JPS6163639A - Ｌ−カルニチンの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 を有するＬ一カルニチンの製法に係わる。

この化合物（Ｉ）（ビタミンＢＴとして公知）は、ミト
コンドリアにおける脂肪酸の酸化を促進し、筋レベルで
はエネルギ生成を促進するとドロキシアミノ酸である。

最近では、慢性の血液透析、１）ボタンバクパターンの
矯正、梗塞の際の不整脈の抑制及び注射療法等の如き他
の治療面でも使用されているが、最も知られている用途
は強壮剤としての使用である。

化合物（Ｉ）は、公知の方法により、天然物質（たとえ
ば肉エキス）から単離されるが、最終収率は２−１％で
あり、かかる方法の経済性の面での欠点となっており、
該方法を商業規模での実施には不向きなものとしている
。

Ｃａｒｔｅｒ及びＢｈａｔｔａｃｈａｒｙｙｅ　（「ジ
ャーナル・オプ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエテ
ィー（Ｊ、　Ａｍ、　Ｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　）　Ｊ　
７５　ｔ’　２５０３（１９５３）　）によれば、　Ｄ
、Ｌ−カルニチンは、複数工程を介して、ベンズアルデ
ヒド及びエピクロルヒドリンから収率２０−２５％で合
成されている。

米国特許第３，１３５，７８８号によれば、Ｄ、Ｌ−力
ルニチシクロライド塩は、エピノ・ロゲノヒドリン及び
トリメチルアミンを原料として、複数工程を経て生成さ
れる。この方法では、３−ノーログノー２−ヒドロキシ
グロビルトリメチルアンモニウムクロリドが生成され、
ついで該生成物をシアン化カリウム又はナトリウムと反
応させ、３−／アノー２−ヒドロキシプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリドを生成する。ついで、この化合
物を加水分解して、Ｄ、Ｌ−カルニチンを生成している
。

上記した従来の方法では、カルニチンの合成は、光学的
に不活性な化合物又はラセミ混合物を原料として行なわ
れ、カルニチンのＬ体及び０体の両方が生成される。

上記方法の最終工程では、光学的に活性な酸を使用する
分別晶出により、反応混合物からＬ体が分離される。か
かる操作では、最大収率は５０チであり、経済的な面で
該方法をあまり有効でないものとしている。

最近では、各種の技術文献及び特許明細書において、Ｌ
−カルニチンの微生物を利用する合成法が開示されてい
る。

英国特許第２，０７８，７４２号によれば、Ｌ−カルニ
チンの合成法は、ニューロスポラ・クラッナ（Ｎｅｕｒ
ｏｓｐｏｒａ　ｃｒａｓｓａ　）の胞子を使用するγ−
ブチリンのヒドロキシル化によって行なわれている。

仏国特許第２，３９８，０４６号によれば、相当する３
−ケト誘導体へのり、Ｌ−カルニチンの酸化及びシュー
ドモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　）属の微生物によ
って誘発される酵素を使用するＬ−カルニチンへの立体
特異的還元を介して、Ｌ−カルニチンが得られる。

Ｂ、　Ｚｈａｎらは、「ジャーナル・オプ・ジ会アメリ
カン・ケミカル６ソサエテイーＪ　１９８３．１０ｓ。

５９２５−５９２６に、４−クロロ−３−ケトブチル酸
のエステル及び（３Ｒ）形の４−クロロ−３−ヒドロキ
ノブチル酸のエステルの微生物による立体特異的還元に
よるＬ−カルニチンの合成法を開示している。

このようにして得られた生成物は８０℃においてトリメ
チルアミン及びエタノールで処理され、つづいて酸加水
分解される。

上記方法は、化学的合成法と比較して、反応を特異的に
Ｌ体のみの生成に向けて直接進行させうる利点を有する
。

しかしながら、多数の処理が必要であること、高価な原
料を使用すること、反応収率が概して低いことにより、
かかる方法を不利益なものとさせている。

本発明の目的は、上記欠点が解消された又は実質的に解
消されたし一力ルニチンの合成法を提供することにある
。

本発明によれば、Ｌ−カル手チン は、下記工程を包含する方法によって生成される。

ａ）　　一般式（ＩＩ） Ｎ　−ＣＨ−Ｃ−ＣＩ−ｉ２−Ｃｏ２Ｒ（式中、Ｒはプ
ルキル基又はアルキルアリール基である）で表わされる
４−アジド−３−ケトブチル酸のエステルを、炭素源及
びリン酸塩緩衝剤の存在下、液相で微生物と接触させて
、一般式（ＩＩＩ） （式中、Ｒは前記と同意義である）で表わされる（３Ｒ
）形の４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸のエステル
を生成させる工程、 ｂ）得られた生成物を塩基の存在下で処理してエステル
基を加水分解せしめて、式（ＩＶ）を有する（３Ｒ）　
−４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸を生成させる工
程、 ｃ）（３Ｒ）−４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸を
水素添加触媒の存在下、水素ガスで処理して、アジド基
の水素添加反応を生じさせ、式（Ｖ） を有する（３Ｒ）　−４−アミノ−３−ヒドロキシブチ
ル酸（（−）　−ＧＡＢＯＢ　）を生成させる工程、（
１）得られた生成物を晶出により分離、回収し、及び Ｃ）得られた（３Ｒ，）−−ｓ−アミノ−３−ヒドロキ
シブチル酸をメチル化してＬ−カルニチン（Ｉｌを生成
させる工程。

本発明の方法における工程ａ）では、一般式（Ｉｆ）Ｉ
ｌ Ｎ３−ＣＨ２−Ｃ−ＣＨ２−Ｃｏ２−Ｒ（式中、Ｒは、
炭素数１ないし１０、一般に炭素数７又は８のアルキル
基又はアルキルアリール基である）で表わされる４−ア
ジド−３−ケトブチル酸のエステルの微生物による還元
が行なわれる。

本発明によれば、化合物（ＩＩ）は、液相中、炭素源及
びリン酸塩緩衝剤の存在下、微生物と接触され、これに
より、一般式（ｎＴ） （式中、Ｒは前記と同意義である）で表わされる４−ア
ジド−３−ヒドロキシブチル酸のエステルの（３旦）体
のみが生成される。

この目的に適する微生物は、サツカロミセス・セレビ／
アエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ　ｃｅｒｅｖｉｓｉ
ａｅ　）、アスペルギルス・ニーガー（Ａｓｐｅｒｇｉ
ｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ　）、ゲオトリテウム・カンジジ
ューム（Ｇｅｏｔｒｉｃｈｉｕｍｃａｎｄｉｄｕｍ　）
、ストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ　）、
エピコッカス（Ｅｐｉｃｏｃｃｕｓ　）の中から選ばれ
る。

化合物（Ｉｔ）の還元に使用される微生物の量は、化合
物（■）／微生物の重量比が１１５ｏないし１１５とな
る量である。

かかる酵素反応は、水性溶媒中、当分野で公知のものの
中から選ばれる炭酸源及びリン酸塩緩衝剤（たとえば、
リン酸ナトリウム、アンモニウム又はカリウム）の存在
下、ｐＨ５ないし１０で行なわれる。

時間である。

好ましくは、反応は、サツカロミセス・セレビシアエに
属する微生物を使用して、グルコースの存在下、ｐＨ６
，５ないし７．５、温度３７℃、反応時間３時間で行な
われる。

反応終了後、沈殿物を反応混合物から戸数するか、又は
遠心分離により取出し、水洗する。

上澄み液を併わせ、酢酸エチルエステル、ＣＢ（２Ｃｇ
２、ＣＨ（Ｊ３、ヘキサンの中から選ばれる溶媒で抽出
処理する。′ ｔδ媒を留去し、これにより残渣を回収する。

ギラルゾフト反応体によるＮＭＲ分析では、上記残渣が
４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸のエステルの（３
旦）体〔化合物（■）〕で構造されることが証明される
。

本発明の方法における工程ｂ）では、化合物（Ｉ［［）
は、公知の方法により、そのエステル基においてカ日水
分解される。

反応は、一般に、液相中、水酸化す）　ＩＪウム、カリ
ウム又はカルシウムの中から選ばれる塩基を使用し、室
温（２０−２５℃）、反応時間工ないし５時間で行なわ
れる。かかる反応時間経過後、加水分解反応中に生成さ
れたアルコールを分離、回収する。

ついで、水溶液を酸性とし、酢酸エステル、ＣＨ２Ｃｆ
１！２．　ＣＨ（Ｊ？３、ヘキサンの中から選ばれる有
機溶媒で抽出することによって残渣を回収する。

本発明の方法における工程Ｃ）では、上記工程で得られ
た４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸（ＩＶ）が、水
素添加触媒の存在下、水素ガスにより、そのアジド基に
おいて水素添カロされ、化合物（Ｖ）、４−アミノ−３
−ヒドロキシブチル酸（（−１−ＧＡＢＯＢとも称され
、抗けいれん薬及び降圧薬として有用である〕、が生成
される。

かかる目的に使用される水素添加触媒は、当分野で公知
のいずれかの水素添加触媒、たとえば貴金属でなる触媒
である。

しかしながら、好適な具体例では、、Ｐｄ／Ｃ又はｐｔ
ｏ□の如き触媒が使用される二 化合物（ＩＶ）の水素添加で使用される触媒の量は、一
般に、化合物（■）／触媒の重量比が１００／１な、い
し２００００　／　１　となる量である。

媒を使用して行なわれる。

この目的に適する溶媒は、炭化水素、アルコール、エー
テルまたはエステル、又は有機酸であり、水素添加が行
なわれる条件下で液状のものである。

これらの種類に属する溶媒の特に好適な例としては、酢
酸及びエタノールがある。

水素添加が行なわれる温度は、一般に、１０℃ないし６
０℃の範囲内で変えられ１．これに相応する反応時間は
、一般に、２０時間ないし２０分である。

反応は、代表的には室温（２０−２５℃）で行なわれ、
この場合、反応の完了又は実質的な完了に要する時間は
約４時間である。

水素添加反応は、大気圧以上の水素圧力下で行なわれ、
一般に、約５０気圧を越えることは好ましくない。

上述の条件下で操作することにより、化合物（Ｖ）が、
原料物質に対して９５チの収率で得られる。

反応後、触媒を抽出、濾過又は他の好適な手段によって
除去し、つづいて溶媒を一般的には蒸気により除去する
。

ついで、水、アルコール又は水−アルコール混合物から
の晶出により、化合物（Ｖ）を反応混合物から回収する
。

工［ｅ）では、化合物（■）がメチル化によりＬ−カル
ニチンに変化される。

この工程では、公知の技術が使用される。実際反応は、
ヨウ化メチルのメタノール溶液及び水酸化カリウムを使
用して行なわれる。温度６０°Ｃにおいて３６時間反応
を行なった後、溶媒を留去して、乾固し、残渣をフェノ
ール／水溶液で４回抽出する。

併わせだ抽出液をジエチルエーテルを収容する分液ロー
トに入れ、フェノール／ジエチルエーテル層を水層から
分離し、水洗する。

併わせだ水性抽出液をイオン交換樹脂が充填されたカラ
ムに通し、溶出液を減圧下で蒸留乾固する。

この方法により、Ｌ−カルニチンの結晶が、収率８０チ
、光学純［９５−１００％で得られる。

本発明による化合物（ｎ）は、公知の方法により、４−
クロロ−３−ケトブチル酸又は４−プロモー３−ケトブ
チル酸の相当するエステル及びアジ化ナトリウムを原料
として調製される。

代表的には、かかる反応は、これら化合物を水−アルコ
ール溶液中、温度約７０℃、反応時間約３時間で接触さ
せることにより行なわれる。

ついで、有機溶媒を留去した後、反応混合物から化合物
（ｊｌ）が回収される。

次に、いくつかの実施例について述べるが、木本 発明はこれに限定されない。

実施例　ｌ 撹拌機を具備するガラス製フラスコ（容積３ｇ）に、４
−クロロ−３−ケトブチル酸２４８　ｇ（１モル）、ア
ジ化ナトリウム７１５　ｇ（１，１モル）及び水−メタ
ノール（１：１）混合物１５００ｍｇを導入した。溶液
を温度７０℃に約３時間維持した。

この時間経過後、水１０００ｍ６を添加し、全混合物を
有機溶媒（酢酸エチル又はＣＨ２（４２）　１０００　
ｒｕｌで３回抽出処理した。

溶媒を留去して乾固することにより、純度（ＮＭＲによ
り分析）９５％を有する化合物（ＩＩ）　（Ｒ：：　Ｃ
８Ｈよ、　）　２２０．９が得られた。

実施例　２ ルの生成 攪拌機を具備するガラス製フラスコ（容積３ｅ）に、Ｄ
−グルコース１０ｏｇ及びＮａｚＨＰＯ４１０ｊｉを含
有する水溶液１ｅ及びパン酵母（サツカロミセス・セレ
ピシアエ）　２５０　ｉを導入した。この懸濁液に、撹
拌しながら、化合物（ｌ［）　８．ＯＦを約１゜分間で
添加し、その間温度を３７℃以下に制御した。この時間
が経過した後、懸濁液を温度３７°Ｃに約３時間＃、ｆ
ｆ、持した。

ついで、この懸濁液を、溶媒（酢酸エチルエステル又ハ
ＣＨ２Ｃｅ２）　５０ｏ　ｒｎｌテ２　回抽出処ｆｆ　
Ｌ　ｔ、＝。

処理後、溶媒を留去して、乾固した。

・１−アジド−３−ヒドロキシブチル酸のオクチルエス
テル〔化合物（ＩＩＩ）　）　７．５ｇが得られた。キ
ラルシフト反応体によるＮＭＲ分析では、この化合物が
（３Ｒ）対掌体のみで構成されていることを示した。

実ｔＳ例　３ ４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸の生成ガラス製フ
ラスコ（容積１ｅ）に、実施例２に記載の如くして得た
４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸のオクチルエステ
ル２５゜５１１水酸化すトリウム１０９、水’５００　
ｍｌ及びメタノ−／Ｉ／　２００　ｍｌを導入した。反
応混合物を２時間沸騰させ、減圧下でメタノールを留去
して濃縮し、冷却し、ＣＨ２Ｃｅ２２００１１１７！で
抽出処理した。水溶液を６Ｎ塩酸でｐＨ１とし、ＣＨ２
Ｃｅ２２００　ｍｌで２回抽出処理した。溶媒を留去す
ることにＫ　Ｆ）　：ｆｒＪられた残渣は酸（ｉｔ／）
　１３．−ＩＩで構成されていた（収率９ｏ％）。

実施例　４ 攪拌機を具備する水素添加反応器（容積０．５ｄ）に、
実施例３に従って調製された化合物（ＩＶ）　１４．６
ｇ（０，１モル）、氷酢酸１５ｏｒｎｌ及び２１０２５
００ｍｇを導入し、水素圧力４気圧下で３時間反応を行
なった。

この時間の経過後、混合物を蒸発乾固させ、残渣を水で
収集し、濾過して触媒を除去した。

Ｐ液を水−アルコールから晶出処理して、４−アミノ−
３−ヒドロキシブチル酸（Ｖ）を分離した。

化合物（１／）’１１．９ｇが得られた（収率１００％
）。

この化合物は（α）ａ　　　　２１　（Ｃｅ　、、’　
Ｈ２Ｏ）を有しており、従って光学対掌体的に純粋であ
ることを示していた。

実施例　５ メタノールＧＯｍ（ｉ中にコラ化メチル５．８ｊ７を含
有する溶液を、水１０ｍ１中に化合物（■）１゜２Ｊ及
び水酸化カリウム２．２ｇを含有する溶液に添カロした
。

溶液全体を温度６０°ＣＫＩ夜維持した。その後、溶液
を蒸発乾固し、残渣を水５ｏｒｎｌで収集した。

水ＭＷを８０％フェノール５ｏｒｎｌで４回抽出処理し
た。

併わせだフェノール抽出液を水２０ｍ１で洗浄し、つい
で、ジエチルエーテル 分１夜フラスコにおいて、エーテル−フェノール層から
水層を分離し、つづいて水５０ｍｌで４回抽出処理した
。併わせだ水性抽出液をジエチルエーテル１５０ｍｌで
洗浄し、陰イオン交換樹脂が充填されたカラムを通した
。

溶出液のアルカリ性フラク／ヨンを減圧下で濃縮して乾
固した。エタノール−アセトン（２：３）溶液を使用し
て残渣を濾過したところ、Ｌ−カルニチン０．９７ｇが
得られた（収率８ｏ％）。

この化合物は〔α）、−　　３０（ｃｅ，Ｈ２Ｏ）を有
しており、光学対掌体的に純粋であることを示した。

実施例　６ エチル−、ベンジル−及ヒフエネチルー４−アジドー３
−オキンブチル酸エステルを、相当する４−クロロ誘導
体から、前記オクチルエステルの調製について記述した
ものと全く同一の希釈剤、モル比、反応条件を使用して
、アジ化ナトリウムによる処理を介して調製した。はぼ
同じ収率が達成された。

得られたエチル−、ベンジル−及びフェネチル−４−ア
ジド−３−オキンプチル酸エステルの相当する４−アジ
ド−３−ヒドロキシエステルへの酵母による還元反応に
ついても、オフチェスチルの場合の操作と全（同一のモ
ル濃度を使用して、同一に操作した。還元生成物を同様
に単離したところ、実質的に同じ収率が得られた。

キラルシフト反応体による　ＨＮＭＲでは、４−アジド
−３−ヒドロキシブチル酸エステルが約９０係の（３旦
）対掌体を含有するものであることが示された。同様に
、ベンジル−及びフェネチル−誘導体については（３旦
）対掌体９５チを含有していた。

エチル−、ベンジル−及ヒフエネチルー４−アジドー３
−ヒドロキシブチル酸エステルの４−アジド−３−ヒド
ロキシブチル酸への反応を、前述のオクチルエステルに
ついて報告したものと同じ希釈剤、モル比及び反応条件
を使用して、塩基による処理を介して実施した。これに
より、同じ収率が達成された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ を有するＬ−カルニチンの製法において、 ａ）一般式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒはアルキル基又はアルキルアリール基である
   ）で表わされる４−アジド−３−ケトブチル酸のエステ
   ルを、炭素源及びリン酸塩緩衝剤の存在下、液相で微生
   物と接触させて、一般式（III） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは前記と同意義である）で表わされる（３￥
   Ｒ￥）形の４−アジド−３−ヒドロキシブチル酸のエス
   テルを生成させ、 ｂ）得られた生成物を塩基の存在下で処理してエステル
   基を加水分解せしめて、式（IV）▲数式、化学式、表等
   があります▼ を有する（３￥Ｒ￥）−４−アジド−３−ヒドロキシブ
   チル酸を生成させ、 ｃ）（３￥Ｒ￥）−４−アジド−３−ヒドロキシブチル
   酸を水素添加触媒の存在下、水素ガスで処理して、アジ
   ド基の水素添加反応を生じさぜ、式（Ｖ） ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する（３￥Ｒ￥）−４−アミノ−３−ヒドロキシブ
   チル酸〔（−）−ＧＡＢＯＢ〕を生成させ、ｄ）得られ
   た生成物を晶出により分離、回収し、及び ｅ）得られた（３￥Ｒ￥）−４−アミノ−３−ヒドロキ
   シブチル酸をメチル化してＬ−カルニチン（ I ）を生
   成させる、 ことを特徴とする、Ｌ−カルニチンの製法。 ２　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記Ｒ
   が炭素数２ないし１０のアルキル基又はアルキルアリー
   ル基である、Ｌ−カルニチンの製法。 ３　特許請求の範囲第２項記載の方法において、前記Ｒ
   が好ましくは炭素数７又は８を有するものである、Ｌ−
   カルニチンの製法。 ４　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記工
   程ａ）で使用する微生物が、サツカロミセス（Ｓａｃｃ
   ｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇ
   ｉｌｌｕｓ）、ゲオトリチウム（Ｇｅｏｔｒｉｃｈｉｕ
   ｍ）、ストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）
   又はエピコッカス（Ｅｐｉｃｏｃｃｕｓ）に属するもの
   である、Ｌ−カルニチンの製法。 ５　特許請求の範囲第４項記載の方法において、前記微
   生物が、サツカロミセス・セレビシアエ（Ｓ．ｃｅｒｅ
   ｖｉｓｉａｅ）である、Ｌ−カルニチンの製法。 ６　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記工
   程ａ）の反応を、炭素源の存在下、ｐＨ５ないし１０、
   温度１０℃ないし４０℃、時間３ないし１０時間、液相
   中で行なう、Ｌ−カルニチンの製法。 ７　特許請求の範囲第６項記載の方法において、前記炭
   素源がＤ−グルコースである、Ｌ−カルニチンの製法。 ８　特許請求の範囲第６項記載の方法において、前記反
   応を、ｐＨ６．５ないし７．５、温度３７℃及び時間３
   時間の条件で行なう、Ｌ−カルニチンの製法。 ９　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記工
   程ｂ）で使用する塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カ
   リウム又は水酸化カルシウムである、Ｌ−カルニチンの
   製法。 １０　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   工程ｂ）の加水分解を、液相中、温度２５℃ないし７０
   ℃及び時間３ないし１０時間で行なう、Ｌ−カルニチン
   の製法。 １１　特許請求の範囲第１０項記載の方法において、前
   記反応を沸点及び時間３時間の条件で行なう、Ｌ−カル
   ニチンの製法。 １２　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   工程ｃ）で使用する水素添加触媒が、貴金属触媒である
   、Ｌ−カルニチンの製法。 １３　特許請求の範囲第１２項記載の方法において、前
   記触媒が、二酸化白金である、Ｌ−カルニチンの製法。 １４　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   工程ｃ）の水素添加を、液相、不活性溶媒中、温度１０
   ℃ないし６０℃、時間２０時間ないし２０分、水素圧大
   気圧ないし約５０気圧で行なう、Ｌ−カルニチンの製法
   。 １５　特許請求の範囲第１４項記載の方法において、前
   記不活性溶媒が、炭化水素、アルコール、エーテル又は
   エステル、又は有機酸である、Ｌ−カルニチンの製法。 １６　特許請求の範囲第１５項記載の方法において、前
   記不活性溶媒がエタノール又は酢酸である、Ｌ−カルニ
   チンの製法。 １７　特許請求の範囲第１４項記載の方法において、前
   記水素添加を、室温（２０℃−２５℃）、時間約４時間
   で行なう、Ｌ−カルニチンの製法。 １８　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   工程ｄ）の分離を、水、アルコール又は水−アルコール
   混合物からの晶出により行なう、Ｌ−カルニチンの製法
   。 １９　特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記
   工程ｅ）のメチル化を、メタノール中、ヨウ化メチル及
   びアルカリを使用して行なう、Ｌ−カルニチンの製法。