JP2015221807A - Method for producing l-carnitine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ｌ−カルニチンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing L-carnitine.
カルニチン（ビタミンＢｔ；３−ヒドロキシ−４−トリメチルアンモニオ−ブタノエート）は、アミノ酸のリジンおよびメチオニンから生合成される第四級アンモニウム化合物である。生細胞では、カルニチンは、代謝エネルギーの生成のための脂質の分解の際に、サイトゾルからミトコンドリアへの脂肪酸の輸送のために必要とされる。カルニチンは、栄養補助食品として使用される。 Carnitine (vitamin Bt; 3-hydroxy-4-trimethylammonio-butanoate) is a quaternary ammonium compound biosynthesized from the amino acids lysine and methionine. In living cells, carnitine is required for the transport of fatty acids from the cytosol to the mitochondria during lipid breakdown for the production of metabolic energy. Carnitine is used as a dietary supplement.
カルニチンは２つの立体異性体として存在する。生物活性のある形態は、Ｌ−カルニチンであり、他方でその鏡像異性体のＤ−カルニチンは生物学的に不活性である。Ｌ−カルニチンを工業的プロセスで製造するとき、生物活性のあるＬ体を高純度で製造することが望ましい。非常に純度が高いＬ−カルニチンは、微生物プロセスによって得ることができる。特許文献１は、Ｌ−カルニチンが、バイオリアクターの中で、特異的微生物を用いてクロトノベタインおよびブチロベタインから製造される微生物プロセスを開示する。鏡像異性体として純粋なＬ−カルニチンとブチロベタインとの混合物が得られる。このブチロベタインを除去するために、最終生成物は、メタノールおよびイソブタノールを用いて再結晶される。 Carnitine exists as two stereoisomers. The biologically active form is L-carnitine, while its enantiomer D-carnitine is biologically inactive. When L-carnitine is produced by an industrial process, it is desirable to produce a biologically active L form with high purity. Very high purity L-carnitine can be obtained by microbial processes. U.S. Patent No. 6,057,031 discloses a microbial process in which L-carnitine is produced from crotonobetaine and butyrobetaine using specific microorganisms in a bioreactor. A mixture of enantiomerically pure L-carnitine and butyrobetaine is obtained. In order to remove this butyrobetaine, the final product is recrystallized using methanol and isobutanol.
実質的に純粋なＬ−カルニチンを得るための別の微生物プロセスが、特許文献２に開示されている。この培養液から、Ｌ−カルニチンの電気透析および再結晶によってＬ−カルニチンが取り出される。このような微生物プロセスでは、実質的にＤ−カルニチンは製造されず、従って鏡像異性体分離工程は必要ではない。溶媒からのＬ−カルニチンの再結晶が、他の物質を除去するために用いられる。 Another microbial process for obtaining substantially pure L-carnitine is disclosed in US Pat. From this culture solution, L-carnitine is taken out by electrodialysis and recrystallization of L-carnitine. In such a microbial process, substantially no D-carnitine is produced and therefore an enantiomeric separation step is not necessary. Recrystallization of L-carnitine from the solvent is used to remove other materials.
非常に純度が高いＬ−カルニチンを得ることは、微生物によらないプロセスまたは酵素によらないプロセスを使用するときは、より複雑である。有機合成によって、通常、Ｄ−カルニチンおよびＬ−カルニチンの混合物が得られる。純粋なＬ−カルニチンを得るために、特許文献３は、立体選択的不斉水素化においてルテニウムホスフィン錯体を用いることを示唆する。このような錯体は、比較的複雑で高価であり、従って大量のＬ−カルニチンを工業的プロセスで調製するためには、用いることはできない。 Obtaining very pure L-carnitine is more complex when using non-microbial or enzyme-independent processes. Organic synthesis usually gives a mixture of D-carnitine and L-carnitine. In order to obtain pure L-carnitine, US Pat. Such complexes are relatively complex and expensive and therefore cannot be used to prepare large quantities of L-carnitine in an industrial process.
従って、Ｌ−カルニチンおよびＤ−カルニチンの混合物からＬ−カルニチンを単離するために方法が開発された。一般に、これらの方法は、カルニチンを光学活性な酸との塩へと変換し、異なる物理的性質、例えば溶解性によってＬ−カルニチンおよびＤ−カルニチンを分離することに基づく。 Accordingly, a method was developed to isolate L-carnitine from a mixture of L-carnitine and D-carnitine. In general, these methods are based on converting carnitine into a salt with an optically active acid and separating L-carnitine and D-carnitine by different physical properties, such as solubility.
これに関して、特許文献４は、ショウノウ酸、ジベンゾイル酒石酸またはこれらの組み合わせの存在下で、アルコール溶液からＤ−カルニチンおよびＬ−カルニチンを分離するための方法を開示する。Ｄ−カルニチンは、それらの塩の異なる溶解性によってＬ−カルニチンから分離される。 In this regard, U.S. Patent No. 6,057,051 discloses a method for separating D-carnitine and L-carnitine from an alcohol solution in the presence of camphoric acid, dibenzoyltartaric acid or a combination thereof. D-carnitine is separated from L-carnitine by the different solubility of their salts.
特許文献５は、ラセミ混合物からのＬ−カルニチンの調製のための方法であって、Ｄ−カルニチンおよびＬ−カルニチンがジベンゾイル−Ｌ−酒石酸との光学活性な塩へと変換され、そのあと分別晶出される方法を開示する。 Patent document 5 is a method for the preparation of L-carnitine from a racemic mixture, in which D-carnitine and L-carnitine are converted into optically active salts with dibenzoyl-L-tartaric acid, followed by fractional crystals. Disclosed is the method to be issued.
しかしながら、カルニチンが光学活性な塩または酸へと変換される方法は、比較的複雑である。なぜなら、それらの方法は、分離剤を加える工程および分離プロセスの後にその分離剤を除去する工程を含むからである。このため、プロセス全体は、比較的時間効率がよく労働効率がよいものになる。 However, the process by which carnitine is converted to an optically active salt or acid is relatively complex. This is because these methods include adding a separating agent and removing the separating agent after the separation process. For this reason, the entire process is relatively time efficient and labor efficient.
本発明の根底にある課題は、上記の問題を克服する、Ｌ−カルニチンの製造のためのプロセスを提供することである。 The problem underlying the present invention is to provide a process for the production of L-carnitine that overcomes the above problems.
そのプロセスは、Ｌ−カルニチンおよびＤ−カルニチンを含む鏡像異性体混合物から非常に純度が高いＬ−カルニチンを製造するために用いることができるべきである。鏡像異性体純度は、著しく上昇するべきであり、これにより収率は高くあるべきである。 The process should be able to be used to produce very pure L-carnitine from an enantiomeric mixture containing L-carnitine and D-carnitine. The enantiomeric purity should be significantly increased, so that the yield should be high.
この方法は、簡便に実施されるべきである。特に、さらなる化合物、例えば光学活性な助剤は後で除去する必要があるので、さらなる化合物の使用は回避するべきである。さらに、工程の数は比較的少なくあるべきであり、このプロセスは、複雑な装置を必要としないものであるべきである。全体として、このプロセスは、費用効率が高く労働効率がよいものであるべきである。 This method should be carried out conveniently. In particular, the use of further compounds should be avoided, since further compounds, for example optically active auxiliaries, must be removed later. Furthermore, the number of steps should be relatively small and the process should not require complex equipment. Overall, the process should be cost effective and work efficient.
驚くべきことに、本発明の根底にある課題は、請求項に係る方法によって解決される。さらなる本発明の実施形態は、説明全体にわたって開示される。本発明の主題は、Ｌ−カルニチンの製造方法であって、
（ａ）第１の溶媒の中に少なくとも５％（ｗ／ｗ）のカルニチンを含む溶液を準備する工程であって、このカルニチンはＤ−カルニチンおよびＬ−カルニチンの混合物である工程と、
（ｂ）任意に、Ｌ−カルニチン結晶を用いて当該溶液に種晶投与する工程と、
（ｃ）第２の溶媒を添加する工程であって、Ｌ−カルニチンはこの第２の溶媒に対して可溶でないかまたは低い溶解度を有する工程と、
（ｄ）Ｌ−カルニチンを含む結晶を単離する工程と、
を含む方法である。
Surprisingly, the problem underlying the present invention is solved by the method according to the claims. Further embodiments of the invention are disclosed throughout the description. The subject of the present invention is a process for the production of L-carnitine comprising
(A) providing a solution comprising at least 5% (w / w) carnitine in a first solvent, wherein the carnitine is a mixture of D-carnitine and L-carnitine;
(B) optionally seeding the solution with L-carnitine crystals;
(C) adding a second solvent, wherein L-carnitine is not soluble or has low solubility in the second solvent;
(D) isolating crystals containing L-carnitine;
It is a method including.
カルニチンは、カルボキシ基および第四級アンモニウム基を含む双性イオンである。工程（ａ）で使用されるカルニチンは、好ましくはこの双性イオンのカルニチンである。しかしながら、塩化物、硫酸塩または硝酸塩などの塩を使用することも可能である。工程（ａ）で使用されるカルニチンは、カルニチンと光学活性なアニオンとの塩ではないことが好ましい。 Carnitine is a zwitterion that contains a carboxy group and a quaternary ammonium group. The carnitine used in step (a) is preferably this zwitterionic carnitine. However, it is also possible to use salts such as chloride, sulfate or nitrate. The carnitine used in the step (a) is preferably not a salt of carnitine and an optically active anion.
本発明の方法によって、Ｌ−カルニチンは高められた純度で得られる。従って、本発明の方法は、Ｌ−カルニチンを精製するための方法、または非常に純度が高いＬ−カルニチンを得るための方法、またはＬ−カルニチンの鏡像体過剰率を高めるための方法でもある。 By the method of the present invention, L-carnitine is obtained with increased purity. Therefore, the method of the present invention is also a method for purifying L-carnitine, a method for obtaining L-carnitine having a very high purity, or a method for increasing the enantiomeric excess of L-carnitine.
本発明によれば、結晶性のＬ−カルニチンは、Ｄ−カルニチンおよびＬ−カルニチンを含む溶液から得られる。好ましい実施形態では、工程（ａ）における溶液は、実質的に、溶媒およびカルニチンからなる。本発明の方法では、Ｌ−カルニチンの鏡像体過剰率（ｅ．ｅ．）は高められる。好ましくは、この鏡像体過剰率は１％超または２％超高められる。鏡像体過剰率の上昇は、工程（ａ）の最初の溶液の鏡像体過剰率に依存する。鏡像体過剰率（ｅ．ｅ．）は、各鏡像異性体のモル分率（パーセント）間の絶対差として定義される。一例として、９０％のＬ−異性体および１０％のＤ−異性体を含む試料は、８０％ Ｌ−異性体の鏡像体過剰率を有する。 According to the present invention, crystalline L-carnitine is obtained from a solution comprising D-carnitine and L-carnitine. In a preferred embodiment, the solution in step (a) consists essentially of a solvent and carnitine. In the method of the present invention, the enantiomeric excess (ee) of L-carnitine is increased. Preferably, the enantiomeric excess is increased by more than 1% or more than 2%. The increase in enantiomeric excess depends on the enantiomeric excess of the initial solution in step (a). Enantiomeric excess (ee) is defined as the absolute difference between the molar fractions (percent) of each enantiomer. As an example, a sample containing 90% L-isomer and 10% D-isomer has an enantiomeric excess of 80% L-isomer.
本発明の好ましい実施形態では、工程（ａ）では、カルニチンは、５０％超、８０％超、９０％超、９５％超または９８％超（ｅ．ｅ．）のＬ−カルニチンを含む。好ましくは、工程（ｄ）で単離されるＬ−カルニチンは、９０％超、９８％超、９９％超または９９．５％超（ｅ．ｅ．）のＬ−カルニチンを含む。好ましくは、工程（ａ）において９５％（ｅ．ｅ．）超のＬ−カルニチンを含む溶液が使用されるとき、工程（ｄ）では、９９％超（ｅ．ｅ．）のＬ−カルニチンを含む結晶が得られる。 In a preferred embodiment of the invention, in step (a), the carnitine comprises more than 50%, more than 80%, more than 90%, more than 95% or more than 98% (ee) of L-carnitine. Preferably, the L-carnitine isolated in step (d) comprises more than 90%, more than 98%, more than 99% or more than 99.5% (ee) of L-carnitine. Preferably, when a solution containing more than 95% (ee) L-carnitine is used in step (a), more than 99% (ee) L-carnitine is used in step (d). Crystals containing are obtained.
本発明の好ましい実施形態では、第１の溶媒は、エタノール、メタノール、水、アセトニトリルおよびこれらの混合物からなる群から選択される。この溶媒は、カルニチンにとっての良溶媒である。これは、室温でのカルニチンの溶解度が少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％または少なくとも２０％（ｗ／ｗ）であることを意味する。好ましくは、第１の溶媒はエタノールである。特定の実施形態では、第１の溶媒は、０．５％まで、２％までまたは５％まで（ｗ／ｗ）の水を含んでもよい。それゆえ、この溶媒は、テクニカルグレードであってもよい。 In a preferred embodiment of the present invention, the first solvent is selected from the group consisting of ethanol, methanol, water, acetonitrile, and mixtures thereof. This solvent is a good solvent for carnitine. This means that the solubility of carnitine at room temperature is at least 5%, preferably at least 10% or at least 20% (w / w). Preferably, the first solvent is ethanol. In certain embodiments, the first solvent may comprise up to 0.5%, up to 2%, or up to 5% (w / w) water. This solvent may therefore be technical grade.
好ましい実施形態では、工程（ａ）における溶液は、飽和溶液または過飽和溶液である。この溶液が飽和に近いことも好ましく、「この飽和に近い」は、カルニチン濃度が飽和濃度の８０％超または９０％超であることを意味する。本発明の好ましい実施形態では、第１の溶媒中の全カルニチンの濃度は５〜７５％である。エタノール中では、濃度は、好ましくは１０〜５０％または１５〜４０％（ｗ／ｗ）である。メタノール中では、この濃度は、好ましくは２０〜７０％（ｗ／ｗ）である。 In a preferred embodiment, the solution in step (a) is a saturated or supersaturated solution. It is also preferred that the solution is close to saturation, “close to saturation” means that the carnitine concentration is greater than 80% or greater than 90% of the saturation concentration. In a preferred embodiment of the invention, the concentration of total carnitine in the first solvent is 5-75%. In ethanol, the concentration is preferably 10-50% or 15-40% (w / w). In methanol, this concentration is preferably 20-70% (w / w).
好ましくは、工程（ａ）における溶液に溶解させたカルニチンは、純粋なまたは非常に純度が高いカルニチンである。この実施形態では、工程（ａ）における溶液は、少量のさらなる物質しか含まない。溶液中の全カルニチン（Ｄ−およびＬ−）の量に基づいて、さらなる物質の量は、０．５％未満、１％未満または２％未満（ｗ／ｗ）であってもよい。別の実施形態では、工程（ａ）における溶液に溶解させたカルニチンは、特定量の副生成物または他の化合物、例えば製造プロセス由来の出発化合物を含む。この実施形態では、工程（ａ）における溶液は、全量のカルニチンに基づいて、５％まで、１０％までまたは１５％まで（ｗ／ｗ）の他の化合物を含んでもよい。例えば、合成カルニチンは、１％（ｗ／ｗ）未満のヒドロキシクロトン酸を含む可能性がある。 Preferably, the carnitine dissolved in the solution in step (a) is pure or very pure carnitine. In this embodiment, the solution in step (a) contains only a small amount of additional material. Based on the amount of total carnitine (D- and L-) in the solution, the amount of further substance may be less than 0.5%, less than 1% or less than 2% (w / w). In another embodiment, the carnitine dissolved in the solution in step (a) contains a certain amount of by-products or other compounds, such as starting compounds from the manufacturing process. In this embodiment, the solution in step (a) may comprise up to 5%, up to 10% or up to 15% (w / w) of other compounds, based on the total amount of carnitine. For example, synthetic carnitine may contain less than 1% (w / w) hydroxycrotonic acid.
好ましい実施形態では、工程（ａ）における溶液は、実質的に水を含まない。これは、カルニチンおよび溶媒は、実質的に水を含まないか、またはできるだけ少ない水を含むということを意味する。少量の水だけが存在するとき、当該方法はより効率的であるということが見出された。好ましくは、溶液（ａ）の中の全水分含量は２％未満、１％未満、または０．５％未満（ｗ／ｗ）である。 In a preferred embodiment, the solution in step (a) is substantially free of water. This means that the carnitine and the solvent are substantially free of water or contain as little water as possible. It has been found that the method is more efficient when only a small amount of water is present. Preferably, the total water content in solution (a) is less than 2%, less than 1%, or less than 0.5% (w / w).
本発明の好ましい実施形態では、工程（ａ）は、好ましくはすべてのカルニチンが溶解するまで、例えば４０℃を超える温度または５０℃を超える温度まで溶液を加熱することを含む。任意に、残留する固体カルニチンおよび／または残留する固体は、その後、例えば濾過によって除去することができる。工程（ａ）では、温度は、４０〜８０℃または５０〜７５℃に調整されてもよい。温度は、溶媒に応じて選択される。エタノールが使用されるとき、５０〜７５℃の温度、例えば６５℃付近が好ましい。 In a preferred embodiment of the invention, step (a) preferably comprises heating the solution until all the carnitine is dissolved, for example to a temperature above 40 ° C or above 50 ° C. Optionally, residual solid carnitine and / or residual solid can then be removed, for example, by filtration. In the step (a), the temperature may be adjusted to 40 to 80 ° C or 50 to 75 ° C. The temperature is selected depending on the solvent. When ethanol is used, a temperature of 50-75 ° C, for example around 65 ° C, is preferred.
工程（ｂ）では、工程（ａ）からの溶液に、Ｌ−カルニチン結晶を用いて種晶投与（シーディング）することができる。好ましくは、種晶投与される溶液は飽和または過飽和の溶液である。過飽和溶液は、工程（ａ）において高められた温度で飽和溶液を調製し、カルニチンの沈殿または結晶化が起こらないように、飽和溶液をゆっくり冷却するとき、得ることができる。 In the step (b), the solution from the step (a) can be seeded (seeded) using L-carnitine crystals. Preferably, the seeded solution is a saturated or supersaturated solution. A supersaturated solution can be obtained by preparing a saturated solution at an elevated temperature in step (a) and slowly cooling the saturated solution so that no precipitation or crystallization of carnitine occurs.
Ｌ−カルニチン結晶を用いてこの溶液に種晶投与することおよび熟成によって、その結晶の成長が誘導される。従って、種晶投与工程（ｂ）が本発明のプロセスに含まれるとき、最終的に得られる結晶の平均サイズは、より大きくなる。しかしながら、高収率の高純度を有するカルニチン結晶は、種晶投与工程（ｂ）において種晶投与用結晶を加えることなく得ることもできる。この結晶は、実質的にＬ−カルニチンからなるか、またはＬ−カルニチンが富化されている。少量のみの種晶投与用結晶が、種晶投与のために必要である。この種晶投与用結晶は、非常に純度が高くかつ非常に微細であるべきである。種晶投与用結晶は、好ましくは、溶液がまだ透明であるとき、すなわち、結晶も沈殿物もまだ自発的に形成されていないか、実質的に形成されていないときに、加えられるべきである。これは、高められた温度での種晶投与によって成し遂げることができる。本発明の好ましい実施形態では、種晶投与工程（ｂ）では、溶液は、２５〜５０℃、好ましくは３０〜４５℃の温度を有する。しかしながら、種晶投与の最中および種晶投与の後で、第２の溶媒を添加する前には、カルニチンの溶解度はまだ比較的高く、結晶の急速な形成は実質的に観察されないか、または限られた程度でしか観察されない。 By seeding this solution with L-carnitine crystals and aging, growth of the crystals is induced. Therefore, when the seed crystal administration step (b) is included in the process of the present invention, the average size of the crystals finally obtained is larger. However, carnitine crystals having high yield and high purity can also be obtained without adding seed crystal administration crystals in the seed crystal administration step (b). The crystals consist essentially of L-carnitine or are enriched with L-carnitine. Only a small amount of crystals for seeding are required for seeding. The seed crystal should be very pure and very fine. Seed crystals should preferably be added when the solution is still clear, i.e., when neither crystals nor precipitates are formed spontaneously or substantially formed. . This can be accomplished by seeding at elevated temperatures. In a preferred embodiment of the present invention, in the seed crystal administration step (b), the solution has a temperature of 25-50 ° C, preferably 30-45 ° C. However, during and after seeding and before the second solvent is added, the solubility of carnitine is still relatively high and no rapid crystal formation is observed, or Observed only to a limited extent.
好ましい実施形態では、溶液の温度は、結晶を用いて種晶投与した後に下げられる。好ましくは、温度は、１０〜３０℃、例えば約２０℃に下げられる。 In a preferred embodiment, the temperature of the solution is lowered after seeding with crystals. Preferably, the temperature is lowered to 10-30 ° C, for example about 20 ° C.
工程（ｃ）では、Ｌ−カルニチンが可溶でないかまたは低い溶解度を有する第２の溶媒が加えられる。この第２の溶媒の添加の最中および添加後に、Ｌ−カルニチンの結晶化が観察される。Ｌ−カルニチンの結晶化の間、溶液からＬ−カルニチンが取り出され、溶液は懸濁液となる。従って、結晶化後、この組成物は溶液または懸濁液のいずれかと考えることができる。工程（ｂ）および引き続く工程に関して「溶液」というときは、この溶液／懸濁液を意味する。 In step (c), a second solvent is added in which L-carnitine is not soluble or has low solubility. Crystallization of L-carnitine is observed during and after the addition of this second solvent. During crystallization of L-carnitine, L-carnitine is removed from the solution and the solution becomes a suspension. Thus, after crystallization, the composition can be considered either a solution or a suspension. Reference to “solution” with respect to step (b) and subsequent steps means this solution / suspension.
本発明の好ましい実施形態では、第２の溶媒は、アセトン、イソプロパノール、イソブタノール、２−プロパノール、１−ペンタノール、２−ブタノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、テトラヒドロフラン、トルエンおよびこれらの混合物から選択される。好ましくは、この第２の溶媒はアセトンである。 In a preferred embodiment of the invention, the second solvent is acetone, isopropanol, isobutanol, 2-propanol, 1-pentanol, 2-butanone, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, toluene and mixtures thereof. Selected from. Preferably, this second solvent is acetone.
この第２の溶媒は、Ｌ−カルニチンが可溶でないかまたは低い溶解度を有する溶媒である。本発明の好ましい実施形態では、第２の溶媒に対するＬ−カルニチンの溶解度は、２５℃で３％未満、２％未満または１％未満（ｗ／ｗ）である。第２の溶媒を加えると、溶液の中でのカルニチンの全体の溶解度が低下し、カルニチンが結晶化する。従って、第２の溶媒の際に、固体カルニチン結晶が溶液の中で形成される。 This second solvent is a solvent in which L-carnitine is not soluble or has low solubility. In a preferred embodiment of the invention, the solubility of L-carnitine in the second solvent is less than 3%, less than 2% or less than 1% (w / w) at 25 ° C. When the second solvent is added, the overall solubility of carnitine in the solution decreases and carnitine crystallizes. Thus, during the second solvent, solid carnitine crystals are formed in the solution.
本発明の非常に好ましい実施形態では、第１の溶媒はエタノールであり、第２の溶媒はアセトンである。 In a highly preferred embodiment of the invention, the first solvent is ethanol and the second solvent is acetone.
本発明の好ましい実施形態では、工程（ｃ）では、第２の溶媒に対する第１の溶媒の比は、１：１〜１：１０（ｗ／ｗ）、より好ましくは１：１．５〜１：６または１：２〜１：４（ｗ／ｗ）である。この比は、溶媒混合物中でのカルニチンの溶解度が著しく低下するように調整されるべきであり、その結果、全カルニチンのうちの高い割合が結晶化する。 In a preferred embodiment of the present invention, in step (c), the ratio of the first solvent to the second solvent is 1: 1 to 1:10 (w / w), more preferably 1: 1.5 to 1. : 6 or 1: 2 to 1: 4 (w / w). This ratio should be adjusted so that the solubility of carnitine in the solvent mixture is significantly reduced, so that a high proportion of the total carnitine crystallizes.
本発明の好ましい実施形態では、任意の種晶投与工程（ｂ）の後、または工程（ｃ）の前もしくは工程（ｃ）の最中、または工程（ｃ）で第２の溶媒を加えた後、溶液の温度は、１０℃〜３０℃に調整される。しかしながら、第２の溶媒は、溶液の温度を下げる前または下げた後に加えることができる。 In a preferred embodiment of the invention, after any seed administration step (b), or before or during step (c), or after adding a second solvent in step (c) The temperature of the solution is adjusted to 10 ° C to 30 ° C. However, the second solvent can be added before or after the temperature of the solution is lowered.
好ましくは、工程（ｃ）の第２の溶媒はゆっくり加えられ、例えば滴下される。本発明の好ましい実施形態では、工程（ｃ）では、第２の溶媒は、２０分間〜８時間、または１時間〜６時間、溶液に加えられる。アセトンの添加および熟成の間に、Ｌ−カルニチンが結晶化する。結晶化するＬ−カルニチンの量は、通常、低温での熟成によって、増加させることができる。 Preferably, the second solvent of step (c) is added slowly, for example dropwise. In a preferred embodiment of the invention, in step (c), the second solvent is added to the solution for 20 minutes to 8 hours, or 1 hour to 6 hours. L-carnitine crystallizes during the addition and aging of acetone. The amount of L-carnitine to crystallize can usually be increased by aging at low temperatures.
好ましくは、第２の溶媒の添加後、この組成物は、低くされた温度で熟成される。例えば、この温度は５〜２０℃、または１５℃未満に下げられてもよい。この組成物は、この温度で１０分間〜２日間、または３０分間〜２４時間熟成されてもよい。本発明の好ましい実施形態では、工程（ｃ）での第２の溶媒の添加後、この組成物は、２０℃未満の温度で１０分間〜２日間熟成される。 Preferably, after the addition of the second solvent, the composition is aged at a reduced temperature. For example, this temperature may be lowered to 5-20 ° C or below 15 ° C. The composition may be aged at this temperature for 10 minutes to 2 days, or 30 minutes to 24 hours. In a preferred embodiment of the invention, after addition of the second solvent in step (c), the composition is aged at a temperature below 20 ° C. for 10 minutes to 2 days.
工程（ｄ）では、固体結晶が、公知の手段によって、例えば濾過または沈降によって単離される。任意に、この結晶は、好ましくは第２の溶媒で洗浄される。この溶媒は、任意に減圧での、乾燥によって、除去される。例えば、アセトンは、５５℃で、１００ｍｂａｒ未満の圧力で乾燥することにより除去されてもよい。本発明によれば、工程（ｄ）で単離される全固体カルニチンは「結晶」と呼ばれる。この固体は、結晶性構造を有することが判明した。しかしながら、とりわけ第２の溶媒の急速な添加の際に、固体カルニチン「結晶」は、少なくとも一部はカルニチン沈殿物も含む可能性がある。 In step (d), solid crystals are isolated by known means, for example by filtration or sedimentation. Optionally, the crystals are preferably washed with a second solvent. This solvent is removed by drying, optionally under reduced pressure. For example, acetone may be removed by drying at 55 ° C. and a pressure of less than 100 mbar. According to the present invention, all solid carnitine isolated in step (d) is called “crystal”. This solid was found to have a crystalline structure. However, especially during the rapid addition of the second solvent, the solid carnitine “crystals” may also at least partially contain a carnitine precipitate.
出発溶液の中の全Ｌ−カルニチンに基づくＬ−カルニチンの全収率は、好ましくは８０％超または８５％超である。 The overall yield of L-carnitine based on the total L-carnitine in the starting solution is preferably greater than 80% or greater than 85%.
本発明の好ましい実施形態では、当該方法は、
（ａ）エタノール中に少なくとも５％（ｗ／ｗ）のカルニチンを含む溶液を準備する工程であって、このカルニチンは、少なくとも５０％（ｅ．ｅ．）のＬ−カルニチンを含み、この溶液は、すべてのカルニチンが溶解するまで加熱される、工程と、
（ａ１）この溶液の温度を２５〜５０℃に調整する工程と、
（ｂ）Ｌ−カルニチン結晶を用いてこの溶液に種晶投与する工程と、
（ｂ１）任意に温度を１０〜３０℃に調整する工程と、
（ｃ）エタノール／アセトンの比が１：１〜１：１０（ｗ／ｗ）であるような量のアセトンを加える工程と、
（ｃ１）任意に、この組成物を２０℃未満の温度に冷却する工程と、
（ｄ）好ましくは濾過によって、Ｌ−カルニチンを含む結晶を単離する工程と
を含む。
In a preferred embodiment of the invention, the method comprises:
(A) providing a solution comprising at least 5% (w / w) carnitine in ethanol, the carnitine comprising at least 50% (ee) L-carnitine, Heating until all the carnitine is dissolved, and
(A1) adjusting the temperature of this solution to 25-50 ° C .;
(B) seeding this solution with L-carnitine crystals;
(B1) arbitrarily adjusting the temperature to 10 to 30 ° C .;
(C) adding an amount of acetone such that the ethanol / acetone ratio is 1: 1 to 1:10 (w / w);
(C1) optionally cooling the composition to a temperature below 20 ° C .;
(D) isolating the crystals containing L-carnitine, preferably by filtration.
上記の方法では、工程（ａ）〜（ｄ）は連続的に実施される。 In said method, process (a)-(d) is implemented continuously.
本発明の特定の実施形態では、本発明の方法全体は、工程（ｄ）で得られる結晶を用いて繰り返される。この実施形態では、第１の溶媒の中の結晶の溶液が調製される。プロセス全体を２回以上繰り返すと、低鏡像異性体純度のカルニチンからでさえも非常に純度が高いＬ−カルニチンが得られる。 In a particular embodiment of the invention, the entire method of the invention is repeated with the crystals obtained in step (d). In this embodiment, a solution of crystals in a first solvent is prepared. If the entire process is repeated more than once, very high purity L-carnitine is obtained even from low enantiomeric purity carnitine.
本発明のプロセスは、上記の問題を解決する。Ｄ−カルニチンおよびＬ−カルニチンの混合物から、本発明のプロセスによって非常に純度が高いＬ−カルニチンが得られる。Ｄ−カルニチンおよびＬ−カルニチンの混合物を分離するとき、例えば独国特許第３５ ３６ ０９３号明細書または東ドイツ特許第９３ ３４７号明細書に開示されるような光学活性な化合物を添加することは必要でない。本発明のプロセスでは、カルニチンは、中間工程で光学活性な塩に変換されるということはない。本発明のプロセスが非常に効率的であることは驚くべきことであった。なぜなら、当該技術分野では、双性イオンの効果的な分離は光学活性な添加剤なしでは困難であると一般に想定されていたからである（東ドイツ特許第９３ ３４７号明細書、第２欄、８−１１行を参照）。従って、本発明の比較的簡便なプロセスによってＬ−鏡像異性体の高い増加が得られるであろうとは、想定することができなかった。 The process of the present invention solves the above problems. From a mixture of D-carnitine and L-carnitine, the process of the present invention provides very pure L-carnitine. When separating a mixture of D-carnitine and L-carnitine, it is necessary to add an optically active compound, for example as disclosed in German Patent 35 36 093 or East German Patent 93 347 Not. In the process of the present invention, carnitine is not converted to an optically active salt in an intermediate step. It was surprising that the process of the present invention was very efficient. This is because, in the art, it was generally assumed that effective separation of zwitterions would be difficult without optically active additives (East German Patent 93 347, column 2, 8-11). Line). Therefore, it could not be assumed that a relatively simple process of the present invention would result in a high increase in L-enantiomer.
本発明の方法は、少ない数の工程で簡便に用いることができる。当該プロセスは、Ｌ−カルニチンの光学活性な塩の沈殿、さらなる結晶化工程による単離および分解を必要としない。当該プロセスは、高鏡像異性体純度および高収率でＬ−カルニチンを与える。このプロセスは、当該技術分野で公知のプロセスと比較して、費用がかからずかつ手間もかからないものである。このプロセスは、鏡像異性体混合物、例えば工業的合成プロセスによって得られる鏡像異性体混合物からＬ−カルニチンを精製するために使用することができる。 The method of the present invention can be conveniently used with a small number of steps. The process does not require precipitation of an optically active salt of L-carnitine, isolation and degradation by further crystallization steps. The process gives L-carnitine with high enantiomeric purity and high yield. This process is less expensive and less time consuming than processes known in the art. This process can be used to purify L-carnitine from enantiomeric mixtures, such as enantiomeric mixtures obtained by industrial synthesis processes.
実施例１
実験室反応器に、１００ｇのカルニチンおよび３００ｇのエタノールを投入する。この反応器を６５℃まで加熱し、すべてのカルニチンが溶解するまで撹拌する。その後、反応器温度を３７℃に設定する。３７℃で、純粋なＬ−カルニチンの種晶を加える。反応器温度を、−０．２Ｋ／分の速度で２０℃まで冷却する。２０℃で、９００ｇのアセトンを２時間以内に加える。その後、この懸濁液を１０℃に冷却する。１０℃で固体を単離し、アセトンで洗浄し、５５℃および＜１００ｍｂａｒで乾燥する。
Example 1
The laboratory reactor is charged with 100 g carnitine and 300 g ethanol. The reactor is heated to 65 ° C. and stirred until all the carnitine is dissolved. The reactor temperature is then set to 37 ° C. At 37 ° C, pure L-carnitine seed crystals are added. The reactor temperature is cooled to 20 ° C. at a rate of −0.2 K / min. At 20 ° C., 900 g of acetone is added within 2 hours. The suspension is then cooled to 10 ° C. The solid is isolated at 10 ° C., washed with acetone and dried at 55 ° C. and <100 mbar.
結果として、８６．１ｇの結晶性の白色の乾燥固体を得た。この固体は、９９．０３６％（ｗ／ｗ）の全カルニチンを含んでいた。鏡像異性体純度は９９．６０％（ｅ．ｅ．）であった。残留溶媒含有量は３４９ｍｇ／ｋｇエタノールおよび３８６ｍｇ／ｋｇアセトンであった。Ｌ−カルニチンの総収率は８８．６％であった。 As a result, 86.1 g of a crystalline white dry solid was obtained. This solid contained 99.036% (w / w) total carnitine. The enantiomeric purity was 99.60% (ee). Residual solvent content was 349 mg / kg ethanol and 386 mg / kg acetone. The total yield of L-carnitine was 88.6%.
実施例２
実験室反応器に、６０．２ｇのカルニチンおよび６０ｇのメタノールを投入する。この反応器を５０℃まで加熱し、すべてのカルニチンが溶解するまで撹拌する。その後、反応器温度を２５℃に設定する。２５℃で、０．７４ｇの、純粋なＬ−カルニチンの種晶を加える。反応器温度を、−０．２Ｋ／分の速度で２０℃まで冷却する。２０℃で、１８０ｇのアセトンを１時間以内に加える。その後、この懸濁液を、５０分以内に１０℃に冷却する。この懸濁液を、この温度でさらに３０分間撹拌する。その後、ヌッチェ式濾過機によって固体を濾過し、およそ６０ｇのアセトンで２回洗浄し、その後５５℃および２５０ｍｂａｒの圧力で８時間乾燥する。
Example 2
The laboratory reactor is charged with 60.2 g carnitine and 60 g methanol. The reactor is heated to 50 ° C. and stirred until all carnitine is dissolved. The reactor temperature is then set to 25 ° C. At 25 ° C., 0.74 g of pure L-carnitine seed crystals are added. The reactor temperature is cooled to 20 ° C. at a rate of −0.2 K / min. At 20 ° C., 180 g of acetone is added within 1 hour. The suspension is then cooled to 10 ° C. within 50 minutes. The suspension is stirred at this temperature for a further 30 minutes. The solid is then filtered through a Nutsche filter, washed twice with approximately 60 g of acetone and then dried at 55 ° C. and a pressure of 250 mbar for 8 hours.
結果として、４５．７８ｇの結晶性の白色の乾燥固体を得た。この固体は、９８．９４％（ｗ／ｗ）の全カルニチンを含んでいた。鏡像異性体純度は９９．７８％（ｅ．ｅ．）であった。 As a result, 45.78 g of a crystalline white dry solid was obtained. This solid contained 98.94% (w / w) total carnitine. The enantiomeric purity was 99.78% (ee).
実施例３
実験室反応器に、３０．１ｇのカルニチンおよび９０ｇのエタノールを投入する。この反応器を６５℃まで加熱し、すべてのカルニチンが溶解するまで撹拌する。その後、反応器温度を３７℃に設定する。３７℃で０．９１ｇの、純粋なＬ−カルニチンの種晶を加える。反応器温度を、−０．２Ｋ／分の速度で２０℃まで冷却する。２０℃で、２７０ｇの酢酸エチルを１時間以内に加える。その後、この懸濁液を、５０分以内に１０℃に冷却する。この懸濁液を、この温度でさらに３０分間撹拌する。その後、ヌッチェ式濾過機によって固体を濾過し、およそ３０ｇの酢酸エチルで２回洗浄し、その後５５℃および２５０ｍｂａｒの圧力で８時間乾燥する。
Example 3
The laboratory reactor is charged with 30.1 g carnitine and 90 g ethanol. The reactor is heated to 65 ° C. and stirred until all the carnitine is dissolved. The reactor temperature is then set to 37 ° C. 0.91 g of pure L-carnitine seed crystals are added at 37 ° C. The reactor temperature is cooled to 20 ° C. at a rate of −0.2 K / min. At 20 ° C., 270 g of ethyl acetate are added within 1 hour. The suspension is then cooled to 10 ° C. within 50 minutes. The suspension is stirred at this temperature for a further 30 minutes. The solid is then filtered through a Nutsche filter, washed twice with approximately 30 g of ethyl acetate and then dried for 8 hours at 55 ° C. and a pressure of 250 mbar.
結果として、２８．６６ｇの結晶性の白色の乾燥固体を得た。この固体は、９８．５１％（ｗ／ｗ）の全カルニチンを含んでいた。鏡像異性体純度は９９．４６％（ｅ．ｅ．）であった。 As a result, 28.66 g of a crystalline white dry solid was obtained. This solid contained 98.51% (w / w) total carnitine. The enantiomeric purity was 99.46% (ee).
Claims (15)
（ａ）第１の溶媒の中に少なくとも５％（ｗ／ｗ）のカルニチンを含む溶液を準備する工程であって、前記カルニチンはＤ−カルニチンおよびＬ−カルニチンの混合物である工程と、
（ｂ）任意に、Ｌ−カルニチン結晶を用いて前記溶液に種晶投与する工程と、
（ｃ）第２の溶媒を添加する工程であって、前記Ｌ−カルニチンは前記第２の溶媒に対して可溶でないかまたは低い溶解度を有する工程と、
（ｄ）Ｌ−カルニチンを含む結晶を単離する工程と
を含む方法。 A method for producing L-carnitine, comprising:
(A) preparing a solution containing at least 5% (w / w) carnitine in a first solvent, wherein the carnitine is a mixture of D-carnitine and L-carnitine;
(B) optionally seeding the solution with L-carnitine crystals;
(C) adding a second solvent, wherein the L-carnitine is not soluble or has low solubility in the second solvent;
(D) isolating crystals containing L-carnitine.
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