Brevet FR2001745A1 — publié le 19691003

La présente invention concerne un procédé permettant de dédoubler l'halogénure de nitrile de dl-carnitine en ses composants optiquement actifs. La carnitine naturelle se trouve sous la forme lévogyre optiquement active, qui est également appelée vitamine BT. La production de carnitine optiquement active par extraction de scurces naturelles n'est pas facile à réaliser, car les méthodes utilisées ordinairement pour l'extraire et la purifier présentent de nombreuses difficultés techniques. La carnitine est donc à présent fournie en grande partie sous la forme racémique que l'on prépare par une méthode synthétiqueO Toutefois, la carnitine synthétique ou ses dérivés sont connus comme étant moins efficaces au point de vue pharmacologique et clinique que leur énantiomorphe lévogyre.Il existe donc un besoin pour une méthode commercialement applicable pour dédoubler la carnitine racémique en ses composants énantiomorphes optiques, Les méthodes connues pour dédoubler la carnitine consistent à faire réagir lthalogénure de nitrile de dl-carnitine avec Ag20 ou une résine échangeuse dtions, à traiter l'hydroxv- de de nitrile de dl-carnitine résultant avec un agent de dédoublement tel que l'acide camphor-1O-sulfoniqtie, l'acide tartrique, l'acide dibenzoyl-tartrique,- ou l'acide acylglutamique. La méthode toutefois n'est ni pratique ni économique car elle nécessite l'utilisation d'agents de dédoublement coûteux et des techniques compliquées. On a maintenant trouvé que l'halogénure de nitrile de dlcarnitine satisfait à diverses conditions moyennant lesquelles il peut entre dédoublé directement en chacun de ses composants optiquement actifs, par cristallisation fractionnée, c'est-àdire que le mélange racémique te lthalogénure de nitrile de dcarnitine et de 1-carnitine est plus soluble que les deux énantiomorphes séparés ; que la solution saturée de mélange racémique ne dissout plus les énantiomorphes séparés; qu'un énantiomorphe optiquement actif, à savoir lthalogénure de nitrile de d-carnitine ou de 1-carnitine peut entre soumis à une cristallisation fractionnée à partir d'une solution sursaturée du mélange racémique en introduisant comme germe cet énantiomorphe optique, ou à partir d'une solution sursaturée contenant le mélange racémique et un énantiomorphe; et en outre que la température à laquelle la cristallisation est réalisée na aucun effet sur ces relations. L'invention a donc comme but de fournir un procédé intéressant au point de vue économique et industriel pour dédoubler Shalogénure de nitrile de dl-carnitine en ses énantiomorphes. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de production industrielle de carnitine optiquement active à partir de l'halogénure de nitrile de carnitine optiquement actif par hy drolyseO D'autres buts de l'invention apparaîtront dans la description qui suite Le procédé de l'invention consiste à produire une solution sursaturée dans un solvant de l'halogénure de nitrile de dlcarnitine, à ajouter comme germe ou à dissoudre un des composants optiquement actifs dans la solution, de sorte que la solution contient une quantité prédominante de ce composé, à laisser le composant prédominant cristalliser et à le récupérer de la liqueur-mère. Dans un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, on ajoute comme germe à la solution sursaturée une faible quantité de cristaux d'un des énantiomorphes, et on agite le mélange afin de provoquer une cristallisation sélective de l'énantiomorphe qui est le meme que celui qui a servi de germe. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, on peut ajouter une faible quantité de l'un des énantiomorplies pendant que la solution du mélange racémique est chaude, afin que cet énantiomorphe prédomine dans la solution, puis refroidir la solution, ce qui entrain une cristallisation spontanée de l'énantiomorphe identique à celui qui a été ajouté. Une combinaison de ces techniques est également possible.Par exemple, on dissout une quantité partielle des cristaux d'un des énantiomorphes dans la solution chaude du mélange racémique et om ajoute la partie restante comme germe à la solution sursaturée dans laquelle un des énantiomorphes prédomine. La température à laquelle la cristallisation est réalisée ntest pas critique dans l'invention, mais il est en général préférable d'opérer entre 10 et 70 O environ0 Pour préparer une solution sursaturée du mélange acémique,.on refroidit de préférence la solution sursaturée de l'halogénure de nitrile de dl-carnitine, car sa solubilité augmente auand la température sXélàve. On peut encore préparer la solution sursaturée du mélange racémique en appliquant d'autres techniques classiques telles que par concentration, addition de solvants appropriés et addition d'agents de relargage appropriés.Ces techniques peuvent être appliquées également pour préparer une solution sursaturée à partir de la liqueur-èreX meame après avoir récupéré l'isomère optique initialement cristallisé. On peut utiles ser dans le procédé de cristallisation sélective n'importe quel solvant inerte qui peut dissoudre l'halogénure de nitrile de dl-carnitine et faire cristalliser le composé sous la forme d'un agglomérat. Par exemple, l'eau, les alcanols ou les cétones en particulier le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, lZisopro- panol, l'acétone ou la méthyléthylcétone, ou leurs mélanges conviennent à cet effet. L'utilisation de l'eau comme solvant convient la mieux, comme le montrent les exemples ci-après.Il est préférable d'utiliser des propoptions de germe supérieures à 0,07 % en poids de la solution et 0,1 % en poids du. mélange ra racémique. Plus la quantité de germe est grande plus lteffet de dédoublement obtenu est important, la limite supérieure étant déterminée par le prix de l'énantiomorphe. Si la solution contient un énantiomorphe optiquement actif en plus de son antipode, il n'est pas essentiel d'introduire comme germe lXénantio- morphe optique qui prédomine dans la solution, étant donné qu'il existe déjà dans la solution des cristaux de germe. Toutefois, il est préférable d'ajouter des germes pour s'assurer que la réaction a bien lieu. Pour conduire le procédé de l'invention, les cristaux de l'énantiomorphe optiquement actif qui se sont cristallisés par fractionnement ont tendance à être contaminés par une faible quantité de leur antipode même dès le début du stade de dédou blement. Toutefois, quelque temps après le début du dédouble- ment, le taux de cristallisation de l'énantiomorphe actif se maintient à des taux supérieurs à ceux de son antipode qui aistallise en tant qu'impuretés, et le rapport énantiomorphe actif/antipode augmente encore.Les cristaux bruts ainsi obtenus peuvent gtre purifiés de façon appropriée par recristallisation, ce qui entraîne la séparation de l'énantiomorphe optiquement actif d'une pureté optique de 100 % et du mélange racémique avec des rendements presque quantitatifs et le racémique récupéré ainsi modifié peut être utilisé à nouveau pour réaliser un autre dédoublement0 Quand on prépare la solution sursaturée du mélange racémique en refroidissant la solution, la te pérature i la cristallisation fractionnée préférée se situe entre 2 et 4-00C en dessous de la température initiale de la solution0 Pour effectuer le dédoublement de l'invention, il est également utile de suivre exactement l'opération ci-dessus, afin d'augmenter la différence de concentration des énantiomorphes dans la solution, ou la surface spécifique du germe en utilisant les cristaux les plus petits, ou d'agiter convenablement la solution pendant l'opération0 La liqueur-mère, après avoir séparé un énantiomorphe optiquement actif, qui contient alors une quantité prédominante de l'autre énantiomorphe peut à nouveau entre utilisée pour procéder au dédoublement optique de l'autre énantiomorphe. A cet effet, on concentre la liqueur-mère afin d'obtenir la concentre tion initiale du mélange énantiomorphe0 On peut encore dissoudre dans la liqueur-mère une quantité du mélange racémique de préférence identique à la quantité d'énantiomorphe séparée antérieurement.Avec cette solution, on répète la technique utilisée dans l'opération précédente afin de séparer l'autre énan tiomorpheO Ainsi, le cycle de l'opération peut être répété in définiment, ce qui permet de dédoubler successivement et totalement le mélange racémique en halogénure de nitrile de d-carnitine et en halogénure de nitrile de t-carnitine. Les halogénures de nitrile de carnitine optiquement actifs ainsi obtenus sont intéressants comme intermédiaires dans la synthèse de carnitine optiquement active ou de ses dérivés, étant donné que le composé peut entre hydrolysé sans qu'il y ait racémisation de la carnitine optiquement active correspondante. L'hydrolyse de l'halogénure de nitrile de d-carnitine ou de eL- carnitine peut entre réalisée de façon classique, par exemple par chauffage avec de l'acide chlorhydrique, comme indiqué dans le "Journal de la Société Pharmaceutique du Japon", volume 81778 (1961) et dans "Biochimica Biophisica Acta" volume 137 I, 98 - 106 (1967). Les exemples suivants illustrent la présente invention. EXEMPLE 1 On dissout 32s7 g de chlorure de nitrile de dI-carnitine dans 300 ml de méthanol tout en chauffant. On refroidit la solution à 300C et on ajoute dans la solution 0,5 g de chlorure de nitrile de l-carnitine, en tant que germe. On refroidit ensuite lentement le mélange tout en agitant Quand la température du mélange tombe à 2500, 30 minutes environ après avoir aw jouté le germe, on recueille les cristaux résultants par filtration, et on obtient 2,45 g de chlorure de nitrile de l-car- nitine. ( &alpha; )D25= -14,1 (c= 1, H2O) Pureté optique: 54,2 % Rendement en produit pur : 1,33 g Poids net de produit pur séparé : 0,83 g. On recristallise les cristaux dans le méthanol et on obtient du chlorure de nitrile de l-carnitine dont ( &alpha; )D25 = -25,6 (c = 1, H2O). Les cristaux ont une pureté optique de 100 %. On mélange la liqueur-mère obtenue après séparation du chlorure de nitrile de l-carnitine avec du chlorure de nitrile dl-carnitine et du méthanol afin que la quantité de mélange racémique modifié et d'eau soit égale à celle de l'opération précédente. On chauffe le mélange jusqu'à ce que la solution soit complète. On refroidit ensuite la solution à 30 C, et on ajoute comme germe 0,5 g de chlorure de nitrile de d-carnitine. On traite le mélange résultant comme décrit dans l'opération pré cédente, et on obtient 21,5 g de chlorure de nitrile de d-car- nitine. ( &alpha; ) = + 22,1 (c = 1, H2O) Pureté optique = 85 O/o Rendement en produit pur : 1,83 g Poids net de produit pur séparé = 1,33 g. On recristallise les cristaux dans du méthanol et on obtient du chlorure de nitrile de d-carnitine dont ( &alpha; )25~ + 260 (c = 1, 1120). Les cristaux ont une pureté optique de 100 %. EXEMPLE 2 On dissout 207,4 g de chlorure de nitrile de dl-carnitine et 4,5 g de chlorure de nitrile de -carnitine dans 200 ml d'u- ne solution aqueuse de méthanol à 50 % en poids tout en chauffant. On ajoute en tant que germe à la solution, à 31 C, 0,5 g de chlorure de nitrile de -carnitine et on agite le-mélange tout en maintenant la température à 30 C. 60 minutes environ après avoir ajouté le germe, on recueille par filtration les cristaux résultants, on obtient 20,3 g de chlorure de nitrile de l-carnitine. ( &alpha; )D25 = -13,2 (c = 1, H2O) Pureté optique : 50,8 % Rendement en produit pur : 10,3 g Poids net de produit pur séparé : 9,8 g. EXEMPLE 3 On chauffe un mélange de 103 g de chlorure de nitrile de dl-carnitine et de 50 g d'eau jusqu'à ce que la solution soit complète On refroidit la solution à 300C et on introduit dans la solution comme germe des cristaux de-chlorure de nitrile de tLcarnitine. On refroidit ensuite le mélange résultant à raison de 1500 environ toutes les heures, tout en agitant. 30 minutes environ après l'addition du germe, on recueille par filtration les cristaux résultants On mélange la liqueur-mère avec du chlorure de nitrile de dl-carnitine et de l'eau de sorte que la quantité du mélange racémique et d'eau soit égale à celle de la première opération. On traite le mélange comme précédemment afin de soumettre l'é- nantiomorphe à une cristallisation fractionnée. On répète dix fois les opérations ci-dessus, en obtenant alternativement le chlorure de nitrile de $-carnitine et de dcarnitine, comme indiqué dans le tableau ci-après. TABLEAU N de l'essai Type de Quantité Enantiomorphe isolé de dédouble- germe de germe ment Rendement ( &alpha; )D25 Pureté Rendement Poids net de ( produit (c=1, optique en produit porduit pur sec) g. H2O) (%) pur (en g) séparé (en g.) 1 L 0,5 4,9 - 11,8 45,4 2,2 1,7 2 D 1,0 9,3 +14,8 57,0 5,3 4,3 3 L 0,5 9,0 -14,2 54,6 4,9 4,4 4 D 0,5 5,3 +19,1 73,5 3,9 3,4 5 L 0,5 7,2 -14,0 53,8 3,9 3,4 6 D 2,0 8,7 +17,2 66,2 5,8 3,8 7 L 2,0 9,7 -15,1 58,1 5,6 3,6 8 D 2,0 7,7 +19,7 75,8 5,8 3,8 9 L 1,0 11,0 -11,5 44,2 4,9 3,9 10 D 2,0 12,1 +13,3 51,2 6,2 4,2 EXEMPLE 4 On chauffe un mélange de 12.360 g de chlorure de nitrile de dl-carnitine et de 6.000 g dLeau jusqu'à ce que la solution soit complète.On introduit dans la solution à 3000, 13 g de chlorure de nitrile de d-carnitine comme germe, et on refroidit le mélange lentement tout en agitant. Quand la température du mélange tombe-à 24 CX 25 minutes environ après l'addition du germe, on filtre les cristaux résultants par centrifugation. On lave les cristaux avec 200 ml de méthanol et on les sèche, on obtient 856 g de chlorure de nitrile de d-carnitine. ( a )25 = + 6,60 (c = 1, 1120) Pureté optique : 25,4 % Rendement en produit pur : 217 g Poids net de produit pur séparé : 204 g. La liqueur-mère, qui ne contient pas de produits de lavage méthanoliques, a un poids total de 17.300 g et comprend 11.276 g de chlorure de nitrile de dl-carnitine, 194 g de chlorure de nitrile de 2-carnitine et 5.830 g d'eau. On mélange et on concentre le méthanol de lavage et les eaux de lavage obtenues en lavant la centrifugeuse et le sac de deshydratation avec de l'eau, on obtient 45 g de chlorure de nitrile carnitine ( &alpha; )25 = -2,00 (c = 1, H2O). La quantité de chlorure de nitrile de carnitine récupérée dans cette opération est presque quantitative. On ajoute 856 g du chlorure de nitrile de d-carnitine obtenu dans l'opération précédente à 310 ml d'eau. On agite le mélange pendant 20 minutes tout en chauffant à 80 C, puis on le refroidit à 30 C. Après avoir maintenu la solution à la même température pendant 3 heures, on filtre les cristaux résultants par centrifugation et on les sèche, on obtient 230 g de chlorure de nitrile de d-carnitine. ( )D25 = + 23,70 (c = 1,1120) Pureté optique : 91,2 % On recristallise les cristaux dans du méthanol et on obtient 176 g de chlorure de nitrile de d-carnitine ( &alpha; )D5 ~ + 26,00 (c = 1, H2O). Les cristaux ont une pureté optique de 100 %0 EXEMPLE 5 On mélange 17.300 g de la liqueur-mère obtenue après avoir séparé le chlorure de nitrile de d-carnitine dans l'exemple 4, avec un mélange de 1084 g de chlorure de nitrile de dl-carnitine et 170 g d'eau, et on chauffe le mélange jusqu'à ce que la solution soit complète.On refroidit la solution à 300C et on introduit dans la solution 15 g de chlorure de nitrile de l- carnitine comme germe, On traite ensuite le mélange comme décrit dans l'exemple 4; on obtient 805 g de chlorure de nitrile de t-carnitine. (&alpha;)D25 = -14,0 (c = 1,H2O) Pureté optique : 53,8 % Rendement en produit pur : 433 g Poids net de produit pur séparé : 418 g On chauffe à 90 C pendant 20 minutes un mélange de 805 g de cristaux 180 ml d'eau. On refroidit ensuite le mélange à 300C et on l'abandonne à cette température pendant 5 heures. On élimine par filtration dans une centrifugeuse les cristaux résultants, et on obtient 435 g de chlorure de nitrile de carnitine. (&alpha;)D25 = -23,4 (c = 1, H2O) Pureté optique : 90,0 % On recristalliselse cristaux dans une quantité de méthanol 5 fois supérieure (en poids) à celle des cristaux, on obtient 340 g de chlorure de nitrile de l-carnitine. tcc )D25 = 26,00 (c = 1, H2O) Pureté optique : 100 % EXEMPLE 6 On dissout tout en chauffant un mélange de 31,7 g de bromure de nitrile de dl-carnitine et de 1,5 g de bromure de nitrile de 4-carnitine dans 100 ml de méthanol. On refroidit la solution-à 30 C, et on introduit dans la solution comme germe 0,3 g de bromure de nitrile de @-carnitine. On refroidit ensuite lentement le mélange tout en agitant. Quand la temperature est à 27 C, 12 minutes environ après l'addition de germe, on recueille par filtration les cristaux résultants, et on obtient 4,8 g de bromure de nitrile de l-carnitine. ( &alpha; )D25 = -9,9 (c = 1, H2O) Pureté optique : 47,8 % Rendement en produit pur : 2,3 g Poids net de produit pur séparé : 2,0 g. il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVEND i CTi ONS 1. Procédé permettant de dédoubler directement un mélange racémique d'halogénure de nitrile de dl-carnitine en ses composants optiquement actifs, caractérisé par le fait qu'on produit une solution sursaturée d'halogénure de nitrile de dl-carnitine dans un solvant, on introduit comme germe, ou on dissout, un des composants optiquement actifs dans la solution, de sorte que la solution contient une quantité prédominante de ce composant, on laisse de composant prédominant cristalliser, et on le récupère de la liqueur-mère. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution sursaturée est obtenue en dissolvant le mélange racémique dans un solvant tel que l'eau, les alcanols, les cétones et leurs mélanges, 3. Procédé selon la revendication 1, caractéti/9é en-ce qu'on ajoute le composant prédominant sous forme de cristaux de germe à la solution sursaturée. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dissout le composant prédominant dans une solution de ce mélange racémique à température élevée, on refroidit cette solution pour produire la solution sursaturée, puis on laisse la solution sursaturée cristalliser spontanément. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce mulon dissout le composant prédominant dans une solution du mélange racémique à une température élevée, on refroidit la solution en vue de produire la solution sursaturée, et on introduit dans cette solution sursaturée comme germe des cristaux de ce composant prédominant0 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on ajoute la liqueur-mère au mélange racémique de sorte que la quantité de mélange racémique soit égale à celle de l'opération d'origine, on refroidit cette solution en vue de produire la solution sursaturée, l'antipode optique cristallisant de cette solution sursaturée, et on répète ce procédé afin de sé- parer suceessivement chaque enantiomorphe du mélange racémique.