , deux groupes R et les 2 atomes successifs du cycle benzénique peuvent former entre eux un cycle saturé, insaturé ou aromatique ayant de 5 à 7 atomes de carbone.
On entend dans le présent texte, par « halogène », le fluor, le chlore, le brome et l'iode et par « groupe halogenophenyle », un groupe phényle substitué par un à plusieurs (au plus 5) atomes d'halogène.
Dans la formule (I), le cycle benzénique peut porter un substituant. L'invention n'exclut pas la présence sur le cycle benzénique de tout type de substituant dans la mesure où il ne réagit pas dans les conditions de l'invention.
Comme exemples plus particuliers de groupes R, on peut mentionner entre autres :
- un groupe hydroxyle, - un groupe alkyle linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle,
- un groupe alkoxy ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence de 1 à 4 atomes de carbone, - un groupe ester ayant de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence de 1 à
4 atomes de carbone,
- un groupe alkylamide ayant de 1 à 6 atomes de carbone, de préférence 1 à 4 atomes de carbone,
- un groupe carboxamide, - un atome d'halogène,
- un groupe trifluorométhyle.
Lorsque n est supérieur à 1 , deux groupes R et les 2 atomes successifs du cycle benzénique peuvent former entre eux un cycle saturé, insaturé ou aromatique ayant de 5 à 7 atomes de carbone, de préférence 6 atomes de carbone. Ainsi, deux groupes R forment avantageusement un cycle benzénique. Les substrats préférés du procédé de l'invention répondent à la formule (I) dans laquelle R représente un atome d'hydrogène, un groupe méthyle ou éthyle, un groupe méthoxy ou éthoxy.
Le groupe R^ est avantageusement un groupe alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone. Dans la formule (I), le groupe amino est de préférence en position 5.
Pour ce qui est de l'agent sulfonylant, il s'agit d'un composé comprenant au moins un groupe sulfonyle de type -SO2R2 dans lequel R2 représente un groupe hydrocarboné ayant de 1 à 20 atomes de carbone. II répond plus particulièrement à la formule suivante (II) :
O n
Y — S— R2
° d» dans ladite formule (II) :
- R2 représente un groupe hydrocarboné ayant de 1 à 20 atomes de carbone, - Y représente :
. un atome d'halogène, de préférence, un atome de chlore ou de brome,
. un groupe -O-SO2-R2 1 dans lequel R ', identiques ou différents de R2, a la signification donnée pour R2.
Les agents sulfonylants préférés répondent à la formule (II) dans laquelle Y représente un atome de chlore ou de brome.
Dans la formule (II), R2 représente plus particulièrement :
- un groupe alkyle ayant de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence, 1 à 4 atomes de carbone et plus préférentiellement un groupe méthyle ou éthyle, éventuellement porteur d'un atome d'halogène, d'un groupe CF3 ou d'un groupe ammonium N(R3)4, R3, identiques ou différents, représentant un groupe alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone,
- un groupe cycloalkyle ayant de 3 à 8 atomes de carbone, de préférence, un groupe cyclohexyle,
- un groupe aryle ayant de 6 à 12 atomes de carbone, de préférence, un groupe phényle éventuellement porteur d'un groupe alkyle ayant de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence, 1 à 4 atomes de carbone et plus
préférentiellement un groupe méthyle ou éthyle, d'un atome d'halogène, d'un groupe CF3 ou d'un groupe NO2,
- un groupe CX3 dans lequel X représente un atome de fluor, de chlore ou de brome, - un groupe Cp Ha Fb dans lequel p représente un nombre allant de 1 à 10, b un nombre allant de 3 à 21 et a + b = 2 p + 1. Les agents sulfonylants préférés répondent à la formule (II) dans laquelle le groupe -S02- R2 représente :
- les tosyles (p-toluènesulfonyle) -SO2-C6H4-CH3 - les brosyles (p-bromobenzènesulfonyle) -SO2-C6H4-Br
- les nosyles (p-nitrobenzènesulfonyle) -SO2-C-6H4-NO2
- les mésyles (méthanesulfonyle) -SO2-CH3
- les bétyles (ammonioalcanesulfonyle) -SO2-(CH2)nNMe3+ avec n compris entre 0 et 6, - les triflyles (trifluorométhanesulfonyle) -SO2-CF3
- les nonaflyles (nonafluorobutanesulfonyle) -SO2-C4F9
- les trésyles (2,2,2-trifluroéthanesulfonyle).-SO2-CH2-CF3
Comme exemples préférés d'agents sulfonylants, on fait appel plus particulièrement aux composés suivants : - l'anhydride triflique,
- le chlorure de méthanesulfonyle,
- le chlorure de trifluorométhanesulfonyle,
- le chlorure de benzènesulfonyle,
- le chlorure de p-toluènesulfonyle. Le rapport entre le nombre de moles d'agent de sulfonylation et le nombre de moles de substrat de départ peut varier entre 0,9 et 2, et se situe de préférence entre 1 ,0 et 1 ,2.
La base est choisie de telle sorte que le pka de l'acide associé à la base soit supérieur ou égal à 5 et inférieur à 10, de préférence compris entre 5 et 6,5. Le pKa est défini comme la constante de dissociation ionique du couple acide/base, lorsque l'eau est utilisée comme solvant.
Pour le choix d'une base dont l'acide associé a un pka tel que défini par l'invention, on peut se reporter, entre autres, au HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS, 66ème édition, p. D-161 ET D-162. Parmi les bases utilisables, on peut citer entre autres, les bases minérales telles que celles répondant à la formule (C03H)wM dans laquelle M représente un métal de préférence un métal alcalin et plus particulièrement le sodium, le potassium et le césium ou un métal alcalino-terreux, de préférence le baryum, le
magnésium et w représente un nombre allant de 1 à 5, de préférence égal à 1 ou 2.
Comme exemples préférés de bases minérales, on peut citer l'hydrogénocarbonate de sodium ou potassium. On peut également faire appel à une base organique et l'on peut citer notamment la pyridine et ses dérivés tels que la 2-méthylpyridine, 3- méthylpyridine, la 4-méthylpyridine, la 2-éthylpyridine, la 3-éthylpyridine, la 4- éthylpyridine, la 2-benzylpyridine, la 2-méthoxypyridne, la 2,3-diméthylpyridine, la 2,4-diméthylpyridine, la 3,5-diméthylpyridine, 2,4,6-triméthylpyridine. Parmi les bases précitées, on choisit plus particulièrement la pyridine.
La quantité de base mise en œuvre est telle que le rapport molaire entre la base et le substrat de départ varie entre 1 et 1 ,5 de préférence entre 1 et 1 ,2. Elle est déterminée de telle sorte qu'elle soit au moins égale à la quantité stoechiométrique de l'agent de sulfonylation. Une variante du procédé de l'invention consiste à conduire la réaction dans un solvant organique.
Plusieurs impératifs président au choix du solvant.
Il doit être inerte dans les conditions de l'invention, et présenter un point d'ébullition supérieur à la température de la réaction. On fait appel de préférence, à un solvant organique, aprotique et peu polaire.
Comme exemples de solvants convenant à la présente invention, on peut citer en particulier les hydrocarbures aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques, halogènes ou non. A titre d'exemples d'hydrocarbures aliphatiques, on peut citer plus particulièrement les paraffines tels que notamment, l'hexane, le cyclohexane, le méthylcyclohexane, les coupes pétrolières type éther de pétrole ; les hydrocarbures aromatiques comme notamment le benzène, le toluène, les xylènes, le cumène, les coupes pétrolières constituées de mélange d'alkylbenzènes notamment les coupes de type Solvesso®.
Comme exemples plus particuliers de solvants organiques, on peut citer les hydrocarbures halogènes" aliphatiques et plus particulièrement, le n- chlorobutane, le dichloromethane, le 1 ,2-dichloroéthane ; les hydrocarbures halogènes aromatiques, et plus particulièrement, le mono- ou dichlorobenzène. On peut également utiliser un mélange de solvants organiques.
Les solvants préférés sont : le toluène, les xylènes ou le chlorobenzène.
La quantité de solvant organique mis en oeuvre est telle que la concentration du substrat dans le solvant est comprise entre 10 % et 25 %.
La température à laquelle est mise en oeuvre la réaction de sulfonylation dépend de la réactivité du substrat de départ et de celle de l'agent de sulfonylation.
Elle se situe entre 20°C et 80°C, de préférence entre 30°C et 60°C. Généralement, la réaction est conduite à pression atmosphérique mais des pressions plus faibles ou plus élevées peuvent également convenir. On travaille sous pression autogène lorsque la température de réaction est supérieure à la température d'ébullition des réactifs et/ou des produits.
Selon une variante préférée du procédé de l'invention, on conduit le procédé de l'invention, sous atmosphère contrôlée de gaz inertes. On peut établir une atmosphère de gaz rares, de préférence l'argon mais il est plus économique de faire appel à l'azote.
D'un point de vue pratique, le procédé peut être mis en oeuvre en discontinu ou en continu. Selon une première variante, on charge le composé aminobenzofuranne et la base puis l'on ajoute par exemple par coulée, l'agent de sulfonylation.
Selon une autre variante, on ajoute en parallèle la base et l'agent de sulfonylation sur un pied comprenant le composé aminobenzofuranne.
Avant l'addition de l'agent de sulfonylation, on porte le mélange reactionnel à la température souhaitée.
On obtient un composé sulfonyle répondant à la formule (III) :
(lll) dans ladite formule (lll), R, Ri, R2 et n, ont la signification donnée précédemment.
Le produit obtenu présent dans le solvant organique est séparé d'une manière classique.
Le procédé de l'invention est particulièrement adapté à la préparation du 2- butyl-5-méthanesulfonylaminobenzofuranne.
On donne ci-après des exemples de réalisation de l'invention. Ces exemples sont donnés à titre illustratif et sans caractère limitatif.
Exemple comparatif 1* Dans un ballon de 250 mfon introduit :
- 182,3 g de chlorobenzène,
- 25,0 g (132,1 mmol) de 5-amino-2-butylbenzofuranne.
On porte la température du milieu à 30°C.
On introduit alors en 2 h et en parallèle (cocoulée) tout en maintenant le milieu à la même température : - 18,1 g (158,1 mmol) de chlorure de méthanesulfonyle et,
- 16,0 g (158,4 mmol) de triéthylamine.
Après la fin de coulée, on maintient encore pendant 1 h le milieu à une température de 30°C.
Un contrôle CCM (chromatographie sur couches minces) effectué à ce moment montre que tout le 5-amino-2-butylbenzofuranne a été consommé pour conduire au 2-butyl-5-méthanesulfonylaminobenzofuranne et au 2-butyl-5- bis(méthanesulfonyl)aminobenzofuranne dans une proportion massique d'environ 85/15 respectivement.
On effectue alors 3 lavages liquide/liquide à 60°C avec 68 g d'eau pour le 1 er lavage, puis 34 g pour les deux lavages suivants.
Sous une pression réduite de 55 mbar et en chauffant jusqu'à 51 °C dans le milieu, on distille 142 g de chlorobenzène.
On coule ensuite en 5 minutes à 45°C, 39 g de cyclohexane puis l'on refroidit le milieu jusqu'à 15°C. Le solide ayant cristallisé, est filtré, lavé une fois avec 12,5 g de cyclohexane, refroidi à 10°C, puis lavé deux fois avec à chaque fois 35 g d'eau à 20°C, puis séché.
On obtient 33,6 g d'un solide qui, par CCM, indique la présence d'environ 15 % en poids de 2-butyl-5-bis(méthanesulfonyl)aminobenzofuranne dans le 5- amino-2-butylbenzofuranne.
Exemple 2
En effectuant la réaction dans exactement les mêmes conditions que dans l'exemple 1 mais en remplaçant les 16,0 g de triéthylamine par 12,5 g de pyridine (158,2 mmol), la CCM effectuée au même moment que celle de l'exemple 1 , indique qu'il ne reste plus non plus de 5-amino-2-butylbenzofuranne mais qu'il s'est formé uniquement du 2-butyl-5- méthanesulfonylaminobenzofuranne. On note l'absence de composé bimésylé.
En traitant le milieu comme dans l'exemple 1 on obtient 33,6 g (125,7 mmol) de 2-butyl-5-méthanesulfonylaminobenzofuranne, soit un rendement de 95,1 %.
CCM : monotache,
Point de fusion = 105,2 à 105,7°C,
Teneur en eau = 600 ppm,
RMN du H (250 Mhz) : conforme à la structure du produit attendu.
Exemple 3 On répète l'exemple 2 mais en mettant en œuvre une quantité moindre de chlorure de méthanesulfonyle et de pyridine. Dans un ballon de 250 ml, on introduit :
- 87,5 g de xylène (mélange d'isomères),
- 25,0 g (132,1 mmol) de 5-amino-2-butylbenzofuranne et, - 11 ,2 g (141 ,8 mmol) de pyridine.
On porte la température du milieu à 40°C.
On introduit alors en 2 h tout en maintenant le milieu à la même température 15,9 g (138,9 mmol) de chlorure de méthanesulfonyle.
Après la fin de coulée, on maintient la température du milieu pendant 2 h à 40°C.
Un contrôle CCM effectué à ce moment montre que tout le 5-amino-2- butylbenzofuranne a été consommé pour conduire uniquement au 2-butyl-5- méthanesulfonylaminobenzofuranne.
En traitant le milieu comme dans l'exemple 3, on obtient 33,0 g (123,4 mmol) de 2-butyl-5-méthanesulfonylaminobenzofuranne, soit un rendement de 93,4 %.
CCM : monotache.
Exemple 4 Dans un ballon de 250 ml on introduit :
- 87,5 g de xylène (mélange d'isomères),
- 25,0 g (132,1 mmol) de 5-amino-2-butylbenzofuranne et, - 13,25 g (142,2 mmol) de 4-picoline.
On porte la température du milieu à 40°C. On introduit alors en 2 h tout en maintenant le milieu à la même température, 15,9 g (138,9 mmol) de chlorure de méthanesulfonyle.
Après la fin de coulée on maintient la température du milieu pendant 2 h à 40°C.
Un contrôle CCM effectué à ce moment montre que tout le 5-amino-2- butylbenzofuranne a été consommé pour conduire uniquement au 2-butyl-5- méthanesulfonylaminobenzofuranne.
En traitant le milieu comme dans l'exemple 3, on obtient 33,3 g (124,5 mol) de 2-butyl-5-méthanesulfonylaminobenzofuranne, soit un rendement de 94,3 %.
CCM : monotache.
Exemple 5
Dans un ballon de 250 ml on introduit : - 87,5 g de xylène (mélange d'isomères),
- 25,0 g (132,1 mmol) de 5-amino-2-butylbenzofuranne et, - 11 ,9 g (142,3 mmol) d'hydrogénocarbonate de sodium. On porte la température du milieu à 40°C.
On introduit alors en 2 h tout en maintenant le milieu à la même température, 15,9 g (138,9 mmol) de chlorure de méthanesulfonyle.
Après la fin de coulée, on maintient la température du milieu pendant 2 h à 40°C puis pendant 2 h à 60°C.
Un contrôle CCM effectué à ce moment montre que tout le 5-amino-2- butylbenzofuranne a été consommé pour conduire uniquement au 2-butyl-5- méthanesulfonylaminobenzofuranne.
En traitant le milieu comme dans l'exemple 3, on obtient 32,9 g (123,1 mol) de 2-butyl-5-méthanesulfonylaminobenzofuranne, soit un rendement de 93,2 %.
CCM : monotache.
Exemple comparatif 6*
Dans cet exemple, on conduit la réaction, en l'absence d'une base. Dans un ballon de 250 ml on introduit :
- 87,5 g de xylène (mélange d'isomères),
- 25,0 g (132,1 mmol) de 5-amino-2-butylbenzofuranne. Puis, on porte la température du milieu à 60°C et on y fait buller de l'azote par une canne plongeante arrivant au niveau de l'agitateur.
On introduit alors en 1 h 45 tout en maintenant le milieu à la même température, 15,9 g (138,9 mmol) de chlorure de méthanesulfonyle.
Après la fin de coulée on maintient la température du milieu pendant 3 h à 60°C.
Un contrôle CCM effectué à ce moment montre que seule la moitié du 5- amino-2-butylbenzofuranne a été transformée en 2-butyl-5- méthanesulfonylaminobenzofuranne.