PROCEDE DE PREPARATION DE COMPOSES 3 - ( 4-HYDR0XY- 1H- IND0L- 5-YLMETHYL ) - PYRIDINIUM EN PASSANT PAR DES ENONES
La présente invention concerne un nouveau procède de préparation de composés 3-(4- hydroxy-1 H-ιndol-5-ylméthyl)-pyπdιnιums de formule (I) en passant par des enones
Les 3-(4-hydroxy-1 H-ιndol-5-ylméthyl)-pyπdιnιums sont des matières premières connues et utilisées dans l'industrie des colorants A titre d'exemple, le méthylsulfate de 3-(4- hydroxy-1-mét yl-1 H-ιndol-5-ylméthyl)-1-méthyl-pyπdιnιum peut être utilise à titre de coupleur dans des compositions pour la teinture d'oxydation des fibres kératiniques, voir la demande de brevet FR-A-2 783 520
La synthèse des 3-(4-hydroxy-1-alkyl-1 H-ιndol-5-ylméthyl)-1-alkyl-pyrιdιnιums se fait en général en plusieurs étapes, selon le schéma reactionnel simplifié figurant ci-apres
consistant dans une première étape à faire réagir un 1-alkyl-1 ,5,6,7-tetrahydro-ιndol-4- one, (composé (A)), avec la 3-pyrιdιnecarboxaldéhyde, (composé (B)), dans un solvant organique tel que par exemple le t-butanol, en présence d'une
correspondant à la température de reflux du solvant utilisé, pour obtenir un composé (C), voir notamment le procédé décrit dans la demande de brevet EP 0 377 450. Le composé (C) ainsi obtenu est ensuite quaternisé par un radical alkyle, selon les méthodes classiques de quaternisation des pyridines, pour conduire à un 3-(4-hydroxy-1-alkyl-1 H-indol-5-ylméthyl)-1-alkyl-pyridinium de formule (D).
Le rendement indiqué dans cette demande de brevet européen pour la première étape est de 9% lorsque le radical alkyle du composé (A) est le méthyle. Ce très faible rendement lors de la première étape entraîne un rendement global de l'ordre d'environ 9 %. De plus cette première étape utilise préférentiellement le tert-butylate de potassium à titre de base, cependant ce composé implique des conditions laborieuses de manipulation. D'autre part, ce procédé nécessite des conditions de température élevées. Enfin, une acidification souvent exothermique, suivie d'une purification par chromatographie, est obligatoire pour aboutir au composé (C) attendu. Par conséquent, ce procédé n'est pas transposable d'un point de vue industriel, et une méthode de synthèse plus efficace est désirable.
C'est en cherchant à remédier à ces problèmes que la demanderesse a découvert le procédé objet de l'invention.
La présente invention a donc pour objet un nouveau procédé de synthèse de 3-(4-hydroxy-1H-indol-5-ylméthyl)-pyridiniums de formule (I) suivante :
dans laquelle :
- R
T représente un atome d'hydrogène ; un radical alkyle en C C
6 ; un radical aralkyle en C
7-C
12, un radical monohydroxyalkyle en C C
6 ; un radical polyhydroxyalkyle en C
2-C
6 ; un radical alcoxy(C C
6)alkyle en C C
6 ; un radical hydroxyalcoxy(C
rC
6)alkyle en C C
6 ; un radical aminoalkyle en C C
δ ; un radical aminoalkyle en C
rC
6 dont l'aminé est mono ou disubstituée par un radical alkyle en C
rC
6, par un radical acétyle, par un radical monohydroxyalkyle en C C
6 ou par un radical polyhydroxyalkyle en C
2-C
6 ; un radical alkyl(C
r C
6)thioalkyle en C
rC
6, un radical monohydroxyalkyl(C C
6)thioalky!e en C C
6 ; un radical polyhydroxyalkyl(C
2-C
6)thioalkyle en C,-C
6 ; un radical carboxyalkyle en C C
6 ; un radical alcoxy(C
1-C
5)carbonylalkyle en C
rC
6, un radical acétylaminoalkyle en
; un radical cyanoalkyle en C
rC
6 ; un radical trifluoroalkyle en C C
6 ; un radical halogénoalkyle en C
rC
5 ; un radical phosphoalkyle en C
rC
6 ou un radical sulfoalkyle en C C
6 ;
- R2 et R3, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou d'halogène ; un radical alkyle en C C6 ; un radical aralkyle en C7-C12 ou un radical alcoxy en C C6 ;
- R
4 représente un atome d'hydrogène ou d'halogène ; un radical hydroxyle ; un radical alkyle en ; un radical aralkyle en C
7-C
12 ; un radical monohydroxyalkyle
; un radical polyhydroxyalkyle en C
2-C
6 ; un radical nitro ; un radical cyano ; un radical cyanoalkyle en C
rC
6 ; un radical alcoxy en C,-C
6 ; un radical trialkyl(C
rC
6)silanealkyle en C
rC
6 ; un radical amido ; un radical carboxyle ; un radical alkylcarbonyle en C.,-C
6 ; un radical thio ; un radical thioalkyle en C C
6 ; un radical alkyl(C C
6)thio ; un radical amino ; un radical amino protégé par un radical alkyl(C C
6)carbonyle, carbamyle ou alkyl(C.,- C
5)sulfonyle ; ou un groupement NHR" ou NR"R"' dans lesquels R" et R'", identiques ou différents, représentent un radical alkyle en C
rC
6, un radical monohydroxyalkyle en C,-C
6 ou un radical polyhydroxyalkyle en C
2-C
6 ;
R5 représente un radical alkyle en CrC6 ; un radical monohydroxyalkyle en CrC6 ; un radical polyhydroxyalkyle en C2-C6 ; un radical aralkyle en C7-C12 ; un
radical aryle ; un radical aminoalkyle en un radical aminoalkyle en C C6 dont l'aminé est protégée par un radical alkyl(C1-C6)carbonyle. carbamyle ou alkyl(C1-C6)sulfonyle ; un radical carboxyalkyle en C,-Cg ; un radical cyanoalkyle en CrC6 ; un radical carbamylalkyle en C,-C6 ; un radical trifluoroalkyle en C,-C6 ; un radical trialkyl(C C6)silanealkyle en C C6 ; un radical sulfonamidoalkyle en C C6 ; un radical alkyl(C1-C6)carboxyalkyle en CrC6 ; un radical alkyl(C C6)sulfinylalkyle en C C6 ; un radical alkyl(C C6)sulfonylalkyle en C C6 ; un radical alkyl(CrC6)cétoalkyle en CrC6 ; un radical N-alkyl(C1-C6)carbamylalkyle en CrC6 ; un radical N-alkyl(C1-C6)sulfonamidoalkyle en CrC6 ;
R6 représente un atome d'hydrogène ou d'halogène ; un radical alkyle en C C6 ; un radical alcoxy en C,-C6 ; un radical acétylamino ; un radical monohydroxyalkyle en C C6 ; un radical polyhydroxyalkyle en C2-C6 ; un radical alcoxy(C C6)alkyle en CrC6 ; un radical thiophène ; un radical furane ; un radical phényle ; ou un radical aralkyle en C C6 ;
- X représente un anion monovalent ou divalent ;
consistant dans une première étape, à faire réagir dans un solvant contenant au moins une base, un 1 ,5,6,7-tetrahydro-indol-4-one de formule (II) suivante :
dans lequel R,, R
2, R
3 et R
6 ont les mêmes significations que celles indiquées ci- dessus pour les composés de formule (I), avec une 3-pyridinecarboxaldéhyde de formule (III) suivante :
(III) dans laquelle R4 a les mêmes significations que celles indiquées ci-dessus pour les composés de formule (I), pour obtenir un dérivé d'énone de formule (IV) suivante :
dans lequel R1 t R2, R3, R4 et R6 ont les mêmes significations que celles indiquées ci-dessus pour les composés de formule (I), puis dans une deuxième étape, à faire réagir, en milieu solvant, ledit dérivé d'énone de formule (IV) avec un agent quaternisant R5X dans lequel R5 et X ont les mêmes significations que celles indiquées ci-dessus pour les composés de formule (I), pour obtenir une cyclohexénone de formule (V) suivante :
dans laquelle les radicaux R1 à R6 et X ' ont les mêmes significations que celles indiquées ci-dessus pour les composés de formule (I), puis dans une troisième
étape, à aromatiser ladite cyclohexénone de formule (V) ainsi obtenue, en milieu solvant et en présence d'une base, pour obtenir le composé de formule (I) attendu.
Ce procédé de synthèse conforme à l'invention peut être représenté selon le schéma de synthèse ci-après :
Le procédé de synthèse des 3-(4-hydroxy-1 H-indol-5-ylméthyl)-pyridiniums de formule (I) conforme à l'invention se distingue essentiellement de celui décrit dans l'art antérieur par le fait que les conditions de température et la base utilisée lors de la première étape permettent d'aboutir à un composé de formule (IV), de manière sécurisée, (les bases employées ne nécessitant pas de conditions particulières de manipulations). De plus les composés de formule (I) sont obtenus avec un rendement global supérieur à 45 % alors que le rendement global du procédé antérieur n'était d'environ que de 9 %. Enfin les composés de formule (I) ne nécessitent pas d'étape supplémentaire de purification par chromatographie. comme cela est le cas pour le procédé de l'art antérieur. Ces avantages rendent le procédé de synthèse conforme à l'invention parfaitement transposable sur un plan industriel.
Selon le procédé de l'invention, R1 et R5, indépendamment l'un de l'autre, représentent de préférence un radical méthyle, éthyle ou 2-hydroxyéthyle ; R2, R3, R4 et R6 représentent de préférence un atome d'hydrogène ou un radical méthyle.
Selon l'invention, X " est de préférence choisi parmi un atome d'halogène tel que le chlore, le brome ou l'iode ; un hydroxyde ; un hydrogénosulfate ; un alkylsulfate ou un carboxylate.
Parmi les 3-(4-hydroxy-1 H-indol-5-ylméthyl)-pyridiniums de formule (I) que l'on peut obtenir en mettant en œuvre le procédé de l'invention, on peut notamment citer :
- le méthylsulfate de 3-(4-hydroxy-1-méthyl-1 H-indol-5-ylméthyl)-1 -méthyl- pyridinium ;
- le chlorure de 3-(4-hydroxy-1-méthyl-1 H-indol-5-ylméthyl)-1-méthyl-pyridinium ; et
- le chlorure de 3-(4-hydroxy-1-méthyl-1 H-indol-5-ylméthyl)-1-(2-hydroxyéthyl)- pyridinium.
D'une manière avantageuse, le ou les solvants utilisés dans les différentes étapes du procédé conforme à l'invention sont des solvants inertes comme par exemple un alcool inférieur en CrC4 tel que le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol ou l'isobutanol ; l'éther éthylique ; le tert-butylméthyléther ; le tetrahydrofurane ; le toluène ; l'hexane ; l'heptane ; l'acétate d'éthyle ; le chloroforme ; le dichlorométhane ou l'acétonitrile ; en présence ou non d'un agent de transfert de phase tel que par exemple un ammonium quaternaire ou un sel d'acide sulfosuccinique. De façon préférentielle, le solvant utilisé est un alcool en C C4 tel que le méthanol, l'éthanol, l'isobutanol ; le tetrahydrofurane ou l'acétate d'éthyle.
Le solvant utilisé lors de la première étape est de préférence choisi parmi le méthanol, l'éthanol, le tetrahydrofurane et le toluène.
Le solvant utilisé lors de la deuxième étape est de préférence choisi parmi l'acétate d'éthyle et le tetrahydrofurane.
Le solvant utilisé lors de la troisième étape est de préférence choisi parmi l'éthanol, l'isopropanol et l'isobutanol.
La base utilisée lors de la première étape est de préférence choisie parmi l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, et le méthylate de sodium. La quantité de base utilisée est de préférence de l'ordre de deux équivalents molaires par rapport au nombre de mole de composé de formule (II) à faire réagir.
La base utilisée lors de la troisième étape est de préférence choisie parmi la triéthylamine et la pipéridine. La quantité de base utilisée est de préférence de l'ordre de deux équivalents et demi par rapport au nombre de mole de composé de formule (V) à faire réagir.
L'agent quatemisant utilisé lors de la deuxième étape est de préférence choisi parmi le diméthylsulfate et le chlorométhane.
Selon une forme de réalisation avantageuse du procédé de l'invention, la température de la réaction lors de la première étape est comprise entre 0 et 60°C environ et de préférence entre 20 et 30°C environ. Une température tout particulièrement préférée se situe aux environs de 25°C.
Bien entendu, lors de la première étape, et en fonction de la nature des différents radicaux présents sur le composé de formule (II) de départ, l'homme de l'art veillera à protéger certains substituants pour que ceux-ci n'interviennent pas dans la suite des réactions. Ainsi, et à titre d'exemple, lorsqu'un composé de formule (II) dans lequel R4 représente un radical hydroxyle est utilisé, il conviendra alors de protéger ledit radical hydroxyle à l'aide d'un groupement protecteur en formant l'éther benzilique correspondant.
Lorsque la réaction est terminée, les produits attendus, tels que par exemple le méthylsulfate de 3-(4-hydroxy-1 -méthyl-1 H-indol-5-ylméthyl)-1 -méthyl-pyridinium, peuvent, le cas échéant, être récupérés par des méthodes bien connues de l'état de la technique telles que la filtration ou cristallisation.
Les composés de formule (I) obtenus selon le procédé conforme à l'invention peuvent être utilisés comme produits finis dans tout type d'industrie comme l'industrie cosmétique, notamment à titre de coupleur pour la teinture d'oxydation des fibres kératiniques.
Les dérivés d'énone de formule (IV) et (V) formés respectivement à la fin de la première étape et de la deuxième étape du procédé de synthèse conforme à l'invention sont des composés nouveaux, et à ce titre, constituent un autre objet de l'invention.
Parmi ces dérivés d'énone de formule (IV) et (V) on peut notamment citer :
- le 1-méthyl-5-pyridin-3-ylméthylène-1 ,5,6,7-tetrahydro-indol-4-one ;
- le méthylsulfate de 1 -méthyl-3-(1-méthyl-4-oxo-1 ,4,6,7-tetrahydro-indol-5- ylidèneméthyl)-pyridinium ; - le chlorure de 1-méthyl-3-(1-méthyl-4-oxo-1 ,4,6,7-tetrahydro-indol-5- ylidèneméthyl)-pyridinium ; et
- le chlorure de 1-(2-hydroxyéthyl)-3-(1 -méthyl-4-oxo-1 ,4,6,7-tetrahydro-indol-5- ylidèneméthyl)-pyridinium.
Ces nouveaux dérivés d'énone de formules (IV) et (V) peuvent bien entendu être utilisés dans tout type d'industrie, chimique, cosmétique, alimentaire, pharmaceutique ou autre. Ils peuvent notamment être utilisés à titre de composés intermédiaires dans la synthèse des composés de formule (I) tels définis précédemment.
L'exemple de préparation qui suit est destiné à illustrer l'invention.
EXEMPLES
EXEMPLE 1 : Synthèse du méthylsulfate de 3-(4-hydroxy-1 -méthyl-1 H-indol- 5-ylméthyl)-1 -méthyl-pyridinium
a) Etape n° 1 : Préparation du 1-méthyl-5-pyridin-3-ylméthylène-1 , 5,6,7- tetrahvdro-indol-4-one
Dans un ballon de 250 ml, on a dissous 4,5 g de 1-méthyl-1 ,5,6;7-tetrahydro- indol-4-one (0,03 mole) et 9,8 g de pyridine-3-carboxaldéhyde (0,09 mole) dans 15 ml de toluène. On a ensuite ajouté au milieu réactionnel 11 ml d'une solution de méthylate de sodium dans du méthanol à 30% (0,06 mole) en refroidissant à l'aide d'un bain de glace/eau. On a agité le milieu réactionnel à 25 °C pendant 4 heures. Le milieu réactionnel a ensuite été évaporé sous vide presque à sec. Le résidu obtenu a été mélangé avec 30 ml d'eau, puis refroidi à 4°C pendant 1 heure. Le solide obtenu a ensuite été rincé par 2 fois 20 ml d'eau. Après séchage, on a obtenu 4,6 g d'une poudre blanche avec un rendement de 64 % et dont le point de fusion (Kofler) était de 159 °C. L'analyse RMN-1H (CDCI3, 200 MHz) conforme au produit attendu était la suivante :
8,49 (d, J = 2Hz, 1 H) ; 8,39 (dd, J = 2,5 Hz, 1 H) ; 7,5 (m, 2H) ;
7,19 (dd, J = 5,8Hz, 1 H) ; 6,51 (d, J = 3Hz, 1 H) ; 6,46 (d, J = 3 Hz, 1 H) ;
3,44 (s, 3H) ; 2,95 (t, J = 6Hz, 2H) ; 2,68 (t, J = 6Hz, 2H).
b) Etape n°2 : Préparation du méthylsulfate de 1-méthyl-3-(1 -méthyl-4-oxo- 1 ,4,6,7-tetrahvdro-indol-5-ylidèneméthyl)-pyridinium
10 g de 1 -méthyl-5-pyridin-3-ylméthylène-1 ,5,6,7-tetrahydro-indol-one (42 mmole) obtenu selon le protocole décrit à l'étape précédente ont été mis en suspension dans 100 ml d'acétate d'éthyle. On a ensuite ajouté 4,5 ml, (47,3 mmole) de sulfate de diméthyle de densité d = 1 ,325. Le mélange hétérogène a été chauffé au reflux pendant 2 heures puis refroidi à température ambiante. Le solide jaune obtenu a été filtré, rincé trois fois avec 30 ml d'acétate d'éthyle. On a obtenu 15,1 g de produit attendu avec un rendement de 99%, et dont le point de fusion (Kofler) était de 170°C. L'analyse RMN-1H (DMSO, 200MHz) conforme au produit attendu était la suivante :
9,21 (s, 1 H) ; 9,01 (d, J = 6Hz, 1 H) ; 8,70 (d, J = 8Hz, 1 H) ; 8,24 (dd, 8Hz, 1 H) ; 7,55 (s, 1 H) ; 6,96 (d, J = 3Hz, 1 H) ;
6,50 (d, J = 3Hz, 1 H) ; 4,45 (s, 3H) ; 3,80 (s, 3H) ; 3,45 (s, 3H) ; 3,13 (t, J = 6Hz, 2H) ; 2,97 (t, J = 6Hz, 2H).
c) Etape n°3 : Préparation du méthylsulfate de 3-(4-hvdroxy-1-méthyl-1 H-indol-5- ylméthyl)-1 -méthyl-pyridinium
Dans un ballon de 250 ml, on a introduit 12,0 g (33mmole) de méthylsulfate de 1- méthyl-3-(1-méthyl-4-oxo-1 ,4,6,7-tetrahydro-indol-5-ylidèneméthyl)-pyridinium obtenu ci-dessus à l'étape précédente et 90 ml d'éthanol absolu. On a chauffé sous azote au reflux pour obtenir une solution homogène. On a ensuite ajouté 12 ml (86 mmole) de triéthylamine de densité d = 0,726. On a continué à chauffer le mélange réactionnel au reflux pendant environ 16 heures. Le milieu réactionnel a ensuite été refroidi à température ambiante. Le solide obtenu a été filtré, puis rincé trois fois avec 30 ml d'éthanol absolu. On a obtenu, avec un rendement de 82,5%, 9,9 g du produit attendu sous la forme d'un solide jaune foncé qui a fondu 215 °C (Kofler). L'analyse RMN-1H conforme au produit attendu était la suivante :
,25 (s, 1H);8,96(s, 1H) ; 8,84 (d, J = 6HZ, 1H) ; 8,40 (d, J = 8HZ, 1H); ,06 (dd, J = 6, 8Hz, 1H) ; 7,21 (d, J = 3Hz, 1H) ; 7,08 (d, J = 7 Hz, 1 H) ; ,94 (d, J = 7Hz, 1 H) ; 6,70 (d, J = 3Hz, 1H) ; 4,38 (s, 3H) ; 4,22 (s, 2H) ; ,77 (s, 3H) ; 3,44 (s, 3H).