DK149842B - Fremgangsmaade til fremstilling af d-camphorat af l-carnitinamid og d-camphorat af d-carnitinamid - Google Patents

Description

i 149842

Den foreliggende opfindelse· angår en særlig, industriel fremgangsmåde til fremstilling af D-camphorat af L-carnitinamid og D-camphorat af D-carnitinamid.

Som det er kendt fra f.eks. belgisk patentskrift 5 nr. 660.039 er D-camphoraterne af L- og D-carnitinamid vigtige mellemprodukter ved fremstillingen af nyttige terapeutiske midler. F.eks. kan D-camphoratet af L-carnitinamid omdannes til L-carnitinamid, der udviser en bemærkelsesværdig respirationsstimulerende virk-10 ning. Desuden kan såvel L-carnitinamid som D-carnitin-amid anvendes til industriel fremstilling af henholdsvis venstredrejende og højredrejende carnitin-hydro-chlorid, der også er kendte, nyttige terapeutiske midler.

15 De tidligere foreslåede fremgangsmåder til frem stilling af vens tredrej ende og højredrejende camitin-hydrochlorid kan deles i to grupper: fremgangsmåder, ved hvilke der anvendes hydrochloridet af D,L-carnitinnitril som udgangsforbindelse, og 20 fremgangsmåder, ved hvilke der anvendes hydrochloridet af D,L-carnitinamid som udgangsforbindelse.

Den første gruppe, nemlig fremgangsmåder, ved hvilke der anvendes hydrochloridet af D,L-carnitinnitri], er i kronologisk rækkefølge de, der er foreslået af 25 E. Strack et al. (Z. Physiol.Chem. 318, 129, 1960),

Horiuchi et al. (Tokio Koho Sho 40-3891), Ayata (Yakugaku Zasshi 81, 778, 1961) og T. Dohi et al.

(Japan P.N. 63291/1965 i navnet Otsuka Pharmaceutical Co.) .

30 Generelt er det blevet påvist, at disse fremgangs måder ikke er økonomisk anvendelige til industriel fremstilling af L-carnitinchlorid, da nogle af dem er baseret på en dobbelt dannelse af salte for at gennemføre fraskillelsen af den venstredrejende isomer (den af 35 E. Strack foreslåede fremgangsmåde og den af Ayata foreslåede fremgangsmåde), medens de andre to fremgangsmåder omfatter anvendelsen af særligt dyre syrer, såsom L-camphersulfonsyre (Horiuchi et al.) og D-acetyl- 2 149842 glutaminsyre (T. Dohi et al.).

Desuden er anvendelsen af nitrilet af carnitin ikke tilrådeligt til denne type opspaltning, da fremgangsmåden til fremstilling af nitrilet indebærer op-5 nåelsen af en forbindelse med en stor mængde, salturenheder (10-15%), som ikke let kan fraskilles. Sådanne ' urenheder komplicerer i betydelig grad opspaltnings processen for de to optiske antipoder.

Ydermere kan der ved den successive hydrolyse af 10 det optisk aktive carnitinnitril til carnitinamid og derefter til carnitin optræde racemiseringsfænomener.

Denne uheldige effekt forekommer navnlig ved omdannelsen til carnitinamid, og det opnåede slutprodukt har derfor ikke den ønskede optiske renhed.

15 Den anden gruppe af fremgangsmåder, ved hvilke der anvendes racemisk carnitinamid som udgangsforbindelse, har den fordel, at der benyttes en let tilgængelig forbindelse, som har en høj grad af renhed og let kan hydrolyseres til carnitin uden fare for racemise-20 ring.

Den fremgangsmåde, ved hvilken der anvendes car-nitinamid-hydrochlorid som udgangsforbindelse til opspaltning, er beskrevet i det ovennævnte belgiske patentskrift nr. 660.039. En sådan fremgangsmåde omfatter 25 anvendelse af D-camphersyre, der også er let tilgængelig til lav pris, til fremstilling af D-camphoratet af D,L-carnitinamid.

Denne fremgangsmåde frembyder imidlertid en alvorlig ulempe og finder følgelig kun ringe industriel 30 anvendelse, da det til dannelse af D-camphoratet af D,L-carnitinamid er nødvendigt først at danne ammoniumsaltet af D-camphersyre med ammoniak. Det dannede ammo-nium-D-camphorat omdannes derefter til sølv-D-camphorat ved indvirkning af sølvnitrat. Da carnitinamidet er 35 i hydrochloridsaltformen, er dannelsen af dette sølvsalt væsentlig for at fjerne chloridionen. En sådan fremgangsmåde er derfor meget dyr (på grund af den helt nødvendige anvendelse af sølvforbindelsen) og 3 149842 vanskelig at udføre industrielt, idet fremgangsmådens forskellige trin må udføres under udelukkelse af lys for at undgå en betydelig sort belægning på reaktionsbeholderne som følge af den store mængde AgCl, der 5 dannes. Slutforbindelsen kan desuden blive gjort uren som følge af tilstedeværelsen af sølvionerne.

Det er derfor et formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til industriel fremstilling af D-camphoratet af L-carnitinamid 10 og D-camphoratet af D-carnitinamid, hvilken fremgangsmåde ikke har de kendte fremgangsmåders alvorlige ulemper.

Mere specielt er det et formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde, som 15 er mindre dyr og tidsrøvende end de kendte fremgangsmåder, til i industriel målestok at fremstille D-camphoratet af L-carnitinamid og D-camphoratet af D-carni-tinamid.

Nærmere angivet er det et formål med den forelig-20 gende opfindelse at tilvejebringe en sådan fremgangsmåde, ved hvilken anvendelsen af de dyre og besværlige sølvforbindelser fuldstændigt undgås.

Et yderligere formål med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en sådan fremgangsmåde, ved 25 hvilke udgangsmaterialerne er de billige og let tilgængelige forbindelser D,L-carnitinamid-hydrochlorid og D-camphersyre, som hidtil nødvendigvis har krævet anvendelse af sølvforbindelserne for at give de ønskede produkter .

30 Det har overraskende vist sig, at forudgående fremstilling af sølvcamphorat faktisk ikke er nødvendig, og at D-camphersyre kan omsættes direkte med D,L-carnitinamid, forudsat at denne sidste forbindelse er i dens fri baseform og ikke i dens hydrochloridsaltform.

Opfindelsen angår således en fremgangsmåde til fremstilling af D-camphoratet af L-carnitinamid og D-camphoratet af D-carnitinamid, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man 4 149842 a) bringer en opløsning af. D,L-carnitinamid-hydrochlo-rid i kontakt med enten en stærkt sur eller en stærkt basisk ionbytterharpiks, hvorved i) der under anvendelse af en stærkt basisk 5 ionbytterharpiks opnås en opløsning af D,L-carnitinamid i form af den frie base, som direkte omsættes med D-camphersyre, hvorved der opnås en opløsning af D-camphorat af D,L-carnitinamid, eller 10 ii) der under anvendelse af en stærkt sur ion bytterharpiks, efter eluering med en D-cam-phersyreopløsning, opnås en opløsning af D-camphorat af D,L-carnitinamid, b) tørrer opløsningen af D-camphorat af D,L-carnitin-15 amid og optager remanensen i en lavere alkanol med fra 1-5 carbonatomer til dannelse af en alkoholisk opløsning, hvorefter en fast fase indeholdende D-camphoratet af L-carnitinamid udkrystalliseres af den alkoholiske opløsning, og 20 c) adskiller den faste fase fra den alkoholiske opløsning, som indeholder D-camphoratet af D-carnitin-amid.

Det har vist sig, at de af. Rohm & Hass fremstillede Amber li te®-ionbytterharpiks er af "gel"-typen er 25 særligt velegnede ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse. Som specielle eksempler på sådanne Amberiite '»‘-ionbytterharpikser kan der nævnes harpikserne IRA 402, IRA 410 og IRA 401/S.

Ved anvendelse af ionbytterharpikserne af den 30 basiske type passerer den frie D,L-carnitinamid-base direkte igennem uden at blive tilbageholdt, medens chloridionen bindes af harpiksen. Ved anvendelse af ionbytterharpikser af den sure type bindes omvendt D,L-carnitinamidet,og det er derefter muligt ved be-35 handling af harpiksen med den dertil bundne D,L-carnitinamid med D-camphersyreopløsning at eluere D,L-carnitinamid i form af D-camphoratsaltet.

5 149842 Sådanne ionbytterharpikser kan anvendes enten direkte på opløsningen af D,L-carnitinamid-hydrochlorid eller kan anvendes i kolonner. Almindeligvis foretrækkes det at benytte det sidstnævnte system, idet 5 fremgangsmåden således lettere kan reguleres, og harpikserne forringes mindre under regenerering.

Når først harpikserne er blevet anvendt, kan de faktisk let regenereres på i og for sig kendt måde, og de kan derfor anvendes til et praktisk taget ubegræn-10 set antal operationer.

Den gennemsnitlige kornstørrelse af ionbytterhar-pikserne varierer fortrinsvis fra 0,39 til 0;46 mm.

Den foretrukne arbejdsmåde vil være at anvende ionbytterharpikser af den stærkt basiske type, pakket 15 i en chromatografisk kolonne og få den D,L-carnitin-amid-hydrochlorid indeholdende opløsning til at passere gennem kolonnen.

Opholdstiden for opløsningen i kolonnen bør være fra 30 til 60 minutter.

20 Det foretrukne koncentrationsområde for den opløs ning, der passerer gennem kolonnen, er 500 g D,L-carni-tinamid-hydrochlorid i 1,5-3 liter opløsningsmiddel, fortrinsvis vand.

Temperaturen af opløsningen, der passerer gennem 25 kolonnen, kan variere fra 15 til 60°C, idet stuetemperatur foretrækkes.

På grund af instabiliteten af den frie D,lrcamitinamid-base, der er indeholdt i opløsningen, som forlader bunden af den chromatografiske søjle (carnitinamidet er 30 tilbøjelig til at undergå hydrolyse til carnitin), består den foretrukne arbejdsmåde i, at man direkte fører opløsningen, som forlader kolonnen, til reaktionsbeholderen, der indeholder D-camphersyren. Man kan dog uden væsentlig fare for hydrolyse lade opløsningen henstå 35 i 0,5 til 1 time, før man omsætter den med D-cam-phersyre.

6 149842 D-camphersyren kan anvendes enten i form af en suspension i et passende suspensionsmedium, fortrinsvis vand, eller i fast form. Det sidstnævnte foretrækkes, da der i det efterfølgende trin til formindskelse af 5 reaktionsblandingens rumfang til tørhed under vakuum skal afdampes en mindre mængde vand og følgelig kræves mindre energi.

Efter at have inddampet reaktionsblandingen til tørhed tages den opnåede remanens op i en lavere alka-10 nol med fra 1-5 carbonatomer, idet isopropanol er særlig foretrukket.

Opspaltningen i de optiske isomere gennemføres ved at lade den alkoholiske opløsning henstå i 2-8 timer, hvorved der udkrystalliserer en i det væsent-15 lige ren, fast fase af D-camphorat af L-carnitinamid fra opløsningen, medens D-camphoratet af D-carnitin-amid forbliver i opløsning.

Efter fraskillelse (f.eks. ved filtrering) af den faste fase fra den flydende fase kan den faste fase 20 omkrystalliseres af den samme alkohol, som anvendtes til optagelse af remanensen. Hvis der anvendes isopropanol, er en simpel vaskning med isopropanol tilstrækkelig til at give et produkt af høj renhed.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere 25 ved hjælp af de efterfølgende eksempler.

Eksempel 1

Fremstilling af D-camphorat af L-carnitinamid og D-camphorat af D-carnitinamid.

500 g D,L-carnitinamid-hydrochlorid opløses i 2000 ml destilleret vand og passeres derefter gennem en chromatografisk glaskolonne (diameter 50 mm, højde 1,50 m) pakket med 4000 ml ionbytterharpiks af den basiske type (IRA 402 eller IRA 410 eller IRA 401/S fra Rohm & Haas) aktiveret i OH~-formen. Opholdstiden for opløsningen i kolonnen er 30 minutter. Opløsningen holdes ved stuetemperatur. Den alkaliske opløsning, der kommer ud af kolonnen, opsamles direkte i en beholder 7 149842 indeholdende 550 g D-camphersyre suspenderet i 1200 ml destilleret vand. Efterhånden som den frie D,L-carni-tinamid-base perkolerer gennem kolonnen og reagerer med D-camphersyren, opløses den sidstnævnte. Ved afslutnin-5 gen af passagen af D,L-carnitinamid gennem kolonnen (opløsningens pH-værdi ca. 5-6), vil al D-camphersyren være opløst.

Den vandige opløsning indeholdende D-camphoratet af D,L-carnitinamid koncentreres på dette punkt til tør-10 hed i vakuum og optages to gange i 300 ml isopropylalko-hol, hvorpå der til sidst tilsættes 4300 ml isopropyl-alkohol indeholdende 10 g opløst D-camphersyre.

Under disse betingelser, efter henstand natten over ved 0°C, udkrystalliserer der 420 g af en hvid 15 forbindelse, der er D-(+)-camphoratet af L-(-)-carni- 20 tinamid med [a]D = +10 (c = 2% i I^O), som efter fra- filtrering og påfølgende omkrystallisation af isopropa- 20 nol giver 360 g af forbindelsen med [a]D = +7,8. Filtratet er en opløsning af D-(+)-camphoratet af D-(+)-20 carnitinamid, hvilken opløsning udviste en optisk drejning [a]^° = +8.

Eksempel 2

Fremstilling af D-camphorat af L-carnitinamid og D-cam-25 phorat af D-carnitinamid.

Gennem en chromatografisk glaskolonne (højde 120 cm, diameter 40 mm), pakket med 1,35 kg ionbytter-harpiks af den basiske type (IRA 402 eller IRA 401/S eller IRA 410 fra Rohm & Haas) aktiveret i 0H--formen, 30 passeres en vandig opløsning indeholdende 160 g D,L-carnitinamid-hydrochlorid i 700 ml destilleret vand.

Opholdstiden for opløsningen i kolonnen er 1 time. Opløsningen holdes ved stuetemperatur.

Opløsningen, der kommer ud af kolonnen og indehol-35 der D,L-carnitinamid som fri base, sættes direkte til 185 g D-camphersyre suspenderet i 400 ml vand. Efter filtrering koncentrerer man den vandige opløsning til tørhed, optager remanensen i isopropylalkohol og lader den krystallisere i 24 timer ved 0°C. Det krystallinske 149842 δ stof indeholdende D-(+)-camphorat af L-(-)-carnitinamid frafiltreres derefter til opnåelse af 120 g af forbin- 20 delsen som i eksenpel 1 med Ect]D = +7,8. Filtratet er en opløsning af D-(+)-carmphoratet af D-(+)-carnitin-5 amid, hvilken opløsning udviste en optisk drejning [a]^° = +8.

Det nedenstående eksempel belyser fremstillingen af udgangsforbindelsen ved racemisering af D-carnitin-amid til D,L-carnitin-hydrochlorid, som derefter omdan-10 nes til D,L-carnitinamid-hydrochlorid.

Eksempel 3

Trin (a): Fremstilling af D,L-carnitin-hydrochlorid.

45 g D-carnitinamid-hydrochlorid opløses i

O

15 200 cm koncentreret saltsyre, og man lader opløsningen henstå ved 100°C i 60 timer.

Opløsningen koncentreres til tørhed i vakuum. Remanensen (ca. 45 g) er D,L-carnitin-hydrochlorid. Remanensen 20

viser faktisk [a]^ =0, medens dens smeltepunkt og NMR

20 svarer til disse data for kendt D,L-carnitin-hydrochlo- rid.

Trin (b): Fremstilling af D,L-carnitinamid-hydrochlorid.

10 g D,L-carnitin-hydrochlorid suspenderes i 3 100 cm absolut ethylalkohol. Den opnåede suspension 25 mættes ved 0°C med gasformigt HC1. Suspensionen opvarmes derefter til tilbagesvalingstemperaturen, indtil den faste fase er opløst, hvilket tager ca. 3 timer.

Den opnåede opløsning koncentreres i vakuum, hvorved der opnås 10 g carnitin-ethylester. Denne carnitin-50 ethylester behandles med 100 cm 25%'s NH^OH i 40 timer ved stuetemperatur. Opløsningen koncentreres til tørhed i vakuum, og remanensen er D,L-carnitinamid-hydro-chlorid (12 g) indeholdende ca. 10% NH4C1.