DE1543811B1

DE1543811B1 - Verfahren zur Trennung von racemischem Carnitinnitril in seine optisch aktiven Antipoden

Info

Publication number: DE1543811B1
Application number: DE19661543811
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Dohi; Koji Hiraoka; Taneyoshi Yu
Original assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1965-10-15
Filing date: 1966-10-13
Publication date: 1971-01-21
Also published as: FR1513328A; GB1126694A; AT279062B; NL6614321A; BR6683695D0; BE688231A; SE353532B; IT1044551B; US3488379A; ES332080A1; DK119255B; CH485673A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von dl-Carnitin-nitril-hydroxyd in seine optisch aktiven Antipoden mit Hilfe der optisch aktiven Formen der N-Acetyl-glutaminsäure.

1-Carnitin bzw. l-y-Dimethylamino-ß-hydroxy-buttersäure-methylbetain hat die folgende Formel:

— CH₂ — CH — CH₂ — COO-

und ist in Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren weit verbreitet.

Da diese Verbindung ein wesentlicher Faktor für das Wachstum von Tenebrio molitor ist, wird es auch Vitamin BT genannt und wurde in bezug auf seine physiologische Bedeutung und klinischen Anwendungsmöglichkeiten intensiv untersucht. Carnitin wird im allgemeinen aus natürlichen Materialien gewonnen. Kürzlich wurde es auch synthetisch nach folgendem Verfahren hergestellt:

(CHs)₃N — CH₂ — CH — CH₂ —

CN

Cl

OH

²5

(CHs)₃N — CH₂ — CH — CH₂ — COOH

Cl

OH

Es wurde angenommen, daß die biologische Aktivität von dl-Carnitinchlorid ungefähr die Hälfte der Aktivität des 1-Isomeren beträgt Fritz und Mitarbeiter haben jedoch gefunden, daß d-Carnitin die biologische Wirkung des 1-Isomeren kompetitiv hemmt, und sie haben gezeigt, daß es notwendig ist, dl-Carnitin zu trennen (F r i t z, I B., J. Biol. Chem., 240, S. 2188 [1965]).

Nach den bereits bekannten Methoden wird 1- und d-Carbitinchlorid hergestellt: durch Zugabe einer optisch aktiven Säure zu dl-Carnitin-nitril-hydroxyd, wobei das gebildete 1-Carnitin-nitrilsalz von der d-Salzform auf Grund der Löslichkeitsunterschiede getrennt wird. Dann werden die beiden Salze in 1- und d-Carnitin-nitril-chlorid überführt, und nach der Hydrolyse wird 1- und d-Carnitinchlorid erhalten. Nach diesen Verfahren wurde d-Weinsäure, Dibenzoyld-weinsäure (Ay at a, Yakugaku Zasshi, 81, S. 778 [1961]), eine Kombination von d-Kampfer-10-sulfonsäure und Dibenzoyl-d-weinsäure (E. Strack und Mitarbeiter, Z. physiol. Chem., 318, S. 129 [I960]) oder l-Kampfer-10-sulf onsäure (Horiuchi und Mitarbeiter, Tokkyo Koho Sho 40-3891) als Trennmittel verwendet.

Sowohl nach dem Verfahren von A y a t a als auch von Strack werden jedoch nur geringe Ausbeuten erhalten (um etwa 10%), da in dem erstgenannten Verfahren der Unterschied in der Löslichkeit zwischen den beiden Salzen nur gering ist und in dem letzteren Verfahren die Durchführung durch die Verwendung von zwei Arten von Trennmitteln erschwert wird. Außerdem hat das Verfahren von Horiuchi, das relativ hohe Ausbeuten (rund 60 °/₀) ergibt, den Nachteil, daß l-Kampfer-10-sulfonsäure sehr teuer ist. Da daher die nach dem letztgenannten Verfahren erhaltene Verbindung teuer ist, fand diese Methode noch niemals weitere Verbreitung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Trennung von racemischem Carnitinnitril in seine optisch aktiven Antipoden mit Hilfe einer optisch aktiven organischen Säure, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Trennung mit Hilfe einer optisch aktiven Form von Acetyl-Glutaminsäure in einem polaren Lösungsmittel, vorzugsweise Methanol, Äthanol oder Isopropanol durchführt.

Gegenüber den bekannten Verfahren führt das Verfahren der Erfindung zu wesentlich höheren Ausbeuten, sowohl hinsichtlich der optischen Antipoden des Nitrils als auch dementsprechend hinsichtlich des daraus in bekannter Weise hergestellten Carnitins in seinen beiden optisch aktiven Formen. N-Acetyld-glutaminsäure oder N-Acetyl-l-glutaminsäure reagieren leicht mit d- oder 1-Carnitin-nitril-hydroxyd unter Bildung eines Komplexes dei folgenden Formel

HOOC · CH₂ · CH₂ · CH — COO-(CHs)₃N⁺- CH₂ · CH — CH₂ · CN

NH OH

CO — CH₃

Die N-Acetyl-glutaminsäure wurde bisher noch nicht als Trennmittel verwendet. Unter diesen Salzkomplexen sind 1-Carnitin-nitril-N-acetyl-d-glutamat und d-Carnitin-nitril-N-eetyl-1-glutamat " hochgradig unlöslich, wohingegen d-Carnitin-N-acetyl-d-glutamat und 1-Carnitin-nitril-N-acetyl-l-glutamat in polaren Lösungsmitteln, wie Methanol, Äthanol oder Isopropanol, ziemlich gut löslich sind.

Das Verfahren kann folgendermaßen durchgeführt werden:

1. Die Salzkomplexe von d,l-Carnitin-nitril und N-Acetyl-d-glutaminsäure werden in einem polaren Lösungsmittel, wie Äthanol oder Methanol bei 50 bis 100° C gelöst, und die Lösung wird dann gekühlt. Der Salzkomplex von 1-Carnitin-nitril und N-Acetyld-glutaminsäure kristallisiert, und der Salzkomplex aus d-Carnitin-nitril und N-Acetyl-d-glutaminsäure bleibt in der Mutterlauge. Die Kristalle werden in Wasser gelöst und mit HCl behandelt. N-Acetyld-glutaminsäure wird ausgefällt. Das Filtrat wird kondensiert, und 1-Carnitin-nitril wird nach der Konzentrierung kristallisiert. 1-Carnitin-nitril kann sodann nach bekannten Methoden mit HCl zu 1-Carnitinchlorid hydrolysiert werden. Die Mutterlauge, die den Salzkomplex aus d-Carnitin-nitril und N-Acetyld-glutaminsäure enthält, wird konzentriert, und der Rückstand wird in Wasser gelöst und mit HCl behandelt. Es wird ein Niederschlag aus N-Acetyld-glutaminsäure erhalten, und das Filtrat wird wie oben beschrieben behandelt. d-Carnitin-chlorid kann

6g in bekannter Weise über das d-Carnitin-nitril-chlorid erhalten werden.

2. Die Salzkomplexe d,l-Carnitin-nitril und N-Acetyl-l-glutaminsäure werden in einem polaren

Lösungsmittel, wie unter (1) beschrieben, gelöst. Der kristalline Salzkomplex aus d-Carnitin-nitril und N-Acetyl-l-glutaminsäure wird isoliert, und in bekannter Weise kann d-Carnitin-chlorid über das d-Carnitinnitril-chlorid erhalten werden. 1-Carnitin-chlorid kann in bekannter Weise über Carnitin-nitril-chlorid aus der Mutterlauge hergestellt werden, die den Salzkomplex aus 1-Carnitin-nitril und N-acetyl-1-glutaminsäure enthält. Das Prinzip dieser Trennmethode des Carnitins beruht in dem Löslichkeitsunterschied der optisch aktiven Salzkomplexe von Carnitin-nitril und N-Acetylglutaminsäure in einem polaren Lösungsmittel. Die Ausbeuten an d-Carnitinchlorid und 1-Carnitin-chlorid sind sehr hoch und liegen bei etwa 90 bis 80%. N-Acetyl-d-glutaminsäure und N-Acetyl-1-glutaminsäure, die als Trennreagenzien verwendet wurden, können leicht in hoher Ausbeute durch Acetylierung von handelsüblicher d- oder 1-Glutaminsäure hergestellt werden. Dieses Trennreagenz wurde in hoher Ausbeute nach dei Umsetzung wiedergewonnen und wiederholt verwendet.

1-Carnitin-chlorid, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen wird, spielt im Fett- und Zuckeistoffwechsel eine wichtige Rolle und findet zahlreiche klinische Verwendung. Die folgenden Beispiele eiläutern das Verfahien der Erfindung.

Beispiel I

17,9 g d,l-Carnitin-nitril-chlorid wurden in 200 ml Wasser gelöst, und die Lösung wurde mit 13 g Silberoxyd behandelt. Auf diese Weise wuide d,l-Carnitinnitiil-hydroxyd erhalten. 18,9 g N-Acetyl-d-glutaminsäure wuiden in diesem Reaktionsgemisch gelöst. Die Lösung wurde konzentriert und unter vermindertem Diuck getrocknet. Der so erhaltene Rückstand wuide mit 100 ml Äthanol unter Erwärmen behandelt, und die Lösung wurde über Nacht im Kühlschrank stehengelassen. Auf diese Weise wurde der Komplex aus 1-Carnitin-nitril und N-Acetyl-d-glutaminsäuie quantitativ auskristallisieit. Die Kristalle wuiden abfiltriert und mit Äthanol gewaschen. Sie wuiden aus 95%igem Äthanol umkristallisiert und ergaben eine Ausbeute an Salzkomplex von 15 g (90,7%), F. = 156 bis 157°C, lx]i° = -14,8°.

Diesel kristalline Salzkomplex wuide in 15 ml Wasser gelöst und mit 4,5 ml konzentiiertei Salzsäure versetzt, um N-Acetyl-d-glutaminsäure auszufällen. Nach der Filtration wurde das Filtrat untei vermindeitem Druck konzentrieit, und es wurde 1-Cainitinnitril-chloiid erhalten. Dieses wurde aus Äthanol umkristallisiert und ergab eine Ausbeute von 7,2 g (80,4%), F. = 248 bis 249° C, [x]i° = -26,5°.

Das Filtrat und die Waschlösungen, die bei der Filtration von l-Carnitin-nitril-N-acetyl-d-glutamat erhalten wurden, wurden vereinigt und auf 20 ml konzentriert. Zu dieser Lösung wurden 4,5 ml konzentrierte Salzsäure gegeben, und das Gemisch wurde gekühlt, was die Ausfällung von N-Acetyl-d-glutaminsäure bewirkte. Nach der Filtration wurde das Filtiat fast zui Trockne konzentriert, und es wurde rohes d-Carnitin-nitril-chlorid erhalten. Dieses wurde aus Methanol umkristallisiert und ergab eine Ausbeute von 6,7 g (75,9 %), F. = 248 bis 249° C, [<x\l° = +26,4°. 17 g der als Trennreagenz verwendeten N-Acetyld-glutaminsäure wurden wiedergewonnen (89,4 %).

Beispiel II

16,7 kg djl-Cainitin-nitril-chlorid wurden in 460 1 Wassei gelöst, und diese Lösung wurde durch eine Säule von 2001 Anionenaustauscher geschickt. 17,6 kg N-Acetyl-l-glutaminsäure wurden in 7501 dieser Lösung, die d,l-Carnitin-nitril-hydroxyd enthielt, gelöst, und die Lösung wurde zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde in 281 warmem Methanol gelöst, und die Lösung wurde auf —4 bis 5⁰C gekühlt und 18 Stunden stehengelassen. Der Salzkomplex von d-Carnitin-nitril und N-Acetyl-l-glutaminsäure wurde ausgefällt. Der Niedeischlag wurde abfiltriert und ergab 14,9 kg des Produktes. Dieses wurde in 14,9 1 warmem Wasser gelöst, und 3,731 konzentrierter Salzsäure wurde zur Ausfällung von N-Acetyll-glutaminsäure zugegeben. Der Niederschlag wurde abfiltriert und ergab 8,07 kg des Materials. 301 des Filtrats wurden zur Trockne gedampft und in 18,61 Methanol gelöst und gekühlt. Die Kristalle wurden abfiltriert, und es wurden 7,77 kg des Produktes erhalten, F. = 156 bis 157° C, [κ]³ _α° = +15,0°.

Das Filtrat, das von der Filtration von 14,9 kg d-Carnitin-nitril-N-acetyl-1-glutamat erhalten wurde, wurde zur Trockne gedampft und zu dem Rückstand wurden 12,3 1 Wasser und 3,65 1 konzentrierte Salzsäure zugegeben. Beim Abkühlen dieses Gemisches wurden 7,78 kg N-Acetyl-l-glutaminsäure erhalten, so daß die Gesamtausbeute an wiedergewonnener N-Acetyl-l-glutaminsäure 90,1 % betrug. 251 des Filtrats wurden zur Trockne gedampft und zu dem Rückstand wurden 1,861 Methanol zugefügt. Die gebildeten Kristalle wurden abfiltriert, und es wurden 7,3 kg 1-Carnitin-nitril-chlorid erhalten. Dieses wurde aus heißem Methanol umkristallisiert, abfiltriert und ergab eine Ausbeute von 70,7 %. 1-Carnitin-chlorid, das in bekannter Weise aus diesem Material hergestellt wurde, hatte einen Schmelzpunkt von F. = 136 bis 137°C, [%]f = -23,7°.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Trennung von racemischem Carnitinnitril in seine optisch aktiven Antipoden mit Hilfe einer optisch aktiven organischen Säure, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trennung mit Hilfe einer optisch aktiven Form von Acetyl-glutaminsäure in einem polaren Lösungsmittel, vorzugsweise Methanol, Äthanol oder Isopropanol, durchführt.