SE446264B - Forfarande for framstellning av d-kamferat av l-karnitinamid och d-kamferat av d-karnitinamid - Google Patents

Description

7905968-9 'rådligt för denna typ av upplösning, eftersom tekniken att framställa nitrilen :innebär att man får fram en förening med högre halt av saltföroreningar ('10 - '15 %), Som ej går att av- skilja lätt. Sådana föroreningar komplicerar avsevärt upplös- ningen av de två optiska antipoderna.

Vid den efterföljande hydrolysen av den optiskt aktiva karnitinnitrilen till karnitinamid och därefter till karnitin kan dessutom racemiseringsfenomen uppträda. Denna ogynnsamma effekt äger speciellt rum i samband med omvandlingen till kar- nitinamid och slutföreningen uppvisar därför sällan den önska- de optiska renheten.

Den andra gruppen av förfaranden, där racemisk karnitin- amid används som utgångsförening, har den fördelen att man an- vänder en lättillgänglig förening med hög renhetsgrad och som lätt kan hydrolyseras till karnitin utan risk för racemise- ring. _ ' Förfarandet med användning av karnitinamidhydroklorid som utgångsförening för upplösning beskrivas i ovannämnda bel- giska patentskríft 660 059. Ett sådant förfarande innebär an- vändning av D-kamfersyra, som också lättillgänglig till lågt pris, för framställning av D-kamferatet av LL-karnitin- amid. Denna process innebär emellertid en allvarlig nackdel och har följaktligen funnit ringa industriell tillämpning eftersom för erhållande av Dçkamferatet av D,L-karnitinamid det först är nödvändigt att bilda ammoniumsaltet av D-kamfer- syra med ammoniak och det sålunda erhållna ammonium-D-kamfe- ratet därefter skall överföras till silver-D-kamferat genom inverkan av silvernitrat. Eftersom' karnitinamiden föreligger i form av hydrokloridsalt är bildningen av detta silversalt väsentligt för att eliminera kloridjonen. Ett sådant förfaran- de är därför mycket dyrbart (på grund av nödvändigheten av an- vändning av silverföreningen) och svårt att utföra industriellt genom att de olika stegen vid förfarandet måste utföras i från- varo av ljus för att undvika mörkfärgning av reaktionskärlen till följd av den stora mängden AgCl som bildas. Slutföreningen kan dessutom bli förorenad genom närvaron av silverjoner.

Hålet för uppfinningen var därför att försöka tillhan- dahålla ett. förfarande för industriell framställning av D- -kemferateifi av L-karnitinamid och D-kamferatet av D-karnitinamid, 7905968-9 som ej uppvisar nackdelarna hos kända förfaranden. ner nar därvid överraskande visat sig att man ej benö- ver gå vägen via silverkamferat utan att D-kamfersyra kan omsät- ::s direkt med D,L-karnitinamid förutsatt att den senare förenin- gen föreligger i form av sin fria bas och ej som hydrokloridsalt.

Uppfinningen avser sålunda ett förfarande för framställ- ning av D-kamferatet av L-karnitinamid och D-kamferatet av D- -karnitinamid, som kännetecknas av att (1) en lösning av D,L-karnitinamidhydroklorid överföras till en lösning av den fria basen av D,L-karnitinamid, 52% lösningen av den fria basen av D,L-karnitinamid om- sättes direkt med D-kamfersyra under bildning av en lösning av D-kamferat av D,L-karnitinamid, (3) lösningen från steg (2) torkas och återstoden tas upp i en lägre alkanol med 1 - 5 kolatomer under bildning av en alkohollösning, varpå en fast fas innehållandeïrkamferatet av L-karnitinamid kristalliserar och (4) den fasta fasen innefattande D-kamferatet av L-kar- nitinamid avskiljes ur alkohollösningen och D-kamferatet av D- -karnitinamid utvinnes därur.

Steget att omvandla lösningen av D,L-karnitinamidhydro- klorid till en lösning av den fria basen av D,L-karnitinamid ut- föres företrädesvis genom att behandla en vattenlösning av D,L~ -karnitinamidhydroklorid med antingen ett starkt surt eller ett starkt basiskt jonbytarharts. Det har visat sig att "Amberlite" R jonbytarhartser av tynen "Gel" är särskilt lämpliga vid förfa an- det enligt uppfinnin en. Specifika men ej begränsande exempel på sådana "Amberlite"(ïšjonbytarhartser är hartserna "IRA 4C2", "IRA 410" och "IRA 401/S".

Genom att använda ett basiskt jonbytarharts kommer den fria basen av D,L-karnitinamid att passera direkt utan att kvar- hållas medan kloridjonen kvarhålls av hartset. Om å andra sidan ett surt jonbytarharts används kvarhålls D,L-karnitinamiden och det är därefter möjligt att genom behandling av hartset med D- -kamfersyralösning eluera D,L-karnitinamiden i form av D-kamfe- ratsaltet.

Jnnbytarhartsen kan användas antingen direkt på lösnin- gen av D,L-karnitinamidhydroklorid eller genom användning av kolonner. I allmänhet föredras att ta till det senare syste- ._V..:~..~....~.._. ........... 7905968-9 4- met genom att förfarandet då är lättare att kontrollera och hartsernas kvalitet ej sjunker så mycket under regenere- ringen.

När hartserna har använts kan de lätt regenereras på känt sätt och kan därför användas för praktiskt taget obe- gränsat antal operationer. Medelpartikelstorleken på jonby- tarhartset varierar företrädesvis mellan 0,39 och 0,46 mm.

En föredragen metod vid användning av jonbytarhartset är att använda ett harts av starkt basisk typ packad i en kromatografikolonn och låta JLL-karnitinhydrokloriden passe- ra genom kolonnen. Uppehållstiden för lösningen i kolonnen bör ligga mellan 50 och 60 minuter. Den föredragna koncent- rationen på lösningen, som matas genom kolonnen, är 500 g LL-karnitinamidhydroklorid i 1,5 - 5 liter lösningsmedel, företrädesns vatten. Temperaturen på lösningen, som matas genom kolonnen, kan variera mellan '15 och 6000, varvid rums- temperatur föredras.

På grund av instabiliteten hos den fria basen av 11,13- -karnitinamid ingående i lösningen som tas ut i kolonnens nederdel (karnitinamiden har en benägenhet att undergå hydro- lys till karnitin) är det lämpligast att direkt mata lös- ningen från kolonnentill ett reaktionskärl innehållande D- -kamfeI-syran. Lösningen kan dock få stå under ca 0,5 - 'I tim- me irnan den får reagera med D-kamfersyran utan att det före- ligger någon större risk för hydrolys.

D-kamfersyran kan användas antingen i form av en sus- pensioni ett lämpligt suspenderingsmedånm, företrädesvis z vatten, eller i fast form. Den senare föredras, eftersom i efterföljande steg innebärande reducering av volymen på reak- tionsblandningen till torrhet under vakuum, mindre mängd vat- ten behöver indunstas och följaktligen mindre energi åtgår.

Sedan reaktionsblandzfingen indunstats till torrhet tas den resulterande återstoden upp i en” lägre alkanol upp- visande 'l - 5 kolatomer, varvid isopropanol särskilt före- dras.

Upplösningen av de optiska isomererna åstadkommas genom att låta alkohollösningen stå under ca 2 - 8 timmar, varvid en i huvudsak ren fast fas av D-kamferat av L-karnitinamid 7905968-9 5 kristalliserar ut ur lösningen medan D-kamferatet av D-karni- tinamid blir kvar i lösning.

Efter avskiljande (t ex genom filtrering) av den fasta fasen från vätskefasen kan den fasta fasen omkristalliseras ur samma alkohol som användes för att ta upp den första åter- stoden. Om isopropanol används räcker det med en enda tvätt med isopropanol för att få fram en högren produkt.

Uppfinningen belyses närmare nedan i anslutning till utförings exemp el .

Exempel 'I Framställníng av L(-)_k_a_rnitinamidl_11cí_roklorid 500 g ILL-karnitinamidhydroklorid löstes upp i 2000 ml destillerat vatten och matades sedan genom en kromatografi- kolonn av glas (diameter 50 mm, höjd 1,5 m) packad med 4000 ml av ett basiskt jonbytarharts (HBA 402", "IRA 410" eller 'ERA 401/S") aktiverat i Oííïform. Uppehàllstiden för lösningen i kolonnen var 50 minuter. Lösningen förelåg vid rumstemperatur.

Den alkaliska lösningen, som lämnade kolonnen, uppsamlades direkt i ett kärl innehållande 550 g D-kamfersyra suspenderad i 1200 ml destillerat vatten. Allt efter som den fria basen av JLL-karnitinamid droppar genom kolonnen och reagerar med D-kamfersyra kommer den senare att lösas upp. I slutskedet av passagen av ILL-kat-nitinamid genom kolonnen (lösningens pH ca 5 - 6) har all D-kamfersyra lösts upp.

Vattenlösningen innehållande D-kamferatet av D,L-kar- nitinamid koncentreras därefter till torrhet i vakuum, tas därefter uïzp två gånger i 500 ml isopropylalkohol varefter tillsättes 4500 ml isopropylalkohol» innehållande '10 g löst D-kamfersyra.

Efter att ha stått över natten vid o°c krittailisetaae ur lösningen 420 g av en vitfärgad substans utgörande D-kamfe- fatet av L-karnitinamia med [g 12,0 = + 10 (t = 2 % i H20), som efter successiv kristallisation ur isopropanol gav 560 g av föreningen med [57 go = + 7,8. Dessa 560 g av D-kamfera- tet av L-karnitinamid suspenderades -i 5000 ml isopropanol och behandlades därefter med gasformig H01 till sur reagens på isopropanollösningen. Efter att ha stått vid -400 under ca 7905968-9 12 timmar erhölls en omfattande utfällning av L(-)karnitin- amidhydroklorid, som därefter filtrerades och torkades i vakuum vid 4000 under bildning av 150 g av den torra före- ningen med [g7 šo = -18 (c = 2 i H20). Smp.: 259 - 241%.

L-karnitinamidkloriden uppvisade följande NNE: HG \+ 5\ 8 5,50 (d. 2H -/-N-CH2>; 5,50 (S, 9H Hcš-N-n 2,57 (d. 211, H05/ -CHZ-CONHQ; D20.

Exempel 2 Framställning av L(-)karn¿'.tinamid.b,vdroklor_i._d.

Tillvägagàngssättet i exempel 'I upprepades med skillna- den att- lösningen innehållande den fria basen av JLL-karnitin- amid, som droppar ut från kromatografikolonnen, matades di- rekt till ett reaktionskärl innehållande fast D-kamfersyra.

Exempel å Framställning av IK-Nsarnitinhvdroklorid.

”ISO g IK-flcarnitinamidhydroklorid löstes i 510 ml destillerat vatten och upphettades till 98 - 10000. Därefter tillsattes 526 g oxalsyra och blandningen omrördes under 6 tim- mar vid konstant temperatur.

Blandningen fick sedan svalna xmder '12 timmar och det utfållda ammoniumoxalatet frànfiltrerades. Den filtrerade lös- ningen koncentrerades till torrhet och 'den fasta återstoden togs upp tvâ gånger i isopropylallkohol och fick' sedan kristal- lisera vid O°C. Man erhöll 'MO g av föreningen med [g 1230 = '-25 (c = 5 i H20). Samtliga kemisk-fysikaliska egenskaper hos föreningen (smältpunkt, IR, NHR och elementaranalys) överens- stämde med värdena för känd Måkarnitinhydroklorid. Smp.: 140 - 142%.

L-karnitinamidhydrokloriden uppvisade följande NMR: HC + 5\ 6 5,57 ca, sig-N -Gflzn 5,52 (S, en flcšjN-n 2.75 (a, 2H.

HC 5 CHz-COOED; D20.

Exempel 4 Framställning av Dflkarnitinajmgldhydroklorid.

Genom en kromatografikolonn av glas (höjd 120 cm och i f' 7905968-9 7 diameter 40 mm) packad med *i ,55 kg basiskt jonbytarharts ("IBA 402", "IBA 401/8" eller "IRA 4'IO") aktiverat i OH'- -form matades en vattenlösning innehållande 160 g DJl-karni- tinamidhydroklorid i 700 ml destillerat vatten. Uppehållsti- den förlösningen i kolonnen var 1 timma. Lösningen förelåg vid rumstemperatur.

Den lösning, som lämnade kolonnen och som innehöll DJL-karnitinamid som fri bas, sattes direkt till '185 g D- -kamfersyra suspenderad i 400 ml vatten. Efter filtrering kon- oentrerades vattenlösningen till torrhet och togs upp i iso- propylalkohol och fick kristallisera under 21+ timmar vid 000.

Den kristallina fasta återstoden innehållande D-kamferat av L(-)karnitinamid filtrerades sedan och upparbetades som i exempel 1, medan övriga 20 g av D-kamfersyra sattes till lös- ningen och fick kristallisera under ytterligare 24» timmar i isopropanol. Den resulterande fasta föreningen filtrerades och genom den klara lösningen fick kall, gasformig H01 bubb- la tills en tydlig sur reaktion uppnåtts. Efter att ha stått i frysskåp under 12 timmer vid -4°c erhölls 45 g ev en viv mikrokristallin förening med [g7 šo = +17,0 med kemisk-fy- sikaliska egenskaper (IR, NHR, smältpurikt och element-arena- lys) som överensstämde med Mükarnitinamidhydroklorid.

Exempel 5 Framställning av D(+)karnitinlllydrok;_lorid. 45 g D(+)karnitinamid.hydroklorid löstes i 'IOO ml vat- ten, upphettades till kokpunkten och behandlades sedan med 96 g oxalsyra under 6 timmar under kontinuerlig omröring. Lös- ningen ieyidee seden under 12 timmer vid o°o een det bildade ammoniumoxalatet frânfiltrerades och den klara lösningen kon- centrerades till torrhet i vakuum. Den fasta återstoden tät- tades väl med isopropylalkohol och fick sedan Mistallisera ur samma lös-ningsmedel. 50 g av en förening erhölls med [g šo = +25,6 (c = 5 i H20) med kemisk-fysikaliska egenska- per (IR, NHR, smältpunkt och elementaranalys) som överensstäm- de med D(+)karnitinhydroklorid.

Efterföljande exempel illustrerar racemiseringen av D-karnitinamid till LL-karnitinhydroklorid, som därefter över- 7905968-9 föres till JLL-karnitinamidhydroklorid för efterföljande upp- lösning av L- och D-isomererna.

Exempel 6 Steg (21): Framställning av ILL-lgrnitinhydroklorid. 45 g D-karnitinamidhydroklorid (framställd som i exempel 4) löstes i 200 ml koncentrerad HCl och fick stå vid 'IOO°C under 60 timmar. Lösningen koncentrerades till torrhet under vakuum. Äterstoden (ca 45 g) utgjordes av JLL-karnitinhydro- klorid. Återstoden visade ett värde [EJ go = O och smält- punkten och NHR-värdena motsvarade de som är kända för D,L- -karnitinhydroklorim Steg (b): Framställning av dgn- :fria 'basen av ILL-karnitinamid. 10 g IILL-karnitinhydroklorid suspenderades i 'IOO ml absolut etylalkchol. Den resulterande suspensionen mättades vid O°C med gasformig H01. Därefter upphettades suspensionen vid åter-:Elödestemperatur tills den fasta fasen lästs upp, vil- ket tog ca 5 timmar. Den resulterande lösningen koncentrera- des sedan under vakuum under bildninggav 'IO g karnitínetyl- ester. Denna ester behandlades med 'IOO ml 25~procentig NHEOH under 40 timmar vid rumstemperatur. Lösningen koncentrerades till torrhet under vakuum och återstoden utgjordes av D,L- -karnitinamidhydroklorid (12 g) innehållande ca '10 % NH4CL.

Den erhållna DJl-karnitinamidhydrokloriden behandlades som i exempel 1, dvs överfördes till den fria basen av D,L- -kaarnitinamid och omsattes med D-kamfersyra för upplösning av de optiska isomererna.

Claims (8)

7905968-9 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av D-kamferatet av L-karni- tinamid och D-kamferatet av D-karnitinamid, k ä n n e- t e c k n a t av att (1) en lösning av D,L-karnitinamidhydroklorid överföres till en lösning av den fria basen av D,L-karnitinamid, (2) lösningen av den fria basen av D,L-karnitinamid omsättes direkt med D-kamfersyra under bildning av en lösning av D-kamferat av D,L-karnitinamid, (3) lösningen från steg (2 ) torkas och återstoden tages upp i en lägre alkanol med 1-5 kolatomer under bildning av en alkhollösning, i vilken en fast fas innehållande D-kamferatet av L-karnitinamid kristalliserar och (4) den fasta fasen innefattande D-kamferatet av L-karnitinamid avskiljes från alkohollösningen och D-kamferatet av D-karnitin~ amid utvinnes därur.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att steget (1) innefattar behandling av lösningen av D,L-karnitin- amidhydrokloriden med ett jonbytarharts valt ur gruppen bestående av starkt basiska och starkt sura jonbytarhartser.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att steget (1) innebär behandling av lösningen med hartset lagrat i en kromatografisk kolonn.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att uppehâllstiden för lösningen i kolonnen utgör mellan 30-60 minuter.

5. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att lösningen håller en koncentration av 500 g D,L-karnitinamid- hydroklorid per 1,5-3 liter lösningsmedel.

6. Förfarande enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k- n a t av att D-kamfersyran används i suspenderad form.

7. Förfarande enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k- n a t av att D-kamfersyran används i fast form. 7905968-9 \0

8. Förfarande enligt något av förëgâende krav, k ä n n e- t e c k n a t av att den lägre alkanolen med 1-5 kolatomer är isopropanol.