JPH0227995A - ｌ‐カルニチンクロライドの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、従来より心臓疾患の治療剤として医薬品の分
野で利用されている光学活性なｇ−カルニチ、ンの塩酸
塩を酵素反応を利用して容易に製造する方法に関する。

［従来の技術・発明が解決しようとする課題］カルニチ
ンの光学活性体であるｇ−カルニチンは化学合成法で製
造されたラセミ体を光学分割する方法および微生物や酵
素を利用して生化学的に採取する方法のいずれかの方法
により製造されてきている。

化学合成法は、高濃度反応ができることや反応時間が短
かくてすむことなどの工業生産上の利点および経済性の
面から、現在も高く評価されているが、ラセミ体の光学
分割の過程で目的の光学活性体をうるのに比較的高価な
光学分割剤をその２倍当量以上必要とするなどの欠点が
ある。

一方、生化学的方法は、酵素、微生物が触媒として作用
するので、少量の酵素、微生物から多量の目的物かえら
れるという利点がある反面、通常、水溶液中で反応を行
なうので脂溶性の基質の濃度は低くならざるをえず、反
応液も高価な補酵素を必要としたり、微生物のばあいに
は生育に必要な栄養分を補給するなど厳密な反応制御が
要求されるというような欠点がある。

一方、有機溶媒中での酵素反応の研究が最近活発になっ
てきている。とくにリパーゼの研究がよく行なわれてお
り、有機溶媒中では加水分解反応の逆反応であるエステ
ル生成反応とかエステル交換反応を触媒し、しかもその
際に不斉反応を起こすことを利用してアルコールの光学
分割が可能であることが、クリバッフ（Ａ、Ｍ。

Ｋ１１ｈａｎｏｖ）らにより明らかにされている（Ｊ、
Ａｍ。

Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、、　１０７．７０７２−７０７８（
１９８５））。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記知見を考慮して従来のＲ−カルニチン
クロライドの製造法に見られる欠点を解消することを目
的として鋭意研究を重ねた結果、有機溶媒にカルニチン
合成上の中間体である特定の基質を高濃度に仕込み、エ
ステル交換用の脂肪酸エステルとリパーゼとの共存下、
室温でかきまぜるだけで反応を進行させる方法、すなわ
ち化学合成法および生化学的手法のそれぞれの長所をと
り入れてそれぞれの欠点を解消した方法で、容易に光学
活性なカルニチン合成中間体かえられ、このカルニチン
合成中間体からｇ−カルニチンクロライドかえられると
いう新しい事実を見出し、本発明を完成した。

本発明は、かかる新知見に基づいて完成されたものであ
り、 一般式（Ｉ）： ＸＣ１１２ＣＩＩＣ）＋２　Ｙ　　　　　　（１）（式
中、Ｘは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、
Ｙはシアノ基またはアルコキシカルボニル基を表わす）
で示される化合物に脂肪酸エステルの共存下、リパーゼ
を作用せしめてエステル交換反応を行なわせ、９体を分
離し、！−力ルニチンクロライドに転換することを特徴
とする２−カルニチンクロライドの製造法に関する。

［実施例］ 本発明においては、一般式（Ｉ）： ＸＣ１１２ＣＩＩｃＨ２Ｙ　　　　（１）（式中、Ｘは
塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、Ｙはシア
ノ基またはアルコキシカルボニル基を表わす）で示され
る化合物（以下、基質ともいう）に脂肪酸エステルの共
存下、リパーゼが作用せしめられ、基質のうちの６体が
優先的にエステル化せしめられる。

前記一般式（１）で表わされる化合物のなかでは、γ−
クロローβ　−ヒドロキシブチロニトリルが、またγ−
クロローβ−ヒドロキシ酪酸エステルやγ−ブロモーβ
−ヒドロキシ酪酸エステルが、取扱いやすさ、反応性、
入手の容易さなどの点から好ましい。

前記脂肪酸エステルにはとくに限定はないが、一般には
トリブチリン、酪酸２，２．２−）リクロロエチル、カ
プロン酸２．２．２−）リクロロエチル、エナント酸２
．２．２−トリクロロエチル、ラウリン酸２．２．２−
）リフルオロエチルなどが好ましく使用されうる。

一般式（１）で表わされる化合物１モルに対する前記脂
肪酸エステルの好ましい使用量は、溶媒を使用するか否
かなどによっても異なり一概には規定できないが、溶媒
を使用しないばあいには通常２〜５モル程度であるのが
反応液のかきまぜやすさ、反応速度、経済性の点から好
ましく、溶媒を使用するばあいには１〜２モル程度であ
るのが好ましい。

本発明に用いられるリパーゼにはとくに限定はなく、ブ
タ膵臓リパーゼをはじめとしてキャンディダ・シリンド
ラッセなどの微生物の生産するリバー　ゼなどが使用さ
れうる。これらはいずれも市販酵素として入手すること
ができ、本発明に好適に利用されうる。

これら酵素の使用量は基質の反応性、酵素の純度・活性
などに大きく左右されるが、通常、基質に対して１〜４
０重量％、好ましくは１０〜３５重量％程度使用される
。たとえば室温で反応を行なうばあい酵素力価が３５〜
７０ユニット／會ｇのリパーゼを使用するばあい、通常
、基質に対して２５〜３５重量％程度使用される。

リパーゼを作用させる際、担体の共存下、好ましくは担
体に対して１０〜２０３１ｒ量％程度担持、好ましくは
吸着させて酵素反応を行なうと、担体表面に均一に分散
して吸着している酵素分子が基質とよく接触し反応速度
の向上がみられ、反応期間の点でより望ましい結果かえ
られる。

担体としては、たとえばセライト、活性炭、セルロース
、イオン交換樹脂、ビーズ、フロリジル、炭素カルシウ
ム、アルミナなど反応系に不溶のもので酵素活性に悪影
響を与えないものであれば使用することができる。

酵素反応の温度は通常１０〜７０℃の範囲であればよく
、反応時間は通常３〜５日間である。

また酵素反応時の基質濃度は、水溶液中の反応では通常
０．１〜２重量％程度であるのに対して、本発明の反応
では好ましくは５〜３０重量％程度であり、さらに好ま
しくは１０〜２０重量％程度である。このような濃度に
するためにエステル交換用の脂肪酸エステルの他に、要
すれば基質に対してθ〜ｌＯ容量倍程度、好ましくは３
〜６容量倍程度の有機溶媒、好ましくは水に不溶性の非
プロトン性有機溶媒、たとえばｎ−へキサン、石油エー
テル、ベンゼン、エチルエーテル、ブチルエーテルなど
を使用してもよい。有機溶媒を使用するばあいには使用
前にモレキュラーシーブスで脱水してから使用するのが
好まし１箋。

前記エステル変換反応の概略は次式で表わされる。

［以下余白〕 ＸＣ１１２ＣＩＩＣ）＋２　Ｙ不斉１８テ″交換すなわ
ち、一般式＜１）で示される化合物にエステル交換用の
脂肪酸エステルの共存下、リパーゼを作用せしめてエス
テル交換反応を行なわせ、反応の進行を途中、通常４０
〜６０９６、好ましくは５０〜５５％程度の段階で止め
て、えられる反応性の高い方の光学異性体のβ−０１１
基のエステル体（一般式（ＩＩ）で表わされる化合物（
式中、Ｒはアルキル基））と未反応の反応性の低い方の
光学異性体（一般式圓で表わされる化合物、２体）とを
主体として含む混合物より、所望の光学異性体（一般弐
（［［Ｉｌで表わされる化合物）が分離せしめられる。

なお、所望の光学異性体の光学純度は１００％である方
が好ましいが、のちの工程で精製できるためＢＯ％程度
以上の光学純度のものであれば使用しうる。

前記一般式（１）で表わされる化合物と一般式ｌで表わ
される化合物とを主体として含む混合物より一般式圓で
表わされる化合物を分離する方法にはとくに限定はなく
、たとえば該混合物に不溶性物質（たとえば担体に担持
させたリパーゼなど）や他の物質よりも揮発しやすい溶
媒などが含まれているばあいには、濾別や減圧除去など
行なったのち、要すれば残存しているエステル交換用の
脂肪酸エステルをカラムクロマトグラフィーや分別蒸留
などの方法で除いたのち、たとえばカラムクロマトグラ
フィーなどの方法により、一般式Ｉで表わされる化合物
が分離される。

このようにして分離された一般式圓で表わされる化合物
は、通常、光学純度６０〜９０％の化合物であるが、の
ちの工程でえられる結晶性化合物を再結晶することによ
り、光学純度はぼ１００％の化合物をうろことができる
、 このようにしてえられた一般式圓で表わされる化合物に
、たとえばＹがシアノ基のばあいには水冷下撹拌を行な
い、Ｙがアルコキシカルボニル基で反応の遅いばあいに
は加熱しながら攪拌するごとき条件でトリメチルアミン
を作用させ、γ−ハロゲン原子をγ−トリメチルアミン
ハライド基に転換し、シアノ基またはアルコキシカルボ
ニル基を加水分解せしめるなどすることにより、ｇ−カ
ルニチンハライドかえられる。

前記ｇ−カルニチンハライドがｇ−カルニチンクロライ
ドでないばあいにはアニオン交換などの方法によりｇ−
カルニチンクロライドにしうる。

次に本発明の方法を反応に沿って具体的に説明する。

たとえば基質としてγ−ハローβ−ヒドロキシブチロニ
トリルを用いるばあいには、ハロゲン原子として塩素、
臭素、ヨウ素などが用いられるが、操作性、反応性、入
手の容易さより塩素原子が好ましい。

γ−ハローβ−ヒドロキシブチロニトリルとして下記反
応式に記載のγ−クロローβ−ヒドロキシブチロニトリ
ル（Ｉａ）を用いるばあい、この化合物はエピクロルヒ
ドリンより従来より公知の方法で容易に製造されうる。

（Ｉａ） γ−クロローβ−ヒドロキシブチロニトリル（Ｉａ）と
エステル交換させる脂肪酸エステルとを、要すればエー
テルなどの好ましくは非プロトン性有機溶媒に溶かし、
好ましくは担体に吸着させたリパーゼを加えて室温では
げしくかきまぜる。反応の進行はガスクロマトグラフィ
ーで調べ、反応率が５０％（ＱＣ法）をこえたところ（
通常５０〜５５％のところ）で反応を止める。反応物を
シリカゲルカラムクロマトグラフィーなどの通常の分離
操作により分離し、未反応のγ−クロローβ−ヒドロキ
シブチロニトリル■を主体とするものを分離することが
できる。分離されたものは、旋光度の測定から光学純度
はＢＯ％程度で充分ではないが、目的とする光学異性体
（γ〜クロローβ−ヒドロキシブチロニトリル■）を含
有するものであることがわかる。

分離されたものにトリメチルアミンを反応させることに
よりカルニチンニトリルクロライドかえられる。このも
のの光学純度も約ＢＯ％程度で不充分であるが、たとえ
ばメタノールなどから再結晶することにより、光学的に
純粋なｇ−カルニチンニトリルクロライドＭがえられる
。

かくしてえられる光学的に純粋なｇ−カルニチンニトリ
ルクロライドＭは、従来公知の方法、たとえば加水分解
操作により医薬品などとじて有用なｇ−カルニチンクロ
ライドに変換することができる。

たとえば基質として下記反応式に記載の７−ハローβ−
ヒドロキシ酪酸エステル（Ｉｂ）を用いるばあいには、
操作性、反応性などから、ハロゲン原子としては塩素原
子および臭素原子が好ましい。また下記反応式中のＲ゛
は０１〜Ｃ４のアルキル基が望ましい。

γ−八クローβ−ヒドロキシ酪酸エステル１ｂ）はジケ
テンを出発物として従来公知の方法により極めて容易に
合成できる。

Ｈ （１ｂ） ｅ３Ｎ ■ エステル交換反応をγ−クロロ−β−ヒドロキシブチロ
ニトリル（Ｉａ）のばあいと同様に行ない、未反応のγ
−ハローβ−ヒドロキシ酪酸エステル面を主体とするも
のを分離することができる。分離されたものは旋光度の
測定から光学純度は９０％程度で充分ではないが、目的
とする光学異性体（γ−ハローβ−ヒドロキシ酪酸エス
テルＩＶＤ）を含有するものであることがわかる。

分離されたものにトリメチルアミンを反応させるとカル
ニチンエステルのハロゲン化物かえられる。ハロゲン原
子が塩素のときは一般に結晶化しにくいので、従来より
公知の方法に従い、臭化ナトリウム、ヨウ化メチルなど
で結晶性のよ、い臭化物、ヨウ化物に変換できる。反応
粗生物を再結晶することにより光学的に純粋なｇ−力ル
ニチンエステルブロマイド（ｆｉのＸ−Ｂｒ）またはｇ
−カルニチンエステルヨーダイト（■のｘ−１）かえら
れる。

かくしてえられる光学的に純粋なｇ−カルニチンエステ
ルハロゲン化物■は、従来より公知の方法、たとえば加
水分解、イオン交換などの操作により医薬品として有用
なｇ−カルニチンクロライドに変換することができる。

以下、本発明の方法を実施例をあげてさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ リパーゼ（ステアプシン；東京化成■製）４０ｇを３０
０ｍ１の０．１Ｍりん酸バッファ溶液（ｐＨ８）に加え
て室温で５分間かきまぜたのち、セライト２００ｇを加
えてさらに１０分間室温でかきまぜた。３０℃以下で真
空下濃縮乾固し、つぎにデシケータ−中、五酸化リン存
在下、真空乾燥させた。

えられた塊りを粉砕してリパーゼをセライトに保持させ
たエステル交換反応触媒をえた。

実施例２ ４．７８ｇ　（４０ミリモル）のγ−クロローβ−ヒド
ロキシブチロニトリルと９．８８ｇ　（４０ミリモル）
のカプロン酸２．２．２−トリクロロエチルとを２０　
ｍｌの乾燥エーテルに溶かして、リパーゼを吸着させた
セライト（実施例工でえられたエステル交換反応触媒＞
　１０ｇを加゛えて室温でかきまぜ続けた。反応液をガ
スクロマトグラフィーで分析しく測定条件二カラム；　
５Ｅ−１０，３，０ｓｎｌＤＸ　１．Ｏｒｎｓカラム温
度；８０℃より毎分８℃昇温、キャリヤーガス；窒素、
検出；　ＰＩＤ）、反応率が５２％（ＧＣ法二〇〇デー
タを検量線を作って積算した値、以下同様）のところで
反応を止めた。反応期間は４日間であった。

反応終了後、反応混合物を口過して、口演を減圧下、濃
縮した。

えられた油状残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー（カラム；　４．ＯＸ　４０ｃｓ、溶出溶媒；ベンゼ
ン／酢酸エチル−１０／１（容量比））により精製して
２．２９ｇの未反応のγ−クロローβ−ヒドロキシブチ
ロニトリルをえた。

このものを５　ｍｌの水に溶解させ、水冷下、３０％ト
リメチルアミン水溶液３．０４ｇ　（１，２倍当量）を
加えて冷蔵庫（４℃）で−晩装置した。反応液を減圧濃
縮し、えられた固体をアセトンで洗浄し、２．５９ｇの
粉末をえた。このものをメタノールよりの再結晶操作を
３回繰り返して、融点２５９〜２８１　’Ｃ（分解）の
結晶ｏ、ｓａｒをえた。

融点、比旋光度、ＩＲスペクトル分析およびＮＭＲスペ
クトル分析の結果は、！−力ルニチンニトリルの標準サ
ンプル（持分・昭４３−８２４８号公報記載の方法に従
って合成）のそれらと一致した。

このもの０．８ｇを濃塩酸１．３　ｇとともに９０℃で
４時間加熱し、析出した塩化アンモニウムを０刑した。

口演を濃縮乾固し、イソプロパツールに加熱溶解させて
冷却することにより、粗２−カルニチンクロライドをえ
た。これをメタノールより１回再結晶して融点１３９〜
１４０℃、［α］　２５−−２３．２°（Ｃ−０，２５
、水）の９−カルニチンクロライド０．６７ｇをえた。

これらの値は既知の９−カルニチンクロライド（特公昭
４３−８２４８号公報記載の方法で合成）の値と一致し
た。

実施例３ ５．０　ｇ　（３０ミリモル）のγ−クロローβ−ヒド
ロキシ酪酸エチルと７．８５ｇ　（３０ミリモル）のエ
ナント酸２．２．２−　）リクロロエチルとを２５　ｍ
ｌの乾燥エーテルに溶かして、リパーゼを吸着させたセ
ライト（実施例１でえられたエステル交換反応触媒）７
ｒを加えて室温でかきまぜ続けた。

反応液をガスクロマトグラフィーで分析しく測定条件：
カラム；　５Ｅ−３１７，３，（１ｍｍ？ＤＸ　１．０
　ｍ、カラム温度；８０℃より毎分８℃昇温、キャリヤ
ーガス；窒素、検出、　ＰＩＤ）、反応率が５２％（Ｑ
Ｃ法）のところで反応を止めた。反応期間は４日間であ
った。

反応終了後、反応混合物を口過して、四肢を減圧下、濃
縮した。

えられた油状残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー（カラム；　４．ＯＸ　４０ＣＩ＋、溶出溶媒；ベン
ゼン／酢酸エチル−２０／１（容量比））により精製し
て２．３２ｇの未反応のγ−クロローβ−ヒドロキシ酪
酸エチルをえた。

このものを６ｍｌのエタノールに溶解させ、トリメチル
アミンの３０％水溶液５．９１　ｇを加えて２時間還流
した。反応液を減圧濃縮し、えられた反応残渣に１５ｍ
１のヨウ化メチルを加えて３時間還流した。反応混合物
を濃縮乾固して残渣を５０ｍ１のアセトンに溶解し、不
溶物は口過して除いた。四肢を濃縮し、冷蔵座に放置す
ると結晶が析出した。結晶を口取してインプロパツール
より２回再結晶を行ない、融点１６４〜１６５℃、［α
］　”　−−１０，４＠（Ｃ−０，２５、水）のｇ−力
ルニチンエチルエステルヨーダイド０．８ｒｇをえた。

これらの値およびＩＲスペクトル分析、ＮＭＲスペクト
ル分析の結果は、ｇ−カルニチンクロライドより従来公
知の方法で誘導したものと一致した。

Ｑ−カルニチンエチルエステルヨーダイト０．８　ｇを
４ｍｌの水に溶かし、陰イオン交換樹脂ＩＲＡ　４１０
（Ｏｌｌ−）（米国ローム・アンド争ハース社製）６ｍ
ｌのカラムを通したのち、水で洗って合計１２ｍ１にし
た。１　ｍｌの濃塩酸を加えて１時間加熱還流したのち
濃縮乾固し、残渣をエタノールより１回再結晶して、融
点１３９〜１４０℃、ルニチンクロライド０．４８ｇを
えた。

これらの値は既知のｇ−力ルニチンクロライドの値と一
致した。

実施例４ ａ、ｔｙ＋ｒ　（１５ミリモル）のγ−ブロモーβ−ヒ
ドロキシ酪酸エチルと３．９３ｇ　（１５：リモル）の
エナント酸２．２．２−トリクロロエチルとを１５ｍ１
の乾燥エーテルに溶かし、リパーゼを吸着させたセライ
ト（実施例１でえられたエステル交換反応触媒）５ｇを
加えて室温でかきまぜ続けた。

反応液をガスクロマトグラフィーで分析しく測定条件：
カラム；　５Ｅ−３０、３，０ｍｍ１ＤＸ　１．０　ｍ
。

カラム温度；８０℃より毎分８℃昇温、キャリヤーガス
；窒素、検出、　ＰＩＤ）、反応率が５３％（ＧＣ法）
のところで反応を止めた。反応期間は５日間であった。

反応終了後、反応混合物を口過して、四肢を減圧濃縮し
た。

えられた油状残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー（カラム；　３．ＯＸ　３０ｃｍ、溶出溶媒；ベンゼ
ン／酢酸エチル−２０／１（容量比））により精製して
１．５４ｇの未反応のγ−ブロモーβ−ヒドロキシ酪酸
エチルをえた。

このものをトリメチルアミンの１５％エタノール溶液２
０ｍ１に溶解させ、室温で４時間かきまぜた。反応液を
濃縮乾固し、えられた反応残渣にアセトンを加えて析出
する結晶を口取し、エタノールより２回再結晶して融点
１７４．５〜１７５．５℃、［α］　２５−−１４．８
″　（Ｃ−（１，２５、水）（７Ｍ一カルニチンエチル
エステルブロマイド０．９ｉをえた。

これらの値およびＩＲスペクトル分析、ＮＭＲスペクト
ル分析の結果は、２−カルニチンクロライドより従来公
知の方法で誘導したものと一致した。

！−カルニチンエチルエステルブロマイド０．８１　ｇ
からｇ−力ルニチンエチルエステルヨーダイトと同様の
方法（実施例３）で融点１３９〜１４０℃、［α］　２
Ｓ−−２３，２°　（Ｃ−０，２５、水）のｇ−カルニ
チンクロライドｏ、ｓ４ｇをえた。

これらの値は既知の９−力ルニチンクロライドの値と一
致した。

［発明の効果］ 本発明の方法によると、容易に入手可能な基質を高濃度
で使用して所望の光学活性を有するカルニチン合成中間
体を非常に容易にうろことができ、この中間体からｇ−
力ルニチンクロライドを容易に製造しうる。

したがって、本発明の方法は工業的実施にきわめて適し
た方法である。

特 許

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｘは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であ
   り、Ｙはシアノ基またはアルコキシカルボニル基を表わ
   す）で示される化合物に脂肪酸エステルの共存下、リパ
   ーゼを作用せしめてエステル交換反応を行なわせ、ｌ体
   を分離し、ｌ−カルニチンクロライドに転換することを
   特徴とするｌ−カルニチンクロライドの製造法。 ２　前記リパーゼによるエステル交換反応を非プロトン
   性有機溶媒および（または）担体の共存下で行なうこと
   を特徴とする請求項１記載のｌ−カルニチンクロライド
   の製造法。