WO2004048362A1 - Verfahren zur reinigung von liponsäure - Google Patents

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purified
purification
racemic
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Ulrike Maier
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61P5/50—Drugs for disorders of the endocrine system of the pancreatic hormones for increasing or potentiating the activity of insulin

Definitions

  • the present invention relates to a process for the purification of racemic or non-racemic lipoic acid.
  • the invention relates to a process for the purification of R- or S-lipoic acid which has an oligomer content in the range from about 0.1 to about 1.0% by weight.
  • the invention further relates to the use of the lipoic acid purified in the manner according to the invention in medicaments, cosmetics and foods.
  • Dihydrolipoic acid and lipoic acid are naturally occurring substances that are of particular importance in cell metabolism.
  • R-lipoic acid plays as a coenzyme, e.g. B. pyruvate dehydrogenase, a central role in energy production.
  • R-Lipoic acid is activated to fully develop its very good antioxidative properties in the metabolism to dihydroliponic acid.
  • Dihydrolipoic acid and lipoic acid since they are converted into one another in vivo, can be used for the same fields of application.
  • R-lipoic acid has an advantageous effect on age-related changes in the metabolism and is therefore also of interest in the cosmetic field.
  • Lipoic acid and dihydrolipoic acid can be used as nutraceutical in the food sector.
  • the use of dihydrolipoic acid and / or lipoic acid as a pharmaceutical is also possible.
  • R-lipoic acid increases insulin sensitivity and can therefore be used as an anti-diabetic, also for the prevention and relief of late diabetic damage.
  • lipoic acid or dihydrolipoic acid or their derivatives can be used for the treatment of glucose metabolism disorders (e.g. in the CNS), insulin resistance, cancer and hearing disorders.
  • the contamination of the lipoic acid obtained by characteristic impurities which arise as a result of oligomerization or polymerization of the lipoic acid itself is particularly problematic. Even small amounts of these oligomers in the product lead to serious complications in further processing and cannot be tolerated with regard to the pharmaceutical use of the lipoic acid produced in this way.
  • DE-A-100 44 000 and DE-A-100 59 718 describe a process for the purification of lipoic acid obtained by oxidation of dihydrolipoic acid by clarification, which is suitable for experiments on a laboratory scale.
  • the object of the present invention was to develop a process for the purification of lipoic acid which can also be used economically on an industrial scale.
  • a process for the purification of lipoic acid has now been found, which is characterized in that a solution of lipoic acid is mixed with at least 0.1 times the amount of an adsorbent, based on the mass of lipoic acid to be purified, and then the adsorbent is separated off.
  • racemic or non-racemic lipoic acid with an oligomer content of less than 1% by weight, for example 0.1 to 1% by weight can be made available.
  • Low-polar organic solvents in particular aliphatic, optionally heteroatom-substituted hydrocarbons with one to twelve carbon atoms, such as e.g. Pentane, hexane, cyclohexane, heptane or dichloroethane or aromatic, optionally alkyl or heteroatom-substituted hydrocarbons such as toluene, ethylbenzene or chlorobenzene or mixtures of the solvent classes mentioned.
  • optionally heteroatom-substituted hydrocarbons with one to twelve carbon atoms, such as e.g. Pentane, hexane, cyclohexane, heptane or dichloroethane or aromatic, optionally alkyl or heteroatom-substituted hydrocarbons such as toluene, ethylbenzene or chlorobenzene or mixtures of the solvent classes mentioned.
  • Preferred solvents for the cleaning process according to the invention are aliphatic hydrocarbons with one to twelve carbon atoms and alkyl-substituted aromatic hydrocarbons with up to twelve carbon atoms.
  • Particularly preferred solvents are pentane, hexane, cyclohexane, heptane, octane, toluene and ethylbenzene, very particularly preferably heptane and toluene or mixtures of at least two of the solvents mentioned.
  • Suitable adsorbents are commercially available adsorbents such as silica gels, neutral aluminum oxides, basic aluminum oxides and mixtures of the adsorbents mentioned, preferably silica gels.
  • Particularly preferred adsorbents are silica gel 60 with a grain size of 0.04 -
  • silica gel 40 (grain size 0.015 - 0.035 mm) and silica gel 100 (grain size 0.063 - 0.2 mm).
  • the amount of the adsorbent to be used in the cleaning process according to the invention depends on the amount of lipoic acid to be cleaned and is generally at least 10% by weight of the amount of lipoic acid to be cleaned. This applies in particular when using the particularly preferred adsorbent silica gel.
  • the use of at least 15% by weight of silica gel based on the amount of lipoic acid to be purified is particularly preferred. It is very particularly preferred to use 20 to 50% by weight of silica gel, based on the amount of lipoic acid to be purified.
  • non-racemic lipoic acid means all mixtures of R- and S-lipoic acid in which the two enantiomers are not present in equal parts.
  • R- or S-lipoic acid with an enantiomeric excess (ee) of in each case greater than 80% ee, more preferably greater than 90% ee, very particularly preferably greater than 95% ee are preferably purified by the process according to the invention. Most preferably, R- or S-lipoic acid are purified with an enantiomeric excess of more than 99% ee.
  • the cleaning method according to the invention is suitable for the production of chemically pure R- or S-lipoic acid. It is particularly suitable for the production of R- or S-lipoic acid with a chemical purity of at least 99%, very particularly at least 99.5%.
  • the cleaning method according to the invention is particularly suitable for the production of R- or S-lipoic acid with an oligomer content of at most 0.2% by weight.
  • the lipoic acid to be purified can be pre-cleaned or used as a solid or partially dissolved crude product from a previous process step in the cleaning process according to the invention.
  • the cleaning process can be carried out on any scale. However, it is particularly suitable for cleaning lipoic acid on an industrial scale.
  • the invention also relates to the further processing of the R- or S-lipoic acid purified according to the invention, e.g. B. in pharmacologically acceptable salts, such as alkali and alkaline earth metal salts or z.
  • pharmacologically acceptable salts such as alkali and alkaline earth metal salts or z.
  • the invention also relates to the use of racemic, non-racemic or enantiomerically pure liponic acid purified by the process according to the invention in medicaments, in cosmetics or in foods, for example as nutraceutical.
  • the R-dihydrolipoic acid isolated in this way was taken up in water, a catalytic amount of iron (II) sulfate was added and the mixture was gassed with air until conversion was complete. It was then acidified with sulfuric acid (pH 2) and extracted with toluene. The toluene solution was mixed with heptane and pressed with a slight positive pressure over a pressure filter filled with 5 kg of silica gel 60.
  • the filtered solution was cooled and the R-lipoic acid which crystallized out was isolated by pressure filtration and dried in a stream of nitrogen.
  • R-lipoic acid (ee> 99.9%) was obtained in a yield of 73% of theory Regarding (6S) -6,8-di-hydroxyoctanoic acid methyl ester.
  • the content of oligomers of lipoic acid was determined to be 0.3% by gel permeation chromatography (column: PL gel, eluent THF).
  • the above example was repeated under the same conditions until the cleaning step.
  • the toluene solution obtained after acidification with sulfuric acid was mixed with heptane and pressed over a pressure filter filled with 1 kg of silica gel 60 with a slight excess pressure.
  • the filtered solution was cooled and the R-lipoic acid which crystallized out was isolated by pressure filtration and dried in a stream of nitrogen.
  • R-lipoic acid (ee> 99.9%) was obtained in a yield of 73% of theory Regarding (6S) -6,8-di-hydroxyoctanoic acid methyl ester.
  • the content of oligomers of lipoic acid was determined to be 2.5% by gel permeation chromatography (column: PL gel, eluent THF).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Liponsäure, indem man eine Lösung von Liponsäure mit der bezogen auf die Masse an zu reinigender Liponsäure mindestens 0,1-fachen Menge eines Adsorptionsmittels versetzt und anschliessend das Adsorptionsmittel abtrennt. Auf diese Weise kann racemische oder nicht-racemische Liponsäure mit einem Oligomerenanteil unter 1Gew.%, beispielsweise 0,1 bis 1 Gew. % zur Verfügung gestellt werden.

Description

Verfahren zur Reinigung von Liponsaure
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von racemischer oder nicht- racemischer Liponsaure. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von R- oder S-Liponsäure, die einen Oligomerenanteil im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1 ,0 Gew.% aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der in der erfindungsgemäßen Weise gereinigten Liponsaure in Arzneimitteln, Kosmetika und Lebensmitteln.
Dihydroliponsaure und Liponsaure sind natürlich vorkommende Substanzen, denen eine besondere Bedeutung im Zellstoffwechsel zukommt. R-Liponsäure spielt als Coenzym, z. B. der Pyru- vatdehydrogenase, eine zentrale Rolle bei der Energiegewinnung. R-Liponsäure wird zur vollen Entfaltung ihrer sehr guten antioxidativen Eigenschaften im Stoffwechsel zu Dihydroliponsaure aktiviert. Dihydroliponsaure und Liponsaure können, da sie in-vivo ineinander überführt werden, für die gleichen Einsatzgebiete verwendet werden. R-Liponsäure beeinflusst altersbedingte Veränderungen im Stoffwechsel vorteilhaft und ist daher auch im kosmetischen Bereich von Interesse.
Liponsaure und Dihydroliponsaure können als Nutraceutical im Lebensmittelbereich eingesetzt werden. Auch der Einsatz von Dihydroliponsaure und/oder Liponsaure als Pharmakon ist möglich. Beispielsweise ist bekannt, dass R-Liponsäure die Insulinsensitivität erhöht und damit als Antidiabetikum, auch für die Verhinderung und Linderung von diabetischen Spätschäden, verwendet werden kann. Weiterhin können Liponsaure oder Dihydroliponsaure oder deren Derivate zur Behandlung von Glukosestoffwechselstörungen (z.B. im ZNS), bei Insulinresistenz, Krebs und bei Hörstörungen eingesetzt werden.
Aus der Literatur (G. Bringmann, D. Herzberg, G. Adam, F. Balkenhohl, J. Paust, Z. Naturforschung 1999, 54b, 665-661; B. Adger et al., Bioorg, Med. Chem. 1997, 5, 253-61; J.S. Yadav, S. Mysorekar, K. Garyali, J. Scientific & Industrial Res. 1990, 49, 400-409; A.S. Gopaian, H.K. Jacobs, Tetrahedron Lett 1989, 42, 5705; M.H. Brookes, B.T. Golding, A.T. Hudson, Perkin Tran- saction 1, 1988, 9-12; M.H. Brookes, B.T. Golding, D.A. Howes, A.T. Hudson, Chemical Com- munication 1983, 1051-53; JP 1960-35704; EP-A-543088; EP-A-487 986; DE-A-10044 000 und DE-A-100 59 718) sind zahlreiche Methoden der Herstellung von optisch reiner R- und S-Liponsäure bzw. Dihydroliponsaure bekannt. Da Liponsaure und Dihydroliponsaure auch am Menschen eingesetzt werden sollen, sind möglichst reine Produkte erwünscht, deren einfache und ökonomische Herstellung in großen Mengen sicherzustellen ist.
Als besonders problematisch ist in diesem Zusammenhang die Verunreinigung der gewonnenen Liponsaure durch charakteristische Verunreinigungen zu betrachten, die durch Oligomerisierung bzw. Polymerisierung der Liponsaure selbst entstehen. Bereits geringe Mengen dieser Oligome- ren im Produkt führen zu schwerwiegenden Komplikationen bei der Weiterverarbeitung und können im Hinblick auf eine pharmazeutische Nutzung der so hergestellten Liponsaure nicht toleriert werden.
Die DE-A-100 44 000 und DE-A-100 59 718 beschreiben ein Verfahren zur Reinigung von durch Oxidation von Dihydroliponsaure gewonnener Liponsaure durch Klärfiltration, welches für Versuche im Labormaßstab geeignet ist.
Die großtechnische Herstellung von Liponsaure mit Oligomerenanteilen von weniger als 1 ,0 Gew.% hingegen stellt ein bislang nicht zufriedenstellend gelöstes Problem dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Entwicklung eines Verfahrens zur Reinigung von Liponsaure, welches auch in großtechnischem Maßstab ökonomisch anwendbar ist.
Es wurde nun ein Verfahren zur Reinigung von Liponsaure gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Lösung von Liponsaure mit der bezogen auf die Masse an zu reinigender Liponsaure mindestens 0,1 -fachen Menge eines Adsorptionsmittels versetzt und an- schließend das Adsorptionsmittel abtrennt. Auf diese Weise kann racemische oder nicht- racemische Liponsaure mit einem Oligomerenanteil unter 1 Gew.%, beispielsweise 0,1 bis 1 Gew.% zur Verfügung gestellt werden.
Zur Herstellung von Lösungen für den erfindungsgemäßen Reinigungsprozess von Liponsaure eignen sich wenig polare organische Lösungsmittel, insbesondere aliphatische, gegebenenfalls heteroatomsubstituierte Kohlenwasserstoffe mit einem bis zwölf Kohlenstoffatomen wie z.B. Pentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan oder Dichlorethan oder aromatische, gegebenenfalls alkyl- bzw. heteroatomsubstituierte Kohlenwaserstoffe wie Toluol, Ethylbenzol oder Chlorbenzol oder Gemische aus den genannten Lösemittelklassen.
Bevorzugte Lösungsmittel für den erfindungsgemäßen Reinigungsprozess sind aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einem bis zwölf Kohlenstoffatomen und alkylsubstituierte aromatische Kohlenwasserstoffe mit bis zu zwölf Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugte Lösungsmittel sind Pentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan, Oktan, Toluol und Ethylbenzol, ganz besonders bevorzugt Heptan und Toluol oder Gemische von mindestens zwei der genannten Lösungsmittel.
Als Adsorptionsmittel eignen sich handelsübliche Adsorptionsmittel wie Kieselgele, neutrale Aluminiumoxide, basische Aluminiumoxide sowie Gemische der genannten Adsorptionsmittel, bevorzugt Kieselgele.
Besonders bevorzugte Adsorptionsmittel sind Kieselgel 60 mit einer Korngröße von 0,04 -
0,063 mm, Kieselgel 40 (Korngröße 0,015 - 0,035 mm) und Kieselgel 100 (Korngröße 0,063 - 0,2 mm).
Die Menge des im erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren einzusetzenden Adsorptionsmittels richtet sich nach der Menge der zu reinigenden Liponsaure und beträgt im allgemeinen mindestens 10 Gew.% der Menge an zu reinigender Liponsaure. Dies gilt insbesondere bei Verwendung des besonders bevorzugten Adsorptionsmittels Kieselgel. Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung von mindestens 15 Gew.% Kieselgel bezogen auf die Menge an zu reinigender Liponsaure. Ganz besonders bevorzugt verwendet man 20 bis 50 Gew.% Kieselgel bezogen auf die Menge an zu reinigender Lipons ure.
Zur Abtrennung des Adsorptionsmittels eignen sich alle dem Fachmann geeignet erscheinende Trennverfahren. Zur Abtrennung des als Adsorptionsmittel besonders bevorzugt eingesetzten Kieselgels eignet sich insbesondere die Durchführung einer Filtration.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Reinigung von racemischer wie nicht- racemischer Liponsaure. Unter nicht-racemischer Liponsaure sind in diesem Zusammenhang alle Gemische von R- und S-Liponsäure zu verstehen, in denen die beiden Enantiomere nicht zu gleichen Teilen vorliegen.
Bevorzugt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren jedoch R- bzw.- S-Liponsäure mit einem Enantiomerenüberschuss (ee) von jeweils größer 80% ee, besonders bevorzugt größer 90% ee, ganz besonders bevorzugt größer 95% ee gereinigt. Am meisten bevorzugt werden R- bzw. S-Liponsäure mit einem Enantiomerenüberschuss von jeweils größer 99% ee gereinigt. Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren eignet sich zur Herstellung von chemisch reiner R- bzw. S-Liponsäure. Besonders eignet es sich zur Herstellung von R- bzw. S-Liponsäure mit einer chemischen Reinheit von mindestens 99%, ganz besonders mindestens 99,5%. Es eignet sich insbesondere zur Herstellung von R- bzw. S-Liponsäure mit einem Gehalt der als Verunrei- nigung problematischen Oligomeren der Liponsaure von maximal 0,5 Gew.%. Ganz besonders eignet sich das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren zur Herstellung von R- bzw. S-Liponsäure mit einem Oligomerenanteil von maximal 0,2 Gew.%.
Die zu reinigende Liponsaure kann vorgereinigt oder als festes oder teilweise gelöstes Rohprodukt eines vorangegangenen Verfahrensschrittes im erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren eingesetzt werden. Das Reinigungsverfahren kann in jedem Maßstab durchgeführt werden. Insbesondere eignet es sich jedoch für die Reinigung von Liponsaure in großtechnischem Maßstab.
Über das Verfahren zur Reinigung von Liponsaure hinaus betrifft die Erfindung auch die Weiterverarbeitung der erfindungsgemäß gereinigten R- oder S-Liponsäure, z. B. in pharmakologisch verträgliche Salze, wie Alkali- und Erdalkalisalze oder z. B. das Trometamol-Salz (Internat. Freiname für Tris(hydroxymethyl)-aminomethan) der R-Liponsäure.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung von durch das erfindungsgemäße Verfahren gereinigter, racemischer wie nicht-racemischer bzw. enantiomerenreiner Liponsaure in Arzneimitteln, in Kosmetika oder in Lebensmitteln, etwa als Nutraceutical. Dies umfasst die Formulierung von in erfindungsgemäßer Weise gereinigter racemischer oder nicht-racemischer Liponsaure, insbesondere von erfindungsgemäß gereinigter R- oder S-Liponsäure in einer pharmakologisch oder dermatologisch verträglichen Form.
Im Hinblick auf die vielfältigen Formulierungs- und Verwendungsmöglichkeiten der Liponsaure sei exemplarisch auf den Inhalt der DE-A-100 22 856 und der DE-A-100 27 875 (PCT/EP/01/06385) verwiesen.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, ohne sie jedoch einzuschränken:
Ausführungsbeispiel:
25,3 kg (250 mol) Triethylamin und 20 kg (100 mol) (6S)-6,8-Dihydroxyoctansäuremethylester wurden in 300 Liter Toluol vorgelegt und unter Kühlung 28,6 kg (250 mol) Methansulfonylchlorid zudosiert. Nach Abtrennung des Triethylammoniumhydrochlorids wurde die Hauptmenge des Lösemittels abdestilliert.
Anschließend wurde eine methanolische Lösung von 50,7 kg Natriumsulfid und 14,4 kg Schwefel zugegeben. Nach vollständigem Umsatz wurde mit Wasser verdünnt und 40 kg einer 12%- igen Lösung von NaBH4 in 14 M NaOH (Borol-Lösung) zugegeben. Ein Teil des Lösemittelgemisches wurde abdestilliert und das verbliebene Reaktionsgemisch mit Schwefelsäure auf pH 4 gebracht und anschließend mit Toluol extrahiert. Die organische Phase wurde auf pH 9 gebracht und mit Toluol extrahiert.
Die so isolierte R-Dihydroliponsäure wurde mit Wasser aufgenommen, mit einer katalytischen Menge Eisen(ll)-sulfat versetzt und bis zum vollständigen Umsatz mit Luft begast. Anschließend wurde mit Schwefelsäure angesäuert (pH 2) und mit Toluol extrahiert. Die toluolische Lösung wurde mit Heptan versetzt und mit leichtem Überdruck über einen mit 5 kg Kieselgel 60 gefüllten Druckfilter gedrückt.
Die filtrierte Lösung wurde abgekühlt und die dabei auskristallisierte R-Liponsäure durch Druckfiltration isoliert und im Stickstoffstrom getrocknet.
Man erhielt R-Liponsäure (ee > 99,9%) in einer Ausbeute von 73% d.Th. bzgl. (6S)-6,8-Di- hydroxyoctansäuremethylester. Der Gehalt an Oligomeren der Liponsaure wurde durch Gel- Permeations-Chromatographie (Säule: PL-Gel, Eluent THF) zu 0,3% bestimmt.
Vergleichsbeispiel:
Das oben genannte Beispiel wurde bis zum Reinigungsschritt unter gleichen Bedingungen wiederholt. Die nach dem Ansäuern mit Schwefelsäure erhaltene toluolische Lösung wurde mit Heptan versetzt und mit leichtem Überdruck über einen mit 1 kg Kieselgel 60 gefüllten Druckfilter gedrückt.
Die filtrierte Lösung wurde abgekühlt und die dabei auskristallisierte R-Liponsäure durch Druckfiltration isoliert und im Stickstoffstrom getrocknet.
Man erhielt R-Liponsäure (ee > 99,9%) in einer Ausbeute von 73% d.Th. bzgl. (6S)-6,8-Di- hydroxyoctansäuremethylester. Der Gehalt an Oligomeren der Liponsaure wurde durch Gel- Permeations-Chromatographie (Säule: PL-Gel, Eluent THF) zu 2,5% bestimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reinigung von Liponsaure, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung von Liponsaure mit der bezogen auf die Masse an zu reinigender Liponsaure min- destens 0,1 -fachen Menge eines Adsorptionsmittels versetzt und anschließend das Adsorptionsmittel abtrennt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigende Liponsaure durch Oxidation von Dihydroliponsaure erhalten wurde.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die bezogen auf die Masse an zu reinigender Liponsaure mindestens 0,2 bis 0,5-fache Menge eines Adsorptionsmittels verwendet.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Adsorptionsmittel Kieselgel verwendet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu reinigende Liponsaure in einem organischen Lösungsmittel oder in einem Gemisch mindestens zweier organischer Lösungsmittel löst.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Liponsaure in Heptan oder Toluol oder einem Gemisch dieser Lösungsmittel löst.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Liponsaure racemische oder nicht-racemische Liponsaure eingesetzt wird.
8. Verwendung von gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gereinigter Liponsaure in Arzneimitteln, Kosmetika und Lebensmitteln.
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