PROCEDE DE SYNTHESE ENZYMATIQUE DE LA (7S)-l-(3,4-DIMETHOXY BICYCLO[4.2.0]OCTA-1,3,5-TRIENE 7-YL) N-METHYL METHANAMINE, ET APPLICATION A LA SYNTHESE DE L'IVABRADINE ET DE SES SELS

La présente invention concerne un procédé de synthèse enzymatique du composé de formule (I), la (7S)-l-(3,4-diméthoxy bicyclo[4.2.0] octa-l,3,5-triène 7-yl) N-méthyl méthanamine :

ainsi que son application à la synthèse de l'ivabradine de formule (II)

ou 3-{3-[{[(7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-trién-7 -yl]méthyl}(méthyl)amino] propyl}-7,8-diméthoxy-l,3,4,5-tétrahydiO-2H-3-benzazépin- 2-one, de ses sels d'addition à un acide pharmaceutiquement acceptable et de leurs hydrates.

L'ivabradine, ainsi que ses sels d'addition à un acide pharmaceutiquement acceptable, et plus particulièrement son chlorhydrate, possèdent des propriétés pharmacologiques et thérapeutiques très intéressantes, notamment des propriétés bradycardisantes, qui rendent ces composés utiles dans le traitement ou la prévention des différentes situations cliniques d'ischémie myocardique telles que l'angine de poitrine, l'infarctus du myocarde et les troubles du rythme associés, ainsi que dans les différentes pathologies comportant des troubles du rythme, notamment supra-ventriculaires, et dans l'insuffisance cardiaque. La préparation et l'utilisation en thérapeutique de l'ivabradine et de ses sels d'addition à un acide pharmaceutiquement acceptable, et plus particulièrement de son chlorhydrate, ont été décrits dans le brevet européen EP 0 534 859.

Ce brevet décrit la synthèse du chlorhydrate de l'ivabradine à partir du composé de formule (I).

Le composé de formule (I) est un intermédiaire-clé dans la synthèse de l'ivabradine et de ses sels pharmaceutiquement acceptables.

L'art antérieur divulgue plusieurs méthodes d'obtention du composé de formule (I).

Le brevet EP 0 534 859 décrit la synthèse du composé de formule (I) par réduction du nitrile racémique de formule (III) :

par BH ₃ dans le tétrahydrofurane,

suivie de l'addition d'acide chlorhydrique, pour conduire au chlorhydrate de l'aminé racémique de formule (IV) :

qui est mis en réaction avec du chloroformiate d'éthyle pour conduire au carbamate de formule (V) :

dont la réduction par L1AIH4 conduit à l'aminé méthylée racémique de formule (VI) :

dont le dédoublement à l'aide d'acide camphosulfonique conduit au composé de formule (I). Cette méthode a l'inconvénient de ne conduire au composé de formule (I) qu'avec un rendement très faible de 2 à 3% à partir du nitrile racémique de formule (III).

Ce rendement très faible est dû au faible rendement (4 à 5%) de l'étape de dédoublement de l'aminé secondaire de formule (VI).

Le brevet EP 1 598 333 décrit l'obtention du composé de formule (I) par salifïcation de l'aminé primaire racémique de formule (IV) par l'acide N-acétyl-L-glutamique, suivie d'une recristallisation puis retour base, pour conduire à l'aminé primaire optiquement active de formule (VII) :

qui est ensuite méthylée par la même séquence réactionnelle que précédemment (transformation en carbamate, puis réduction).

Cette méthode conduit à la méthanamine de formule (I) en 4 étapes avec un rendement d'environ 30% à partir de l' aminé primaire racémique de formule (IV). Le problème de la présente invention était d'accéder au composé de formule (I) en réduisant le nombre d'étapes à partir de l'amine primaire racémique de formule (IV), tout en conservant un bon rendement global.

Plus spécifiquement, la présente invention concerne un procédé de synthèse du carbamate de formule (IX) :

où Ri représente un groupement alkyle Q-C ₆ linéaire ou ramifié, allyle ou benzyle, par acylation enzymatique énantiosélective de l'amine racémique de formule (IV) à l'aide d'une lipase (EC 3.1.1.3 dans la classification internationale des enzymes),

par un carbonate de formule RjO-(CO)-ORi où Rj est tel que défini précédemment, en quantité allant de 1 à 15 équivalents molaires par rapport à l'amine de formule (IV), dans un solvant organique, aqueux, un mélange de solvants organiques ou un mélange de solvants organique et aqueux,

à une concentration de 5 à 500 g/L de composé de formule (IV) par litre de solvant ou mélange de solvants,

à un ratio E/S de 10/1 à 1/100, préférentiellement de 1/1 à 1/10,

à une température de 25°C à 40°C.

Le carbamate de formule (IX) obtenu selon le procédé de la présente invention a préférentiellement une pureté énantiomérique supérieure à 85%, soit un excès énantiomérique supérieur à 70%.

Parmi les lipases utilisables dans le procédé d'estérification enzymatique selon la présente invention, on peut citer à titre non limitatif les lipases de Pseudomonas fluovescens, de Pseudomonas cepacia, de Pancréas porcine, et les lipases PS 'Amano' SD (Burk olderia cepacia) et IM (immobilisée sur Diatomite). Les lipases préférées selon l'invention sont les lipases de Pseiidomonas cepacia et PS 'Amano' IM.

Les carbonates RiO-(CO)-ORi préférés sont ceux pour lesquels Rj représente un groupement allyle, éthyle ou benzyle.

Parmi les solvants organiques utilisables pour la réaction d'acylation enzymatique selon la présente invention, on peut citer à titre non limitatif l'acétate d'éthyle, le TBME, le THF, le 2- Me THF, le toluène, le 1,4-dioxane, le /e/Y-amyl alcool, le CPME et l'acétonitrile.

Les solvants préférés sont le TBME, le THF, le 2-Me THF et le 1,4-dioxane, seuls ou en mélange avec un tampon à pH=7.

Le schéma de l'acylation enzymatique selon l'invention est le suivant :

Solvant

(TV) (IX)

Le carbamate de formule (IX) est ensuite isolé du milieu réactionnel, puis il est réduit à l'aide d'un hydrure d'aluminium tel que l'hydrure de lithium aluminium L1AIH4 ou Thydrure de bis (2-méthoxy-éthoxy) sodium aluminium (RedAl),

pour conduire à l'aminé méthylée de formule (I).

Celle-ci est ensuite couplée, soit avec un composé de formule (X)

où X représente un atome d'halogène, préférentiellement un atome d'iode, soit soumis à une réaction d'amination réductrice avec un composé de formule (XI) en présence d' 'un agent réducteur :

où R ₂ représente un groupement choisi parmi CHO et CHR ₃ R , où R ₃ et R ₄ représentent chacun un groupement alkoxy (C]-C ₆ ) linéaire ou ramifié, ou bien forment ensemble avec l'atome de carbone qui les porte un cycle 1,3-dioxane, 1,3-dioxolane ou 1,3-dioxépane, pour conduire à l'ivabradine, qui est ensuite transformée en un sel d'addition à un acide pharmaceutiquement acceptable.

Le composé de formule (I) peut être également engagé dans la réaction d'amination réductrice sous la forme de son sel d'addition à un acide pharmaceutiquement acceptable, préférentiellement son chlorhydrate. Dans ce cas, l'ivabradine est obtenue directement sous la forme de chlorhydrate.

Définitions Par composé racémique, on entend composé sous la forme d'un mélange de deux énantiomères dans un rapport de 55:45 à 45:55.

Par acylation énantiosélective d'une aminé sous la forme d'un mélange de deux énantiomères, on entend acylation préférentielle de l'un des énantiomères du mélange.

Parmi les acides pharmaceutiquement acceptables, on peut citer à titre non limitatif les acides chlorhydrique, bromhydrique, sulfurique, phosphorique, acétique, trifluoroacétique, lactique, pyruvique, malonique, succinique, glutarique, fumarique, tartrique, maléïque, citrique, ascorbique, oxalique, méthanesulfonique, benzènesulfonique et camphorique. Parmi les agents réducteurs utilisables pour la réaction d'amination réductrice entre le composé de formule (I) et le composé de formule (XI), on peut citer à titre non limitatif les composés donneurs d'hydrure tel que le triacétoxyborohydrure de sodium ou le cyanoborohydrure de sodium, et le dihydrogène en présence d'un catalyseur tel que le palladium, le platine, le nickel, le ruthénium, le rhodium ou un de leurs dérivés, notamment sous forme supportée ou sous forme d'oxydes.

L'agent réducteur préféré pour la réaction d'amination réductrice entre le composé de formule (I) et le composé de formule (XI) est le dihydrogène catalysé par le palladium sur charbon.

Les exemples ci-dessous illustrent l'invention. Abréviations

CPME CycloPentyl Méthyl Ether

DEA DiEthylAmine

E Coefficient d'énantiosélectivité

E/S ratio Enzyme/Substrat exprimé en g/g

ee excès énantiomérique

éq équivalent molaire

HPLC High Performance Liquid Chromatography (Chromatographie en phase liquide à haute performance)

RedAl Hydrure de bis (2-méthoxy-éthoxy) sodium Aluminium

RMN (Spectroscopie) Résonance Magnétique Nucléaire

TBME Tert-Butyl Méthyl Ether

THF TétraHydroFurane

2-Me THF 2- Méthyl TétraHydroFurane

tr/min tours/min EXEMPLE 1 : {[(7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-triène-7-yI]m éthyl}

carbamate d'éthyle

5 mg de l-(3,4-diméthoxy bicyclo[4.2.0] octa-l ,3,5-triène 7-yl) méthanamine et 12.6 mg (10 éq) de diéthylcarbonate sont solubilisés dans le 2-Me THF.

5 mg de lipase II de Pseudomonas cepacia (PS-CII Amano) sont alors ajoutés au milieu (ratio E/S 1/1). Le milieu réactionnel est maintenu à 30°C, sous agitation 250 tr/min rotative pendant 24h à 96h.

La réaction est contrôlée par HPLC sur phase chirale dans des conditions permettant de déterminer à la fois les excès énantiomériques du carbamate et de l' aminé : Conditions phase chirale : colonne Chiralpak® IC 250*4.6

50% éthanol absoht+0.1%DEA + 50%heptam+0.1%DEA

lml.min 25°C 288nm

EXEMPLE 2 : {[(7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-triène-7-yI]m éthyl}

carbamate d'éthyle

0.5 g de l-(3,4-diméthoxy bicyclo[4.2.0] octa-l,3,5-triène 7-yl) méthanamine sont solubilisés dans 50 mL de 2 Me-THF puis on ajoute le carbonate de diéthyle (1.5mL, 12 éq). 0.5g (ratio E/S 1/1) de lipase II de Pseudomonas cepacia (PS-CII Amano) sont ajoutés au milieu qui est maintenu à 30°C pendant 48h sous agitation 220 tr/min.

Après 48h le milieu réactionnel est filtré pour éliminer l'enzyme puis évaporé. Le carbamate de configuration S est obtenu après séparation sur colonne de Si0 ₂ élution cyclohexane/acétate d'éthyle 95/5 puis 80/20 et enfin 50/50 pour récupérer l'aminé plus polaire. On obtient alors le carbamate d'éthyle de configuration S (224 mg) avec un rendement de 32.5 % par rapport à l'aminé de départ (65% par rapport à la quantité attendue de carbamate) et une pureté énantiomérique de 90%.

La réaction est contrôlée par HPLC sur phase chirale dans des conditions permettant de déterminer à la fois les excès énantiomériques du carbamate et de l'aminé :

Conditions phase chirale : colonne Chiralpak® IC 250*4.6

50% éthanol absohi+0.1%DEA + 50%heptcme+0.1%DEA

lmlmi 25°C 288nm

EXEMPLE 3 : {[(7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-triène-7-yl]m éthyl}

carbamate d'allyle

0.87 g de l-(3,4-diméthoxy bicyclo[4.2.0] octa-l,3,5-triène 7-yl) méthanamine sont solubilisés dans 100 mL de 2 Me-THF puis on ajoute le carbonate de diallyle (1.5mL, ~2éq). 0.5g (ratio E/S 1/1) de lipase II de Pseudomonas cepacia (PS-CII Amano) sont ajoutés au milieu qui est maintenu à 30° pendant 42h sous agitation à 220 tr/min.

Le milieu réactionnel est ensuite filtré pour éliminer l'enzyme puis évaporé. Le carbamate d'allyle est obtenu après séparation sur colonne de Si0 ₂ élution cyclohexane/acétate d'éthyle 95/5 puis 80/20 et enfin 50/50 pour récupérer l'aminé plus polaire.

On obtient alors le carbamate d'allyle de configuration S (440 mg) avec un rendement de 35% par rapport à l'aminé de départ (70% par rapport à la quantité attendue de carbamate) et une pureté énantiomérique de 88%.

Le milieu réactionnel est analysé par HPLC en phase inverse et l'énantiosélectivité (ee) du carbamate et de l'aminé sont contrôlées par HPLC en phase chirale selon les méthodes décrites ci-dessous :

Conditions phase inverse : colonne Phenomenex® LUNA HST 50*3 Cl 8(2) 2.5 μιη 0% à l00% de B en 8min 0.8ml.min 40°C

A (1000 eau+25 ACN+l ATFA)

B (1000 ACN+25 eau+1 ATFA)

Conditions phase chirale : colonne C iralpak® IC 250*4.6

50% isopropanol+0.1 %AE + 50%heptane+0.1%AE

lmlmin 30°C 288nm

EXEMPLE 4 : {[(7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-triène-7-yl]m éthyl}

carbamate de benzyle

0.5 g de l-(3,4-diméthoxy bicyclo[4.2.0] octa-l,3,5-triène 7-yl) méthanamine sont solubilisés dans 50 mL de 2 Me-THF puis on ajoute le carbonate de dibenzyle (4.5g, 7 éq)). 0.5g (ratio E/S 1/1) de lipase II de Pseudomonas cepacia (PS-C II Amano) sont ajoutés au milieu qui est maintenu à 30° sous agitation à 220 tr/min.

Après 24h, le milieu réactionnel est filtré pour éliminer l'enzyme puis évaporé. Le carbamate de configuration S est obtenu après séparation sur colonne de Si0 ₂ élution cyclohexane/acétate d'éthyle 95/5 puis 80/20 et enfin 50/50 pour récupérer l'aminé plus polaire.

On obtient alors le carbamate de benzyle de configuration S (0.26 g) avec un rendement de 30% par rapport à l'aminé de départ (60% par rapport à la quantité attendue de carbamate) et une pureté énantiomérique de 95%.

Le milieu réactionnel est analysé par HPLC en phase inverse et l'énantiosélectivité (ee) du carbamate et de famine sont contrôlées par HPLC en phase chirale selon les méthodes décrites ci-dessous :

Conditions phase inverse : colonne Phenomenex® LUNA HST50*3 C18(2) 2.5μιη

0% à 100% de B en 8min 0.8ml.min 40°C

A (1000 ea +25 ACN+l ATFA)

B (1000 ACN+25 eau+1 A TFA)

Conditions phase chirale : colonne Chiralpak® IC 250 *4.6

50% isopropanol+0.1%DEA + 50%heptane+0.1%DEA

lmlmin 25°C 288nm EXEMPLE 5 : (7S)-3,4-Diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-trién-7-yl]-N-m éthyl- méthanamine

Dans un réacteur, charger sous azote l'hydrure de lithium et d'aluminium (1,41 kg), et du tétrahydrofurane (32,5 1), puis couler à 20°C une solution de {[(7S)-3,4- diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-triène-7-yl]méthyl}carb amate d'éthyle (5 kg) dans le tétrahydrofurane (50 1). Chauffer au reflux pendant 1 heure, puis refroidir à une température inférieure à 15°C pour hydrolyser le mélange réactionnel par de l'eau (1 1), une solution aqueuse 5 N d'hydroxyde de sodium (1 1), puis de l'eau (1 1). Filtrer le solide obtenu. Mettre à sec la phase organique. On récupère le produit du titre sous la forme d'une huile, avec un rendement de 93%.

1H RMN (DMSO-d6, ppm / TMS) = 2.60 (m; 3H); 2.85 (m; 1 H); 3.15 (m; 1H); 3.25 (dd; 1H); 3.30 (m; 1H); 3.62 (m; 1H); 3.70 (s; 6H); 6.82 (s; 1H); 6.89 (s;lH); 8.48 (si; 1H).

EXEMPLE 6 : (7S)-3,4-Diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-trién-7-yl]-N-m éthyl- méthanamine, chlorhydrate

Dans un réacteur, charger la (7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-trién-7-yl]-N- méthyl-méthanamine (5 kg), l'acétate d'éthyle (40 1) et l'éthanol (10 1). Agiter à 20°C pendant 30 mn, puis additiomier par la vanne de fond du réacteur ou par un tube plongeant de l'acide chlorhydrique gazeux (1,012 kg). La suspension obtenue est agitée à 15-20°C pendant lh, puis filtrée ou essorée. Le précipité est lavé par un mélange acétate d'éthyle/ éthanol 4/1 (2 x 5 1), puis séché, pour conduire au produit du titre avec un rendement de 92%.

EXEMPLE 7 : Chlorhydrate de l'ivabradine

Dans un autoclave, charger 5.5 kg de 3-[2-(l,3-dioxolan-2-yl)éthyl]-7,8-diméthoxy-l ,3- dihydro-2H-3-benzazépin-2-one, 27.5 1 d'éthanol et 550 g de palladium sur charbon.

Purger à l'azote puis à l'hydrogène, chauffer à 55°C, puis hydrogéner à cette température sous une pression de 5 bars jusqu'à absorption de la quantité théorique d'hydrogène.

Ramener ensuite à température ambiante, puis décompresser l'autoclave.

Ajouter ensuite 4 kg du chlorhydrate de la (7S)-3,4-diméthoxybicyclo[4.2.0]octa-l,3,5-trién- 7-yl]-N-méthylméthanamine, 1 1 1 d'éthanol, 5.5 1 d'eau et 1 kg de palladium sur charbon. Purger à l'azote puis à l'hydrogène, chauffer à 85°C, puis hydrogéner à cette température sous une pression de 30 bars jusqu'à absorption de la quantité théorique d'hydrogène.

Revenir ensuite à température ambiante, purger l'autoclave, puis filtrer le mélange réactionnel, distiller les solvants puis isoler le chlorhydrate d'ivabradine par cristallisation dans un mélange toluène/1 -méthyl-2-pyrrolidinone.

Le chlorhydrate d'ivabradine est ainsi obtenu avec un rendement de 85 % et une pureté chimique supérieure à 99 %.

EXEMPLE 8 : Screening de lipases pour l'acylation enzymatique de la l-(3,4- diméthoxy bicyclo [4.2.0] octa-l,3j5-triène 7-yl) méthanamine

La l-(3,4-diméthoxy bicyclo[4.2.0] octa-l,3,5-triène 7-yl) méthanamine racémique (5 mg; c=10 g/L) et le carbonate de formule RiO-(CO)-ORi (10 éq) sont solubilisés dans 0.5 mL de TBME.

5 mg (c=10 g/L) de la lipase étudiée sont alors ajoutés au milieu (ratio E/S=l/1). Le milieu réactionnel est maintenu à 30°C, sous agitation 250 tr/min rotative pendant 24h.

Les milieux réactionnels sont analysés par HPLC en phase chirale pour le contrôle de l'énantiosélectivité selon la méthode :

colonne Chiralpak®IC 20 um, 250 *4.6 Acétonitrile/propcm-2-oU DEA 90/10/0.1 % ;

l ml.min ; 30°C 288nm

Les résultats sont résumés dans le tableau suivant : Conversion £¾? (%) ee (%)

Lipase Carbonate Produit E

Aminé (R) Carbamate (S)

Pseudomonas cepacia lipase II 59 >99.9 69.8 40

0

Pseudomonas fluorescens 14 12.3 73.8 7

IXa

Lipase PS 'Amano' SD 4 3.9 83.2 1 1

Lipase PS 'Amano' IM 52 91.6 83.5 36

Pseudomonas cepacia lipase II 57 97.0 73.4 26

0

Pseudomonas fluorescens _^ X _^ IXb 5 3.9 78.2 8

Ph' O 0 Ph

Lipase PS 'Amano' IM 33 44.4 89.0 27

Pseudomonas cepacia lipase II 16 17.7 89.6 22

0

Pseudomonas fluorescens IXc 3 2.2 66.1 5

Lipase PS 'Amano' IM 12 1 1.2 84.6 13

IXa : ^ = allyle

IXb : R[ = benzyle

IXc : R[ = éthyle a Excès énantiomérique ee (en %) = % énantioE2 - % énantioEl / % énantio E2 + % énantio El (énantio E2 étant rénantiomère majoritaire)

b coefficient d'énantiosélectivité E = ln[(l-c)(l-ee(S)] / ln[(l-c)(l+ee(S)] ; c= taux de conversion = ee(amine) /[ee(carbamate) + ee(amine)]