(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｄ−（＋）−カルニチンアミドからＬ−（−）−カルニチンの製造方法であって、
(a)  一般式
【化１】
0003635102.tif 000006
（式中、Ｘ−は対イオンである）で示されるＤ−（＋）−カルニチンアミド（１）を一般式
【化２】
0003635102.tif 000007
（式中、Ｒ１は１−１１個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状アルキル基である）
のエステル（２）に変換すること、
(b)  エステル（２）と無水物Ｒ２Ｏ（式中、Ｒは１−１２個の炭素原子を有するアルキルスルホニル、ホルミルおよびトリフルオロアセチルから選ばれる）を、不活性有機溶媒または溶媒の混合物中、または２種の反応物の溶融混合物中直接、４０℃−８０℃で８−４８時間反応させることにより、エステル（２）を一般式
【化３】
0003635102.tif 000008
（式中、ＯＲ（式中、Ｒは上記定義の通り）は脱離基である）
で示されるアシル誘導体（３）に変換すること、
(c)  上記アシル誘導体（３）のＣＯＯＲ１基を酸加水分解によりカルボン酸基に変換し、式
【化４】
0003635102.tif 000009
で示されるアシル−Ｄ−（＋）−カルニチン（４）を得ること、
(d)  上記アシル−Ｄ−（＋）−カルニチン（４）を塩基性条件で処理することにより、（４）を式
【化５】
0003635102.tif 000010
で示されるＬ−（−）−カルニチンのラクトン（５）にラクトン化すること、および
(e)  塩基性溶液中で上記ラクトン（５）を処理することにより（５）をＬ−（−）−カルニチンに変換すること、および得られた溶液を樹脂上でクロマトグラフィーに付すことよりＬ−（−）−カルニチン分子内塩を分離すること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
中間化合物（３）、（４）および（５）を分離することなく、上記段階(c)、(d)および(e)を１段階として実施する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｘ−がハロゲン化物、硫酸塩、リン酸塩、過塩素酸塩、メタ過ヨウ素酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、および１−１２個の炭素原子を有するアルキルスルホン酸塩から選ばれるアニオンであり、
Ｒ１がｎ−ブチルまたはイソブチルであり、
Ｒがメタンスルホニル（メシル）、ｐ−トルエンスルホニル（トシル）、ｐ−ブロモベンゼンスルホニル（ブロシル）、ｐ−ニトロベンゼンスルホニル（ノシル）、トリフルオロメタンスルホニル（トリフリル）、ノナフルオロメタンスルホニル（ノナフリル）または２,２,２−トリフルオロエタンスルホニル（トレシル）である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
一般式
【化６】
0003635102.tif 000011
（式中、Ｘ−はハロゲン化物、硫酸塩、リン酸塩、過塩素酸塩、メタ過ヨウ素酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、１−１２個の炭素原子を有するアルキルスルホン酸塩から選ばれるアニオンであり、
Ｒ１はｎ−ブチルまたはイソブチルであり、
Ｒは１-１２個の炭素原子を有するアルキルスルホニル基である)で示されるアシル−Ｄ−（＋）−カルニチンのエステル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｌ−（−）−カルニチンの立体配置と反対の立体配置を有する不斉炭素原子を含む出発化合物からＬ−（−）−カルニチンを製造する改良方法に関する。本発明の方法は、まず出発化合物をアキラルな中間体、一般にクロトノベタインまたはガンマブチロベタインに変換し、次いでこのアキラルな中間体をＬ−（−）−カルニチンに変換する従来法の欠点を克服するものである。本発明の方法は出発化合物としてＤ−（＋）−カルニチンアミドを用いる。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
カルニチンは非対称の単一中心を含み、それゆえＤ−（＋）−カルニチンおよびＬ−（−）−カルニチンと称される２個の鏡像体として存在する。このうち、Ｌ−（−）−カルニチンだけが生体系に見出され、それはミトコンドリア膜を通って脂肪酸を輸送するためのビヒクルとして作用する。Ｌ−（−）−カルニチンが生理化学的に活性な鏡像体であるのにもかかわらず、Ｄ,Ｌ−カルニチンラセミ体が治療剤として慣用的に用いられて来た。しかしながら、今やＤ−（＋）−カルニチンはカルニチンアシルトランスフェラーゼの競合的インヒビターであること、そして、それは心筋層および骨格筋肉内のＬ−（−）−カルニチンの濃度を減ずることが認められている。
【０００３】
従って、血液透析処置或は心臓または脂質代謝疾患のための処置を受けている患者には、Ｌ−（−）−カルニチンのみを投与することが重要である。同じ要件は脳代謝、抹消神経病、抹消血管病等の疾病を処置するためのカルニチンのアシル誘導体の治療的利用にも適用される。これらの疾病はＬ−（−）−カルニチンのアシル化により得られるアセチルＬ−（−）−カルニチンおよびプロピオニルＬ−（−）−カルニチンにより典型的に処置される。
【０００４】
種々の化学的方法がカルニチンの工業的規模の製造に試みられて来た。残念ながら、これらの方法は立体特異性でなくＤ−（＋）−およびＬ−（−）−異性体のラセミ混合物を生成する。従って、ラセミ体の鏡像体成分を分離するために分割手段を適用する必要がある。
【０００５】
典型的には、Ｄ,Ｌ−ラセミ混合物は、光学的に活性な酸（例えばＤ−（−）−酒石酸、Ｄ−（＋）−カンファースルホン酸、（＋）−ジベンゾイル−Ｄ−（−）−酒石酸、Ｎ−アセチル−Ｌ−（＋）−グルタミン酸およびＤ−（＋）−ショウノウ酸）を反応させて、互いに分離できる２個のジアステレオ異性体を得る。Ｕ.Ｓ.特許4,254,053に開示される古典的方法では、Ｄ−（＋）−ショウノウ酸をＤ,Ｌ−カルニチンアミドのラセミ混合物の分割剤として用い、副生成物としてのＤ−（＋）−カルニチンアミドと共にＬ−（−）−カルニチンアミドを得、後者を加水分解してＬ−（−）−カルニチンを得る。
【０００６】
しかしながら、これらの分割手段は複雑で費用がかかり、しかも全ての場合にＬ−（−）−カルニチンの立体配置と反対の立体配置を有するＤ−（＋）−カルニチンまたはその前駆体を副生成物としてＬ−（−）−カルニチンと等モル量生成することになる。最近、幾つかの微生物学的方法によりＬ−（−）−カルニチンの工業生産で副生成物として産生する大量のＤ−（＋）−カルニチン（またはその前駆体、例えばＤ−（＋）−カルニチンアミド）から得たアキラルな誘導体の立体特異的トランスフォーメイションを経てＬ−（−）−カルニチンを生成することが提案された。
【０００７】
これらの方法は、一般にクロトノベタインのＬ−（−）−カルニチンへの立体特異的水和に基づくもので、問題のバイオトランスフォーメイションを達成するのに用いる具体的な微生物によって主として異なる。例えばＥＰ 0 12 1444（ハマリ）、ＥＰ 0 122 794（アジノモト）、ＥＰ 0 148 132（シグマ−タウ）、ＪＰ 275689／87（バイオル）、ＪＰ 61067494（セイテツ）、ＪＰ 61234794（セイテツ）、ＪＰ 61234788（セイテツ）、ＪＰ 61271996（セイテツ）、ＪＰ 61271995（セイテツ）、ＥＰ 0 410 430（ロンザ）、ＥＰ 0 195 614（ロンザ）、ＥＰ 0 158 194（ロンザ）およびＥＰ 0 457 735（シグマ−タウ）に開示された方法参照。
【０００８】
一方、ＪＰ 62044189（セイテツ）は、クロトノベタインから酵素的に順次得られるガンマブチロベタインから出発してＬ−（−）−カルニチンを立体選択的に生成する方法を開示する。
【０００９】
これらの方法は全て幾つかの欠点がある。まず第一に、前述の微生物学的方法では、全てＤ−（＋）−カルニチンはこれを出発化合物として用いる前にまずアキラルな化合物（クロトノベタイン、ガンマブチロベタイン）に変換しなければならない。
【００１０】
さらに、これまでに示された微生物学的方法は、以下の１またはそれ以上の理由から、Ｌ−（−）−カルニチンを工業的規模で製造するには実用的でないことが明らかになった。
（ｉ）Ｌ−（−）−カルニチンの収量が極端に低い。
（ii）微生物を高価な栄養培地で培養しなければならない。
（iii)微生物は低濃度〔２−３％（w/v)まで〕のクロトノベタインしか許容できない。
（iv）副反応、例えばクロトノベタインのガンマブチロベタインへの還元またはＬ−（−）−カルニチンの３−デヒトロカルニチンへの酸化を生ずる。これらの副反応はＬ−（−）−カルニチンの最終収量を減少させる。
【００１１】
既知方法の全ての前述の欠点を克服するために、本出願と同一の出願人名で１９９２年１２月２１日に出願し、本出願の出願時点では未だ公開されていない、イタリア特許出願ＲＭ92Ａ000915において、Ｌ−（−）−カルニチンと反対の立体配置を有する副生成物（例えばＤ−（＋）−カルニチンアミド）から出発して、出発副生成物をまずアキラルな中間体に変換するという面倒な操作を必要とせずに、高収率でＬ−（−）−カルニチンを得る方法を開示した。
【００１２】
以下の反応式１で示される方法は、
反応式１
【化７】
0003635102.tif 000002
Ｄ−（＋）−カルニチンアミド塩（１）をＤ−（＋）−カルニチン（２）に加水分解することおよび(既知方法により)（２）をエステル（３）にエステル化することを含む（式中、Ｒ１は好ましくはアリールアルコキシ、例えばベンジルオキシである）。
【００１３】
エステル（３）は、次いでアシル誘導体（４）（式中、Ｙ（Ｘと同一であり得る）は好ましくは対イオン、例えば過塩素酸塩である）に変換され、（４）に溶解性を与える。ＯＲは脱離基であり、式中、Ｒは好ましくは１−１２個の炭素原子を有するアルキルスルホニル基、例えばメシルである。
【００１４】
（３）から（４）へのアシル化は、好ましくはピリジン中、エステル（３）をアシル化剤ＲＹ（式中、Ｙはハロゲンであり、Ｒは上記に定義の通りのアシル基である）と反応させることにより実施する。好ましくはＲＹは選択されたアシル基の塩化物である。
【００１５】
（４）のエステル基−ＣＯＲ1（Ｒ1＝ベンジルオキシ）はカルボキシル基に加水分解され、かくしてアシル−Ｄ−（＋）−カルニチン（５）が得られ、これをＬ−（−）−カルニチンのラクトン（６）に変換する。ラクトン化はＮaＨＣＯ3（比１：１）によるか、またはＨＣＯ3-形に活性化したアンバーライトＩＲＡ−４０２塩基性樹脂によるか、またはＬＡ２樹脂による水溶性塩基性条件下に行うのが適当である。ラクトンはその水溶液を蒸発させるか、または塩（例えばテトラフェニルホウ酸塩またはライネケ塩）として沈澱させることにより分離する。
【００１６】
最後にラクトン（６）はＬ−（−）−カルニチン分子内塩（７）に適当に変換する。ラクトンを水に溶解し、得られる溶液を塩基、例えばＮaＨＣＯ3（１：１の割合）により８−２４時間処理する。
【００１７】
Ｌ−（−）−カルニチンは、Ｘ-アニオンから、もし、あれば過剰のアシルハロゲン化物から、またはピリジン等から形成される塩より、その水溶液を、例えばＩＲ  １２０のような強酸性樹脂上、水で次いでＮＨ4ＯＨで溶出するか或は先ず強塩基性樹脂、例えばＯＨ形に活性化したアンバーライトＩＲＡ  ４０２上で溶出し、その後で弱酸性樹脂、例えばアンバーライトＩＲＣ−５０上で溶出するクロマトグラフィーによって適当に精製する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、以下の反応式２に示され、これまでの方法よりも顕著な改良点を有する。
【００１９】
反応式２
【化８】
0003635102.tif 000003
事実、
1) Ｄ−（＋）−カルニチンアミド（１）は（予めＤ−（＋）−カルニチンに変換することなく）直接エステル（２）に変換される。
2) （２）から（３）へのアシル化（特にメシル化）は、溶媒、特に著しい障害をもたらすピリジンの不存在下に実施され得る。
3) アシル誘導体（３）のエステル基は、簡単な酸加水分解によりアシル誘導体（４）のカルボキシル基に変換され、すなわち、その方法は工業的規模で実施した場合に特に著しい水素化反応の障害を無くすことができる。
反応式２に関連させて詳しく述べると、Ｄ−（＋）−カルニチンアミド（１）は、酸触媒、例えば気体ＨＣlまたは濃Ｈ2ＳＯ4により、過剰のアルコール、好ましくは１−４個の炭素原子を有するアルカノールの存在下、慣用方法によりエステル（２）に変換する。
【００２０】
Ｘ-は、例えばハロゲン化物（好ましくは塩化物）、硫酸塩、リン酸塩、過塩素酸塩、メタ過ヨウ素酸塩、テトラフェニルホウ酸塩、１個の炭素原子（メタンスルホン酸塩）から１２個の炭素原子（ドデシルスルホン酸塩）を有するアルキルスルホン酸塩、トリフルオロ酢酸塩、テトラハロゲンホウ酸塩、フマール酸塩または１０−１４個の炭素原子を有するアルキル硫酸塩である。
【００２１】
適当なエステル（２）は、式中、Ｒ1は直鎖状または分枝状の、１−１１個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくはｎ−ブチルまたはイソブチルであるエステルを含む。
【００２２】
次いで、エステル（２）を式中、ＯＲが脱離基（式中、Ｒは１−１２個の炭素原子を有するアルキルスルホニル基、ホルミルまたはトリフルオロアセチルである）であるアシル誘導体（３）に変換する。好ましくはアルキルスルホニル基は、メタンスルホニル（メシル）、ｐ−トルエンスルホニル（トシル）、ｐ−ブロモベンゼンスルホニル（ブロシル）、ｐ−ニトロベンゼンスルホニル（ノシル）、トリフルオロメタンスルホニル（トリフリル）、ノナフルオロメタンスルホニル（ノナフリル）および２,２,２−トリフルオロエタンスルホニル（トレシル）から選択される。メシルが特に好ましい。
【００２３】
（２）から（３）へのアシル化は、選択された酸の無水物Ｒ2Ｏ（式中、Ｒは上記定義の通りのアシル基である）を用いてエステルと反応させることにより実施する。
【００２４】
アシル反応は、不活性無水溶媒、例えばメチレンクロリドまたはアセトニトリル中で、または何の溶媒も用いることなく、二つの反応試剤の溶融混合物中で直接実施する。アシル化剤は１：１から１：５までの、好ましくは１：３の割合で添加し、４０℃と８０℃の間の温度で８−４８時間反応させる。
【００２５】
化合物（３）は、適当な溶媒、例えばエチルエーテルまたはヘキサンで沈澱させることにより分離できる（以下に示すように化合物（３）の分離は強制的ではない）。化合物は次いで結晶化により、またはその水溶液を弱塩基性樹脂、例えばアンバーライトＩＲ  ４５（ローム・アンド・ハース）上溶出し、またはその水溶液をヘキサン中に希釈したＬＡ−２−型弱塩基性樹脂と振とうすることにより、そして最終的に水溶液を凍結乾燥または濃縮することにより精製する。
【００２６】
（３）のエステル基−ＣＯＯＲ1は慣用手段で酸加水分解することによりアシル−Ｄ−（＋）−カルニチン（４）のカルボキシルに変換した。
【００２７】
アシル−Ｄ−（＋）−カルニチン（４）のラクトン（５）への変換およびこの後者の化合物のＬ−（−）−カルニチン（６）への変換は、既に引用したイタリア特許出願ＲＭ92Ａ000915に開示したと同様に実施する。
【００２８】
明確にするために、上記の方法は、一連の５個の別々の操作段階として記載したが、対応する工業的方法は３段階のみからなることを理解すべきである。本発明の方法を工業的方法として実施する場合は、アシル−Ｄ−（＋）−カルニチンエステル（３）は、アシル−Ｄ−（＋）−カルニチン（４）またはラクトン（５）のいずれをもを分離することなく、直接Ｌ−（−）−カルニチン分子内塩に変換され得る。
【００２９】
実際には、アシル−Ｄ−（＋）−カルニチンのエステル（３）を酸条件で加水分解し、次いで得られる水溶液を濃縮し、濃縮物をpＨ７−９、好ましくは８−９とし、このpＨ値に３０−５０時間保持し、Ｌ−（−）−カルニチンを得る。
【００３０】
本発明の方法の一実施態様を記載する以下の実施例に於いて、中間化合物（２）、（３）および（４）は、物理化学的観点からそれらを完全に特徴付けるために分離した。
【００３１】
しかしながら、工業的方法が以下の段階のみを含むことは有機合成の専門家にとって明らかであろう。
(a) Ｄ−（＋）−カルニチンアミド（１）のＤ−（＋）−カルニチンのエステル（２）への変換、
(b) エステル（２）の水酸基を無水物Ｒ2Ｏ（式中、Ｒは前記に定義の意味である）でアシル化すること、得られた脱離基ＯＲの形成によって、すなわち、アシル−Ｄ−（＋）−カルニチンのエステル（３）を得ること、および
(c) （３）のＬ−（−）−カルニチン分子内塩（６）への変換。
【００３２】
実施例１
Ｄ−カルニチンイソブチルエステル塩酸塩（２）の製造
段階(ａ)
Ｄ−カルニチンアミド塩酸塩（１）(１０ｇ、０.０５モル)を５０ｍｌイソブタノールに懸濁した。溶液を４℃に冷却し、これに気体ＨＣlを飽和まで添加した。反応混合物を１時間還流し、次いで熱い間に濾過し、ＮＨ4Ｃlを除去した。
アルコール溶液を減圧下に濃縮して乾燥し、イソブタノールで２回取り、濃縮した。
こうして得た残渣にアセトンを加え、固形生成物を濾取した。
１１.６ｇの化合物（２）を得た。
収率９０％
ＨＰＬＣ
カラム：ヌクレオシル５−ＳＡ ４.０mm×２００mm
温度：３０℃
溶出液：ＣＨ3ＣＮ−ＫＨ2ＰＯ4 ５０mＭ ６５−３５ pＨ３.５
流速：０.７５ml／分
検出器：Ｉ.Ｒ．
保持時間：１４.６分
1Ｈ ＮＭＲ Ｄ2Ｏδ４.７（１Ｈ,m,ＣＨＯＨ）；４.０−３.９（２Ｈ,m,ＣＯＯＣＨ2-）；３.５（２Ｈ,m,Ｎ+ＣＨ2-）；３.２（９Ｈ,s,(ＣＨ3)3Ｎ+）；２.７（２Ｈ,m,ＣＨ2ＣＯＯ）；２.０−１.９（１Ｈ,m,ＣＨ(ＣＨ3)2）；０.９（６Ｈ,d,(ＣＨ(ＣＨ3)2）
【表１】
0003635102.tif 000004
【００３３】
メタンスルホニル−Ｄ−カルニチンイソブチルエステルメタンスルホン酸塩（３）の製造
段階(ｂ)
Ｄ−カルニチンイソブチル塩酸塩（２.５ｇ、０.０１モル）およびメタンスルホン酸無水物（５.２ｇ、０.０３モル）の混合物を８０℃で２４時間加熱した。
溶融物をＣＨ2Ｃl2に取り、エチルエーテルで沈澱させた。この操作を３回繰り返し、過剰のメタンスルホン酸無水物を除去した。
３.９ｇの化合物（３）を得た。
収率：１００％
ＨＰＬＣ
カラム：ヌクレオシル５−ＳＡ ４.０mm×２００mm
温度：３０℃
溶出液：ＣＨ3ＣＮ−ＫＨ2ＰＯ4 ５０mＭ ６５−３５ pＨ３.５
流速：０.７５ml／分
検出器：Ｉ.Ｒ．
保持時間：１０.１１分
1Ｈ ＮＭＲ Ｄ2Ｏδ５.５（１Ｈ,m,-ＣＨ-Ｏ）；３.９−３.８（３Ｈ,m,ＯＣＨ2,Ｎ+ＣＨ-Ｈ）；３.６（１Ｈ,d,Ｎ+ＣＨ-Ｈ）；３.２（３Ｈ,s,ＯＳＯ2ＣＨ3）；３.１（９Ｈ,s,(ＣＨ3)3Ｎ+）；３.０（２Ｈ,dd,ＣＨ2ＣＯＯ）；２.７（３Ｈ,s,ＣＨ3ＳＯ3-）；１.８（１Ｈ,m,ＣＨ(ＣＨ3)2）；０.８（６Ｈ,d,ＣＨ(ＣＨ3)2）
【表２】
0003635102.tif 000005
【００３４】
メタンスルホニル−Ｄ−カルニチンメタンスルホン酸塩（４）の製造
段階(ｃ)
メタンスルホニル−Ｄ−カルニチンイソブチルエステルメタンスルホン酸塩（３）（３.９ｇ、０.０１モル）を６５mlの２Ｎ ＨＣlに溶解し、得られた溶液を５０℃に２０時間保った。
次いで溶液を減圧下に濃縮して乾燥した。油状残渣をアセトンで洗い、固形生成物を濾取した。
３.３ｇの化合物（４）を得た。
収率：９０％
ＨＰＬＣ
カラム：ヌクレオシル５−ＳＡ ４.０mm×２００mm
温度：３０℃
溶出液：ＣＨ3ＣＮ−ＫＨ2ＰＯ4 ５０mＭ ６５−３５ pＨ３.５
流速：０.７５ml／分
検出器：Ｉ.Ｒ．
保持時間：１２.６０分
1Ｈ ＮＭＲ Ｄ2Ｏδ５.５（１Ｈ,m,ＣＨＯＳＯ2ＣＨ3）；３.９（１Ｈ,dd,Ｎ+ＣＨ-Ｈ）；３.６（１Ｈ,dd,Ｎ+ＣＨ-Ｈ）；３.２（３Ｈ,s,ＯＳＯ2ＣＨ3）；３.１（９Ｈ,s,(ＣＨ3)3Ｎ+）；２.９（２Ｈ,m,ＣＨ2ＣＯＯＨ）；２.７（３Ｈ,s,ＣＨ3ＳＯ3-）
[α]25D＝＋２２ （ｃ＝１％ Ｈ2Ｏ）
融点＝１４８−１５０℃