WO2012038515A1 - Procede de racemisation et d'acetylation de la leucine - Google Patents

Procede de racemisation et d'acetylation de la leucine Download PDF

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WO2012038515A1
WO2012038515A1 PCT/EP2011/066545 EP2011066545W WO2012038515A1 WO 2012038515 A1 WO2012038515 A1 WO 2012038515A1 EP 2011066545 W EP2011066545 W EP 2011066545W WO 2012038515 A1 WO2012038515 A1 WO 2012038515A1
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WO
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leucine
acetyl
acetic anhydride
reactor
reaction
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Application number
PCT/EP2011/066545
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Inventor
Jean-Marie Autret
Paul Hellier
Laurène DESPENES
Sébastien ELGUE
Christophe Gourdon
Original Assignee
Pierre Fabre Medicament
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/22—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C231/24—Separation; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/22—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives

Definitions

  • the present invention relates to a method of racemization and / or acetylation for preparing N-acetyl-leucine, preferably in racemic form.
  • N-acetyl-D, L-leucine is the active ingredient of Tanganil ® which helps treat vertigo attacks.
  • N-acetyl-D, L-leucine is carried out from L-leucine and therefore involves a racemization step. This racemization takes place before the acetylation step, via a Schiff base formed in situ with salicylic aldehyde (Yamada et al., J. Org. Chem., 1983 48, 843- 846).
  • This synthesis has a molar yield of 70%.
  • the limiting steps are essentially the secondary reaction of hydrolysis of acetic anhydride and the step of isolation of the racemized leucine before the acetylation reaction. Indeed, on an industrial scale, the quantities of products brought into play for isolations prove to be very restrictive.
  • the racemization step could be carried out after the L-leucine acetylation step making it possible to avoid a step of isolating the intermediate product and that this process could be carried out in continuous flow.
  • Du Vigneaud & Meyer J. Biol Chem, 1932, 98, 295-308 had already shown that it was possible to racemize different acetylated amino acids by bringing them into the presence of acetic anhydride for several hours. However, no examples had been made with acetyl leucine.
  • the present invention thus relates to a method for racemizing N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D-leucine, as well as a process for the acetylation of leucine, in the form of a pure enantiomer (L or D) or in the form of a mixture of enantiomers in all proportions, and in particular in racemic form, in continuous flow.
  • racemic mixture A mixture containing equal amounts of two individual enantiomeric forms of opposite chirality is referred to as a "racemic mixture".
  • continuous flow process is understood to mean a process in which the reactants are introduced into the reactor and the products resulting from the reaction are recovered from the reactor as and when they are synthesized and continuously.
  • the continuous flow reaction can be carried out in a continuous flow reactor which may be a microreactor or a plate heat exchanger for example.
  • the residence time of the reactants in the reactor is defined by the time that elapses between the moment a product is introduced into the reactor and the moment when it leaves. This residence time can easily be set according to the rate of introduction of the reagents and the size of the reactor.
  • the subject of the present invention is therefore a process for preparing a mixture of N-acetyl-D, L-leucine, and in particular of a racemic mixture, comprising the following successive stages:
  • the term "mixture of N-acetyl-D, L-leucine” means a mixture of the two enantiomers N-acetyl-L-leucine and N-acetyl-D-leucine, in all proportions. each enantiomer being in particular present in an amount of 20 to 80%, in particular 30 to 70%, more particularly 40 to 60%, and in particular approximately 50% of the mixture. It will be more particularly a racemic mixture.
  • N-acetyl-L-leucine or “N-acetyl-D-leucine” is meant, in the sense of the present invention, N-acetyl-L-leucine or N-acetyl -D-leucine, respectively, having an enantiomeric excess greater than 95%, preferably greater than 99%, and especially greater than 99.9%.
  • enantiomeric excess means the molar percentage of the majority enantiomer minus the molar percentage of the minor enantiomer.
  • the term "basic addition salt” is intended to mean a salt formed when an acidic proton present in the parent compound is replaced by a metal ion, for example an alkali metal ion, a alkaline earth metal ion or aluminum ion; is coordinated with an organic or inorganic base.
  • a metal ion for example an alkali metal ion, a alkaline earth metal ion or aluminum ion; is coordinated with an organic or inorganic base.
  • it will be a salt formed by replacing a proton with an alkali metal (eg Na, K or Li) or alkaline earth metal (eg Ca or Mg), and particularly Na , K or Ca.
  • Such a salt may be obtained by reaction of the parent compound with an alkali or alkaline earth metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide.
  • this step will be carried out in an aqueous medium, that is to say using water as a solvent.
  • the base addition salt of N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D-leucine will be a salt formed by replacing the proton of the COOH function with an alkali metal (eg Na, K or Li) or alkaline earth (eg Ca or Mg), and in particular Na, K or Ca.
  • an alkali metal eg Na, K or Li
  • alkaline earth eg Ca or Mg
  • Such a salt may be obtained by reaction of N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D leucine with an alkali or alkaline earth metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide.
  • reaction will be carried out from a base addition salt of N-acetyl-L-leucine.
  • the racemization reaction may be carried out more particularly in the presence of from 2 to 5, in particular from 2.5 to 3.5 molar equivalents of acetic anhydride relative to the base addition salt of N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D-leucine, i.e. 2 to 5, especially 2.5 to 3.5 moles of acetic anhydride are used for each mole of base N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D-leucine used (this definition of molar equivalents is valid throughout the text, whatever the compounds concerned).
  • the acetic anhydride may be used pure or in the form of an aqueous solution.
  • the base addition salt of N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D-leucine will more particularly be used in the form of an aqueous solution.
  • the racemization reaction will be more particularly carried out at a temperature of 50 to 150 ° C., in particular 70 to 110 ° C., more particularly at about 90 ° C. Temperatures between 70 ° C and 150 ° C are particularly preferred and allow to obtain a substantially complete or complete racemization reaction, that is to say having a yield of more than 98%.
  • the continuous flow reactor may comprise two feeds, in particular to allow introduction into the reactor on the one hand an aqueous solution of the base addition salt of N-acetyl-L-leucine or N-acetyl- D-leucine and on the other hand acetic anhydride in pure form or optionally in the form of an aqueous solution.
  • the residence time in the continuous flow reactor may be between 30 seconds and 30 minutes.
  • the residence time will be less than 10 minutes, more preferably less than 5 minutes, for example around 2 minutes.
  • the residence time will be between 30 seconds and 5 minutes.
  • the acid treatment may be carried out by adding to the reaction medium an acid such as hydrochloric acid, especially in solution in water.
  • an acid such as hydrochloric acid, especially in solution in water.
  • This treatment will take place more particularly at the outlet of the reactor.
  • the mixture of N-acetyl-D, L-leucine thus obtained can be separated from the reaction medium by methods well known to those skilled in the art, for example by extraction, evaporation of the solvent or by precipitation and filtration.
  • the mixture of N-acetyl-D, L-leucine obtained precipitates during the acid treatment of the preceding step (b2). It is therefore recovered by simple filtration of the precipitate.
  • the base addition salt of N-acetyl-L-leucine or N-acetyl-D-leucine can be prepared from a base addition salt of L-leucine or D-leucine. leucine respectively, in particular by an acetylation reaction in the presence of acetic anhydride.
  • the method will more particularly include the following successive steps:
  • L-leucine or "D-leucine” is meant, in the sense of the present invention, L-leucine or D-leucine, respectively, having an enantiomeric excess greater than 95%, preferably greater than 99%, and especially greater than 99.9%.
  • the acetylation of a base addition salt of N-acetyl-L-Leucine or N-acetyl-D-Leucine according to step (aO) is carried out according to the method of preparation of the N-acetyl-leucine according to the invention (racemisation process) comprising the steps (bl) to (b3) described below.
  • step (aO) will be carried out in aqueous media, that is to say in the presence of water as a solvent.
  • the base addition salt of L-leucine or D-leucine will be a salt formed by replacing the proton of the COOH function with an alkali metal (eg Na, K or Li) or alkaline earth metal (by (eg Ca or Mg), and in particular Na, K or Ca.
  • an alkali metal eg Na, K or Li
  • alkaline earth metal by (eg Ca or Mg)
  • Na, K or Ca alkali metal
  • Such a salt may be obtained by reaction of L-leucine or D-leucine with a hydroxide of alkali or alkaline earth metal such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide.
  • the reaction will be carried out from a base addition salt of L-leucine to give a base addition salt of N-acetyl-L-leucine.
  • the acetylation reaction will in particular be carried out in the presence of 0.9 to 2.5, especially 1.2 to 2, more particularly 1.3 to 1.6, molar equivalents of acetic anhydride relative to the basic addition salt.
  • L-leucine or D-leucine L-leucine or D-leucine.
  • the acetic anhydride may be used pure or in the form of an aqueous solution.
  • the base addition salt of L-leucine or D-leucine will more particularly be used in the form of an aqueous solution.
  • the acetylation reaction will be carried out more particularly at a temperature of 5 to 100 ° C., in particular 25 to 50 ° C., and in particular at room temperature.
  • the acetylation reaction may be carried out in particular in continuous flow, that is to say in a continuous flow reactor which may be a microreactor or a plate heat exchanger.
  • the continuous flow reactor may comprise two feeds, in particular so as to introduce into the reactor on the one hand an aqueous solution of a base addition salt of L-leucine or D-leucine and on the other hand acetic anhydride in pure form or optionally in the form of an aqueous solution.
  • the residence time in the continuous flow reactor may be between 2 seconds and 30 minutes. Preferably, the residence time will be less than 1 minute, preferably less than 30 seconds, more preferably between 5 and 30 seconds or around 10 seconds.
  • the acetylation and racemization steps can be carried out in a two-stage continuous flow reactor (that is to say having two successive reaction zones), the acetylation step being carried out in the first stage. while the racemization step is carried out in the second stage.
  • Such a reactor may then comprise three feeds:
  • a first-stage inlet feed for introducing into the first stage of the reactor an aqueous solution of a base addition salt of L-leucine or D-leucine
  • a first stage inlet feed for introducing into the first stage of the reactor acetic anhydride in pure form or optionally of aqueous solution, in particular in an amount sufficient to carry out the acetylation reaction
  • a second stage inlet feed for introducing into the second stage of the reactor acetic anhydride in pure form or optionally of aqueous solution, in particular in an amount sufficient to carry out the racemization reaction
  • the subject of the present invention is a process for the preparation of N-acetyl-leucine comprising the following successive steps:
  • N-acetyl-leucine means N-acetyl-L-leucine, N-acetyl-D-leucine, or a mixture of N-acetyl-D, L-leucine. in all proportions, including a racemic mixture. It will be more particularly N-acetyl-L-leucine or a racemic mixture of N-acetyl-D, L-leucine.
  • the leucine used in step (b1) will be L-leucine or a racemic mixture of D, L-leucine.
  • leucine means L-leucine, D-leucine or a mixture of D, L-leucine in all proportions, especially a racemic mixture. This will be more particular L-leucine or a racemic mixture of D, L-leucine.
  • mixture of D, L-leucine is meant, in the sense of the present invention, a mixture of the two enantiomers L-leucine and D-leucine, in all proportions, each enantiomer being in particular present at a level of 20 to 80% in particular 30 to 70%, more particularly 40 to 60%, and in particular approximately 50% of the mixture. It will be more particularly a racemic mixture.
  • this step will be carried out in an aqueous medium, that is to say using water as a solvent.
  • the base addition salt of leucine will more particularly be a salt formed by replacing the proton of the COOH function of leucine with an alkali metal (eg Na, K or Li) or alkaline earth metal (e.g. or Mg), and in particular by Na, K or Ca.
  • an alkali metal eg Na, K or Li
  • alkaline earth metal e.g. or Mg
  • Na, K or Ca alkali metal
  • Such a salt may be obtained by reacting leucine with an alkali or alkaline earth metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide.
  • the acetylation reaction will in particular be carried out in the presence of 0.9 to 2.5, especially 1.2 to 2, more particularly 1.3 to 1.6 molar equivalents of acetic anhydride relative to the basic addition salt. leucine.
  • the acetylation reaction will be carried out more particularly at a temperature of 5 to 100 ° C., in particular 25 to 50 ° C., and in particular at room temperature.
  • the continuous flow reactor may comprise two feeds, in particular to allow introduction into the reactor on the one hand an aqueous solution of base addition salt of leucine and on the other hand acetic anhydride in pure form or optionally in the form of an aqueous solution.
  • the residence time in the continuous flow reactor may be between 2 seconds and 30 minutes. Preferably, the residence time will be less than 1 minute, preferably less than 30 seconds, more preferably between 5 and 30 seconds or around 10 seconds.
  • the leucine used may be L-leucine for preparing N-acetyl-L-leucine.
  • the leucine used may be a mixture of D, L-leucine, and in particular a racemic mixture, making it possible to prepare a mixture of N-acetyl-D, L-leucine, and in particular a racemic mixture.
  • the acid treatment may be carried out by adding to the reaction medium an acid such as hydrochloric acid, especially in solution in water.
  • an acid such as hydrochloric acid, especially in solution in water.
  • step (b 1) is carried out in a continuous flow reactor, this treatment will take place at the outlet of the reactor.
  • the N-acetyl-leucine thus obtained may be separated from the reaction medium by methods well known to those skilled in the art, such as, for example, by extraction, evaporation of the solvent or by precipitation and filtration.
  • the N-acetyl-leucine obtained precipitates during the acid treatment of the preceding step (b2). It is therefore recovered by simple filtration of the precipitate.
  • the method may comprise an additional racemisation step, after the acetylation step (b1) and before the acid treatment (b2), in order to obtain a mixture of N-acetyl-D, L-leucine, and in particular a mixture racemic. This concerns more particularly the cases where the leucine used is L-leucine or D-leucine.
  • This additional step can be performed under the conditions described above, in the first subject of the present invention.
  • the objective of this study is to define the necessary molar ratio of acetic anhydride so that the acetylation reaction with acetic anhydride is complete and is not disadvantageous by competition with the acetic anhydride hydrolysis reaction.
  • the residence time in the reactor / exchanger (1 process plate) was set at 9 seconds, for a temperature of the reaction medium of between 25 and 30 ° C.
  • the ratio range studied is between 0.9 and 2.0 molar equivalents. The optimum is obtained for a ratio between 1.20 and 2.00, more particularly between 1.30 and 1.60. Below this ratio, the acetylation reaction is disadvantageous compared to the acetic hydrolysis reaction. Beyond this, the drop in pH (acid instead of base) also disadvantages the acetylation reaction.
  • a solution of sodium L-leucinate, for passage in continuous flow reactor, is prepared in the following manner: 700 g of L-leucine are dissolved in a solution of 576 g of sodium hydroxide and 3.5 liters of Demineralized Water. This solution is the main fluid process. The reaction between this solution and the acetic anhydride is carried out in a continuous flow in a Boostec® reactor, made of silicon carbide.
  • the reactor / exchanger is configured with an injection-type process plate comprised between two utility plates. The volume of the process plate is 10 mL. The temperature in the reactor is maintained by the circulation of a coolant heated by a thermostatic bath.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 4.06 kg.h -1 and 0.42 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 0.91 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 4.48 kg.h -1 , which corresponds to a residence time (equivalent to the reaction time) of 8.7 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by Raman spectroscopy online at the outlet of the reactor is 40%
  • Example 2 Example 2:
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 3.95 kg ⁇ h -1 and 0.45 kg ⁇ h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.01 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 4.40 kg.h -1 , which corresponds to a residence time of 8.9 S.
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 52.degree. %.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 3.89 kg ⁇ h -1 and 0.52 kg ⁇ h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.18 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 4.41 kg.h -1 , which corresponds to a residence time of 8.9 S.
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 57.degree. %.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 3.82 kg. h -1 and 0.57 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.32 equivalents. The total flow is therefore 4.39 kg. h "1 , which corresponds to a residence time of 8.9 S.
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 83%.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective rates set at 3.64 kg. h -1 and 0.55 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.34 equivalents.
  • the total flow is therefore 4, 19 kg. h "1 , which corresponds to a residence time of 9.4 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 98%.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective rates set at 3.66 kg. h 1 and 0.62 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.50 equivalents. The total flow is therefore 4.28 kg. h "1 , which corresponds to a residence time of 9.2 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 96%.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates fixed at 3.67 kg. h -1 and 0.64 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.54 equivalents.
  • the total flow is therefore 4.31 kg. h "1 , which corresponds to a residence time of 9.1 sec
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 100%.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 3.63 kg. h -1 and 0.73 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.78 equivalents.
  • the total flow is therefore 4.36 kg. h "1 , which corresponds to a residence time of 9.0 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 90%.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 3.70 kg. h -1 and 0.78 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.86 equivalents.
  • the total flow is therefore 4.48 kg. h "1 , which corresponds to a residence time of 8.75 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 92%.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates of 3.51 kg. h -1 and 0.79 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.99 equivalents. The total flow is therefore 4.30 kg.
  • the yields were obtained differently: instead of performing online analyzes by Raman spectroscopy the reaction medium was acidified to precipitate the acetyl-L-leucine thus formed.
  • a solution of sodium L-leucinate, for passage in a continuous flow reactor is prepared in the following manner: 100 g of L-leucine are dissolved in a solution of 82.4 g of sodium hydroxide and 500 ml of Demineralized Water. This solution is the main fluid process.
  • the length of this pipe can be changed to change the residence time (equivalent to the reaction time).
  • the microreactor and the PTFE pipe are placed in a thermostatic bath to regulate the temperature.
  • the operating conditions are fixed for a fixed period. During this time, the solution coming out of the tip of the PTFE pipe is collected. This solution is cooled to 8 ° C. and the N-acetyl-L-leucine formed is precipitated by the addition of a 25% hydrochloric acid solution until a pH of 3 is reached. The suspension is stirred for 30 minutes. minutes then filtered. The white solid thus obtained is washed with deionized water at 10 ° C., before drying in an oven at 70 ° C.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 50 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 8.55 ml.min- 1 and 1.30 ml.min- 1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.30 equivalents. The total flow rate is therefore 9.85 mL.min- 1
  • the residence time was set at 2 minutes and the duration of the experiment at 12 minutes 40 seconds 18.3 g of the product were obtained in the form of crystals
  • the product was characterized by FIPLC assay (high performance liquid chromatography) in comparison with a pure N-acetyl-L-leucine control, the melting point of the crystals was determined. by differential scanning calorimetry giving a result of 183.4 ° C.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 50 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 8.55 mL ⁇ min -1 and 1.45 mL ⁇ min -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.45 equivalents.
  • the total flow rate is thus 10 ml.min -1
  • the residence time was set at 2 minutes and the experiment duration at 12 minutes 40 seconds 20.8 g of the product were obtained in the form of white crystals which corresponds to a yield of 89%
  • the product has been characterized by HPLC assay in comparison with a pure control of N-acetyl-L-leucine. Crystals were determined by differential scanning calorimetry giving a result of 185.2 ° C.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 50 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 8.55 mL ⁇ min -1 and 1.45 mL ⁇ min -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.45 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 10 ml.min -1
  • the residence time was set at 30 seconds and the duration of the experiment at 31 minutes 40 seconds 48.6 g of the product were obtained in the form of white crystals which corresponds to a yield of 86%
  • the product was characterized by HPLC assay in comparison with a pure control of N-acetyl-L-leucine
  • the melting point of the crystals was determined by differential scanning calorimetry giving a result 183.5 ° C.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 50 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 8.55 ml.min- 1 and 1.60 ml.min- 1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.60 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 10.15 mL.min -1
  • the residence time was set at 2 minutes and the duration of the experiment at 13 minutes 36 seconds 21.5 g of the product were obtained in the form of white crystals which corresponds to a yield of 86%
  • the product was characterized by HPLC assay in comparison with a pure control of N-acetyl-L-leucine. The melting point of the crystals was determined by differential scanning calorimetry giving a result of 182.7 ° C.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 5.04 kg.h -1 and 0.89 kg h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.56 equivalents.
  • the total flow rate is thus 5.93 kg.h -1 , which corresponds to a residence time of 8.7 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 100 %.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 6.03 kg ⁇ h -1 and 0.96 kg ⁇ h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.40 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 7.00 kg.h -1 , which corresponds to a residence time of 4.1 seconds .
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the reactor outlet is 94.degree. %.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 25 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 7.04 kg ⁇ h -1 and 1, 14 kg ⁇ h -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.43 equivalents.
  • the total flow rate is therefore 8.2 kg.h -1 , which corresponds to a residence time of 2.5 s
  • the yield of acetyl-L-leucinate determined by in-line Raman spectroscopy at the outlet of the reactor is 96 It is clear from Examples 15 to 17 that very good yields are obtained with very short residence times, a 100% yield is obtained with a residence time of about 9 seconds.
  • a solution of N-acetyl-L-leucine, for passage in a continuous flow reactor, is prepared in the following manner: 50 g of N-acetyl-L-leucine are dissolved in a solution of 11.6 g of hydroxide of sodium and 500 mL of demineralized water. This solution is the main fluid process. The reaction between this solution and acetic anhydride is carried out in a continuous flow in a R Series reactor of the brand Vapourtec ® . The flow rates are set to obtain a residence time in the two-minute microreactor and the desired stoichiometry with respect to the acetyl-L-leucine involved. 0.5 ml of the solution at the outlet of the reactor is treated with 1 ml of methanol. The solution thus obtained is analyzed by chiral HPLC to determine the rate of racemization.
  • the temperature of the reactor is set at 60 ° C.
  • the solution of sodium N-acetyl-L-leucinate and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to N-acetyl-L-leucine of 3.5 equivalents and a residence time of 2 minutes.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 94%.
  • the temperature of the reactor is set at 90 ° C.
  • the solution of sodium N-acetyl-L-leucinate and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to N-acetyl-L-leucine of 2.6 equivalents and a residence time of 2 minutes.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 100%.
  • the temperature of the reactor is set at 90 ° C.
  • the solution of sodium N-acetyl-L-leucinate and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to N-acetyl-L-leucine of 2.8. equivalents and a residence time of 2 minutes.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 99%.
  • the temperature of the reactor is set at 120 ° C.
  • the solution of sodium N-acetyl-L-leucinate and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to N-acetyl-L-leucine of 2.5 equivalents and a residence time of 2 minutes.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 100%.
  • the temperature of the reactor is set at 120 ° C.
  • the solution of sodium N-acetyl-L-leucinate and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to N-acetyl-L-leucine of 3.0 equivalents and a residence time of 2 minutes.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 99%.
  • the temperature of the reactor is set at 150 ° C.
  • the solution of sodium N-acetyl-L-leucinate and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to N-acetyl-L-leucine of 2.8 equivalents and a residence time of 2 minutes.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 99%.
  • the use of a continuous flow makes it possible to obtain a very good yield and this in a very short time.
  • the process for racemizing N-acetyl-L-leucine by the process according to the invention is therefore particularly effective.
  • a solution of L-leucine, for passage in a continuous flow reactor is prepared in the following manner: 85 g of L-leucine are dissolved in a solution of 64.9 g of sodium hydroxide and 425 ml of demineralised water . This solution is the main fluid process. The reaction between this solution and acetic anhydride is carried out in a continuous flow in a R Series reactor of the brand Vapourtec ® . The temperature of the reactor is set at 90 ° C. The sodium leucinate solution and pure acetic anhydride are introduced into the reactor at flow rates corresponding to a molar ratio of acetic anhydride to L-leucine of 3 equivalents and a residence time of 1 minute.
  • a solution of sodium L-leucinate, for passage in a continuous flow reactor, is prepared in the following manner: 700 g of L-leucine are dissolved in a solution of 576 g of sodium hydroxide and 3.5 liters of Demineralized Water. This solution is the main fluid process.
  • the synthesis is carried out in continuous flow in a Boostec ® reactor, made of silicon carbide.
  • the reactor / exchanger is configured in two zones.
  • the first zone consists of two injection-type process plates with a volume per plate of 10 ml.
  • the reaction between this solution and a first entry of acetic anhydride to effect the acetylation of sodium L-leucinate is carried out in this zone.
  • the temperature in the reactor is maintained by the circulation of a coolant heated by a thermostatic bath.
  • the temperature of the thermostated bath is set at 30 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates fixed at 5.00 kg ⁇ h -1 and 0.80 kg ⁇ h -1. 1.
  • These flows correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.45 equivalents and a residence time of 13 seconds.
  • the racemization is carried out in a second zone of the reactor consisting of three injection-type process plates with a volume per plate of 10 ml.
  • the temperature in this zone of the reactor is maintained by the circulation of a coolant heated by a second thermostatic bath. This makes it possible to maintain the temperature of this zone at 75 ° C., a temperature different from that of the acetylation zone.
  • a second amount of acetic anhydride is introduced at the beginning of this zone to achieve racemization.
  • a modification of this acetic anhydride flow rate makes it possible to define the desired stoichiometry with respect to the L-leucine involved.
  • the solution of acetyl-D, L-leucinate is treated with methanol (40 molar equivalents of methanol relative to the L-leucine involved).
  • methanol 40 molar equivalents of methanol relative to the L-leucine involved.
  • the solution thus obtained is analyzed by chiral HPLC to determine the rate of racemization.
  • the flow rate of the second entry of acetic anhydride is 1.80 kg.h -1 , which corresponds to a residence time in the second reactor zone of 33 S. This corresponds to a molar ratio of acetic anhydride to L-leucine of 3, 1 equivalents
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 91%.
  • the flow rate of the second entry of acetic anhydride is 2.20 kg.h -1 , which corresponds to a residence time in the second reactor zone of 31 s, which corresponds to a molar ratio of acetic anhydride to L-leucine of 3.8 equivalents
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 94%.
  • the flow rate of the second entry of acetic anhydride is 2.60 kg.h-1, which corresponds to a residence time in the second zone of the reactor of 30 s. This corresponds to a molar ratio of acetic anhydride to L-leucine of 4.4 equivalents.
  • the racemization rate determined by chiral HPLC is 97%.
  • a solution of sodium L-leucinate, for passage in a continuous flow reactor, is prepared in the following manner: 50 g of L-leucine are dissolved in a solution of 41.2 g of sodium hydroxide and 250 ml of Demineralized Water. This solution is the main fluid process.
  • the synthesis is carried out in a continuous flow in a R Series reactor of the brand Vapourtec ® .
  • the reactor is configured in two zones.
  • the first zone consists of a tubular steel reactor with a volume of 10 mL.
  • the reaction between this solution and a first entry of acetic anhydride to effect the acetylation of sodium L-leucinate is carried out in this zone.
  • the temperature in this zone is set at 50 ° C.
  • the sodium leucinate solution and the pure acetic anhydride are introduced into the reactor at respective flow rates set at 3.24 ml. min -1 and 0.55 ml min -1 . These flow rates correspond to a molar ratio of acetic anhydride to leucine of 1.45 equivalents and a residence time of 2.7 minutes.
  • the racemization is carried out in a second zone consisting of a tubular steel reactor with a volume of 10 ml.
  • the temperature in this zone is fixed at 90 ° C.
  • the second amount of acetic anhydride is introduced at the beginning of this zone at a flow rate of 0.89 ml. min -1 , which corresponds to a molar ratio of acetic anhydride to L-leucine of 2.6 equivalents and a residence time of 2.1 minutes.
  • the solution of the reaction medium leaving the reactor is collected for a period of 72 minutes. This solution is cooled to 8 ° C. and the N-acetyl-L-leucine formed is precipitated by the addition of a 25% hydrochloric acid solution until a pH of 3 is reached. The suspension is stirred for 30 minutes. minutes and filtered. The white solid thus obtained is washed with deionized water at 10 ° C., before drying in an oven at 70 ° C. 23.8 g of the product were obtained in the form of white crystals, which corresponds to a yield of 54%. The product was characterized by HPLC assay in comparison with a pure control of N-acetyl-L-leucine. The racemization rate determined by chiral HPLC is 94%.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d'un mélange de N-acétyl- D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, comprenant la réaction de racémisation d'un sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D- leucine en présence d'anhydride acétique. La présente invention concerne également un procédé de préparation de N-acétyl- leucine comprenant la réaction d'acétylation en flux continu d'un sel d'addition de base de la leucine en présence d'anhydride acétique.

Description

PROCEDE DE RACEMISATION ET D'ACETYLATION DE LA LEUCINE
La présente invention concerne un procédé de racémisation et/ou d'acétylation en vue de préparer de la N-acétyl-leucine, de préférence sous forme racémique.
La N-acétyl-D,L-leucine est le principe actif du Tanganil® qui permet de traiter les crises de vertige.
Figure imgf000002_0001
N-Acétyl-D,L-leucine
Contrairement à la majorité des synthèses chimiques de principes actifs où il convi ent de séparer les énanti omères et/ou de conserver les informations stéréo sélective s lors des étapes de synthèse, la synthèse de la N-acétyl-D,L-leucine est réalisée à partir de la L-leucine et implique donc une étape de racémisation. Cette racémisation s'effectue avant l'étape d'acétylation, en passant par l'intermédiaire d'une base de Schiff formée in situ avec l'aldéhyde salicylique (Yamada et al, J. Org. Chem., 1983 48, 843-846).
Figure imgf000002_0002
Deux réactions compétitives sont alors mises en jeu : l'acétylation de la leucine, réaction principale, où l'anhydride acétique réagit avec la fonction aminé du leucinate de sodium pour donner le N-acétyleucinate et l'hydrolyse de l'anhydride acétique en acide acétique, réaction secondaire décrite ci-dessous.
Figure imgf000003_0001
Cette synthèse présente un rendement molaire de 70%. Les étapes limitantes sont essentiellement la réaction secondaire d'hydrolyse de l'anhydride acétique et l'étape d'isolement de la leucine racémisée avant la réaction d'acétylation. En effet, à l'échelle industrielle, les quantités de produits mises en jeux pour les isolements se révèlent être très contraignantes.
Il existe donc un réel besoin de développer un nouveau procédé de préparation de la N-actéyl-D,L-leucine qui soit plus rapide et plus économique.
Les inventeurs ont ainsi découvert que l' étape de racémisation pouvait être réalisée après l'étape d'acétylation de la L-leucine permettant d'éviter une étape d'isolement du produit intermédiaire et que ce procédé pouvait être réalisé en flux continu. Du Vigneaud & Meyer (J. Biol. Chem., 1932, 98, 295-308) avaient déjà montré qu'il était possible de racémiser différents acides aminés acétylés en les mettant en présence d'anhydride acétique pendant plusieurs heures. Toutefois, aucun exemple n'avait été réalisé avec l'acétyl-leucine. En essayant de reproduire ce procédé avec l'acétyl-leucine, les inventeurs ont ainsi constaté que cette réaction de racémisation ne donnait pas de résultats satisfaisants avec l'acétyl-leucine du fait d'une réaction compétitive d'hydrolyse de l'anhydride acétique utilisé. Les inventeurs ont par ailleurs découvert de manière surprenante que la réaction de racémisation de la N-acétyl-L- leucine pouvait être améliorée en la réalisant en flux continu. Il semble en effet que la réalisation de ce procédé en flux continu permette de mieux maîtriser le mélange des réactifs et donc de mieux contrôler la réaction. Les inventeurs ont également montré que la racémisation de la N-acétyl-L-Leucine en flux continu était obtenue en un temps très court de l'ordre de quelques minutes.
Par ailleurs, il existe également un besoin de développer un nouveau procédé d'acétylation de la leucine pour la préparation de la N-actéyl-leucine qui soit plus rapide et plus économique. Les inventeurs ont découvert que la réaction d'acétylation de la leucine pouvait être améliorée en la réalisant en flux continu. Le procédé selon l'invention donne en effet de bons rendements, dans un temps très court et en utilisant moins de réactifs par rapport au procédé connu jusqu'ici.
En effet, DeWitt et al. (J Am Chem Soc (1951) 73(7) 3359_60) avait décrit la préparation de N-acétyl-L-Leucine en faisant réagir de la L-Leucine avec 3 équivalents molaire d'anhydre acétique et d'hydroxyde de sodium pendant 2h20. La N-acétyl-L- leucine est alors obtenue avec un rendement de seulement 70-80%. Par ailleurs, les auteurs de cette publication indiquaient clairement qu'un ratio molaire entre la L- Leucine et l' anhydre acétique inférieur à 2 aboutissait à des rendements bien plus faibles.
La présente invention concerne donc un procédé de racémisation de la N-acétyl- L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine, ainsi qu'un procédé d'acétylation de la leucine, sous forme d'un énantiomère pur (L ou D) ou sous forme d'un mélange d'énantiomères en toutes proportions, et notamment sous forme racémique, en flux continu.
Les stéréoisomères ou isomères optiques qui sont des images dans un miroir l'un de l'autre, mais non superposables, sont désignés par « énantiomères ».
Un mélange contenant des quantités égales de deux formes énantiomères individuelles de chiralité opposée est désigné par « mélange racémique ».
Par procédé en « flux continu » selon l'invention on entend un procédé dans lequel les réactifs sont introduits dans le réacteur et les produits résultants de la réaction sont récupérés du réacteur au fur et à mesure de leur synthèse et en continu.
La réaction en flux continu peut être réalisée dans un réacteur à flux continu qui pourra être un microréacteur ou un échangeur à plaques par exemple.
Le temps de résidence des réactifs dans le réacteur est défini par le temps qui s'écoule entre le moment où un produit est introduit dans le réacteur et le moment où il en sort. Ce temps de résidence peut facilement être fixé en fonction du débit d'introduction des réactifs et de la taille du réacteur. La présente invention a donc pour premier objet un procédé de préparation d'un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, comprenant les étapes successives suivantes :
(al) réaction de racémisation en flux continu d'un sel d'addition de base de la N- acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine en présence d'anhydride acétique pour donner un sel d'addition de base d'un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique,
(a2) traitement en milieu acide du sel d'addition de base du mélange de N-acétyl-D,L- leucine, et en particulier d'un mélange racémique, obtenu à l'étape (al) précédente, pour donner un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier un mélange racémique, et
(a3) séparation du milieu réactionnel du mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, obtenu à l'étape (a2) précédente.
Par « mélange de N-acétyl-D,L-leucine », on entend, au sens de la présente invention, un mélange des deux énantiomères N-acétyl-L-leucine et N-acétyl-D-leucine, en toutes proportions, chaque énantiomères étant notamment présent à hauteur de 20 à 80%, en particulier 30 à 70%, plus particulièrement 40 à 60%, et notamment environ 50% du mélange. Il s'agira plus particulièrement d'un mélange racémique.
Par « N-acétyl-L-leucine » ou « N-acétyl-D-leucine », on entend, au sens de la pré s ente i nventi on, de l a N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine, respectivement, ayant un excès énantiomérique supérieur à 95%, de préférence supérieur à 99%, et notamment supérieur à 99,9%.
Par « excès énantiomérique », on entend, au sens de la présente invention, le pourcentage molaire de l'énantiomère majoritaire moins le pourcentage molaire de l'énantiomère minoritaire.
Par « sel d'addition de base », on entend, au sens de la présente invention, un sel formé lorsqu'un proton acide présent dans le composé parent est soit remplacé par un ion métallique, par exemple un ion de métal alcalin, un ion de métal alcalino-terreux ou un ion d'aluminium ; soit coordonné avec une base organique ou inorganique. De préférence, il s'agira d'un sel formé par remplacement d'un proton par un métal alcalin (par ex. Na, K ou Li) ou alcalino-terreux (par ex. Ca ou Mg), et en particulier par Na, K ou Ca. Un tel sel pourra être obtenu par réaction du composé parent avec un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux tel que hydroxyde de sodium, de potassium ou de calcium. Etape (al) :
De préférence, cette étape sera réalisée en milieu aqueux, c'est-à-dire en utilisant l'eau comme solvant.
Le sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine sera un sel formé par remplacement du proton de la fonction COOH par un métal alcalin (par ex. Na, K ou Li) ou alcalino-terreux (par ex. Ca ou Mg), et en particulier par Na, K ou Ca. Un tel sel pourra être obtenu par réaction de la N-acétyl-L-leucine ou de la N- acétyl-D-leucine avec un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux tel que hydroxyde de sodium, de potassium ou de calcium.
De préférence, la réaction sera effectuée à partir d'un sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine.
La réaction de racémisation pourra être réalisée plus particulièrement en présence de 2 à 5, notamment de 2,5 à 3,5 équivalents molaires d'anhydride acétique par rapport au sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D- leucine, c'est-à-dire que l' on utilise 2 à 5, notamment 2,5 à 3,5 moles d'anhydride acétique pour chaque mole de sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine utilisée (cette définition des équivalents molaires est valable dans tout le texte, quels que soient les composés concernés).
L'anhydride acétique pourra être utilisé pur ou sous forme d'une solution aqueuse.
Le sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine sera plus particulièrement utilisé sous forme d'une solution aqueuse.
La réaction de racémisation sera plus particulièrement réalisée à une température de 50 à 150°C, notamment de 70 à 110°C, plus particulièrement à environ 90°C. Les températures comprises entre 70°C et 150°C sont particulièrement préférées et permettent l'obtention d'une réaction de racémisation pratiquement complète ou complète, c'est-à-dire ayant un rendement de plus de 98%. Le réacteur à flux continu pourra comprendre deux alimentations, afin notamment de permettre d'introduire dans le réacteur d'une part une solution aqueuse du sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine et d'autre part l'anhydride acétique sous forme pure ou éventuellement sous forme d'une solution aqueuse.
Le temps de résidence dans le réacteur à flux continu pourra être compris entre 30 secondes et 30 minutes. Préférentiellement, le temps de résidence sera inférieur à 10 minutes, encore préférentiellement inférieur à 5 minutes par exemple autour de 2 minutes. Dans une variante avantageuse de l'invention, le temps de résidence sera compris entre 30 secondes et 5 minutes.
Etape (a2) :
Le traitement acide pourra être réalisé par aj out au milieu réactionnel d'un acide tel que l'acide chlorhydrique, notamment en solution dans l'eau.
Ce traitement aura plus particulièrement lieu à la sortie du réacteur.
Etape (a3) :
Le mélange de N-acétyl-D,L-leucine ainsi obtenu pourra être séparé du milieu réactionnel par des méthodes bien connues de l'homme du métier, comme par exemple par extraction, évaporation du solvant ou encore par précipitation et filtration.
Plus particulièrement, le mélange de N-acétyl-D,L-leucine obtenu précipite lors du traitement acide de l'étape (b2) précédente. Il est donc récupéré par simple filtration du précipité.
Il pourra ensuite être purifié si nécessaire par des techniques bien connues de l'homme du métier, et notamment par recristallisation, par chromatographie sur colonne sur gel de silice ou encore par chromatographie liquide haute performance (HPLC), et plus particulièrement par recristallisation.
Le sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine peut être préparé à partir d'un sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine respectivement, notamment par une réaction d' acétylation en présence d' anhydride acétique. Dans ce cas, le procédé comprendra plus particulièrement les étapes successives suivantes :
(aO) réaction d'acétylation d'un sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D- leucine en présence d'anhydride acétique pour donner un sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine, respectivement,
(al) réaction de racémisation en flux continu d'un sel d'addition de base de la N- acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine obtenu à l'étape (aO) précédente en présence d' anhydride acétique pour donner un sel d' addition de base d'un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique,
(a2) traitement en milieu acide du sel d'addition de base d'un mélange de N-acétyl- D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, obtenu à l'étape (al) précédente, pour donner un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier un mélange racémique, et
(a3) séparation du milieu réactionnel du mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, obtenu à l'étape (a2) précédente.
Par « L-leucine » ou « D-leucine », on entend, au sens de la présente invention, de la L-leucine ou de la D-leucine, respectivement, ayant un excès énantiomérique supérieur à 95%, de préférence supérieur à 99%, et notamment supérieur à 99,9%.
Etape (aO) :
De préférence, l'acétylation d'un sel d'adition de base de la N-acétyl-L-Leucine ou de la N-acétyl-D-Leucine selon l'étape (aO) est réalisée selon le procédé de préparation de la N-acétyl-leucine selon l'invention (procédé de racémisation) comprenant les étapes (bl) à (b3) décrites ci-dessous.
De préférence, l'étape (aO) sera réalisée en milieux aqueux, c'est-à-dire en présence d'eau comme solvant.
Le sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine sera un sel formé par remplacement du proton de la fonction COOH par un métal alcalin (par ex. Na, K ou Li) ou alcalino-terreux (par ex. Ca ou Mg), et en particulier par Na, K ou Ca. Un tel sel pourra être obtenu par réaction de la L-leucine ou de la D-leucine avec un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux tel que l'hydroxyde de sodium, de potassium ou de calcium.
De préférence, la réaction sera réalisée à partir d'un sel d'addition de base de la L-leucine pour donner un sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine.
La réaction d' acétylation sera notamment réalisée en présence de 0,9 à 2,5, notamment 1,2 à 2, plus particulièrement 1,3 à 1,6 équivalents molaires d'anhydride acétique par rapport au sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine.
L'anhydride acétique pourra être utilisé pur ou sous forme d'une solution aqueuse.
Le sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine sera plus particulièrement utilisé sous forme d'une solution aqueuse.
La réaction d'acétylation sera plus particulièrement réalisée à une température de 5 à 100°C, notamment de 25 à 50°C, et en particulier à température ambiante.
La réaction d'acétylation pourra être réalisée en particulier en flux continu, c'est-à-dire dans un réacteur à flux continu qui pourra être un microréacteur ou un échangeur à plaques.
Le réacteur à flux continu pourra comprendre deux alimentations, afin notamment de permettre d'introduire dans le réacteur d'une part une solution aqueuse d'un sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine et d'autre part l'anhydride acétique sous forme pure ou éventuellement sous forme d'une solution aqueuse.
Le temps de résidence dans le réacteur à flux continu pourra être compris entre 2 secondes et 30 minutes. Préférentiellement, le temps de résidence sera inférieur à 1 minute, préférentiellement inférieur à 30 secondes, encore préférentiellement entre 5 et 30 secondes ou autour de 10 secondes.
Ainsi, les étapes d'acétylation et de racémisation pourront être réalisées dans un réacteur à flux continu à 2 étages (c'est-à-dire comportant deux zones de réaction successives), l'étape d'acétylation étant réalisée dans le premier étage tandis que l'étape de racémisation est réalisée dans le second étage.
Un tel réacteur pourra alors comprendre trois alimentations :
- une alimentation en entrée de premier étage pour introduire dans le premier étage du réacteur une solution aqueuse d'un sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine, - une alimentation en entrée de premier étage pour introduire dans le premier étage du réacteur l'anhydride acétique sous forme pure ou éventuellement de solution aqueuse, notamment dans une quantité suffisante pour réalisée la réaction d'acétylation, et
- une alimentation en entrée de second étage pour introduire dans le second étage du réacteur l'anhydride acétique sous forme pure ou éventuellement de solution aqueuse, notamment dans une quantité suffisante pour réalisée la réaction de racémisation,
la solution obtenue à la fin du premier étage et contenant le sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine étant introduite directement dans le second étage pour effectuer l'étape de racémisation.
La présente invention a pour second objet un procédé de préparation de N- acétyl-leucine comprenant les étapes successives suivantes :
(bl) réaction d'acétylation en flux continu d'un sel d'addition de base de la leucine en présence d'anhydride acétique pour donner un sel d'addition de base de la N- acétyl-leucine,
(b2) traitement en milieu acide du sel d'addition de base de la N-acétyl-leucine obtenu à l'étape (bl) précédente, pour donner de la N-acétyl-leucine, et
(b3) séparation du milieu réactionnel de la N-acétyl-leucine obtenu à l' étape (b2) précédente.
Par « N-acétyl-leucine », on entend, au sens de la présente invention, la N- acétyl-L-leucine, la N-acétyl-D-leucine, ou un mélange de N-acétyl-D,L-leucine en toutes proportions, notamment un mélange racémique. Il s'agira plus particulière de la N-acétyl-L-leucine ou d'un mélange racémique de N-acétyl-D,L-leucine. Dans ce cas, la leucine utilisée à l'étape (bl) sera la L-leucine ou un mélange racémique de D,L- leucine.
Par « leucine », on entend, au sens de la présente invention, la L-leucine, la D- leucine, ou un mélange de D,L-leucine en toutes proportions, notamment un mélange racémique. Il s'agira plus particulière de la L-leucine ou d'un mélange racémique de D,L-leucine. Par « mélange de D,L-leucine », on entend, au sens de la présente invention, un mélange des deux énantiomères L-leucine et D-leucine, en toutes proportions, chaque énantiomères étant notamment présent à hauteur de 20 à 80%, en particulier 30 à 70%, plus particulièrement 40 à 60%, et notamment environ 50% du mélange. Il s'agira plus particulièrement d'un mélange racémique.
Etape (bl) :
De préférence, cette étape sera réalisée en milieu aqueux, c'est-à-dire en utilisant l'eau comme solvant.
Le sel d'addition de base de la leucine sera plus particulièrement un sel formé par remplacement du proton de la fonction COOH de la leucine par un métal alcalin (par ex. Na, K ou Li) ou alcalino-terreux (par ex. Ca ou Mg), et en particulier par Na, K ou Ca. Un tel sel pourra être obtenu par réaction de la leucine avec un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux tel que hydroxyde de sodium, de potassium ou de calcium.
La réaction d' acétylation sera notamment réalisée en présence de 0,9 à 2,5, notamment 1,2 à 2, plus particulièrement 1,3 à 1 ,6 équivalents molaires d'anhydride acétique par rapport au sel d'addition de base de la leucine.
La réaction d'acétylation sera plus particulièrement réalisée à une température de 5 à 100°C, notamment de 25 à 50°C, et en particulier à température ambiante.
Le réacteur à flux continu pourra comprendre deux alimentations, afin notamment de permettre d'introduire dans le réacteur d'une part une solution aqueuse de sel d'addition de base de la leucine et d'autre part l'anhydride acétique sous forme pure ou éventuellement sous forme d'une solution aqueuse.
Le temps de résidence dans le réacteur à flux continu pourra être compris entre 2 secondes et 30 minutes. Préférentiellement, le temps de résidence sera inférieur à 1 minute, préférentiellement inférieur à 30 secondes, encore préférentiellement entre 5 et 30 secondes ou autour de 10 secondes.
La leucine utilisée pourra être la L-leucine permettant de préparer la N-acétyl-L- leucine. La leucine utilisée pourra être un mélange de D,L-leucine, et notamment un mélange racémique, permettant de préparer un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et notamment un mélange racémique. Etape (b2) :
Le traitement acide pourra être réalisé par aj out au milieu réactionnel d'un acide tel que l'acide chlorhydrique, notamment en solution dans l'eau.
Dans le cas où l ' étape (b l ) est réalisée dans un réacteur à flux continu, ce traitement aura lieu à la sortie du réacteur.
Etape (b3) :
La N-acétyl-leucine ainsi obtenue pourra être séparée du milieu réactionnel par des méthodes bien connues de l'homme du métier, comme par exemple par extraction, évaporation du solvant ou encore par précipitation et filtration.
Plus particulièrement, la N-acétyl-leucine obtenue précipite lors du traitement acide de l ' étape (b2) précédente. Elle est donc récupérée par simple filtration du précipité.
Elle pourra ensuite être purifiée si nécessaire par des techniques bien connues de l'homme du métier, et notamment par recristallisation, par chromatographie sur colonne sur gel de silice ou encore par chromatographie liquide haute performance (HPLC),et plus particulièrement par recristallisation.
Le procédé pourra comprendre une étape supplémentaire de racémisation, après l'étape d'acétylation (bl) et avant le traitement acide (b2), afin d'obtenir un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et notamment un mélange racémique. Cela concerne plus particulièrement les cas où la leucine utilisée est la L-leucine ou la D-leucine.
Cette étape supplémentaire pourra être réalisée dans les conditions décrites précédemment, dans le premier objet de la présente invention.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière des exemples non limitatifs qui suivent. EXEMPLES
A. Acétylation de la L-Leucine en Flux Continu
Figure imgf000013_0001
A.l. Etude du ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine
L'objectif de cette étude est de définir le ratio molaire nécessaire d'anhydride acétique pour que la réaction d'acétylation avec l'anhydride acétique soit totale et ne soit pas défavoriser par la compétition avec la réaction d'hydrolyse d'anhydride acétique. Lors de cette étude, le temps de résidence dans le réacteur/échangeur (1 plaque procédé) a été fixé à 9 secondes, pour une température du milieu réactionnel comprise entre 25 et 30°C.
La gamme de ratio étudiée est comprise entre 0,9 et 2,0 équivalents molaires. L'optimum est obtenu pour un ratio compris entre 1,20 et 2,00, plus particulièrement entre 1,30 et 1,60. En dessous de ce ratio, la réaction d'acétylation est défavorisée par rapport à la réaction d'hydrolyse acétique. Au-delà, la chute du pH (acide au lieu de base) défavorise également la réaction d'acétylation.
EXEMPLES 1-10 :
Une solution de L-leucinate de sodium, pour passage en réacteur en flux continu, est préparée de la manière suivante : 700 g de L-leucine sont dissous dans une solution de 576 g d'hydroxyde de sodium et 3,5 litres d'eau déminéralisée. Cette solution constitue le fluide principal procédé. La réaction entre cette solution et l'anhydride acétique est réalisée en flux continu dans un réacteur Boostec®, fabriqué en carbure de silicium. Le réacteur/échangeur est configuré avec une plaque procédé de type injection comprise entre deux plaques utilité. Le volume de la plaque procédé est de 10 mL. La température dans le réacteur est maintenue par la circulation d'un fluide cryoporteur chauffé par un bain thermostaté. La transformation de la L-leucine en N-acétyl-L-leucine est suivie en ligne par spectroscopie Raman quantitative. Cette méthode d'analyse est calibrée au préalable avec des solutions de concentration connue préparées avec de la L-leucine et de la N-acétyl-L-leucine pures.
Exemple 1 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 4,06 kg.h"1 et 0,42 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 0,91 équivalents. Le débit total est donc de 4,48 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence (équivalent au temps de réaction) de 8,7 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 40%. Exemple 2 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,95 kg.h"1 et 0,45 kg.h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,01 équivalents. Le débit total est donc de 4,40 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 8,9 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 52 %.
Exemple 3 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,89 kg.h"1 et 0,52 kg.h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1, 18 équivalents. Le débit total est donc de 4,41 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 8,9 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 57 %. Exemple 4 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,82 kg. h"1 et 0,57 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,32 équivalents. Le débit total est donc de 4,39 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 8,9 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 83 %.
Exemple 5 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,64 kg. h"1 et 0,55 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,34 équivalents. Le débit total est donc de 4, 19 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 9,4 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 98 %.
Exemple 6 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,66 kg. h"1 et 0,62 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,50 équivalents. Le débit total est donc de 4,28 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 9,2 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 96 %. Exemple 7 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,67 kg. h"1 et 0,64 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,54 équivalents. Le débit total est donc de 4,31 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 9, 1 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 100 %. Exemple 8 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,63 kg. h"1 et 0,73 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,78 équivalents. Le débit total est donc de 4,36 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 9,0 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 90 %.
Exemple 9 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,70 kg. h"1 et 0,78 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,86 équivalents. Le débit total est donc de 4,48 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 8,75 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 92 %.
Exemple 10 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,51 kg. h"1 et 0,79 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,99 équivalents. Le débit total est donc de 4,30 kg. h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 9, 11 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 83 %. Les résultats obtenus dans les exemples 1 à 10 sont résumés dans le tableau 1 suivant : Tableau 1 : Effet sur le rendement de la réaction du ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine
Figure imgf000017_0001
A.2. Etude du ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine (2)
Une seconde étude complémentaire à la précédente (voir paragraphe A. l .) a été réalisée avec un réacteur en flux continu plus petit que celui utilisé pour l'étude précédente. Les essais ont été réalisés à 50°C au lieu de 25°C comme dans l'étude précédente. Ces résultats confirment les tendances de celles obtenus lors de la première étude.
Les rendements ont été obtenus de façon différente : au lieu d'effectuer des analyses en ligne par spectroscopie Raman le milieu réactionnel a été acidifié pour précipiter l'acétyl-L-leucine ainsi formé.
EXEMPLES 11-14 :
Une solution de L-leucinate de sodium, pour passage en réacteur en flux continu, est préparée de la manière suivante : 100 g de L-leucine sont dissous dans une solution de 82,4 g d'hydroxyde de sodium et 500 mL d'eau déminéralisée. Cette solution constitue le fluide principal procédé. La réaction entre cette solution et l'anhydride acétique est réalisée en flux continu dans le réacteur composé d'une plaque de mélange en verre borosilicate de la marque Sigma-Aldrich® avec un volume réactionnel de 0,66 mL connecté à un tuyau en PTFE (polytétrafluoroéthylène) (diamètre interne = 1mm). La longueur de ce tuyau peut être modifiée pour pouvoir changer le temps de résidence (équivalent au temps de réaction). Le microréacteur et le tuyau en PTFE sont placés dans un bain thermostaté pour réguler la température.
Pour chaque essai les conditions opératoires sont fixées pour une durée fixée. Pendant cette durée, la solution sortant du bout du tuyau en PTFE est collectée. Cette solution est refroidie à 8°C et la N-acétyl-L-leucine formée est précipitée par l'ajout d'une solution d'acide chlorhydrique à 25 % jusqu'à atteindre un pH de 3. La suspension est agitée durant 30 minutes puis filtrée. Le solide blanc ainsi obtenu est lavé avec de l' eau déminéralisée à 10°C, avant séchage dans une étuve à 70°C.
Exemple 11 :
La température du bain thermostaté est fixée à 50°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 8,55 mL.min"1 et 1,30 mL.min"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d' anhydride acétique sur leucine de 1 ,30 équivalents. Le débit total est donc de 9,85 mL.min"1. Le temps de résidence a été fixé à 2 minutes et la durée de l'expérience à 12 minutes 40 secondes. 18,3g du produit ont été obtenus sous forme de cristaux blancs ce qui correspond à un rendement de 79%. Le produit a été caractérisé par dosage FIPLC (chromatographie liquide à haute performance) en comparaison avec un témoin pur de N-acétyl-L-leucine. Le point de fusion des cristaux a été déterminé par calorimétrie différentielle à balayage donnant un résultat de 183,4°C.
Exemple 12 :
La température du bain thermostaté est fixée à 50°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 8,55 mL.min"1 et 1,45 mL.min"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,45 équivalents. Le débit total est donc de 10 mL.min"1. Le temps de résidence a été fixé à 2 minutes et la durée de l'expérience à 12 minutes 40 secondes. 20,8 g du produit ont été obtenus sous forme de cristaux blancs ce qui correspond à un rendement de 89 %. Le produit a été caractérisé par dosage HPLC en comparaison avec un témoin pur de N-acétyl-L-leucine. Le point de fusion des cristaux a été déterminé par calorimétrie différentielle à balayage donnant un résultat de 185,2°C.
Exemple 13 :
La température du bain thermostaté est fixée à 50°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 8,55 mL.min"1 et 1,45 mL.min"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,45 équivalents. Le débit total est donc de 10 mL.min"1. Le temps de résidence a été fixé à 30 secondes et la durée de l'expérience à 31 minutes 40 secondes. 48,6 g du produit ont été obtenus sous forme de cristaux blancs ce qui correspond à un rendement de 86%. Le produit a été caractérisé par dosage HPLC en comparaison avec un témoin pur de N-acétyl-L-leucine. Le point de fusion des cristaux a été déterminé par calorimétrie différentielle à balayage donnant un résultat de 183,5°C.
Exemple 14 :
La température du bain thermostaté est fixée à 50°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 8,55 mL.min"1 et 1 ,60 mL .min"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,60 équivalents. Le débit total est donc de 10, 15 mL.min"1. Le temps de résidence a été fixé à 2 minutes et la durée de l'expérience à 13 minutes 36 secondes. 21,5 g du produit ont été obtenus sous forme de cristaux blancs ce qui correspond à un rendement de 86%. Le produit a été caractérisé par dosage HPLC en comparaison avec un témoin pur de N-acétyl-L-leucine. Le point de fusion des cristaux a été déterminé par calorimétrie différentielle à balayage donnant un résultat de 182,7°C.
A.3. Etude du Temps de Résidence EXEMPLES 15-17 :
Ces essais ont été réalisés selon le même mode opératoire que les exemples 1 à 10. Le point d'injection a été modifié ce qui permet de diminuer le volume réactionnel et donc le temps de résidence (équivalent au temps de réaction).
Exemple 15 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 5,04 kg.h"1 et 0,89 kg. h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,56 équivalents. Le débit total est donc de 5,93 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 8,7 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 100%.
Exemple 16 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 6,03 kg.h"1 et 0,96 kg.h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,40 équivalents. Le débit total est donc de 7,00 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 4, 1 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 94%.
Exemple 17 :
La température du bain thermostaté est fixée à 25°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 7,04 kg.h"1 et 1, 14 kg.h"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,43 équivalents. Le débit total est donc de 8,2 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence de 2,5 s. Le rendement en acétyl-L-leucinate déterminé par spectroscopie Raman en ligne en sortie du réacteur est de 96%. Les exemples 15 à 17 montrent clairement que de très bons rendements sont obtenus avec des temps de résidence très courts. Un rendement de 100% est obtenu avec un temps de résidence de 9 secondes environ. B. Racémisation de la N-Acétyl-L-Leucine en Flux Continu EXEMPLES 18-23 :
Une solution de N-acétyl-L-leucine, pour passage en réacteur en flux continu, est préparée de la manière suivante : 50 g de N-acétyl-L-leucine sont dissous dans une solution de 1 1 ,6 g d'hydroxyde de sodium et 500 mL d'eau déminéralisée. Cette solution constitue le fluide principal procédé. La réaction entre cette solution et l'anhydride acétique est réalisée en flux continu dans un réacteur Série R da la marque Vapourtec®. Les débits sont définis pour obtenir un temps de résidence dans le microréacteur de deux minutes et la stœchiométrie désirée par rapport à l'acétyl-L- leucine engagé. 0,5mL de la solution en sortie du réacteur est traitée avec l OmL de méthanol. La solution ainsi obtenue est analysée par HPLC chiral pour déterminer le taux de racémisation. Exemple 18 :
La température du réacteur est fixée à 60°C. La solution de N-acétyl-L-leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur N-acétyl-L-leucine de 3,5 équivalents et un temps de résidence de 2 minutes. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 94%.
Exemple 19 :
La température du réacteur est fixée à 90°C. La solution de N-acétyl-L-leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur N-acétyl-L-leucine de 2,6 équivalents et un temps de résidence de 2 minutes. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 100%.
Exemple 20 :
La température du réacteur est fixée à 90°C. La solution de N-acétyl-L-leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur N-acétyl-L-leucine de 2,8 équivalents et un temps de résidence de 2 minutes. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 99%.
Exemple 21 :
La température du réacteur est fixée à 120°C. La solution de N-acétyl-L-leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur N-acétyl-L-leucine de 2,5 équivalents et un temps de résidence de 2 minutes. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 100%.
Exemple 22 :
La température du réacteur est fixée à 120°C. La solution de N-acétyl-L-leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur N-acétyl-L-leucine de 3,0 équivalents et un temps de résidence de 2 minutes. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 99%.
Exemple 23 :
La température du réacteur est fixée à 150°C. La solution de N-acétyl-L-leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur N-acétyl-L-leucine de 2,8 équivalents et un temps de résidence de 2 minutes. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 99%. Comme on peut le constater dans les exemples 18 à 23, l'utilisation d'un flux continu permet d'obtenir un très bon rendement et ceci dans un temps très court. Le procédé de racémisation de la N-acétyl-L-leucine par le procédé selon l'invention est donc particulièrement efficace.
C. Synthèse en Flux Continu de la N-Acétyl-DX-Leucine à partir de la L-Leucine Le fait que le même réactif, l'anhydride acétique, permet d'effectuer l'acétylation de la L-leucine et aussi la racémisation de la N-acétyl-L-leucine ainsi formée permet d'envisager la synthèse de la N-acétyl-D,L-leucine dans une seule étape. Dans ce cas le produit initial, la N-acétyl-L-leucine, ne serait pas isolé mais transformé in situ. Un tel procédé serait nettement avantageux par rapport au procédé actuel industriel décrit précédemment consistant en deux étapes distinctes.
Figure imgf000023_0001
Cette série de transformations peut être réalisé de deux façons différentes.
Cl. Synthèse de la N-Acétyl-D,L-Leucine à partir de la L-Leucine en Flux Continu dans 1 Etage
Il s'agit ici d'augmenter la quantité d'anhydride acétique utilisée par rapport à celle utilisé dans les exemples 1 à 17 pour permettre de réaliser dans une seule étape l'acétylation et la racémisation consécutive.
Exemple 24 :
Une solution de L-leucine, pour passage en réacteur en flux continu, est préparée de la manière suivante : 85 g de L-leucine sont dissous dans une solution de 64,9 g d'hydroxyde de sodium et 425 mL d'eau déminéralisée. Cette solution constitue le fluide principal procédé. La réaction entre cette solution et l'anhydride acétique est réalisée en flux continu dans un réacteur Série R da la marque Vapourtec®. La température du réacteur est fixée à 90°C. La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits correspondant à un ratio molaire d'anhydride acétique sur L-leucine de 3 équivalents et un temps de résidence de 1 minute.
La solution du milieu réactionnel sortant du réacteur est collectée pendant une durée de 4 heures 10 minutes. Cette solution est refroidie à 8°C et la N-acétyl-D,L-leucine formée est précipitée par l'ajout d'une solution d'acide chlorhydrique à 25 % jusqu'à atteindre un pH de 3. La suspension est agitée durant 30 minutes et filtrée. Le solide blanc ainsi obtenu est lavé avec de l'eau déminéralisée à 10°C, avant séchage dans une étuve 70°C.
65 g du produit ont été obtenus sous forme de cristaux blancs ce qui correspond à un rendement de 61%. Le produit a été caractérisé par dosage HPLC en comparaison avec un témoin pur de N-acétyl-L-leucine. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 97,7%. C.2 Synthèse de la N-Acétyl-D,L-Leucine à partir de la L-Leucine en Flux Continu dans 2 Etages
La synthèse décrite à la section C l . n'est cependant pas celle qui est optimale. Comme démontré dans les sections précédentes, les conditions optimales pour réaliser l ' acétylation ne correspondent pas aux conditions optimales pour réaliser la racémisation. En conséquence, il est logique de réaliser le procédé dans un réacteur composé de 2 étages, qui permette de travailler avec des conditions différentes pour les 2 étapes.
EXEMPLES 25-27 :
Une solution de L-leucinate de sodium, pour passage en réacteur en flux continu, est préparée de la manière suivante : 700 g de L-leucine sont dissous dans une solution de 576 g d'hydroxyde de sodium et 3,5 litres d'eau déminéralisée. Cette solution constitue le fluide principal procédé.
La synthèse est réalisée en flux continu dans un réacteur Boostec®, fabriqué en carbure de silicium. Le réacteur/échangeur est configuré en deux zones. La première zone est constituée de deux plaques procédé de type injection avec un volume par plaque de 10 mL. La réaction entre cette solution et une première entrée d'anhydride acétique pour effectuer l'acétylation de la L-leucinate de sodium est réalisée dans cette zone. La température dans le réacteur est maintenue par la circulation d'un fluide cryoporteur chauffé par un bain thermostaté. La température du bain thermostaté est fixée à 30°C La solution de leucinate de sodium et l'anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 5,00 kg.h-1 et 0,80 kg.h-1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,45 équivalents et un temps de résidence de 13 secondes. Ces conditions ont été fixées pour les exemples 25 à 27.
La racémisation est réalisée dans une deuxième zone du réacteur constituée de trois plaques procédé de type injection avec un volume par plaque de 10 mL. La température dans cette zone du réacteur est maintenue par la circulation d'un fluide cryoporteur chauffé par un deuxième bain thermostaté. Cela permet de maintenir la température de cette zone à 75°C, température différente de celle de la zone d' acétylation. Une deuxième quantité d'anhydride acétique est introduite au début de cette zone pour réaliser la racémisation. Une modification de ce débit d'anhydride acétique permet de définir la stœchiométrie désirée par rapport à la L-leucine engagée. Afin de quencher la solution, la solution d'acétyl-D,L-leucinate est traitée avec du méthanol (40 équivalents molaires de méthanol par rapport à la L-leucine engagée). La solution ainsi obtenue est analysée par HPLC chirale pour déterminer le taux de racémisation.
Exemple 25 :
Le débit de la deuxième entrée d' anhydride acétique est de 1,80 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence dans la deuxième zone du réacteur de 33 s. Ceci correspond à un ratio molaire d'anhydride acétique sur L-leucine de 3, 1 équivalents. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 91%.
Exemple 26 :
Le débit de la deuxième entrée d'anhydride acétique est de 2,20 kg.h"1, ce qui correspond à un temps de résidence dans la deuxième zone du réacteur de 31 s. Ceci correspond à un ratio molaire d'anhydride acétique sur L-leucine de 3,8 équivalents. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 94%.
Exemple 27 :
Le débit de la deuxième entrée d'anhydride acétique est de 2,60 kg.h-1, ce qui correspond à un temps de résidence dans la deuxième zone du réacteur de 30 s. Ceci correspond à un ratio molaire d'anhydride acétique sur L-leucine de 4,4 équivalents. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 97%. EXEMPLE 28 :
Une solution de L-leucinate de sodium, pour passage en réacteur en flux continu, est préparée de la manière suivante : 50 g de L-leucine sont dissous dans une solution de 41,2 g d'hydroxyde de sodium et 250 mL d'eau déminéralisée. Cette solution constitue le fluide principal procédé.
La synthèse est réalisée en flux continu dans un réacteur Série R da la marque Vapourtec®. Le réacteur est configuré en deux zones. La première zone consiste d'un réacteur tubulaire en acier avec un volume de 10 mL. La réaction entre cette solution et une première entrée d'anhydride acétique pour effectuer l'acétylation du L-leucinate de sodium est réalisée dans cette zone. La température dans cette zone est fixée à 50°C. La solution de leucinate de sodium et l' anhydride acétique pur sont introduits dans le réacteur à des débits respectifs fixés à 3,24 ml. min"1 et 0,55 ml. min"1. Ces débits correspondent à un ratio molaire d'anhydride acétique sur leucine de 1,45 équivalents et un temps de résidence de 2,7 minutes.
La racémisation est réalisée dans une deuxième zone constituée d'un réacteur tubulaire en acier avec un volume de 10 mL. La température dans cette zone est fixée à 90°C. La deuxième quantité d'anhydride acétique est introduite au début de cette zone à un débit de 0,89 ml. min"1, ce qui correspond à un ratio molaire d'anhydride acétique sur L- leucine de 2,6 équivalents et un temps de résidence de 2, 1 minutes.
La solution du milieu réactionnel sortant du réacteur est collectée pendant une durée de 72 minutes. Cette solution est refroidie à 8°C et la N-acétyl-L-leucine formée est précipitée par l'ajout d'une solution d'acide chlorhydrique à 25 % jusqu'à atteindre un pH de 3. La suspension est agitée durant 30 minutes et filtrée. Le solide blanc ainsi obtenu est lavé avec de l'eau déminéralisée à 10°C, avant séchage dans une étuve 70°C. 23,8 g du produit ont été obtenus sous forme de cristaux blancs ce qui correspond à un rendement de 54%. Le produit a été caractérisé par dosage HPLC en comparaison avec un témoin pur de N-acétyl-L-leucine. Le taux de racémisation déterminé par HPLC chiral est de 94%.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, comprenant les étapes successives suivantes :
(al) réaction de racémisation en flux continu d'un sel d'addition de base de la N- acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine en présence d'anhydride acétique pour donner un sel d'addition de base d'un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique,
(a2) traitement en milieu acide du sel d'addition de base du mélange de N-acétyl-D,L- leucine, et en particulier d'un mélange racémique, obtenu à l ' étape (al ) précédente, pour donner un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier un mélange racémique, et
(a3) séparation du milieu réactionnel du mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et en particulier d'un mélange racémique, obtenu à l'étape (a2) précédente.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel d'addition de b sel de sodium, de potassium ou de calcium.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la réaction de racémisation est réalisée en présence de 2 à 5, notamment de 2,5 à 3,5 équivalents molaires d'anhydride acétique par rapport au sel d'addition de base de la N- acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réaction de racémisation est réalisée à une température de 50 à 150°C, notamment de 70 à 110°C, plus particulièrement à environ 90°C.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la réaction de racémisation en flux continu est réalisée dans un réacteur à flux continu et dans lequel le temps de résidence des produits dans le réacteur est inférieur à 10 minutes.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le sel d'addition de base de la N-acétyl-L-leucine ou de la N-acétyl-D-leucine est préparé à partir d'un sel d'addition de base de la L-leucine ou de la D-leucine respectivement, par une réaction d'acétylation en présence d'anhydride acétique.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réaction d'acétylation est réalisée en présence de 0,9 à 2,5, notamment 1,2 à 2, plus particulièrement 1,3 à 1,6 équivalents molaires d'anhydride acétique par rapport au sel d'addition de base de la L- leucine ou de la D-leucine.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la réaction d'acétylation est réalisée à une température de 5 à 100°C, notamment de 25 à 50°C.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la réaction d'acétylation est réalisée en flux continu, notamment dans un microréacteur ou un échangeur à plaques.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les réactions d'acétylation et de racémisation sont réalisées dans un réacteur à flux continu à deux étages, la réaction d'acétylation étant réalisée dans le premier étage et la réaction de racémisation étant réalisée dans le second étage.
11. Procédé de préparation de N-acétyl-leucine comprenant les étapes successives suivantes :
(bl) réaction d'acétylation en flux continu d'un sel d'addition de base de la leucine en présence d'anhydride acétique pour donner un sel d'addition de base de la N- acétyl-leucine,
(b2) traitement en milieu acide du sel d'addition de base de la N-acétyl-leucine obtenu à l'étape (bl) précédente, pour donner de la N-acétyl-leucine, et
(b3) séparation du milieu réactionnel de la N-acétyl-leucine obtenu à l'étape (b2) précédente.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le sel d'addition de base est un sel de sodium, de potassium ou de calcium.
13. Procédé selon l'une quelconque es revendications 11 et 12, caractérisé en ce que la réaction d'acétylation est réalisée en présence de 0,9 à 2,5, notamment 1,2 à 2, plus particulièrement 1,3 à 1,6 équivalents molaires d'anhydride acétique par rapport au sel d'addition de base de la leucine.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la réaction d'acétylation est réalisée à une température de 5 à 100°C, notamment de 25 à
50°C.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que la réaction d'acétylation en flux continu est réalisée dans un réacteur à flux continu et dans lequel le temps de résidence des produits dans le réacteur est inférieur à 30 secondes.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que la leucine utilisée est un mélange de D,L-leucine, et notamment un mélange racémique.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que la leucine utilisée est la L-leucine.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'une étape supplémentaire de racémisation est réalisée entre les étapes (b l) et (b2) afin d'obtenir un sel d'addition de base d'un mélange de N-acétyl-D,L-leucine, et notamment d'un mélange racémique.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'étape de racémisation est réalisée par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
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