OBJET DE L’INVENTION

La présente invention concerne la synthèse de colorants. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de préparation de l’indigo, éventuellement substitué, à partir d’un acide anthranilique éventuellement substitué.

ARRIERE-PLAN DE L’INVENTION

Avec sa couleur bleue puissante et profonde, que l’on retrouve notamment dans le jean et le chèche des Touaregs, l’indigo est connu de tous depuis plusieurs millénaires. Historiquement, l’indigo était principalement obtenu par extraction puis oxydation de l’indican contenu dans les plantes de la famille des Indigofera, en particulier l’indigotier. Aux 17 ^eme et 18 ^eme siècles, pour répondre à la forte demande occidentale en indigo, des cultures d’indigotier ont été mises en place en Amérique du Nord, aux Antilles françaises et en Inde. Toutefois, la production d’indigo naturel a été peu à peu remplacée par une production par synthèse chimique. Aujourd'hui, 50 000 tonnes d'indigo synthétique sont produites chaque année et la majeure partie de cette production est destinée à la teinture des 4 milliards de vêtements en jean fabriqués chaque année.

Depuis la première synthèse réalisée à la fin du 19 ^eme siècle par le chimiste Adolf von Baeyer, à partir du 2-nitrobenzaldéhyde et de l’acétone, plusieurs procédés de préparation de l’indigo ont été proposés.

Karl Heumann (Chem. Ber, 1890, 3431) a proposé deux stratégies pour la synthèse d’indigo. Une première dans laquelle l’aniline et l’acide chloroacétique réagissent pour former la N- phénylglycine, qui à son tour est convertie en indoxyle, en milieu basique. L’indoxyle est ensuite oxydé pour former l’indigo. De faibles rendements sont toutefois obtenus avec cette première stratégie. La deuxième stratégie utilise l’acide anthranilique à la place de l’aniline : celui-ci est mis en réaction avec l’acide chloroacétique pour produire l’acide 2- (carboxyméthylamino)benzoïque. Ce dernier est ensuite mis en présence d’une base, pour former l’acide 2-indoxylcarboxylique. L’indigo est enfin produit par chauffage et oxydation dudit acide. Les rendements obtenus restent toutefois modestes, et le procédé est très énergivore, peu écologique et utilise des réactifs toxiques, en particulier l’acide chloroacétique.

La formation de l’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque à partir de l’acide anthranilique et de l’acide chloroacétique est une étape clé dans la synthèse de l’indigo. Diverses conditions réactionnelles ont été décrites, mais les rendements obtenus ne sont pas suffisamment élevés pour un procédé industriel. Par exemple, la réaction décrite dans la demande de brevet US2008/051426 est mise en œuvre en présence de bicarbonate de sodium à 40-45°C et permet d’atteindre un rendement de 80% seulement. Lai et al. (Helvetica Chimica Acta 2008, 91, 1975- 1983) décrivent la même réaction en présence d’un mélange de bicarbonate de sodium et d’hydroxyde de sodium, mise en oeuvre au reflux de l’eau. Un rendement de 90% en acide 2- (carboxy méthylamino)benzoïque est obtenu. Outre les rendements insuffisants, l’acide chloroacétique utilisé dans ces procédés est un réactif toxique.

Koeppe et al. (ChemPhotoChem 2019, 3, 613-618) décrivent la formation de l’acide 2-(carboxy méthylamino)benzoïque par amination réductrice à partir de l’acide anthranilique et du glyoxylate d’éthyle, en présence de cyanoborohydrure de sodium. Toutefois, cette réaction génère beaucoup de déchets, notamment à cause du cyanoborohydrure de sodium qui est utilisé en grandes quantités et qui n’est pas recyclable. En outre, l’utilisation d’un glyoxylate nécessite une étape supplémentaire de saponification avec de la soude pour obtenir ledit acide.

Ainsi, il subsiste donc un réel besoin de mettre à disposition un procédé amélioré de préparation de l’indigo qui soit simple, efficace et écologique.

RESUME DE L’INVENTION

Dans ce contexte, les inventeurs ont développé un procédé de préparation d’indigo, éventuellement substitué, en trois étapes, simple et adaptée à l’échelle industrielle, mis en œuvre à partir d’acide anthranilique, éventuellement substitué, et d’acide glyoxylique. L’étape clé de ce procédé met en œuvre un catalyseur métallique, en particulier de palladium, avantageusement hétérogène, sous atmosphère d’hydrogène, permettant d’obtenir un acide 2- (carboxy méthylamino)benzoïque, éventuellement substitué, avec d’excellents rendements. Cet acide peut ensuite être efficacement converti en indigo éventuellement substitué, en particulier via une cyclisation en présence d’anhydride acétique et une dimérisation en milieu basique. Le procédé est très écologique, dans la mesure où il génère peu de déchets et, utilise des solvants et un catalyseur qui peuvent être recyclés. En outre, le procédé utilise l’acide glyoxylique, qui est non toxique et qui peut être obtenu à partir d’éthanol ou d’acide glycolique biosourcé.

Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un composé de formule (III) : dans lequel chacun de Ri, R2, R3 et R4 est indépendamment un hydrogène, un halogène, -CN, - NO ₂ , -C(O)H, -SO3H, -CO2H, -SO3 Mi ⁺ , -CO2 M ₂ ⁺ , -SO3R5, -CO2R6, -C(O)R ₇ OU -OR ₈ , chacun de Mi ⁺ et M2 ⁺ étant indépendamment un cation, chacun de R5, RÔ, R7 , et Rs étant indépendamment un groupe aliphatique en CI-CÔ ou un aryle ; ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) la mise en réaction d’un composé de formule (I) : dans lequel chacun de Ri, R2, R3 et R4 est tel que défini ci-dessus, avec l’acide glyoxylique sous hydrogénation en présence d’un catalyseur métallique dans un solvant, pour obtenir un composé de formule (II) : dans lequel chacun de Ri, R2, R3 et R4 est tel que défini ci-dessus; b) la conversion dudit composé de formule (II) en ledit composé de formule (III) ; c) la récupération dudit composé de formule (III). Dans un mode de réalisation préféré, Ri, R2, R3, et R4 sont des hydrogènes.

De préférence, le catalyseur métallique est un catalyseur de palladium, de nickel, ou de platine. De manière plus préférée, le catalyseur métallique est le palladium sur charbon, le palladium sur oxyde d’aluminium, le nickel sur oxyde d’aluminium, le nickel sur oxyde d’aluminium et oxyde de silice, ou le platine sur charbon. De manière encore plus préférée, le catalyseur métallique est le palladium sur charbon.

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape de récupération du catalyseur métallique, après l’étape a), de préférence par filtration.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre, après l’étape a), une étape de récupération du solvant de l’étape a), de préférence par distillation ou évaporation sous pression réduite.

De préférence, le solvant de l’étape a) est un solvant polaire, tel que le THF ou un mélange THF/eau.

Selon un autre mode de réalisation particulier, l’acide glyoxylique est obtenu à partir d’éthanol ou d’acide glycolique biosourcé.

Selon un autre mode de réalisation particulier, la mise en réaction à l’étape a) est réalisée à une température comprise entre 35 °C et 120 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h.

De manière particulière, la quantité de catalyseur métallique à l’étape a), est comprise entre 0,0001 % et 40 % en poids, de préférence entre 5% et 25% en poids, par rapport au poids du composé de formule (I), et la pression d’hydrogène est comprise entre 1 et 30 bars, de préférence entre 5 et 20 bars.

De manière particulière, l’étape b) comprend : bl) la mise en réaction d’un composé de formule (II) tel que défini dans la présente demande avec l’anhydride acétique, pour obtenir un composé de formule (IF) : dans lequel chacun de Ri, R2, R3 et R4 est indépendamment un hydrogène, un halogène, -CN, - NO ₂ , -C(O)H, -SO3H, -CO2H, -SO3 Mi ⁺ , -CO2 M ₂ ⁺ , -SO3R5, -CO2R6, -C(O)R ₇ OU -OR ₈ , chacun de Mi ⁺ et M2 ⁺ étant indépendamment un cation, chacun de R5, RÔ, R7 , et Rs étant indépendamment un groupe aliphatique en CI-CÔ ou un aryle ; et b2) la mise en réaction dudit composé de formule (II’) avec une base, pour obtenir un composé de formule (III) tel que défini dans la présente demande.

Selon un mode préféré, le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes : a) la mise en réaction d’un composé de formule (I) tel que défini dans la présente demande avec l’acide glyoxylique en présence de palladium sur charbon et sous atmosphère d’hydrogène, dans un solvant polaire, à une température comprise entre 35 °C et 120 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h, pour obtenir un composé de formule (II) tel que défini dans la présente demande ; bl) la mise en réaction dudit composé de formule (II) avec l’anhydride acétique, en présence d’une base, de préférence une base aminée, telle que la triéthylamine, ladite mise en réaction étant réalisée successivement :

- à une température comprise entre 10 °C et 40 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, puis

- à une température comprise entre 70 °C et 110 °C, de préférence pendant une durée entre 15 minutes et 3 heures, pour obtenir un composé de formule (II') tel que défini dans la présente demande ; b2) la mise en réaction dudit composé de formule (II’) avec une base, de préférence un hydroxyde, tel que l’hydroxyde de sodium, dans l’eau, à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h, pour obtenir un composé de formule (III) tel que défini dans la présente demande ; et c) la récupération dudit composé de formule (III). Dans un mode de réalisation particulier, le composé de formule (I), en particulier l’acide anthranilique, est biosourcé. Dans un mode réalisation plus particulier, le composé de formule (I), en particulier l’acide anthranilique, est produit par une cellule hôte recombinante, ladite cellule étant de préférence microbienne. De préférence, la cellule hôte recombinante microbienne est choisie parmi Escherichia (Escherichia coli), Streptomyces, Bacillus, Cupridavidus, Corynebacterium Mycobacterium, Kitasatospora, Luteipulveratus, Thermobifida, Thermomonospora, Frankia, Pseudonocardia, Saccharothrix, Kutzneria, Lentzea, Prauserella, Salinispora, Micromonospora, Actinoplanes, Catenulispora, Mycolicibacterium, Dietzia, Aeromicrobium, Nonomuraea, Blastococcus, Modestobacter, Saccharopolyspora, Amycolatopsis, Actinopolyspora, Acidimicrobium, Photorhabdus, Hoeflea, Azospirillum, Crinalium, et Cylindrospermum, de préférence choisie parmi Escherichia, Streptomyces, Corynebacterium et Bacillus, et de manière encore plus préférée, la cellule hôte recombinante microbienne est Escherichia coli.

DESCRIPTION DETAILLEE

Définitions

L’expression “C _x -C _y ” associée à un groupe chimique, dans laquelle x et y sont des entiers, signifie que ledit groupe chimique comprend de x à y atomes de carbone. Par exemple, si l’expression Ci-Cô est associée à un groupe chimique, cela signifie que ledit groupe chimique comprend de 1 à 6 atomes de carbone, notamment 1, 2, 3, 4, 5, ou 6 atomes de carbone.

Par « groupe aliphatique », on entend un groupe hydrocarboné, saturé ou insaturé, cyclique ou acyclique (de préférence acyclique), linéaire ou ramifié. Dans un mode particulier, ledit groupe aliphatique en CI-CÔ est un alkyle en CI-CÔ, un alcényle en C2-C6, ou un alcynyle en C2-C6.

Par « alkyle », on entend un groupe hydrocarboné, saturé, acyclique, linéaire ou ramifié. Des exemples d’ alkyle (ou alkyle en CI-CÔ) sont notamment un méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, tert-butyle, pentyle, ou hexyle.

Par « alcényle », on entend un groupe hydrocarboné acyclique, insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant au moins une double liaison carbone-carbone. Des exemples d’ alcényle (ou alcényle en C2-C6) sont notamment un éthényle, propényle, isopropényle, butényle, isobutényle, pentényle, ou hexényle. Par « alcynyle », on entend un groupe hydrocarboné acyclique, insaturé, linéaire ou ramifié, comprenant au moins une triple liaison carbone-carbone. Des exemples d’ alcynyle (ou alcynyle en C ₂ -C ₆ ) sont notamment un éthynyle, propynyle, butynyle, pentynyle, ou hexynyle.

Par « aryle », on entend un groupe hydrocarboné aromatique, mono- ou polycyclique, ayant de préférence de 6 à 20 chaînons. Des exemples de groupements aryles sont le phényle, le biphényle, et le naphtyle, de préférence un phényle.

Par « halogène », on entend un fluor, un chlore, un brome ou un iode, de préférence un brome.

Par « cation », on entend un atome ou groupe d’atomes ayant une charge positive (par exemple, une charge +1, +2, +3, ou +4). Ledit cation peut être un cation organique ou inorganique, de préférence, un cation inorganique. Des exemples de cations organiques sont notamment un cation tétra(alkyle en Ci-C6)ammonium, un cation pyridinium, ou un cation tétra(alkyle en Ci- C6)phosphonium. Des exemples de cations inorganiques sont notamment un cation alcalin (tel qu’un sodium, un lithium, un potassium, ou un césium), un cation alcalino-terreux (tel qu’un magnésium ou un calcium), un cation aluminium, ou un cation ammonium (NÜ4 ⁺ ). Un cation préféré est un cation sodium.

Dans la présente demande, l’abréviation « Ac » signifie « acétyle » (i.e. -C(O)-CÜ3).

Dans la présente demande, le terme « environ » associé à une valeur est un terme bien connu de l’homme du métier et signifie que ladite valeur peut varier dans une certaine mesure selon le contexte dans lequel le terme est utilisé. Si certaines utilisations de ce terme ne sont pas claires pour l'homme du métier selon le contexte, alors « environ » signifie plus ou moins 30 %, plus ou moins 20 %, de préférence plus ou moins 10 % de ladite valeur associée.

Sauf indication contraire, lorsqu’une gamme est exprimée au moyen de l’expression « compris entre », les valeurs limites sont incluses au sein de la gamme décrite.

La présente invention fournit un procédé qui permet d’accéder à un composé de type indigo, éventuellement substitué, de manière simple, efficace et écologique.

Le procédé selon l’invention est un procédé de préparation d’un composé de formule (III) : ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) la mise en réaction d’un composé de formule (I) : avec l’acide glyoxylique sous hydrogénation en présence d’un catalyseur métallique dans un solvant, pour obtenir un composé de formule (II) : b) la conversion dudit composé de formule (II) en un composé de formule (III) tel que défini ci-dessus ; c) la récupération dudit composé de formule (III) ; formules dans lesquelles chacun de Ri, R2, R3 et R4 est indépendamment un hydrogène, un halogène, -CN, -NO ₂ , -C(O)H, -SO3H, -CO ₂ H, -SO3 Mi ⁺ , -CO ₂ M ₂ ⁺ , -SO3R5, -CO2R6, -C(O)R ₇ ou -ORs, chacun de Mi ⁺ et M2 ⁺ étant indépendamment un cation (de préférence un cation alcalin tel que le sodium), chacun de R5, RÔ, R7 , et Rs étant indépendamment un groupe aliphatique en CI-CÔ (tel qu’un alkyle en CI-CÔ) ou un aryle (tel qu’un phényle).

Dans un mode de réalisation particulier, les composés de formule (I), (II), et (III) sont tels qu’au moins deux groupes (de préférence, au moins trois) parmi Ri, R2, R3, et R4 sont des hydrogènes. Dans un mode de réalisation particulier, les composés de formule (I), (II), et (III) sont tels que Ri, R3, et R4 sont des hydrogènes, et R2 est -SO3’ Na ⁺ .

Dans un autre mode de réalisation particulier, les composés de formule (I), (II), et (III) sont tels que chacun de Ri, R2, R3 et R4est indépendamment un hydrogène ou un brome, sous réserve qu’au moins un de Ri, R2, R3, et R4 est un hydrogène et au moins un autre de Ri, R2, R3, et R4 est un brome.

Dans un mode préféré, les composés de formule (I), (II), et (III) sont tels que Ri, R2, R3, et R4 sont des hydrogènes. Dans un tel mode préféré, le composé de formule (I) est l’acide anthranilique, le composé de formule (II) est l’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque, et le composé de formule (III) est l’indigo. L’indigo (n° CAS : 482-89-3) est également appelé indigotine et est représenté par la formule suivante :

L’étape a) du procédé selon l’invention comprend la mise en réaction d’un composé de formule (I) tel que défini dans la présente demande avec l’acide glyoxylique dans un solvant, sous hydrogénation en présence d’un catalyseur métallique (ou de manière équivalente « sous hydrogénation métallo-catalysée »). L’hydrogénation métallo-catalysée à l’étape a) permet une réduction de F imine formée par le couplage entre la fonction amine dudit composé de formule (I) et la fonction aldéhyde de l’acide glyoxylique, pour former ainsi un composé de formule (II) tel que défini dans la présente demande.

L’hydrogénation métallo-catalysée met en œuvre un catalyseur métallique, sous atmosphère d’hydrogène. La pression d’hydrogène à l’étape a) peut en particulier être comprise entre 1 et 30 bars, de préférence entre 5 et 20 bars, mieux encore environ 10 bars.

Le catalyseur métallique est avantageusement hétérogène. Le terme « hétérogène » qualifiant un catalyseur est bien connu de l’homme du métier et signifie que le catalyseur n’est pas dans la même phase que le milieu réactionnel dans lequel il est mis en œuvre. Typiquement, un catalyseur métallique hétérogène mis en œuvre à l’étape a) est solide et le milieu réactionnel est liquide et/ou gazeux. Le catalyseur métallique est avantageusement un catalyseur de métal de transition. Des exemples de métaux de transition sont notamment le nickel, le palladium, le platine, le rhodium, ou une combinaison de ceux-ci. Dans un mode de réalisation particulier, le catalyseur métallique est un catalyseur de palladium de nickel, ou de platine. De préférence, le catalyseur métallique est le palladium sur charbon, le palladium sur oxyde d’aluminium, le nickel sur oxyde d’aluminium, le nickel sur oxyde d’aluminium et oxyde de silice, ou le platine sur charbon. Comme exemple de nickel sur oxyde d’aluminium et oxyde de silice, on peut citer la gamme NiSat®, incluant le Ni/AhCh-SiCh 54%Ni - 310RS, commercialisée par la société Clariant. Comme exemple de nickel sur oxyde d’aluminium, on peut citer le Ni/AhCh 21%Ni (HTC 500Ni-Johnson-Matthey).

De manière encore plus préférée, le catalyseur métallique est le palladium sur charbon.

La quantité de catalyseur métallique utilisée à l’étape a) peut être comprise entre 0,0001 % et 40 % en poids, en particulier entre 1 % et 30 % en poids, de préférence entre 5 % et 25 % en poids, mieux entre 5 % et 15 % en poids, par exemple environ 10 % en poids, par rapport au poids dudit composé de formule (I).

La mise en réaction à l’étape a) peut être réalisée à une température comprise entre 35 °C et 120 °C, notamment entre 35 °C et 90 °C, voire entre 35 °C et 65 °C, par exemple environ 50 °C. La mise en réaction à l’étape a) peut être réalisée pendant une durée comprise entre 30 secondes et 15h, notamment entre 15 minutes et 8h, voire entre 2h et 8h, par exemple environ 4h. Le solvant à l’étape a) est en particulier un solvant polaire, par exemple un éther tel que le THF ou l’éther diéthylique, un alcool tel que l’éthanol, le propanol ou le butanol, le diméthylsulfoxyde, l’eau, ou une combinaison de ceux-ci, de préférence le tétrahydrofurane (THF) ou un mélange THF/eau. D’autres solvants, notamment ceux classiquement utilisés dans les réactions d’hydrogénation métallo-catalysées peuvent également être utilisés.

Dans un mode de réalisation particulier, l’étape a) comprend : i) la formation d’un mélange par addition d’un composé de formule (I) tel que défini dans la présente demande et du catalyseur métallique, de préférence le palladium sur charbon, dans un solvant polaire, tel que le THF ou un mélange THF/eau, sous agitation ; ii) la mise du mélange de l’étape i) sous pression d’hydrogène, ladite pression étant de préférence comprise entre 1 et 30 bars (mieux entre 5 et 20 bars) ; iii) le chauffage du mélange de l’étape ii) à une température comprise entre 35 °C et 120 °C (en particulier, entre 35 °C et 65 °C) ; et iv) l’addition de l’acide glyoxylique au mélange de l’étape iii).

De préférence, la mise en réaction à l’étape a) est réalisée pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h, mieux encore entre 15 minutes et 8h, voire entre 2h et 8h, par exemple environ 4h.

L’acide glyoxylique utilisé comme matière première dans le procédé de l’invention peut être produit par tout type de procédé de synthèse chimique. De préférence, l’acide glyoxylique est obtenu à partir d’éthanol biosourcé (également appelé « bioéthanol ») ou d’acide glycolique biosourcé.

Le composé de formule (I), utilisé comme matière première dans le procédé de l’invention, peut être produit par un procédé de synthèse chimique ou un procédé biologique. De préférence, le composé de formule (I) (de préférence l’acide anthranilique) est obtenu par un procédé biologique, par exemple au moyen d’une cellule hôte ou une séquence génétique de celle-ci.

Dans un mode de réalisation préféré, le composé de formule (I) (de préférence l’acide anthranilique) est produit par une cellule hôte recombinante, ladite cellule étant de préférence microbienne. L'utilisation d'une telle cellule hôte recombinante permet de fournir le composé de formule (I) (de préférence l’acide anthranilique) en grandes quantités et dans des conditions douces par simple fermentation. Le terme « cellule hôte recombinante » désigne une cellule qui n'existe pas dans la nature et qui contient un génome modifié résultant soit d'une délétion, soit d'une insertion, soit d'une modification d'un ou plusieurs éléments génétiques. Le terme "cellule hôte" englobe également toute descendance d'une cellule hôte parente qui n'est pas identique à la cellule hôte parente en raison de mutations qui se produisent pendant la réplication. La cellule hôte peut être une cellule hôte microbienne ou végétale. De préférence, la cellule hôte est une cellule hôte microbienne. Tel qu'utilisé ici, le terme « cellule hôte microbienne » désigne une bactérie, un champignon filamenteux ou une levure, de préférence une bactérie ou une levure, plus préférentiellement une bactérie.

En particulier, la cellule hôte peut être une bactérie du genre Escherichia, Streptomyces, Corynebacterium, Bacillus, Achromobacter, Brevibacterium, Arthrobacter, Flavobacterium, ou Pseudomonas. Plus particulièrement, la cellule hôte peut être une bactérie Escherichia coli, Streptomyces coelicolor, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Achromobacter-polymorph, Achromobacter xerosis, Brevibacterium protoformiae, Arthrobacter oxydans, Flavobacterium esteraromaticum, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas diminuta, ou Pseudomonas eruginosa.

De préférence, la cellule hôte est une bactérie du genre Escherichia, telle qu' Escherichia coli ou Streptomyces, telle que Streptomyces coelicolor. Les procédés biologiques d'obtention d’acide anthranilique à partir d'une cellule hôte microbienne recombinante ont fait l'objet de la demande internationale de brevet n° PCT/EP2021/079927, et l'homme du métier pourra aisément s'y référer.

Un catalyseur métallique, en particulier hétérogène, présente l’avantage de pouvoir être séparé plus facilement du milieu réactionnel de l’étape a), pour pouvoir ensuite être récupéré et réutilisé, c’est-à-dire recyclé. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre, après l’étape a), une étape de récupération du catalyseur métallique, en particulier hétérogène. Cette étape de récupération du catalyseur est de préférence réalisée par filtration, par exemple par filtration sur célite.

Le solvant utilisé à l’étape a) peut également être récupéré et réutilisé, c’est-à-dire recyclé. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre, après l’étape a), une étape de récupération dudit solvant. Cette étape de récupération du solvant est de préférence réalisée par distillation ou évaporation sous pression réduite.

L’étape b) du procédé de l’invention comprend la conversion d’un composé de formule (II) tel que défini dans la présente demande en un composé de formule (III) tel que défini dans la présente demande.

De manière préférée, l’étape b) comprend : bl) la mise en réaction d’un composé de formule (II) tel que défini dans la présente demande avec l’anhydride acétique, pour obtenir un composé de formule (II’) : dans lequel chacun de Ri, R2, R3 et R4 est indépendamment un hydrogène, un halogène, -CN, - NO ₂ , -C(O)H, -SO3H, -CO2H, -SO3 Mi ⁺ , -CO2 M ₂ ⁺ , -SO3R5, -CO2R6, -C(O)R ₇ OU -OR ₈ , chacun de Mi ⁺ et M2 ⁺ étant indépendamment un cation (de préférence un cation alcalin tel que le sodium), chacun de R5, RÔ, R7 , et Rs étant indépendamment un groupe aliphatique en CI-CÔ (tel qu’un alkyle en CI-CÔ) ou un aryle (tel qu’un phényle) ; et b2) la mise en réaction dudit composé de formule (II’) avec une base, pour obtenir un composé de formule (III) tel que défini dans la présente demande.

Dans un mode de réalisation particulier, le composé de formule (II’) est tel qu’au moins deux groupes (de préférence, au moins trois) parmi Ri, R2, R3, et R4 sont des hydrogènes.

Dans un mode de réalisation particulier, le composé de formule (II’) est tel que Ri, R3, et R4 sont des hydrogènes, et R2 est -SO3’ Na ⁺ .

Dans un autre mode de réalisation particulier, le composé de formule (II’) est tel que chacun de Ri, R2, R3 et R4est indépendamment un hydrogène ou un brome, sous réserve qu’au moins un de Ri, R2, R3, et R4 est un hydrogène et au moins un autre de Ri, R2, R3, et R4 est un brome.

Dans un mode préféré, le composé de formule (II’) est tel que Ri, R2, R3, et R4 sont des hydrogènes. Dans un tel mode préféré, le composé de formule (II’) est l’acétate de 1- acétylindol- 3 -yle.

De préférence, la mise en réaction à l’étape bl) est réalisée en présence d’une base. Lorsqu’elle est présente, une telle base est avantageusement une base aminée. Des exemples de bases aminées sont notamment la triéthylamine, la diisopropyléthylamine, la diméthylphénylamine, ou la pipéridine.

De préférence, ladite base aminée est la triéthylamine.

Dans un mode de réalisation particulier, l’étape bl) comprend la formation d’un mélange comprenant (de préférence, constitué de) un composé de formule (II), l’anhydride acétique et l’éventuelle base (de préférence la triéthylamine), et la mise sous agitation du mélange réactionnel résultant.

La mise en réaction à l’étape bl) est avantageusement réalisée successivement :

- à une température comprise entre 10 °C et 40 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures (par exemple, environ 30 minutes), puis - à une température comprise entre 70 °C et 110 °C, de préférence pendant une durée entre 15 minutes et 3 heures (par exemple, environ 30 minutes).

La quantité molaire d’anhydride acétique à l’étape bl) peut être comprise entre 3 et 10 équivalents par rapport à la quantité molaire du composé de formule (II). La quantité molaire de base à l’étape bl), lorsqu’elle est présente, peut être comprise entre 3 et 10 équivalents par rapport à la quantité molaire du composé de formule (II).

La base à l’étape bl), lorsqu’elle est présente, peut éventuellement être récupérée et réutilisée, c’est-à-dire recyclée. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre, après l’étape bl), une étape de récupération de la base de l’étape bl), de préférence par distillation ou évaporation sous pression réduite.

L’étape b2) permet de convertir ledit composé de formule (II') obtenu à l’étape bl) en ledit composé de formule (III). L’étape b2) est réalisée en présence d’une base. Cette base peut être une base oxygénée telle qu’un hydroxyde (par exemple, l’hydroxyde de sodium ou de potassium), un alcoolate (par exemple, l’éthylate de sodium ou l’isopropylate de sodium) ou un carbonate (par exemple, le carbonate de sodium).

De préférence, la base de l’étape b2) est un hydroxyde, en particulier l’hydroxyde de sodium. La quantité molaire de base à l’étape b2) peut être comprise entre 4 et 25 équivalents par rapport à la quantité molaire dudit composé de formule (II').

Dans un mode de réalisation particulier, la mise en réaction à l’étape b2) est réalisée dans l’eau ou dans un mélange eau/alcool. Des exemples d’alcool sont notamment l’éthanol, le propanol ou le butanol, de préférence l’éthanol. L’eau peut éventuellement contenir un ou plusieurs additifs, qui peuvent par exemple être choisis parmi des dérivés glycolés (par exemple l’éthylène glycol, le diéthylène glycol, ou le propylène glycol) et des tensioactifs.

Dans un mode de réalisation, la mise en réaction à l’étape b2) est réalisée à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h.

Dans un mode de réalisation particulier, l’étape b2) comprend la formation d’un mélange par addition d’un composé de formule (II’) tel que défini ci-dessus dans une solution de la base dans l’eau, puis l’agitation du mélange résultant à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h. Le composé de formule (III) obtenu à l’étape b) du procédé de l’invention, et en particulier à l’étape b2), est typiquement obtenu sous la forme d’un précipité. L’étape c) du procédé de l’invention comprend la récupération du composé de formule (III) obtenu à l’étape b). Le composé de formule (III) peut être isolé à l’étape c) par toute technique connue de l’homme du métier, par exemple par filtration.

La pureté du composé de formule (III) obtenu par le procédé de l’invention est avantageusement supérieure ou égale à 90%, de préférence supérieure ou égale à 95%, voire supérieure ou égale à 98%.

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend les étapes suivantes : a) la mise en réaction d’un composé de formule (I) tel que défini ci-dessus avec l’acide glyoxylique en présence de palladium sur charbon et sous atmosphère d’hydrogène, dans un solvant polaire (tel qu’un mélange THF/eau), à une température comprise entre 35 °C et 120 °C (par exemple, entre 35 °C et 65 °C), de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h, pour obtenir un composé de formule (II) tel que défini ci-dessus ; bl) la mise en réaction dudit composé de formule (II) avec l’anhydride acétique, en présence d’une base, de préférence une base aminée, telle que la triéthylamine, ladite mise en réaction étant réalisée successivement :

- à une température comprise entre 10 °C et 40 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, puis

- à une température comprise entre 70 °C et 110 °C, de préférence pendant une durée entre 15 minutes et 3 heures, pour obtenir un composé de formule (II’) tel que défini ci-dessus; b2) la mise en réaction dudit composé de formule (II’) avec une base, de préférence un hydroxyde, tel que l’hydroxyde de sodium, dans l’eau, à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h, pour obtenir un composé de formule (III) tel que défini ci-dessus ; et c) la récupération dudit composé de formule (III).

Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé comprend les étapes suivantes : a) la mise en réaction d’un composé de formule (I) tel que défini ci-dessus avec l’acide glyoxylique en présence de palladium sur charbon et sous atmosphère d’hydrogène, dans un solvant polaire (de préférence, un mélange THF/eau), à une température comprise entre 35 °C et 120 °C (par exemple, entre 35 °C et 65 °C), de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h, pour obtenir un composé de formule (II) tel que défini ci-dessus ; a’) la récupération du palladium sur charbon, de préférence par filtration, et la récupération du solvant polaire, de préférence par distillation ou évaporation sous pression réduite ; bl) la mise en réaction dudit composé de formule (II) avec l’anhydride acétique, en présence d’une base, de préférence une base aminée, telle que la triéthylamine, ladite mise en réaction étant réalisée successivement :

- à une température comprise entre 10 °C et 40 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, puis

- à une température comprise entre 70 °C et 110 °C, de préférence pendant une durée entre 15 minutes et 3 heures, pour obtenir un composé de formule (II’) tel que défini ci-dessus ; b’) la récupération de la base aminée, de préférence par distillation ou évaporation sous pression réduite ; b2) la mise en réaction dudit composé de formule (II’) avec une base, de préférence un hydroxyde, tel que l’hydroxyde de sodium, dans l’eau, à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h, pour obtenir un composé de formule (III) tel que défini ci-dessus ; et c) la récupération dudit composé de formule (III).

Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention est essentiellement constitué des étapes a), bl), b2) et c) telles que décrites dans la présente demande. Par « procédé essentiellement constitué des étapes a), bl) et b2) », on entend un procédé constitué des étapes réactionnelles a), bl) et b2), de l’étape c) de récupération du composé de formule (III), et pouvant comprendre en outre un ou plusieurs étapes additionnelles de traitement classiques, en particulier à la fin de chacune des étapes a), bl) et b2). Ces étapes couramment utilisées en synthèse organique sont, par exemple, des étapes de lavage, d’extraction liquide-liquide, de filtration, de purification ou de séchage.

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé est essentiellement constitué des étapes suivantes : a) la mise en réaction un composé de formule (I) tel que défini ci-dessus avec l’acide glyoxylique en présence de palladium sur charbon et sous atmosphère d’hydrogène, dans un solvant polaire tel qu’un mélange THF/eau, à une température comprise entre 35 °C et 120 °C (par exemple, entre 35 °C et 65 °C), de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h, pour obtenir un composé de formule (II) tel que défini ci-dessus ; bl) la mise en réaction de dudit composé de formule (II) avec l’anhydride acétique, en présence d’une base, de préférence une base aminée, telle que la triéthylamine, ladite mise en réaction étant réalisée successivement :

- à une température comprise entre 10 °C et 40 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, puis

- à une température comprise entre 70 °C et 110 °C, de préférence pendant une durée entre 15 minutes et 3 heures, pour obtenir un composé de formule (II’) tel que défini ci-dessus ; b2) la mise en réaction dudit composé de formule (II’) avec une base, de préférence un hydroxyde, tel que l’hydroxyde de sodium, dans l’eau, à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h, pour obtenir un composé de formule (III) tel que défini ci-dessus ; et c) la récupération dudit composé de formule (III).

Un objet préféré de la présente invention est un procédé de préparation de l’indigo comprenant les étapes suivantes : a) la mise en réaction de l’acide anthranilique avec l’acide glyoxylique sous hydrogénation en présence d’un catalyseur métallique dans un solvant, pour obtenir l’acide 2- (carboxyméthylamino) benzoïque ; b) la conversion de l’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque en indigo ; et c) la récupération de l’indigo.

De préférence, le catalyseur métallique est un catalyseur de palladium, de préférence le palladium sur charbon.

Dans un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape de récupération du catalyseur métallique, après l’étape a), de préférence par filtration.

Dans un autre mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention comprend en outre, après l’étape a), une étape de récupération du solvant de l’étape a), de préférence par distillation ou évaporation sous pression réduite.

De préférence, le solvant de l’étape a) est un solvant polaire, tel que le THF ou un mélange THF/eau.

Selon un autre mode de réalisation particulier, l’acide glyoxylique est obtenu à partir d’éthanol ou d’acide glycolique biosourcé.

Selon un autre mode de réalisation particulier, la mise en réaction à l’étape a) est réalisée à une température comprise entre 35 °C et 120 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h. De manière particulière, la quantité de catalyseur métallique à l’étape a), est comprise entre 0,0001 % et 40 % en poids, de préférence entre 5% et 25% en poids, par rapport au poids d’acide anthranilique, et la pression d’hydrogène est comprise entre 1 et 30 bars, de préférence entre 5 et 20 bars.

De manière particulière, l’étape b) comprend : bl) la mise en réaction de l’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque avec l’anhydride acétique, pour obtenir l’acétate de l-acétylindol-3-yle; et b2) la mise en réaction de l’acétate de l-acétylindol-3-yle avec une base, pour obtenir l’indigo. Selon un mode préféré, le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes : a) la mise en réaction de l’acide anthranilique avec l’acide glyoxylique en présence de palladium sur charbon et sous atmosphère d’hydrogène, dans un solvant polaire, à une température comprise entre 35 °C et 120 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 30 secondes et 8h, pour obtenir l’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque ; bl) la mise en réaction de l’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque avec l’anhydride acétique, en présence d’une base, de préférence une base aminée, telle que la triéthylamine, ladite mise en réaction étant réalisée successivement :

- à une température comprise entre 10 °C et 40 °C, de préférence pendant une durée comprise entre 15 minutes et 3 heures, puis

- à une température comprise entre 70 °C et 110 °C, de préférence pendant une durée entre 15 minutes et 3 heures, pour obtenir l’acétate de l-acétylindol-3-yle ; b2) la mise en réaction de l’acétate de l-acétylindol-3-yle avec une base, de préférence un hydroxyde, tel que l’hydroxyde de sodium, dans l’eau, à une température comprise entre 80°C et 110 °C, de préférence pendant une durée comprise entre Ih et 5h, pour obtenir l’indigo ; et c) la récupération de l’indigo.

Dans un mode de réalisation particulier, le composé de formule (I), en particulier l’acide anthranilique est biosourcé. Par produit ou composé « biosourcé », il est entendu un produit ou composé issu de la matière organique renouvelable d’origine microbienne, végétale, fongique ou animale, et plus précisément microbienne dans le contexte de la présente invention. Comme exemple de bactéries produisant de l’acide anthranilique il peut être cité de manière non exhaustive les bactéries Gram+ ou Gram-, telles que les bactéries du genre Escherichia (Escherichia coli), Streptomyces, Bacillus, Cupridavidus, Corynebacterium Mycobacterium, Kitasatospora, Luteipulveratus, Thermobifida, Thermomonospora, Frankia, Pseudonocardia, Saccharothrix, Kulz.neria, Lentzea, Prauserella, Salinispora, Micromonospora, Actinoplanes, Catenulispora, Mycolicibacterium, Dietzia, Aeromicrobium, Nonomuraea, Blastococcus, Modestobacter, Saccharopolyspora, Amycolatopsis, Actinopolyspora, Acidimicrobium, Photorhabdus, Hoeflea, Azospirillum, Crinalium, et Cylindrospermum.

Dans un mode de réalisation plus particulier, le composé de formule (I), en particulier, l’acide anthranilique est produit par une cellule hôte recombinante, ladite cellule étant de préférence microbienne. Des exemples de cellules hôtes recombinantes microbiennes sont décrits dans la demande internationale WO 2022/090363 (PCT/EP2021/079927). Selon un mode préféré de l’invention, la cellule hôte recombinante microbienne est choisie parmi Escherichia (Escherichia coli), Streptomyces, Bacillus, Cupridavidus, Corynebacterium Mycobacterium, Kitasatospora, Luteipulveratus, Thermobifida, Thermomonospora, Frankia, Pseudonocardia, Saccharothrix, Kutzneria, Lentzea, Prauserella, Salinispora, Micromonospora, Actinoplanes, Catenulispora, Mycolicibacterium, Dietzia, Aeromicrobium, Nonomuraea, Blastococcus, Modestobacter, Saccharopolyspora, Amycolatopsis, Actinopolyspora, Acidimicrobium, Photorhabdus, Hoeflea, Azospirillum, Crinalium, et Cylindrospermum. Selon un mode encore plus préféré, la cellule hôte recombinante microbienne est choisie parmi Escherichia, Streptomyces, Corynebacterium et Bacillus, et de manière encore plus préférée, la cellule hôte recombinante microbienne est Escherichia coli.

EXEMPLES

L’invention sera mieux comprise à la lumière des exemples suivants, qui sont donnés à titre purement illustratif et n’ont pas pour but de limiter la portée de l’invention, définie par les revendications annexées.

Exemple 1. Procédé de préparation d’un composé de formule (III) : l’indigo

5 volumes/poids (également noté « V/P », où 1 V/P vaut 1 litre par kg) de THF sont introduits préalablement au chargement, sous 90 tours/min d’agitation, de 1 kg d’acide anthranilique et de 0, 1 kg de palladium sur charbon (10 % en poids de palladium, 50 % humide) dans le réacteur. Le mélange est alors pressurisé sous 10 bars d’hydrogène et porté à 50 °C avant l’introduction en 30 min de 1,3 V/P d’une solution aqueuse à 50 % d’acide glyoxylique (1,2 équivalent molaire).

Le milieu réactionnel est ensuite maintenu chauffé à 50°C et agité à 90 tours/min durant 3h30 supplémentaires. Si les conditions techniques permettent des prélèvements réguliers, l’avancement de la réaction peut être suivie par HPLC.

Lorsque la conversion est suffisante > 97 %, la réaction est arrêtée et filtrée sur célite (1 V/P) afin de retirer les particules de palladium. Le solvant est ensuite évaporé pour obtenir 1,3 kg d’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque (2) dont la pureté est évaluée à 85 % par RMN. Les 15 % d’impuretés présentes sont essentiellement constitués de minéraux.

RMN 1H (400 MHz, DMSO) : ô 7.78 (dd, J = 8.1, 1.7 Hz, 1H), 7.29 (t, J = 1.5 Hz, 1H), 6.54 - 6.51 (m, 2H), 3.75 (s, 2H)

RMN 13C : (101 MHz, DMSO) ô 172.6, 170.9, 149.8, 132.9, 131.8, 114.0, 113.4, 111.0, 46.5 Temps de rétention HPLC : Acide anthranilique (1) : 9,4 min ; Acide 2- (carboxyméthylamino)benzoïque (2) : 13,1 min ; impureté principale : 8,6 min

L’indigo a également été préparé dans les mêmes conditions expérimentales que celles décrites ci-dessus à l’exception du palladium sur charbon qui a été remplacé soit par du palladium sur oxyde d’aluminium 0,5 %, ou du nickel sur oxyde d’aluminium et oxyde de silice (NiSat® : Ni/AliO SiOi 54%Ni), ou du nickel sur oxyde d’aluminium (Ni/AhOs 21%Ni), ou platine sur charbon.

Données analytiques HPLC :

- Phase mobile : A : H2O + 0,1% d’acide formique / B : Acétonitrile (pureté HPLC)

- Colonne : Kromasil KR5C18-25M (250 x 4,6 mm)

- Gradient : to : 90/10 ; t= 15 min. : 50/50 ; t=20 min. : 50/50 ; t=30 min. : 90/10 Comparaison de l’étape a) du procédé de l’invention avec les méthodes de l’art antérieur (Table 1)

Table 1 : ¹ Helvetica Chimica Acta 2008, 91, 1975-1983

² ChemPhotoChem 2019, 3, 613-618

Contrairement à la méthode de Lai et al. et celle décrite dans US 2008/051426, l’étape a) du procédé de l’invention permet d’accéder à l’acide 2-(carboxy méthylamino)benzoïque avec un excellent rendement, en utilisant un réactif non toxique, à savoir l’acide glyoxylique.

L’accès à cet intermédiaire clé est réalisé en une seule étape, contrairement à la méthode de Koeppe et al. qui met en œuvre une saponification après couplage de l’acide anthranilique et du glyoxylate d’éthyle. Enfin, l’étape a) génère une quantité minimale de déchets, car elle utilise un catalyseur qu’il est possible de recycler. Il est également possible de recycler le solvant utilisé, tandis que les eaux dans les méthodes de l’art antérieur sont contaminées par les réactifs toxiques.

(2) (3)

L’acétate de l-acétylindol-3-yle (3) peut être formé dans une réaction « en un pot » en présence d’acide 2-(carboxyméthylamino)benzoïque (2) (1 kg), d’anhydride acétique (2,15 kg ou 2,0 L, soit 5 équivalents) et de triéthylamine (2,1 kg ou 2,8 L, soit 5 équivalents). La réaction est tout d’abord maintenue à température ambiante durant 30 minutes afin de protéger l’amine. Puis, la réaction est alors chauffée à 90 °C durant 30 minutes afin de réaliser la cyclisation et la protection de l’hydroxyle.

Après une analyse HPLC confirmant une conversion supérieure à 95%, une partie (environ 25 %) des produits volatils peuvent être évaporés sous pression réduite (40 °C, 150 mBars) pour recycler la triéthylamine. 10 litres d’eau sont alors ajoutés afin de précipiter le produit. Le produit est ensuite filtré (25 microns), lavé avec 10 litres d’eau puis séché dans une étuve à 80 ⁰ C pour obtenir environ 1,01 kg (91% de la masse attendue) de poudre. La pureté du produit (3) ainsi obtenu est déterminée par analyse RMN ou HPLC dosée (83%) afin d'ajuster les proportions de réactifs pour les réactions suivantes. (Rendement dosé : 75%).

RMN 1H (400 MHz, MeOD) ô 8.39 (d, J= 8.3 Hz, 1H), 7.80 (s, 1H), 7.57 - 7.48 (m, 1H), 7.36 (ddd, J = 8.5, 7.2, 1.4 Hz, 1H), 7.29 (td, J = 7.5, 1.0 Hz, 1H), 2.61 (s, 3H), 2.37 (s, 3H).

Temps de rétention HPLC : Impureté (Produit mono-acétylé) : 9,2 min ; Acétate de 1- acétylindol-3-yle (3) : 7,3 min

Données analytiques HPLC :

- Phase mobile : A : H2O + 0,1% d’acide formique / B : Acétonitrile (qualité HPLC)

- Colonne : Kromasil KR5C18-25M (250 x 4,6 mm)

- Gradient : to : 50/50 ; t= 15 min. : 5/95 ; t=23 min. : 5/95 ; t=25 min. : 90/10 ; t=30 min. : 50/50

(3) (4)

La préparation de l’indigo (4) à partir de l’acétate de l-acétylindol-3-yle (3) (1 kg) a lieu dans une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (2,95 kg d’hydroxyde de sodium dans 23,6 L de solution, soit 16 équivalents). Tout d'abord, le mélange réactionnel est chauffé au reflux pendant deux heures, puis ce mélange est laissé à température ambiante sous agitation pendant 5 heures. Le précipité bleu ainsi formé est filtré (seuil de coupure 10 microns), puis lavé à l'eau (10 volumes) et à l'éthanol (10 volumes). Le produit est ensuite séché à l'étuve (80 °C) pour obtenir de l'indigo 0,42 kg d'indigo (Rendement : 69%). La pureté du produit final est déterminée par spectroscopie U-V. La pureté de l’indigo obtenu est supérieure à 95%.

RMN 1H (400 MHz, DMSO) ô 10.50 (s, 2H), 7.61 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 7.51 (ddd, J = 8.3, 7.1, 1.3 Hz, 2H), 7.33 (d, J= 8.2 Hz, 2H), 6.95 (t, J= 7.3 Hz, 2H).