DE69010405T2

DE69010405T2 - Verfahren zur Herstellung von R(+)-Aminocarnitin und S(-)-Aminocarnitin.

Info

Publication number: DE69010405T2
Application number: DE69010405T
Authority: DE
Inventors: Domenico Misiti; Maria Ornella Tinti
Original assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Current assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: HK1005866A1; DE69010405D1; IT1231751B; EP0402322B1; JPH02304049A; JP2941350B2; IT8947842A0; ATE108174T1; US5041643A; EP0402322A2; DK0402322T3; EP0402322A3; ES2056431T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von R(+)-Aminocarnitin und S(-)-Aminocarnitin durch chromatographische Auftrennung auf einer Silicagelsäule oder durch fraktionierte Kristallisation einer Mischung von Diastereomeren, die aus den Benzylestern von N-[S(-) alpha-Methylbenzyl]-R(+)-aminocarnitinchlorid und N-[S(-) alpha-Methylbenzyl]-S(-)-aminocarnitinchlorid besteht, oder einer Diastereomerenmischung, die aus den Benzylestern von N-[R(+) alpha-Methylbenzyl]-R(+)-aminocarnitinchlorid und N-[R(+) alpha-Methylbenzyl]-S(-)-aminocarnitinchlorid besteht, gefolgt von Debenzylierung der getrennten Diastereomere, was P(+)-Aminocarnitinchlorid und S(-)-Aminocarnitinchlorid ergibt.
Vor kurzem erregte die Entdeckung von pharmakologischen Eigenschaften von Aminocarnitin (I,R=H) und bestimmten Acylderivaten von Aminocarnitin (I,R=Acetyl, N-caproyl, Palmitoyl) starkes Interesse.
Beispielsweise beschrieben D.J. Jenkins und O.W. Griffith antiketogene und hypoglykämische Wirkungen der Verbindungen (I) in ihrer razemischen Form. Auch beschreibt US-Patent 4,521,432 (Takeda) die antiketogene Wirkung (mit der damit einhergehenden Möglichkeit von Anwendungen auf dem Diabetesgebiet) eines optisch aktiven Derivats, (-)-N-acetyl Aminocarnitin, inneres Salz ([α]25D =-17,4º, c=1,H&sub2;O). Eine analoge Wirkung wurde für (+)-Aminocarnitinchlorid-hydrochlorid ([α]25D =+6,3º, c=1,1N AcOH) beschrieben.
Daher denken wir, daß es erforderlich ist, ein Verfahren zur Verfügung zu haben, das beide enantiomere Aminocarnitinformen zur Verfügung stellt.
Tatsächlich kann R(+)-Aminocarnitinchlorid durch Säurehydrolyse von R(-)-N-acetylaminocarnitin erhalten werden, das als Produkt während der Kultivierung von Mikroorganismen der Gattungen Emericella oder Aspergillus oder durch ein komplexes chemisches Verfahren, wie es in dem oben zitierten US-Patent 4,521,432 (Takeda) beschrieben wurde, isoliert wird.
Die Synthese von R(+)- und S(-)-Aminocarnitinchlorid, ausgehend von L- und von D-Asparagin, wurde von Schinagawa in J. Med. Chem., 30:1458 (1987) beschrieben. Jedoch ist dieses Syntheseverfahren zieinlich komplex. Es schließt in der Tat sieben Schritte ein und erfordert die Verwendung besonders gefährlicher Reagenzien, wie beispielswiese Diazomethan. Daher ist es kein Verfahren, das zur industriellen Produktion geeignet ist und war von Wert nur insofern, als es die Zuordnung der absoluten Konfigurationen von (+)-Aminocarnitin und (-)-Aminocarnitin als R-Aminocarnitin bzw. S-Aminocarnitin erlaubte.
R-Aminocarnitinchlorid und S-Aminocarnitinchlorid können auch durch Auflösung einer razemischen Mischung von (±)-N-acetylaminocarnitin erhalten werden, wie in Sigma-Taus italienischer Patentanmeldung 47738/87 (italienisches Patent 1,205,758 entsprechend EP-Anmeldung 287,523) beschrieben wurde. In diesem Fall wurde jedoch das Ausgangsmaterial (±)-N-acetylaminocarnitin synthetisiert, wie von D. Jenkins in J. Biol. Chem., 260:14748 (1985) beschrieben wurde, und zwar unter Verwendung eines ziemlich komplexen fünfstufigen Verfahrens, das von einem Uracilderivat ausgeht.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von R(+)-Aminocarnitin und S(-)-Aminocarnitin zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der Verfahren des Standes der Technik nicht aufweist. Insbesondere gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung beider Enantiomere in guten Ausbeuten, wobei als Ausgangsmaterial eine Substanz wie Crotonobetain verwendet wird, die preiswert und durch Dehydratisierung von D-Carnitin (ein während der Herstellung von L-Carnitin erhaltenes Nebenprodukt) leicht erhältlich ist.
Zum Benzylester von Crotonobetainchlorid wird eines der beiden Enantiomere von alpha-Methylbenzylamin zugegeben. Da es ein neues chirales Zentrum bildet und da die Addition nicht stereospezifisch ist, werden beide möglichen Diastereomere erhalten. Wenn P(+)-alpha-Methylbenzylamin verwendet wird, erhält man die Benzylester von N-[R(+) alpha-Methylbenzyl]-R(+)-aminocarnitinchlorid und N- [R(+) alpha-Methylbenzyl]-S(-)-aminocarnitinchlorid, wohingegen, wenn S(-)-alpha-Methylbenzylamin eingesetzt wird, die Benzylester von N-[S(-) alpha-Methylbenzyl]-R(+)-aminocarnitinchlorid und N-[S(-) alpha-Methylbenzyl]-S(-)-aminocarnitinchlorid erhalten werden.
In jedem dieser Fälle ist es möglich, die Diastereomere entweder durch fraktionierte Kristallisation oder durch Chromatographie auf Silicagel zu trennen. Die abgetrennten Diastereoisomere werden dann katalytisch hydriert, um gleichzeitig die N- und O-Benzylgruppen zu entfernen, was in einem einzigen Schritt das Endprodukt ergibt:
R(+)-Aminocarnitinchlorid oder S(-)-Aminocarnitinchlorid.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden R(+)- und S(-)-Aminocarnitinchlorid nach dem folgenden Syntheseschema hergestellt (Schema I): Schema I
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt insbesondere die folgenden Schritte:
(a) Umsetzung von Crotonobetainchlorid mit einer Überschußmenge Benzylalkohol in Gegenwart eines Säurekatalysators wie gasförmigem Chlorwasserstoff oder Thionylchlorid, Konzentrieren der resultierenden Reaktiorislösung, wodurch Crotonobetainbenzylesterchlorid isoliert wird;
(b) Umsetzung von Crotonobetainbenzylesterchlorid mit einer Überschußmenge R oder S alpha-Methylbenzylamin bei 10ºC-30ºC während 12-48 Stunden und Isolierung von N-(alpha-Methylbenzyl)aminocarnitinbenzylesterchlorid aus der resultierenden Reaktionsmischung durch Ausfällung mit einem organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethylether oder Acetonitril;
(c) Auftrennung der so gebildeten Diastereomeren, vorzugsweise durch fraktionierte Kristallisation mit Aceton oder Methylethylketon oder durch Chromatographie auf Silicagelsäule unter Verwendung eines Gradienten von Chloroform-Methanol als Eluierungsmittel;
(d) Hydrogenolyse des jeweiligen Diastereomers in einer alkoholisch-wäßrigen Lösung in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, ausgewahlt aus der Gruppe aus Palladiumhydroxid und Palladiumchlorid, und Isolierung von R(+)- und S(-)-Aminocarnitinchlorid.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird durch das folgende, nicht beschränkende Beispiel erläutert.

Stufe A

Herstellung von Crotonobetainbenzylesterchlorid

54 ml Benzylalkohol wurden zu Crotonobetain (15 g; 0,083 Mol) gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf 0ºC gekühlt. Thionylchlorid (35 ml; 0,495 Mol) wurde langsam zur Mischung zugegeben. Die Mischung wurde dann bei Raumtemperatur 16 Stunden gehalten. Anschließend wurde die Lösung unter Vakuum konzentriert, um das überschüssige Thionylchlorid zu entfernen. Der Rückstand wurde mit Isopropanol gewaschen, im Vakuum konzentriert und mit Aceton aufgenommen. Die Acetonlösung wurde über Nacht bei 4ºC gehalten. Ein Niederschlag wurde erhalten (19 g; Ausbeute 84 %), der filtriert und getrocknet wurde. Die Analyse zeigte, daß die resultierende Verbindung die Titelverbindung war.
DC Silicagel, Eluierungsmittel = Chloroform: Methanol:
Isopropanol: H&sub2;O: Essigsäure (42:28:7:10:10)
RF = 0,7
NMR D&sub2;Oδ7,5 (5H, s, aromatisch); 7,2-6,3(2H, m, CH=CH);
5,2(2H, s,
4,2(2H, d, -CH&sub2;); 3,0(9H, s, (CH&sub3;)&sub3; )
Schmelzpunkt = 78-80ºC

Stufe B

Herstellung von N-(alpha-Methylbenzyl) Aminocarnit inbenzylesterchlorid

R(+) alpha-Methylbenzylamin (47 ml; 0,37 Mol) wurde zu Crotonobetainbenzylesterchlorid (26 g; 0,096 Mol) gegeben. Die resultierende Lösung wurde bei Raumtemperatur 24 Stunden unter Rühren gehalten. Ethylether wurde zur Lösung zugegeben, was einen Niederschlag ergab (33 g; Ausbeute 87,5 %).
DC Silicagel, Eluierungsmittel: Chloroform-Methanol (80-20)
Das rohe Reaktionsprodukt bestand aus einer Mischung der zwei Diastereomere N-(R(+)-alpha-Methylbenzyl) -R(+)- Aminocarnitinbenzylesterchlorid; niedrigerer RF = 0,6; und N-(R(+ )-alpha-Methylbenzyl)-S(-)-Aminocarnitinbenzylesterchlorid, höherer RF = 0,8.
NMR D&sub2;Oδ7,1 (10H, Duplett s, aromatisch); 5,0(2H, s,
4,0-3,8 (2H, m, -CH-CH&sub3;; CH-NH); 3,4(2H, m, -CH&sub2;);
3,2(9H, s, (CH&sub3;)&sub3; ); 2,8(2H, m, -CH&sub2;COO-);
1,2(3H, d,-CH-CH&sub3;)

Stufe C

Auftrennung der Diastereomere

Das Reaktionsrohprodukt wurde in Chloroform gelöst und durch eine Silicagelsäule geschickt (Verhältnis 1:20), Eluierungsmittel: Chloroform-Methanol (95-5).
Die folgenden Verbindungen wurden isoliert:
Produkt mit niedrigerem RF: N-(R(+)alpha-Methylbenzyl)- R(+)-Aminocarnitinbenzylesterchlorid
[α]25D = - 12 (c = 1, H&sub2;O)
Schmelzpunkt: 176-178ºC
HPLC: Tekopac-Säule C&sub1;&sub8; Eluierungsmittel: Lösungsmittel A - CH&sub3;CN (58-42) (Lösungsmittel A: Methanol 100 ml + 85 % H&sub3;PO&sub4; 3 ml + H&sub2;O auf 1000 ml)
Detektor: UV 205 nm
Durchflußrate: 1 ml/min
Retentionszeit: 6,69 min
Titel: 95 %
Produkt mit höherem RF: N-(R(+)alpha-Methylbenzyl)- S(-)-Aminocarnitinbenzylesterchlorid
[α]25D = + 52,6 (c = 1, H&sub2;O)
Schmelzpunkt 60-62ºC
HPLC: wie oben
Retentionszeit: 8,28 min
Titel: 90 %
Elementaranalyse: (C&sub2;&sub2;H&sub3;N&sub2;ClO&sub2;)
C% H% N% Cl%
berechnet 67,58 7,99 7,16 9,06
gefunden 67,52 8,02 7,09 9,13
Eine Auftrennung der Diastereomeren wurde auch durch Kristallisation mit Methylethylketon erhalten, das die Verbindung mit niedrigerem RF mit 80 %iger Reinheit ergab, während die Verbindung mit höherem RF in den Mutterlaugen verblieb.

Stufe D

Herstellung von R(+)-Aminocarnitinchlorid

Die Verbindung mit niedrigerem RF der Stufe C, d.h. N-(R(+)alpha-Methylbenzyl)R(+)-Aminocarnitinbenzylester (1 g; 0,0025 Mol) wurde in 10 ml Ethanol-H&sub2;O, Verhältnis 1:1, gelöst. Zur resultierenden Lösung wurden 500 mg Pd(OH)&sub2; gegeben. Die Lösung wurde bei 4 Atmosphären über Nacht hydriert. Der Katalysator wurde dann abfiltriert und die Reaktionslösung im Vakuum konzentriert.
Der Rückstand wurde mit Isopropanol gewaschen und der so erhaltene Feststoff abfiltriert.
0,5 g einer kristallinen Verbindung wurden erhalten.
Ausbeute: 100%
[α]25D = + 12 (c = 1, H&sub2;O)
Schmelzpunkt 194-196ºC
Elementaranalyse: (C&sub7;H&sub1;&sub7;N&sub2;ClO&sub2;)
C% H% N% Cl%
berechnet 42,74 8,71 14,23 18,02
gefunden 41,74 9,08 13,35 18,04

Herstellung von R(+)-Aminocarnitinchloridhydrochlorid

Um die physiko-chemischen Daten von Aminocarnitinchlorid mit denen der chemischen Literatur zu vergleichen, wurde R(+)-Aminocarnitinchlorid mit wäßrigem HCl behandelt, bis pH 1,8 erreicht wurde, und dann lyophilisiert. Ein Feststoff wurde erhalten.
[α]25D = + 7 (c = 1, H&sub2;O)
Schmelzpunkt: 210-212ºC
Elementaranalyse: (C&sub7;H&sub1;&sub8;N&sub2;Cl&sub2;O&sub2;)
C% H% N% Cl%
berechnet 36,06 7,78 12,01 30,41
gefunden 35,70 7,84 11,50 29,78
NMR D&sub2;Oδ4,2(1H, H-); 3,8(2H, d, CH&sub2;-); 3,2(9H, s, (CH&sub3;)&sub3; -); 2,8(2H, d, -CH&sub2;COO&supmin;)
HPLC: Mikrosäule Bondapack C&sub1;&sub8;
Eluierungsmittel: KH&sub2;PO&sub4; 0,05 M-CH&sub3;CN (35-65)
Detektor: UV 205 nm
Durchflußrate: 1 ml/min
Retentionszeit: 20,3 min
Bestimmung des Enantiomerenüberschusses von R(+)-Aminocarnitinchloridhydrochlorid
Aminocarnitin wurde mit Orthophthalsäurealdehyd und Acetylcystein nach einem Verfahren derivatisiert, das zur Bestimmung des Enantiomerenüberschusses bei Aminosäuren verwendet wird und beschrieben ist in An. Chem. 51(11), 1667, 1979, wie in Schema 2 erläutert: Schema 2 Derivatisierung von (+)-Aminocarnitin
Die derivatisierte Mischung wurde mit HPLC analysiert.
Mikrosäule Bondapack C&sub1;&sub8;
Eluierungsmittel: NaClO&sub4; 0,05 M: CH&sub3;CN (97:3)
Detektor: UV 336 nm
Durchflußrate: 1 ml/min 95 % R(+)-Aminocarnitin Retentionszeit: 17,5 min 5 % S(-)-Aminocarnitin Retentionszeit: 20,6 min

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von R(+)-Aminocarnitin- und S(-)-Aminocarnitinchlorid, umfassend die folgenden Schritte:

A) Umsetzung von 0rotonobetainchlorid mit einer Überschußmenge Benzylalkohol in Gegenwart eines Säurekataiysators, Konzentrieren der resultierenden Reaktionslösung und so Isolierung von Crotonobetainbenzylesterchlorid;

B) Umsetzung von Crotonobetainbenzylesterchlorid mit einer Überschußmenge von R oder S alpha-Methylbenzylamin bei 10ºC-30ºC während 12-48 Stunden und Isolierung von N-(alpha-Methylbenzyl)- Aminoca rnit inbenzylesterchlorid aus der resultierenden Reaktionsmischung durch Ausfällung mit einem organischen Lösungsmittel;

C) Auftrennung der so gebildeten Diastereomere; und

D) Hydrogenolyse des jeweiligen Diastereomeren in einer alkoholisch-wäßrigen Lösung in Gegenwart eines Hydrierkatalysators, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Palladiumhydroxid und Palladiumchlorid, und Isolierung von R(+)- und S(-)-Aminocarnitinchlorid.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurekatalysator der Stufe A) ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus gasförmigem Chlorwasserstoff und Thionylchlorid besteht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel von Stufe B) aus der Gruppe, bestehend aus Ethylether und Acetonitril, ausgewählt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung der Stufe C) durch fraktionierte Kristallisation mit Aceton oder Methylethylketon stattfindet.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung der Stufe C) durch Chromatographie auf Silicagelsäule unter Verwendung eines Gradienten von Chloroform-Methanol als Eluierungsmittel stattfindet.