DE69920007T2

DE69920007T2 - Chemisches verfahren zur stereoselektiven synthese von r-(-)-carnitin

Info

Publication number: DE69920007T2
Application number: DE69920007T
Authority: DE
Inventors: Mauro Marzi; Ornella Maria TINTI; Francesco De Angelis
Original assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Current assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: DE69920007D1; ITRM980344A0; ITRM980344A1; US20010003135A1; US6420599B2; JP2002516896A; EP1082291B1; WO1999062864A1; PT1082291E; KR20010043924A; ES2228039T3; ATE275541T1; KR100583806B1; AU3848499A; EP1082291A1; IT1299182B1; DK1082291T3; CA2333572A1

Description

Die hierin beschriebene Erfindung betrifft ein chemisches Verfahren für die stereoselektive Synthese von R-(-)-Carnitin.
Es ist bekannt, daß Carnitin ein asymmetrisches Zentrum enthält und daher in der Form von zwei Enantiomorphen existieren kann, die mit R-(-)-Carnitin bzw. S-(+)-Carnitin bezeichnet werden. Von diesen ist nur R-(-)-Carnitin in lebenden Organismen vorhanden, bei denen es als Träger für den Transport von Fettsäuren entlang der mitochondrialen Membranen agiert. Während R-(-)-Carnitin das physiologisch aktive Enantiomorph ist, wird seit einigen Jahren das R,S-Racemat als therapeutisches Mittel verwendet. Es ist jedoch anzuerkennen, daß S-(+)-Carnitin ein kompetitiver Inhibitor von Carnitinacetyltransferase ist und die Gehalte an R-(-)-Carnitin im Myokardium und im Skelettmuskel erniedrigen kann.
Es ist daher essentiell, daß nur R-(-)-Carnitin Patienten, die eine Hämodialysebehandlung erhalten, oder solchen verabreicht wird, die eine Behandlung für Herz- oder Lipidmetabolismuserkrankungen erhalten.
Das gleiche Prinzip gilt für die therapeutische Verwendung von acylierten Derivaten von Carnitin zur Behandlung von Erkrankungen des zerebralen Metabolismus, peripheren Neuropathien, peripheren Arteriopathien, etc., für die R-(-)-Carnitin und Propionyl-R-(-)-carnitin verwendet werden, erhalten durch Acetylierung von R-(-)-Carnitin.
Verschiedene chemische Verfahren wurden zur Erzeugung von Carnitin im industriellen Maßstab vorgeschlagen. Diese Verfahren sind im allgemeinen nicht-stereospezifisch und führen daher zu racemischen Mischungen von R- und S-Enantiomorphen. Folglich müssen Auflösungsverfahren verwendet werden, um die Bestandteils-Enantiomorphen des Racemats zu trennen. Typischerweise wird die racemische R,S-Mischung mit einer optisch aktiven Säure, ausgewählt aus beispielsweise D-Weinsäure oder D-Kampfersulfonsäure reagiert, unter Erhalt von zwei Diastereoisomeren, die voneinander getrennt werden können. Bei dem in dem US-Patent 4 254 053 beschriebenen klassischen Verfahren wird D-Kampfersäure als Auflösungsmittel einer racemischen Mischung aus R,S-Carnitinamid verwendet, unter Erhalt von S-(+)-Carnitin als Abfallprodukt während R-(-)-Carnitinamid zu R-(-)-Carnitin hydrolysiert wird.
Diese Auflösungsverfahren sind daher komplex und teuer und führen in jedem Fall zur Erzeugung von R-(-)-Carnitin und einer gleichen Menge an S-(+)-Carnitin oder eines Vorläufers, jedoch mit der entgegengesetzten Konfiguration als bei R-(-)-Carnitin als Nebenprodukt.
In einem Versuch, die wesentliche Menge an S-(+)-Carnitin (oder einem Vorläufer wie S-(+)-Carnitinamid) zu verwenden, das als Abfallprodukt in der industriellen Produktion von R-(-)-Carnitin erhalten wird, wurden vor kurzem verschiedene Verfahren auf der Basis der stereosynthetischen Synthese von R-(-)-Carnitin ausgehend von achiralen Derivaten (Crotonobeatin oder gamma-Butyrobetain), erhalten genau von diesem S-(+)-Carnitin-Abfallprodukt, vorgeschlagen.
Diese Verfahren basieren im allgemeinen auf der stereospezifischen Hydrierung von Crotonobetain und unterscheiden sich voneinander hauptsächlich bezüglich der bestimmten verwendeten Mikroorganismen zur Erzeugung der Biotransformation. Vergleiche beispielsweise die Verfahren, beschrieben in EP 0 121 444 (HAMARI), EP 0 122 794 (AJINOMOTO), EP 0 148 132 (SIGMA-TAU), JP 275689/87 (BIORU), JP 61067494 (SEITETSU), JP 61234794 (SEITETSU), JP 61234788 (SEITETSU), JP 61271996 (SEITETSU), JP 61271995 (SEITETSU), EP 0 410 430 (LONZA), EP 0 195 944 (LONZA), EP 0 158 194 (LONZA), EP 0 457 735 (SIGMA-TAU).
JP 62044189 (SEITETSU) beschreibt ein Verfahren zur stereoselektiven Erzeugung von R-(-)-Carnitin, ausgehend von gamma-Butyrobetain, das wiederum aus Crotonobetain durch ein enzymatisches Verfahren erhalten wird.
All diese Verfahren weisen Nachteile auf und führen zu erheblichen technischen Problemen.
An erster Stelle muß S-(+)-Carnitin in die achirale Verbindung (Crotonobetain oder gamma-Butyrobetain) umgewandelt werden, das das Ausgangsprodukt bei all den erwähnte mikrobiologischen Verfahren darstellt.
Das Zuletztgenannte gibt ein oder mehrere der folgenden Probleme bei der Erzeugung im industriellen Maßstab:

(i) die Ausbeute von R-(-)-Carnitin ist extrem niedrig;
(ii) die Mikroorganismen müssen auf einem teuren Nährstoffmedium wachsen;
(iii) Die Mikroorganismen tragen nur geringe Konzentrationen an Crotonobetain (bis zu 2–3 % (G/V));
(iv) collaterale Reaktionen treten auf, wie in dem Fall der Verwendung von Crotonobetain, beispielsweise die Reduktion des Zuletztgenannten in gamma-Butyrobetain oder die Oxidation von R-(-)-Carnitin in 3-Dehydrocarnitin, was die endgültige Ausbeute von R-(-)-Carnitin vermindert.

Vor kurzem wurde ein chemisches Verfahren beschrieben ( US 5 412 113 ; US 5 599 978 ; EP 0 609 643 ), basierend auf der Umwandlung einer Ausgangsverbindung mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom mit entgegengesetzter Konfiguration als bei R-(-)-Carnitin in R-(-)-Carnitin, ohne daß diese Verbindung zunächst in das achirale Zwischenprodukt, Crotonobetain oder gamma-Butyrobetain, umgewandelt werden muß, und dieses achirale Zwischenprodukt später in R-(-)-Carnitin umgewandelt werden muß. Die Ausgangsverbindung besteht aus S-(+)-Carnitinamid, das wie oben erwähnt als redundantes Abfallprodukt bei der Auflösung der racemischen R,S-Carnitinamid-Mischung beispielsweise mit Hilfe von D-Kampfersäure erhalten wird. Gemäß diesem Verfahren wird das S-(+)-Carnitinamid in S-(+)-Carnitin umgewandelt; das zuletzt genannte wird zum Schutz der Carboxyl-Gruppe verestert; der Ester wird acyliert, bevorzugt mesyliert; nach Wiederherstellung der Carboxyl-Gruppe wird das somit erhaltene Acyl-Derivat in ein chirales Lacton, das die gewünschte R-Konzentration aufweist, umgewandelt, das durch basische Hydrolyse das R-(-)-Carnitin ergibt.
Es ist zu erwähnen, daß sowohl bei den mikrobiologischen Verfahren, die R-(-)-Carnitin über ein achirales Zwischenprodukt erhalten, als auch bei dem chemischen Verfahren, das den Erhalt von R-(-)-Carnitin über ein chirales Lacton ermöglicht, das Ausgangsprodukt ein Vorläufer von Carnitin mit entgegengesetzter Konfiguration zu der mit der R-Form ist, erhalten durch Auflösung von racemischen Mischungen beispielsweise von R,S-Carnitinamid.
Mit anderen Worten ist die grundlegende Vermutung, die all den obenerwähnten, kürzlicheren Verfahren zugrunde liegt, daß es für den Erhalt von R-(-)-Carnitin insbesondere notwendig ist, fortzufahren, das chemische Verfahren anzuwenden, das in der Auflösung von racemischen R,S-Mischungen besteht, weil dieses als Nebenprodukt den Carnitin-Vorläufer mit entgegengesetzter Konfiguration wie bei der R-Form erzeugt, das in den meisten heute angewandten Verfahren genau das ist, das das Ausgangsprodukt ausmacht. Gewiß ist es paradox, daß die kürzlichen, technologisch verbesserten Verfahren zur Erzeugung von R-(-)-Carnitin wegen der Zufuhr der Ausgangsprodukte weiterhin das älteste Verfahren für die industrielle Produktion von R-(-)-Carnitin anwenden müssen.
Das Ziel der hierin beschriebenen Erfindung liegt darin, ein chemisches Verfahren zur Erzeugung von R-(-)-Carnitin anzugeben, das nicht von einem Carnitin-Vorläufer mit der entgegengesetzten Konfiguration wie bei der R-Form ausgeht, wie S-(+)-Carnitinamid oder S-(+)-Carnitin.
Insbesondere liegt das Ziel der hierin beschriebenen Erfindung darin, ein Verfahren zur Erzeugung von R-(-)-Carnitin anzugeben, das ohne fortgesetzte Anwendung von Verfahren, basierend auf der Auflösung von racemischen Mischungen von Carnitin-Vorläufer erfolgt, ohne die die Ausgangsverbindung für die oben erwähnten, jüngeren Verfahren nicht erhältlich wären.
Es ist ebenfalls das Ziel der hierin beschriebenen Erfindung, ein chemisches Verfahren für die stereoselektive Synthese von R-(-)-Carnitin anzugeben, wobei das Ausgangsmaterial davon eine einfache achirale Verbindung ist, die mit niedrigen Kosten leicht zu erhalten ist, bestehend aus Glycerinen.
Unter Bezugnahme auf das folgende Reaktionsdiagramm
umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Stufen:

(a) Umwandlung von (-)-Kampfersulfonsäurechlorid in (1R)-Kampfer-10-sulfonylamin 1, worin: R und R₁ gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, C_1-4-Alkyl oder Benzyl sind, aber nicht jeweils Wasserstoff sein können; oder R und R₁ zusammen mit Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine heterocyclische Gruppe mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden; Reaktion des Chlorides mit einem Amin der Formel HNRR₁, worin R und R₁ wie oben definiert sind, wobei das molare Chlorid:Amin-Verhältnis von 1:1,1 bis 1:1,5 ist, bei 0°C bis 30°C für 2 bis 4 Stunden in der Gegenwart einer Base;
(b) Kondensation von Sulfonylamin 1 mit Glycerin, wobei das molare Glycerin:Amin 1-Verhältnis von 2:1 bis 5:1 ist, in einem sauren Medium, unter Erhalt von (1R)-Kampfer-2-spirochetalglycerin-10=sulfonylamin 2;
(c) Mesylierung von Sulfonylamin 2 durch Reaktion von 2 mit Methansulfonylchlorid in der Gegenwart von Triethylamin bei einem molaren Verhältnis von 1:1 bei 0 bis 20°C, unter Erhalt von (1R)-Kampfer-2-(1-methansulfonyl)spirochetalglycerin-10-sulfonylamin 3;
(d) Substitution der Mesyloxy-Gruppe in 3 durch eine Trimethylammonium-Gruppe durch Reaktion von 3 mit Trimethylamin in EtOH-Medium bei einem molaren Verhältnis von 3:Trimethylamin von 1:20 bis 1:1,5 bei 25 bis 100°C, unter Erhalt von (1R)-Kampfer-2-(1-trimethylammonium)-spirochetalglycerin-10-sulfonylaminmethansulfonat 4;
(e) Hydrolyse von 4 in HCl-Medium, anschließende Zugabe eines organischen Lösungsmittels, unter Erhalt einer wäßrigen Phase, umfassend (R)-3-Trimethylammonium-l,2-dihydroxypropanmethansulfonat 5 und einer organischen Phase, umfassend Amin 1, das in den Schritt (b) zurückgeführt wird;
(f) Bromieren von 5 mit Bromwasserstoffsäure in Essigsäure bei einem molaren Verhältnis von 5:HBr von 1:6 bis 1:1 für 15 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur, anschießende Zugabe eines Alkanols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Halten der resultierenden Mischung für 4 bis 8 Stunden unter Rückfluß und anschließendes Verdampfen der Mischung zur Trockene, unter Erhalt von (R)-3-Trimethyl-ammonium-1-brom-2-hydroxy-propanbromid 6;
(g) Umwandlung von 6 in (R)-Carnitinnitrilbromid 7 durch Reaktion einer wäßrigen Lösung von 6 mit einer äquimolaren Menge an KCN für 5 bis 24 Stunden bei 25 bis 80°C und anschließendes Konzentrieren zur Trockene;
(h) Umwandlung von 7 in R-(-)-Carnitin-inneres Salz 8 durch Reaktion von 7 mit 12 N HCl bei 60 bis 100°C für 2 bis 6 Stunden, anschließende Verdünnung der Reaktionsmischung mit Wasser und Elution der somit erhaltenen wäßrigen Lösung zunächst auf einem basischen Ionenaustauschharz und dann auf einem sauren Harz.

Beim Schritt (b) wird das saure Medium mit Hilfe von organischen oder anorganischen Säuren wie Essigsäure, Trifluoressigsäure, p-Toluolsulfonsäure, Pyridiniumsalz von p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure oder Schwefelsäure erhalten.
Die bevorzugte Säure ist p-Toluolsulfonsäure.
Beim Schritt (c) wird das basische Medium durch eine organische Base wie Triethylamin, Dimethylaminopyridin, Isochinolin oder Chinolin erhalten. Triethylamin ist bevorzugt.
Beim Schritt (d) wird das Alkoholmedium durch Alkanole wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol erhalten. Ethanol ist bevorzugt.
Beim Schritt (e) wird das saure Medium durch wäßrige Lösungen von Salzsäure, Schwefelsäure, Essigsäure, Trifluoressigsäure oder saure Harze in der -SO₃H-Form (Amberlit^® IR-120, Amberlyst^® 15, Dowex^® 50). Wäßriges HCl ist bevorzugt.
Beim Schritt (e) ist das organische Lösungsmittel in Wasser unlöslich und ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ethylacetat, Ethylether, Chloroform und Methylenchlorid. Ethylacetat und Methylenchlorid sind die bevorzugten Lösungsmittel.
Beim Schritt (f) wird das Alkanol aus Methanol oder Ethanol ausgefällt. Methanol ist bevorzugt.
Beim Schritt (g) wird das alkalische Cyanid ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natriumcyanid, Kaliumcyanid und Tetrabutylammonium. Natriumcyanid ist bevorzugt.
Beim Schritt (h) ist die konzentrierte Säure beispielsweise 12N Salzsäure.
Das basische Ionenaustauschharz wird ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Amberlite^® IRA 402, IRA 410, Amberylst^® A-26 und Dowex^® 1-X8. Amberlite^® IRA 402 ist bevorzugt.
Das saure Ionenaustauschharz wird ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Amberlite^® IRC-50, IRC-84 und Duolite^® C433. Amberlite^® IRC-50 ist bevorzugt.
Die folgenden nicht-ausschließlichen Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Beispiel 1:
Schritt (a) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-10-sulfonoylpyrrolidin
7,11 g Pyrrolidin (100 mmol) und 13 g 4-Dimethylaminopyridin (111 mmol) wurden in einem Kolben in 200 ml Methylenchlorid aufgelöst. 26 g (-)-Kampfersulfonylchlorid, löslich gemacht in 20 ml Methylenchlorid, wurden tropfenweise zu der Lösung bei 0°C gegeben. Nach ungefähr 30 Minuten wurden am Ende der Reaktion 800 ml Ethylacetat und 100 ml Wasser zugegeben. Nach Trennung der wäßrigen Phase wurde die organische Phase weiter zunächst mit 1N HCl dreimal und dann mit Wasser gerührt. Nach Trocknen auf wasserfreiem Na₂SO₄ wurde die organische Phase im Vakuum konzentriert. Das somit erhaltene rohe Produkt wurde durch Silicagel-Chromatographie erhalten. Der Feststoff wurde mit Hilfe von Hexan kristallisiert (23,7 g Ausbeute = 80 %).
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,29.
Smp = 76–77°C.
[α]D = –34,8° (1 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 3,40 – 3,20 )5H, m, 2CH₂, CH); 2,80 – 2,70 (1H, d, CH); 2,59 – 2,41 (1H, m, CH); 2,49 – 2,22 (1H, dt, CH); 2,30 – 1,80 (7H, m, 3CH, 2CH₂); 1,62 – 1,49 (1H, m, CH); 1,42 – 1,25 (1H, m, CH); 1,30 (3H, s, CH₃); 0,81 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₄H₂₃NO₃S.
Schritt (b) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-spirochetalglycerin-10-sulfonylpyrrolidin
In einen Kolben, ausgerüstet mit einem Kühlmittel und einer Soxhletanlage (beladen mit aktiviertem Molekularsieb), wurden 10 g (35 mmol) der im vorhergehenden Schritt erhaltenen Verbindung, 2,3 g wasserfreies Glycerin (70 mmol) und 0,5 g p-Toluolsulfonsäure in 100 ml wasserfreiem Benzol suspendiert. Die Reaktionsmischung wurde 3 Tage unter Rückfluß gehalten, am Ende des Rückflusses wurde nach dem Kühlen die Mischung mit AcOEt verdünnt und die organische Phase mit einer gesättigten NaHCO₃-Lösung gewaschen. Die organische Phase wurde dann auf wasserfreiem Na2SO₄ getrocknet und zur Trockene konzentriert. Das rohe Produkt wurde einer Flash-Chromatographie unterworfen. 7,2 g Produkt (Ausbeute 60 %) wurden als Öl zusammen mit 3 g des Ausgangsketons und 2,5 g Verunreinigungen, einschließlich dem anderen Diastereoisomer erhalten.
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,15.
[α]D = +11,84° (1 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 4,08 – 3,88 (4H, m, 2CH₂); 3,44 – 3,90 (2H, d, 2CH); 3,37 – 3,20 (4H, m, 2CH₂); 2,62 – 2,46 (1H, d, CH); 2,34 – 2,20 (1H, m, CH); 2,1 – 1,68 (8H, m, 4CH, 2CH₂); 1,43 – 1,39 (1H, d, CH); *1,32 – 1,18 (1H, m, CH); 0,92 (3H, s, CH₃); 0,85 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₇H₂₉NO₅S.
Schritt (c) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-(1-methansulfonyl)-spirochetalglycerin-10-sulfonylpyrrolidin
Zu den 17 g (50 mmol) Chloroform-Lösung des Produktes, synthetisiert im vorhergehenden Schritt, wurde zunächst Triethylamin (10,6 ml, 75 mmol) und dann Methansulfonylchlorid (5 ml, 75 mmol) tropfenweise bei 0°C gegeben. Nach einigen Stunden wurde die Reaktionsmischung gewaschen, wobei die Lösung zunächst mit 1N HCl und dann mit einer gesättigten Lösung aus NaHCO₃ und schließlich mit Wasser gerührt wurde. Die organische Lösung wurde auf wasserfreiem Na₂SO₄ getrocknet und zur Trockene konzentriert. Ein rohes Öl wurde erhalten, das durch Silicagel-Chromatographie weiter gereinigt wurde. 19 g des Produktes (Ausbeute 90 %) wurden erhalten.
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,19.
[α]D = +12,57° (1 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 4,50 – 4,40 (1H, m, CH); 4,25 – 4,20 (2H, m, CH₂); 4,00 – 3,90 (1H, t, CH); 3,70 – 3,60 (1H, t, CH); 3,30 – 3,10 (5H, m, 2CH₂, CH); 3,00 (3H, s, CH₃); 2,60 – 2,50 (1H, d, CH); 2,30 – 2,10 (1H, m, CH); 2,00 – 1,80 (1H, m, CH); 1,80 – 1,60 (7H, m, 3CH, 2CH₂); 1,44 – 1,40 (1H, d, CH); 1,30 – 1,10 (1H, m, CH); 0,94 (3H, s, CH₃); *0,84 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₈H₃₁NO₇S₂.
Schritt (d) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-(1-trimethylammonium)-spirochetalglycerin-10-sulfonylpyrrolidinmethansulfonat
16,8 g (40 mmol) der im vorhergehenden Schritt erzeugten Verbindung wurden direkt in 200 ml in einer Lösung aus 33%igem Trimethylamin aufgelöst. Die Reaktion wurde nach 48 Stunden bei 50°C unterbrochen, wobei das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt wurde. Ein rohes Produkt wurde erhalten, das nach Reinigung durch Silicagel-Chromatographie 19 g Produkt ergab (Ausbeute 99 %).
TLC = CHCl₃/IsPrOH/MeOH/H₂O/CH₃COOH (4,2/0,7/2,8/1,05/1,05) Rf = 0,66.
[α]D = –13,5° (1 % MeOH).
¹H-NMR 300 MHz (MeOD); δ 4,53 – 4,50 (1H, m, CH); 4,25 – 4,15 (1H, m, CH); 3,9 – 3,75 (1H, dd, CH); 3,75 – 3,65 (1H, t, CH); 3,60 – 3,50 (1H, d, CH); 3,40 – 3,10 (14H, m, 2CH₂, CH, 3CH₃); 2,80 – 2,72 (1H, d, CH); 2,70 (3H, s, CH₃); 2,30 – 2,20 (1H, m, CH); 2,20 – 2,10 (1H, m, CH); 1,80 – 1,60 (7H, m, 3CH, 2CH₂); 1,52 – 1,50 (1H, d, CH); 1,40 – 1,20 (1H, m, CH); 1,05 (3H, s, CH₃); 0,95 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₂₁H₄₀N₂O₇S₂.
Schritt (e) – Herstellung von: (R)-3-Trimethylammonium-l,2-dihydroxypropanmethansulfonat und Umwandlung von (1R)-Kampfer-10-sulfonylpyrrolidin
19 g (39,6 mmol) des Ammoniumsalzes, erhalten im vorhergehenden Schritt, wurden in 200 ml Methanol mit 30 ml 3N HCl löslich gemacht. Diese Mischung konnte bei 70°C 18 Stunden lang reagieren, woraufhin die Lösung konzentriert wurde. Der erhaltene Halbfeststoff wurde in Ethylacetat und Wasser erneut aufgelöst. Nach einer kurzen Rührperiode der Phasen und ihrer Trennung wurden beide getrocknet. (1R)-Kampfer-10-sulfonylpyrrolidin wurde von der organischen Phase erhalten, während das Zielprodukt von der wäßrigen Phase erhalten wurde. Dies wurde in Wasser erneut aufgelöst und mit Kohlenstoff entfärbt. Nach weiterem Trocknen der Lösung wurde ein sehr hygroskopischer Halbfeststoff erhalten (9 g, Ausbeute 99 %).
TLC = CHCl₃/IsPrOH/MeOH/H₂O/CH₃COOH (4,2/0,7/2,8/1,05/1,05), Rf = 0,14.
HPLC = Hypersil-APS; Eluent: NH₄H₂PO₄ 0,1 M 35/CH₃CN 65; pH = 6,0;
Detektoren: UV 205 nm, RI; RT = 7,76.
[α]D = –18° (1 % H₂O).
¹H-NMR 300 MHz (D₂O); δ 4,20 – 4,10 (1H, m, CH); 3,48 – 3,42 (2H, d, CH₂); 3,38 – 3,22 (2H, m, CH₂); 3,05 (9H, s, 3CH₃); 2,62 (3H, s, CH₃).
H₂O = 2,6 %
Fab-Ms (+) = 134
A.E.: erfüllt den Standard für C₇H₁₉NO₅S.
Schritt (f) – Herstellung von: (R)-3-Trimethylammonium-1-Brom-2-hydroxy-propanbromid
9 g (39 mmol) (R)-3-Trimethylammonium-l,2-dihydroxy-propanmethansulfonat und 25 ml Essigsäureanhydrid wurden in 160 ml HBr (30%ige Essigsäure-Lösung) aufgelöst und konnten 24 Stunden bei Raumtemperatur reagieren. 700 ml Methanol wurden dann zugegeben und die resultierende Lösung wurde für weitere 6 Stunden unter Rückfluß gelassen. Die Lösung wurde konzentriert und das resultierende Öl durch mehrere Behandlungen mit Ethylether verfestigt. Der Feststoff wurde weiterhin durch Acetonkristallisierung gereinigt. 9,8 g Produkt wurden als gelber Feststoff mit einer Ausbeute von 90 % erhalten.
TLC = CHCl₃/IsPrOH/MeOH/H₂O/CH3COOH (4,2/0,7/2,8/1,05/1,05) Rf = 0,20.
HPLC = Hypersil-APS; Eluent: NH₄H₂PO₄ = 0,1 M 35/CH₃CN 65; pH = 3,0;
Detektoren: UV 205 nm, RI; RT = 4,53 min.
[α]D = –15,7° (1 % H₂O).
¹H-NMR 300 MHz (D₂O); δ 4,5 – 4,38 (1H, m, CH); 3,50 – 3,30 (4H, d, 2CH₂); 3,10 (9H, s, 3CH₃).
H₂O = 1 %.
Fab-Ms (+) = 196, 198.
A.E.: erfüllt den Standard für C₆H₆Br₂NO.
Schritt (g) – Herstellung von: (R)-Carnitinnitrilbromid
Die bei der vorhergehende Reaktion erhaltene Verbindung (8 g, 28,7 mmol), aufgelöst in Wasser, wurde mit 1,886 g Kaliumcyanid (28,7 mmol) versetzt. Die Lösung wurde 24 Stunden bei 70°C gehalten. Das Wasser wurde durch Destillation entfernt. Der erhaltene rohe Feststoff wurde untersucht und erwies sich als 50%ige Mischung aus Carnitinnitrilbromid und Kaliumbromid.
HPLC = Sperisorb-SCX; Eluent: KH₂PO4 50 mM 60 %/CH₃CN 40 %; pH = 3,0; Detektoren: UV 205 nm; RI; RT = 13,73 min.
¹H-NMR 300 MHz (D₂O); δ 4,6 – 4,50 (1h 4,6 – 4,50 (1H, m, CH); 3,40 – 3,30 (2H, m, CH₂); 3,10 (9H, s, 3CH₃); 2,60 – 2,42 (2H, m, CH₂).
Schritt (h) – Herstellung von innerem (R)-Carnitinsalz
Das bei der vorhergehenden Reaktion erhaltene rohe Carnitinnitril wurde bei Raumtemperatur in 12 ml 37%iger 12N HCl aufgelöst. Die Lösung wurde 4 Stunden bei 90°C erwärmt. Am Ende des Erwärmens wurde die resultierende schwarze Lösung mit 20 ml Wasser verdünnt und zunächst auf Amberlite IRA-402-Harz (aktiviert in der OH-Form) und dann auf Amberlite IRC-50-Harz (aktiviert in der HCl-Form) eluiert. Das Eluat wurde konzentriert und die 4 g des somit erhaltenen Feststoffs wurden mit Isopropylalkohol kristallisiert (weißer Feststoff, 3,7 g, 80%ige Ausbeute).
HPLC = SGE-SCX; Eluent: KH₂PO₄ 50 mM 60 %/CH₃CN 40 %, pH = 3,0; Detektoren: UV 205 nm; RI; RT = 16,5 min.
H₂O = 0,7 %.
[α]D = –30,9° (1 % H₂O).
¹H-NMR 300 MHz (D₂O); δ 4,62 – 4,50 (1H, m, CH); 3,50 – 3,40 (2H, m, CH₂); 3,25 (9H, s, 3CH₃); 2,60 – 2,42 (2H, m, CH₂).
A.E.: erfüllt den Standard für C₇H₁₅NO₃.
Beispiel 2:
Schritt (a) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-10-sulfonyldibenzylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1, Schritt (a) mit einer Ausbeute von 80 % synthetisiert.
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,58.
Smp = 73–75°C.
[α]D = –24,7° (0,6 % McOH).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 7,40 – 7,20 (10H, m, aromatisch); 4,60 – 4,20 (4H, dd, 2CH₂); 3,40 – 3,20 (1H, d, CH); 2,70 – 2,50 (1H, d, Ch); 2,59 – 2,50 (1H, m, CH); 2,40 – 2,30 (1H, m, CH); 2,10 – 1,90 (2H, m, 2CH); 2,00 – 1,80 (1H, d, CH); 1,80 – 1,60 (1H, m, CH); 1,42 – 1,25 (1H, m, CH); 1,10 (3H, s, CH₃); 0,80 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₂₄H₂₉NO₃S.
Schritt (b) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-spirochetalglycerin-10-sulfonyldibenzylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem in Beispiel 1, Schritt (b) beschriebenen Verfahrens mit einer Ausbeute von 42,5 % synthetisiert.
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,46.
DSC-Analyse = 74,4 %.
[α]D = +1,2° (1 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 7,40 – 7,20 (10H, m, aromatisch); 4,60 – 4,10 (4H, dd, 2CH₂); 4,10 – 3,80 (4H, m, 4CH); 3,50 – 3,40 (1H, m, CH); 3,30 – 3,20 (1H, d, CH); 2,40 – 2,30 (1H, d, CH); 2,40 – 2,20 (1H, m, CH); 2,10 – 1,90 (2H, m, 2CH); 1,80 – 1,60 (2H, m, 2CH); 1,42 – 1,38 (1H, d, CH); 1,30 – 1,10 (1H, m, CH); 1,10 (3H, s, CH₃); 0,80 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₂₇H₃₅NO₅S.
Schritt (c) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-(1-methansulfonyl)-spirochetalglycerin-10-sulfonyldibenzylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem in Beispiel 1, Schritt (c) beschriebenen Verfahrens mit einer Ausbeute von 95 % synthetisiert.
TLC = Hexan/AcOEt 18:15, Rf = 0,10.
[α]D = +2,7° (2 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 7,40 – 7,20 (10H, m, aromatisch); 4,60 – 4,40 (1H, m, CH); 4,35 – 4,20 (4H, dd, 2CH₂); 4,30 – 4,10 (2H, m, 2CH); 4,00 – 3,40 (1H, t, CH); 3,65 – 3,55 (1H, t, CH); 3,15 – 3,05 (1H, d, CH); 3,00 (3H, s, CH₃); 2,40 – 2,30 (1H, d, CH); 2,28 – 2,20 (1H, m, CH); 2,00 – 1,90 (1H, m, CH); 1,82 – 1,60 (3H, m, 3CH); 1,42 – 1,38 (1H, d, CH); 1,30 – 1,10 (1H, m, CH); 0,80 (3H, s, CH₃); 0,68 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₂₈H₃₇NO₇S₂.
Schritt (d) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-[1-trimethylammonium)-spirochetalglycerin-10-sulfonyldibenzylaminmethansulfonat
Das Produkt wurde entsprechend dem in Beispiel 1, Schritt (d) beschriebenen Verfahrens mit einer Ausbeute von 97 % synthetisiert.
TLC = CHCl₃/IsPrOH/MeOH/H₂O/CH3COOH (4,2/0,7/2,8/1,05/1,05) Rf = 0,95.
[α]D = –7,3° (1 % MeOH).
¹H-NMR 300 MHz (MeOD); δ 7,40 – 7,20 (10H, m, aromatisch); 4,65 – 4,55 (1H, m, CH); 4,40 – 4,30 (4H, d, 2CH₂); 4,20 – 4,10 (1H, t, CH); 3,90 – 3,80 (1H, dd, CH); 3,75 – 3,65 (1H, t, CH); 3,51 – 3,50 (1H, d, Ch); 3,40 – 3,2 (2H, m, 2CH); 3,50 (9H, s, 3CH₃); 2,70 (3H, s, CH₃); 2,50 – 2,40 (1H, d, CH); 2,30 – 2,20 (1H, m, CH); 2,10 – 2,00 (1H, m, CH); 1,90 – 1,70 (2H, m, 2CH); 1,60 – 1,50 (1H, d, CH); 1,40 – 1,30 (1H, m, Ch); 0,80 (3H, s, CH₃); 0,68 (3H, s, CH₃).
Fab-Ms = 527.
A.E.: erfüllt den Standard für C₃₁H₄₆NO₇S₂.
Schritt (e) – Herstellung von: (R)-3-Trimethylammonium-l,2-dihydroxypropanmethansulfonat und Wiedergewinnung von (1R)-Kampfer-10-sulfonyldibenzylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem in Beispiel 1, Schritt (e) beschriebenen Verfahren synthetisiert
Schritte (f)–(h)
Die Produkte wurden entsprechend den in Beispiel 1, Schritte (f)–(h) beschriebenen Verfahren synthetisiert.
Beispiel 3
Schritt (a) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-10-sulfonyldimethylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1, Schritt (a) mit einer Ausbeute von 720 % synthetisiert.
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,38.
Smp = 62–63°C.
[α]D = –35,4° (0,6 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 3,30 – 3,20 (1H, d, CH); 2,82 (6H, s, 2CH₃); 2,70 – 2,60 (1H, d, CH); 2,50 – 2,40 (1H, m, CH); 2,38 – 2,24 (1H, m, Ch); 2,10 – 1,90 (2H, m, 2CH); 1,90 – 1,80 (1H, d, CH); 1,60 – 1,50 (1H, m, CH); 1,42 – 1,25 (1H, m, CH); 1,10 (3H, s, CH₃); 0,80 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₂H₂₁NO₃S.
Schritt (b) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-spirochetalglycerin-10-sulfonyldimethylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1, Schritt (b) mit einer Ausbeute von 50 % synthetisiert.
TLC = Hexan/Ethylether 6:4, Rf = 0,18.
[α]D = +13,1° (2 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 4,10 – 3,80 (4H, m, 4CH); 3,50 – 3,40 (1H, m, CH); 3,40 – 3,30 (1H, d, CH); 2,82 (6H, s, 2CH₃); 2,60 – 2,50 (1H, d, CH); 2,40 – 2,20 (1H, m, CH); 2,10 – 1,90 (2H, m, 2CH); 1,80 – 1,70 (2H, m, 2CH); 1,50 – 1,40 (1H, d, CH); 1,40 – 1,20 (1H, m, CH); 1,10 (3H, s, CH₃); 0,80 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₅H₂₇NO₅S.
Schritt (c) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-(1-methansulfonyl)-spriochetalglycerin-10-sulfonyldimethylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1, Schritt (c) mit einer Ausbeute von 90 % synthetisiert.
TLC = Hexan/AcOEt 7:3, Rf = 0,25.
[α]D = +13,5° (1 % CHCl₃).
¹H-NMR 300 MHz (CDCl₃); δ 4,60 – 4,50 (1H, m, CH); 4,35 – 4,20 (2H, m, 2CH); 4,10 – 4,00 (1H, t, CH); 3,75 – 3,65 (1H, t, CH); 3,25 – 3,15 (1H, d, CH); 3,10 (3H, s, CH₃); 2,85 (6H, s, 2CH₃); 2,60 – 2,50 (1H, d, CH); 2,35 – 2,20 (1H, m, CH); 2,10 – 2,00 (1H, m, CH); 1,90 – 1,70 (3H, m, 3CH); 1,50 – 1,40 (1H, d, CH); 1,40 – 1,20 (1H, m, CH); 1,05 (3H, s, CH₃); 0,90 (3H, s, CH₃).
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₆H₂₉NO₇S₂.
Schritt (d) – Herstellung von: (1R)-Kampfer-2-(1-trimethylammonium)-spirochetalglycerin-10-sulfonyldimethylaminmethansulfonat
Das Produkt wurde entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1, Schritt (d) mit einer Ausbeute von 98 % synthetisiert.
TLC = CHCl₃/IsPrOH/MeOH/H₂O/CH3COOH (4,2/0,7/2,8/1,05/1,05) Rf = 0,60.
[α]D = –8,85° (1 % MeOH).
¹H-NMR 300 MHz (MeOD); δ 4,65 – 4,55 (1H, m, CH); 4,35 – 4,20 (1H, t, CH); 3,85 – 3,75 (1H, dd, CH); 3,75 – 3,65 (1H, t, CH); 3,51 – 3,50 (1H, d, CH); 3,40 – 3,2 (2H, m, 2CH); 3,50 (9H, s, 2CH₃); 2,70 (3H, s, CH₃); 2,40 – 2,20 (1H, m, CH); 2,15 – 2,05 (1H, m, CH); 1,90 – 1,75 (2H, m, 2CH); 1,60 – 1,50 (1H, d, CH); 1,40 – 1,30 (1H, m, CH); 1,05 (3H, s, CH₃); 0,90 (3H, s, CH₃).
Fab-Ms = 375.
A.E.: erfüllt den Standard für C₁₉H₃₈NO₇S₂.
Schritt (e) – Herstellung von: (R)-3-Trimethylammonium-1,2-dihydroxypropanmethansulfonat und Umwandlung von (1R)-Kampfer-10-sulfonyldimethylamin
Das Produkt wurde entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1, Schritt (e) synthetisiert.
Schritte (f)–(h)
Die Produkte wurden entsprechend den in Beispiel 1, Schritte (f)–(h) beschriebenen Verfahrens synthetisiert.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von R-(-)-Carnitin entsprechend dem Reaktionsdiagramm:
umfassend die folgenden Schritte: (a) Umwandlung von (-)-Kampfersulfonsäurechlorid in (1R)-Kampfer-10-sulfonylamin 1, worin: R und R₁ gleich oder verschieden sein können und Wasserstoff, C_1-4-Alkyl oder Benzyl sind, aber nicht jeweils Wasserstoff sein können; oder R und R₁ zusammen mit Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, eine heterocyclische Gruppe mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen bilden; Reaktion des Chlorides mit einem Amin der Formel HNRR₁, worin R und R₁ wie oben definiert sind, wobei das molare Chlorid:Amin-Verhältnis von 1:1,1 bis 1:1,5 ist, bei 0°C bis 30°C für 2 bis 4 Stunden in der Gegenwart einer Base; (b) Kondensation von Sulfonylamin 1 mit Glycerin, wobei das molare Glycerin:Amin 1-Verhältnis von 2:1 bis 5:1 ist, in einem sauren Medium, unter Erhalt von (1R)-Kampfer-2-spirochetalglycerin-10-sulfonylamin 2; (c) Mesylierung von Sulfonylamin 2 durch Reaktion von 2 mit Methansulfonylchlorid in der Gegenwart von Triethylamin bei einem molaren Verhältnis von 1:1 bei 0 bis 20°C, unter Erhalt von (1R)-Kampfer-2-(1-methansulfonyl)spirochetalglycerin-10-sulfonylamin 3; (d) Substitution der Mesyloxy-Gruppe in 3 durch eine Trimethylammonium-Gruppe durch Reaktion von 3 mit Trimethylamin in EtOH-Medium bei einem molaren Verhältnis von 3:Trimethylamin von 1:20 bis 1:1,5 bei 25 bis 100°C, unter Erhalt von (1R)-Kampfer-2-(1-trimethylammonium)-spirochetalglycerin-l0-sulfonylaminmethansulfonat 4; (e) Hydrolyse von 4 in HCl-Medium, anschließende Zugabe eines organischen Lösungsmittels, unter Erhalt einer wäßrigen Phase, umfassend (R)-3-Trimethylammonium-1,2-dihydroxypropanmethansulfonat 5 und einer organischen Phase, umfassend Amin 1, das in den Schritt (b) zurückgeführt wird; (f) Bromieren von 5 mit Bromwasserstoffsäure in Essigsäure bei einem molaren Verhältnis von 5:HBr von 1:6 bis 1:1 für 15 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur, anschießende Zugabe eines Alkanols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Halten der resultierenden Mischung für 4 bis 8 Stunden unter Rückfluß und anschließendes Trocknen der Mischung, unter Erhalt von (R)-3-Trimethyl-ammonium-1-brom-2-hydroxy-propanbromid 6; (g) Umwandlung von 6 in (R)-Carnitinnitrilbromid 7 durch Reaktion einer wäßrigen Lösung von 6 mit einer äquimolaren Menge an KCN für 5 bis 25 Stunden bei 25 bis 80°C und anschließendes Konzentrieren zur Trockene; (h) Umwandlung von 7 in R-(-)-Carnitin-inneres Salz 8 durch Reaktion von 7 mit 12 N HCl bei 60 bis 100°C für 2 bis 6 Stunden, anschließende Verdünnung der Reaktionsmischung mit Wasser und Elution der somit erhaltenen wäßrigen Lösung zunächst auf einem basischen Ionenaustauschharz und dann auf einem sauren Harz.