NL7905349A - Werkwijze ter bereiding van d-camforaat van l-carnitinamide en d-camforaat van d-carnitinamide. - Google Patents

Description

- 1 - ♦ N.O. 28.016

Claudio Cavazza, te ROME

Werkwijze ter bereiding van D-camforaat van L-carhitinamide en D-camforaat van D-carnitinamide.

» i

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een nieuwe i t industriële werkwijze ter bereiding van D-camforaat van L-carni- ! tinamide en D-camforaat van D-carnitinamide. ' * i

Het is bijvoorbeeld uit het Belgische octrooischrift ! 660.039 bekend, dat de D-camforaten van L- en D-carnitinamide j 5 sleutel-tussenprodukten zijn bij de bereiding van geschikte the- ' rapeutische middelen. Bijvoorbeeld kan het D-camforaat van L-car-j nitinamide worden omgezet tot L-carnitinamide, dat een opmerkelijk stimulerende ademhalingsactiviteit vertoont. Bovendien kunnen zowel L-carnitinamide als D-carnitinamide gebruikt worden voor 10 de industriële bereiding van respectievelijk linksdraaiend en rechtsdraaiend carnitine-hydrochloride, die zoals bekend, geschikte therapeutica zijn. !

De vroeger voorgestelde werkwijzen voor de bereiding van linksdraaiend en rechtsdraaiend carnitine-hydrochloride kunnen 15 verdeeld worden tot twee groepen: werkwijzen, die gebruik maken van het hydrochloride van DL-carnitinenitrile als uitgangsverbin-ding en een werkwijze onder toepassing van het hydrochloride van DL-carnitinamide als de uitgangsverhinding.

De eerste groep, namelijk werkwijzen onder toepassing van: 20 het hydrochloride van D.L-carnitinenitrile zijn chronologisch die werkwijzen voorgesteld door E, STRACK c.s. (Z. Physiol. Chem. gl8, : (1960) 129, horiïïcee c.s. (Tokio koho sho 40-3891), AÏATA ! (TAKÏÏGAKÏÏ ZASSHI 81, 0961) 778 en T. DOEI c.s. (Japans octrooi- : schrift 63291/1965 van 0TSIJKA Pharmaceutical Co.). 25

In het algemeen is aangetoond, dat deze werkwijzen niet « economisch uitvoerbaar zijn voor de industriële produktie van j —L-carnitinechloride, aangezien enkele ervan gebaseerd zijn op een -1 - 79053 49 % 2 ♦ dubbele vorming van zouten teneinde de scheiding te bewerkstelligen van het linksdraaiende isomeer (werkwijze voorgesteld door E. STBACK en werkwijze voorgesteld door AYATA), terwijl de beide andere methoden bestaan uit het gebruik van bijzonder kostbare zuren, zoals L-camfersulfonzuur (HORIÏJCHI c«s.) en D-acetylglu- 5 taminezuur (T. DOHI c.s.).

Bovendien is het gebruik van het nitrile van carnitine niet raadzaam, aangezien de werkwijze ter bereiding van het nitrile het verkrijgen met zich mee brengt van een verbinding met een groot aantal zoutverontreinigingen (10 - 15 #), die niet ge- 10 makkelijk kunnen worden gescheiden} dergelijke verontreinigingen compliceren aanzienlijk het scheidingsproces van de twee optische antipoden·

Voorts kan bij de daaropvolgende hydrolyse van het optisch actieve carnitinenitrile tot carnitinamide en vervolgens 15 tot carnitine, racemaatvormingsverschijnselen plaats hebben. Dit ongunstige effect heeft in het bijzonder plaats bij de omzetting tot carnitinamide en daarom heeft de eindverbinding, die verkregen wordt, niet de gewenste optische zuiverheid.

De tweede groep werkwijzen, waarbij racemisch carnitinami- 20 de wordt gebruikt als de uitgangsverbinding, heeft het voordeel gebruik te maken van een gemakkelijk verkrijgbare verbinding, die een grote mate van zuiverheid heeft en gemakkelijk hydrolyseer-baar is tot carnitine zonder gevaar van racemaatvorming.

De werkwijze onder toepassing van carnitinamidehydrochlo- 25 ride als de uitgangsverbinding voor de scheiding is beschreven in het hiervoor vermelde Belgische octrooischrift 660.039* Een dergelijke werkwijze omvat het gebruik van D-camferzuur, dat even_ eens gemakkelijk verkrijgbaar is met een lage prijs, ter bereiding van het D-camforaat van D.L-carnitinamide. 30

Echter heeft deze werkwijze een ernstig nadeel en vindt dientengevolg weinig industriële toepassing, aangezien, teneinde het D-camforaat van D.L-carnitinamide te vormen het noodzakelijk is het ammoniumzout van D-camferzuur met ammoniak te vormen; het ammonium D-camforaat, dat gevormd is, wordt vervolgens omgezet tot 35 zilver D-camforaat door de inwerking van zilvernitraat. Aangezien 790 5 3 49 3 ♦ het carnitinamide in de hydrochloride-zoutvorm is, is de vorming van dit zilverzout essentieel om het chloride-ion te elimineren.

Een dergelijke werkwijze is derhalve zeer kostbaar (vanwege het verplichtende gebruik van de zilververbinding) en moeilijk industrieel uit te voeren, doordat de verschillende trappen van de 5 werkwijze uitgevoerd dienen te worden bij afwezigheid van licht teneinde een kenmerkend zwart worden van de reactiereservoirs, tengevolge van de grote hoeveelheid gevormd AgCl, te vermijden.

De uiteindelijke verbinding kan bovendien onzuiver zijn door de aanwezigheid van zilverionen. 10

Het is derhalve een oogmerk van de onderhavige uitvinding een werkwijze te verschaffen voor de industriële bereiding van het D-camforaat van L-carnitinamide en het D-camforaat van D-carnitinamide, die niet de ernstige nadelen van de bekende werkwijzen bezit. 15

Een meer specifiek oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een minder kostbare en langdurige werkwijze dan de bekende werkwijzen, ter bereiding op industriële schaal van het D-camforaat van L-carnitinamide en het D-camforaat van D-carnitinamide. 20

Meer in het bijzonder is het een oogmerk van de onderhavige uitvinding een werkwijze te verschaffen, waarbij het gebruik van de kostbare en hinderlijke zilververbindingen totaal vermeden wordt.

Het is een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding een 25 werkwijze te verschaffen, waarbij de uitgangsprodukten het goedkope en gemakkelijk verkrijgbare D.L-carnitinamide-hydrochloride en D-camferzuur zijn, die tot dusverre verplichtend het gebruik van de zilververbindingen hebben ingeroepen, teneinde de gewenste produkten te verkrijgen. 30

In feite werd verrassenderwijze gevonden, dat de vroegere bereiding van zilvercamforaat feitelijk niet noodzakelijk is en dat het D-camferzuur gemakkelijk direkt kan worden omgezet met D.L-carnitinamide, op voorwaarde dat deze laatstgenoemde verbinding in de vrije base-vorm is en niet in de hydrochloride-zoutvorm. 33 Volgens de uitvinding omvat de werkwijze ter bereiding 790 53 49 if

-J

i' .

van het D-camforaat van L-carnitinamide en het D-camforaat van D-carnitinamide de volgende trappen: (1) omzetting van een oplossing van D.L-carnitinamide-hydrochloride tot een oplossing van de vrije base van D.L-carnitinamide, (2) de omzetting van de oplossing van de vrije base van D.L-carni- 5 tinamide direkt met D-camferzuur, waarbij derhalve een oplossing verkregen wordt van D-camforaat van D.L-carnitinamide, (3) het drogen van de oplossing van trap (2) en het opnemen van het residu met een alkanol met 1 tot 5 koolstofatomen onder vorming van een alcoholische oplossing, waarna een vaste fase, 10 die het D-camforaat van L-carnitinamide bevat, kristalliseert uit de alcoholische oplossing en (4) het scheiden van de vaste fase uit de alcoholische oplossing, die het D-camforaat van D-carnitinamide bevat.

Beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen 15

Bij voorkeur wordt de trap van omzetting van de oplossing van D.L-carnitinamide-hydrochloride tot een oplossing van de vrije base van D.L-carnitinamide uitgevoerd door een water bevattende oplossing van D.L-carnitinamide-hydrochloride in aanraking te brengen met sterk zure of sterk basische ionenuitwisselingsharsen. 20 Gebleken is dat het "gel” type AMBERLITE ionenuitwisselingsharsen, vervaardigd door Rohm & Haas, bijzonder geschikt zijn bij de werkwijze van de onderhavige uitvinding· Specifieke, niet beperkende voorbeelden van dergelijke AMBERLITE ionenuitwis_ selingsharsen zijn de harsen IRA 4-02, IRA 410 en IRA 401/S. 25

Door toepassing van de ionenuitwisselingsharsen van het basische type passeert de vrije base van D.L-carnitinamide direkt zonder te worden tegengehouden, terwijl het chloride-ion door de hars gefixeerd wordt. Daarentegen wordt bij toepassing van ionenuitwisselingsharsen van het zure type het D.L-carnitinamide ge_ J>Q

fixeerd en het is dan mogelijk, door behandeling van de hars met daarop het D.L-carnitinamide gefixeerd met een D-camferzuuroplos-sing D.L-carnitinamide in de vorm van het D-camforaatzout te elueren.

Dergelijke ionen-uitwisselingsharsen kunnen direkt op de 35 oplossing van D.L-carnitinamide-hydrochloride of door toepassing 790 53 49 5 van kolommen gebruikt worden· In het algemeen verdient het de voorkeur het laatstgenoemde systeem toe te passen, doordat de werkwijze gemakkelijker regelbaar is en de harsen minder ontleden tijdens de regeneratie.

Wanneer de harsen eenmaal zijn gebruikt, kunnen zij feite- 5 lijk gemakkelijk op op zichzelf bekende wijze geregenereerd worden en kunnen derhalve gebruikt worden voor een nagenoeg onbeperkt aantal handelingen.

De gemiddelde korrelgrootte van de ionenuitwisselingshars varieert bij voorkeur van 0,39 tot 0,46 mm. 10 * De werkwijze die de voorkeur zou verdienen, zou het ge bruik zijn van ionenuitwisselingsharsen van het sterk basische type, gepakt in een chromatografische kolom en het doen passeren van de D.l-carnitinamide-hydrochloride bevattende oplossing door de kolom. De verblijftijd van de oplossing in de kolom dient 30 13 tot 60 minuten te zijn.

Het voorkeursconcentratietraject van de oplossing, die de kolom passeert, bedraagt 300 g D.L-carnitinamide-hydrochloride in 1,5 tot 3 liter oplosmiddel, bij voorkeur water.

De temperatuur van de oplossing, die door de kolom pas- 20 seert, kan variëren van 15 tot 60°C, waarbij omgevingstemperatuur de voorkeur verdient.

Vanwege de instabiliteit van de vrije base van D.L-carni-tinamide, die in de oplossing aanwezig is, die de onderzijde van de chromatografische kolom verlaat (het carnitinamide heeft de 25 neiging hydrolyse te ondergaan tot carnitine), is de voorkeurswerkwijze de direkte toevoer van de oplossing, die de kolom verlaat, aan het reactiereservoir, dat het D-camferzuur bevat. Echter kan de oplossing ongeveer 0,5 tot 1 uur worden bewaard, voordat deze wordt omgezet met het D-camferzuur, zonder wezenlijk gevaar 30 van hydrolyse.

Het D-ca^mferzuur kan in suspensievorm in een geschikt suspensie-railieu, bij voorkeur water, of in vaste vorm worden gebruikt. Het laatstgenoemde verdient de voorkeur, omdat bij de daaropvolgende trap van vermindering van het volume van het reac- 35 tiemengsel tot droog onder een verminderde druk, een kleinere hoe- 790 53 49 κ i* .

«/ 6 veelheid water dient te worden verdampt en dientengevolge minder energie vereist is.

Na concentreren van het reactiemengsel tot droog wordt het verkregen residu opgenomen met een alkanol met 1 tot 5 koolstof-atomen, waarbij isopropanol in het bijzonder de voorkeur verdient. 5

De scheiding van de optische isomeren wordt bereikt door de alcoholische oplossing ongeveer 2 tot 8 uren te bewaren, waarbij een nagenoeg zuivere vaste fase van D-camforaat van L-carni-tinamide kristalliseert uit de oplossing, terwijl het D-camforaat van D-carnitinamide in oplossing blijft. 10

Na afscheiding (bijvoorbeeld door filtratie) van de vaste fase van de vloeistoffase, kan de vaste fase herkristalliseerd worden uit dezelfde alkanol, die gebruikt is voor de opname van het residu. Wanneer isopropanol gebruikt wordt, is een eenvoudige wasbehandeling met isopropanol voldoende om een zeer zuiver pro- 15 dukt te verkrijgen.

Voorbeeld I

Bereiding van Ii(-) carnitinamide-hydrochloride 500 g D.L-carnitinamide-hydrochloride worden opgelost in 2000 ml gedestilleerd en vervolgens geleid door een glazen chro- 20 matografie-kolom (diameter 50 mm, hoogte 1,50 m) gevuld met 4000 ml ionenuitwisselingshars van het basisbhe type (IRA 402 of IRA 410 of IRA 401/S enz. ROHH & HAAS) geactiveerd in de 0H~ vorm.

De verblijftijd van de oplossing in de kolom bedraagt 30 minuten.

De oplossing is bij omgevingstemperatuur. De alkalische oplossing, 25 die de kolom verlaat, wordt direkt verzameld in een reservoir, dat 550 g D-camferzuur, gesuspendeerd in 1200 ml gedestilleerd water bevat. Naarmate de vrije base van D.L-carnitinamide perco-leert door de kolom en reageert met het D-camferzuur, wordt laatstgenoemd oplosbaar gemaakt. Aan het einde van de passage van D.L- 30 carnitinamide door de kolom (pH van de oplossing ongeveer 5-6) zal al het D-camferzuur oplosbaar zijn gemaakt.

De water bevattende oplossing, die het D-camforaat van D.L-carnitinamide bevat, wordt op dit tijdstip onder een verminderde druk tot droog geconcentreerd, tweemaal opgenomen met 300 ml 35 isopropanol en tenslotte worden 4300 ml isopropanol, die 10 g op- 790 53 49 > 7 gelost D-camferzuur bevatten, toegevoegd.

Onder deze omstandigheden kristalliseren, na een nacht bewaren bij 0°C, 420 g van een witte verbinding en deze bestaat 20 uit het D-camforaat van L-carnitinamide met [α]^ = +10 (c = 2 % in H?0) dat na een daarop volgende kristallisatie uit isopropanol 5 360 g van de verbinding geeft met [a]* = + 7*8. Deze 360 g D- camforaat van L-carnitinamide worden in 3000 ml isopropanol gesuspendeerd en vervolgens behandeld met gasvormig HC1 tot een zure aflezing van de isopropanol. Na ongeveer 12 uren bewaren bij -4°C wordt een overvloedig neerslag van L(-) carnitinamide-hydrochlo- 10 ride verkregen, dat vervolgens wordt gefiltreerd en onder een verminderde druk bij 40°C wordt gedroogd, waarbij 150 g droge ver-20 binding [a]D =-l8(c=2in ïï20) verkregen wordt.

Smeltpunt 239 - 241°C.

L-carnitinamide-chloride heeft de volgende NME: 15

H,C

* \ 6 3,50 (d,2E )ïf-CH2); 3,30 (S, 9H HC—N-); 2,57 (d, 2H, -0H?-C0NH?); d2o

Voorbeeld II

Bereiding van L(-) carnitinamide-hydrochloride

De werkwijzen van voorbeeld I worden herhaald, behalve dat 20 de D.L-carnitinamide vrije base bevattende oplossing, die de chro-matografiekolom verlaat, direkt wordt toegevoegd aan een reactie-reservoir, dat vast D-camferzuur bevat.

Voorbeeld III

Bereiding van L(-) carnitine-hydrochloride 25 150 g L(—) carnitinamide-hydrochloride worden in 310 ml gedestilleerd water opgelost en tot 98 - 100°C verhit. Vervolgens worden 326 g oxaalzuur toegevoegd en het mengsel wordt 6 uren geroerd, waarbij de temperatuur constant wordt gehouden. Het mengsel wordt vervolgens 12 uren gekoeld en het ammoniumoxalaat-neerslag 30 wordt gefiltreerd. De gefiltreerde oplossing wordt tot droog geconcentreerd, het vaste residu wordt tweemaal met isopropanol opgenomen en vervolgens bij 0°C gekristalliseerd; 110 g van de ver- 20 binding worden verkregen met [α]β = -25 (c = 5 in H20). Alle chemisch-fysische eigenschappen van de aldus verkregen verbinding 33 790 53 49 8 (smeltpunt, IS, NMR en elementanalyse) stemmen overeen met die van bekend L(-) carnitine-hydrochloride.

Smeltpunt 1*f0 - 142°C.

L-carnitinamide-hydrochloride heeft de volgende NMB: + H3C\ 6 3,57 (d, 2H -N-CH_); 3,32 (S, 9H HO—N-); 2,73 (d, 2H, 5 ' / CH2-C00H); D20

Voorbeeld IV

Bereiding van D(+) carnitinamide-hydrochloride

Door een glazen chromatografie-kolom (hoogte 120 cm, diameter 4-0 mm) gevuld met 1,35 hg ionenuitwisselingshars van het 10 basische type (IRA b02 of IRA *f01/S of IRA MO, enz. ROHM % HAAS), geactiveerd in de OH vorm, wordt een water bevattende oplossing geleid, die 160 g D.L-carnitinamide-hydrochloride in 700 ml gedestilleerd water bevat. De verblijftijd van de oplossing in de kolom bedraagt 1 uur. De oplossing is bij omgevingstemperatuur. 15

De oplossing, die de kolom verlaat en D.L-carnitinamide als een vrije base bevat, wordt direkt toegevoegd aan 185 g D-camferzuur gesuspendeerd in kQO ml water. Na filtratie wordt de water bevattende oplossing tot droog geconcentreerd, opgenomen met isopropa-nol en 2b uren bij 0°C gekristalliseerd. De kristallijne vaste 20 stof, die D-camforaat van L(-) carnitinamide bevat, wordt vervolgens gefiltreerd en verwerkt zoals in voorbeeld I beschreven, terwijl de andere 20 g D-camferzuur worden toegevoegd aan de oplossing en nogeens 2b uren in isopropanol wordt gekristalliseerd.

De verkregen vaste verbinding wordt gefiltreerd en door de door- 25 zichtige oplossing wordt koud gasvormig HCl geborreld tot een duidelijk zure reactie verkregen is. Na bewaren in een vriesin- richting gedurende 12 uren bij -b°C worden b$ g van een witte 20 microkristallijne verbinding verkregen met [α]β = + 17,0 met de chemisch-fysische eigenschappen (IR, NMR, smeltpunt en element- 30 analyse) in overeenstemming met die van D(+) carnitinamide-hydrochloride· 790 5 3 49 9

Voorbeeld V

Bereiding van D (+) carnitine-hydrochloride b5 g D(+) carnitinamide-hydrochlori de worden in 100 ml water opgelost, tot het kookpunt verhit en vervolgens behandeld met 96 g oxaalzuur gedurende 6 uren onder voortdurend roeren* Daar- 5 na wordt de oplossing 12 uren tot 0°C gekoeld; het ammoniumoxalaat, dat gevormd is, wordt gefiltreerd en de doorzichtige oplossing wordt onder een verminderde druk tot droog geconcentreerd. De vaste stof wordt met isopropanol gewassen en vervolgens met hetzelfde oplosmiddel gekristalliseerd. 30 g van de verbinding wor- 10 20 den verkregen met [a]^ = +23*6 (c = 5 in H20) met de chemisch- fysische eigenschappen (15, NME, smeltpunt en elementanalyse) in overeenstemming met die van D(+) carnitine-hydrochloride.

In het volgende voorbeeld wordt de racemaatvorming van D-carnitinamide tot D.L-carnitine-hydrochloride toegelicht, dat 15 vervolgens wordt omgezet tot D.L-carnitinamide-hydrochloride voor de daarop volgende scheiding van de L- en D-optische isomeren.

Voorbeeld VI

Trap (a); Bereiding van D.Ii-carnitine-hydrochloride b5 g D-carnitinamide-hydrochloiu.de (zoals bereid in voor- 20 beeld IV) worden in 200 ml geconcentreerd zoutzuur opgelost en 60 uren bij 100°C bewaard. De oplossing wordt onder een verminderde druk tot droog geconcentreerd. Het residu (ongeveer b5 g)is D.L-carnitine-hydrochloride. In feite vertoont het residu 20 [a]p =0, terwijl het smeltpunt en NMS corresponderen met die 25 van bekend D.L-carnitine-hydrochloride.

Trap (b): Bereiding van de vrije base van D.L-carnitinamide 10 g D.L-carnitine-hydrochloride worden in 100 ml absolute ethanol gesuspendeerd. De verkregen suspensie wordt bij 0°C met gasvormig HC1 verzadigd. Vervolgens wordt de suspensie onder 30 terugvloeikoeling gekookt tot oplossing van de vaste fase bereikt is, wat ongeveer 3 uren duurt. De verkregen oplossing wordt onder een verminderde druk geconcentreerd, waarbij 10 g earnitine-ethylester verkregen worden. Deze carnitine-ethylester wordt behandeld met 100 ml 25-procents HH^OH gedurende bO uren bij omge- 35 vingstemperatuur. De oplossing wordt onder een verminderde druk 790 53 49 10 tot droog geconcentreerd en het residu is D.L-carnitinamide-hydrochloride (12 g) dat ongeveer 10 % NH^Cl bevat.

Dit D.L-carnitinamide-hydrochloride wordt behandeld zoals in voorbeeld I, dat wil zeggen omgezet tot de vrije base van D.L-carnitinamide en omgezet met D-camferztmr voor scheiding van 5 de optische isomeren.

790 53 49

Claims (8)

1. Werkwijze ter bereiding van het D-camforaat van L-car-nitinamide en het D-camforaat van D-carnitinamide, met het kenmerk, dat men (1) een oplossing van D.L-carnitinamide-hydrochloride omzet tot 5 een oplossing van de vrije base van D.L-carnitinamide, (2) de oplossing van de vrije base van D.L-carnitinamide direkt omzet met D-camferzuur, waarbij derhalve een oplossing verkregen wordt van het D-camforaat van D.L-carnitinamide, (3) de oplossing van trap (2) droogt en het residu opneemt met 10 een alkanol met 1 tot 5 koolstofatoraen onder vorming van een alcoholische oplossing, waarna een vaste fase, die het D-cam-foraat van L-carnitinamide bevat, kristalliseert uit de alcoholische oplossing en (4) de vaste fase scheidt van de alcoholische oplossing, die het 13 D-camforaat van D-carnitinamide bevat*

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken merk, dat men trap (1) uitvoert, door de oplossing van D.L-carnitinamide-hydrochloride in aanraking te brengen met een ionenui twisselingshars, gekozen uit de groep bestaande uit sterk ba- 20 sische en sterk zure AMBERLITE harsen.

3· Werkwijze volgens conclusie 2, met het ken merk, dat men trap (1) uitvoert, door de oplossing in aanraking te brengen met de hars, die in een chromatógrafische kolom is gevuld. 25

4. Werkwijze volgens conclusie 3, methet kenmerk, dat men een verblijftijd van de oplossing in de kolom van 30 tot 60 minuten toepast·

5. Werkwijze volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat men een concentratie van de oplossing toepast, die 30

500. D.L-carnitinamide-hydrochloride in 1,5 tot 3 liter van een oplosmiddel daarvoor bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat men het D-camferzuur in de vorm van een suspensie toepast· 35

7· Werkwijze volgens conclusies 1 tot 5, met het 790 53 49 'V kenmerk, dat men het D-camferzuur in vaste vorm toepast.

8. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 7» met het kenmerk, dat men als alkanol met 1 tot 3 koolstofatomen isopropnaol toepast. « · 790 53 49