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La présente invention a pour objet un procédé de préparation et de raffinage des quatrimycines, qui con- stituent un groupe nouveau d'antibiotiques présentant des caractéristiques antibactériennes utiles .
On pense que les quatrimycines sont des-isomères des antibiotiques tétracycline, en ce sens qu'elles ont la même composition chimique, le même poids moléculaire, et
EMI1.1
qu'elles peuvent en dériver par un processus d'isc risa- tion. Chacune des tétracyclines - notanui3nt tétracycline, chlorotétracycline, bromotétracycline, et oxytétracycline - possède un isomère quatrimycine correspondant, que l'on ap- pelle quatrimycine, chloroquatrimycine, bromoquatrimycine, et( oxyquatrimycine respectivement .
La tétracycline est désignée chimiquement sous
EMI1.2
le nom de l-diméthylâb'lino-4,6-dioxo .,-méthyl-2,.a5,7,i1.- pe iit aliydroxy-l, ., la, 6 , l.a,12 , 7.2a-o ct ahydronapht a ène-3--car-. boxamide . Il n'est pas possible, actuellement, de désigner les quatrimycines par un nom chimique similaire, car on ne connaît pas la structure exacte de ces corps. Il semble, d'après le spectre d'absorption d'ultra-violet des quatri- mycines, qu'elles diffèrent des tétracyclines correspondan-' tes par un réarrangement d'atomes relatif aux positions 1,2 et 3 ou 4 du noyau tétracycline. On peut formuler d'au- tres explications quant à la structure des isomères, et l'invention ne sera pas liée à telle ou telle configuration hypothétique des produits en question .
Les analogues quatrimycines diffèrent notablement de leurs isomères tétracycline respectifs par leurs proprié-.
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tés )llysinxles, chimiques et biologiques. Les produits sont
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stables et généralement plus solubles dans l'eau que leurs isomères tétracycline. Ils possèdent des spectres d'absorp- tion d'ultra-violet et d'infra-rouge nettement-différents, comme on peut le voir par les dessins ci-joints qui seront expliqués plus loin.
Les quatrimycines possèdent une activi- té antibactérienne in vitro notablement inférieure à celle de leurs isomères tétracycline vis-à-vis des microorganis- mes que l'on a essayés, mais elles ent un activité compara- ble in vivo,et on peut les utiliser dans le traitement de la maladie d'une façon très semblable à celle adoptée pour l'usage des tétracyclines . Les doses formes et voies d'ad- ministration seront le mieux déterminées par le médecin traitant . Les solubilités différentes et les caractéristi- ques physiologiques différentes des antibiotiques considérés les rendent plus intéressants que les tétracycline-s dans di- vers cas particuliers .
Il est possible que les quatrimycines se forment directement par fermentation avec des espèces de Streptomyces car on les a isolées dans ces liqueurs de fermentation lors- qu'on les a traitées dans des conditions particulières. Hais le mieux est de les préparer directement à partir de la té- tracycline correspondante, par un processus d'isomérisation comportant certaines conditions réglées qui seront décrites ci-après. Autrement dit, on peut obtenir =la quatrimycine à partir de la tétracycline, on peut obtenir la chloroquatri- mycine à partir de la chlorotétracycline, etc...
Le processus d'isomérisation des tétracyclines en quatrimycines se fait quand on dissout une tétracycline dans un solvant aoproprié, à certains Ph , et quand on la laisse reposer. Au repos, l'isomérisation se fait jusqu'à ce que soit atteint un équilibre pour lequel, apparemment, on ob-
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t?8nt den quantités aDT)roxirntivel.1ent égales de la tétra.-.
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cycline et de la quatrimycine. On peut alors récupérer la quatrimycine dans la solution et la séparer de la tétra- cycline initiale .
Le pH de la solution semble être le facteur le plus déterminant dans l'isomérisation. On obtient les ren- dements les plus élevés en quatrimycine dans le temps le plus court lorsque le pH est compris entre 3,5 et 4,5, bien que des pH d'une gamme plus étendue amènent aussi une con- version appréciable des tétracyclines en.quatrimycines cor- respondantes, en des temps plus longs. L'isomérisation peut se faire dans l'eau distillée ajustée à un pH compris dans l'intervalle préférentiel, mais elle est très lente. Un des facteurs qui expliquent cette faible vitesse de conversion est la faible concentration de la tétracycline dans la so- lution. Les faibles concentrations de tétracycline amènent de faibles vitesses de conversion.
Donc, il est déisrable que la concentration de la solution soit aussi élevée que possible en ce qui concerne la matière première tétracycline.
Les systèmes solvants dans lesquels les tétracyclines sont le plus solubles sont donc préférables.
L'isomérisation se conduit le plus commodément à la température ambiante, bien qu'une plus grande vitesse de conversion soit obtenue à des températures plus élevées.
Il semble aussi que certains sels et acides catalysent oh augmentent la vitesse de conversion. Le rôle que jouent ces corps en catalysant l'isomérisation n'est pas connu, mais peut provenir de l'action d'anions ou de cations dans le processus d'isomérisation. Les tampons sont préférables, car ils jouent le rôle supplémentaire qui consiste à main- tenir le pH de la solution au voisinage de la valeur optimum.
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On a noté aussi qu'eu accroissant la concentration du tampon, on accroît aussi la vitesse de conversion des tétracyclines en quatrimycines.
EMI4.1
On. a examiné un c:ertain nombre de systèmes solvants et tampons pour la conversion de. la tétracycline en quatri- mycine. Un groupe typique est indiqué dans le tableau sui- vant. Pour obtenir ces résultats,, on prépare-une.solution à 20% de chlorhydrate de tétracycline dans le système sol- vant, et on lasse la solution s'équilibrer à la température ambiante pendant le laps de temps indiqué dans le tableau.
-Dans quelques cas, la limite de solubilité était inférieure
EMI4.2
à 200, et les résultats ont été déterminé.f?: pour ,une.: soutiol1 saturée. Dans les tableaux I et II, Me désigne CH3 et Bu dé- signe C4H9.
TABLEAU 1
EMI4.3
<tb> Isomérisation <SEP> % <SEP> de <SEP> quatrimycine
<tb>
<tb> Système <SEP> pH <SEP> temps <SEP> (h)
<tb>
EMI4.4
PO49 2Na 1M :6sl..p.e 4. 2 14e0H (1;1:l) 3 , 5 72 51,0 P04H2Na 4M :Mea(112) 3,5 24 35,5 PO e211 a U4 :Acétone(1:2) 3,5 24 '3810 POe2Na 4M :eëtos 1:12 ) 3,5 24 23 , 0 P04H2Na ]}I :MeOH (H2) 3,5 24 ' 50,5
EMI4.5
<tb> P04H2Na <SEP> 1M <SEP> :BuOH <SEP> :MeOH
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (45:1) <SEP> 3,5 <SEP> 24 <SEP> 50,5
<tb>
EMI4.6
P04H2Na 1M :MeOH (1:2) 3,5 24 55,5 Hz0 (206 -JI cm3) 3,5 120 12 Xie0H (tétracycline neutre l69 f crrt ) - 120 17 De moine, on détermine la conversion de la chloro-
EMI4.7
tf--'tracycline en chloroquatrimycine dans divers solvants, et les résultats sont indiqués dans le tableau suivant :
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'ÀBLIAU 11. -
EMI5.2
<tb> Système <SEP> Temps <SEP> d'iso- <SEP> Chloroqua-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mérisation <SEP> trimycine
<tb>
<tb>
<tb> ours)¯¯ <SEP> @
<tb>
EMI5.3
2-éthoxyéthanol : P04H2Na 1M (2:1) 7 43,0 2-rnéthoxypropano1 : P04H2Na 1M (2:1) 1 31,1 2méthoxypropanol : P04H2Na lM (2:1) pH 2,5 1 36,4 tétraliydrofurane PO2Na 1M (2:1) 1 40,7 thanol P04H2Na IN (2:1) pH 2,5 2 51,0 MEPH, (MgCl2) :
P002 Na 1M (2:1). 1 19,3
EMI5.4
<tb> Acide <SEP> borique <SEP> à <SEP> 5% <SEP> 3 <SEP> 4,5
<tb>
<tb>
<tb> cide <SEP> citrique <SEP> à <SEP> 5% <SEP> 3 <SEP> 36,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oxalate <SEP> d'ammonium <SEP> à <SEP> 5% <SEP> 3 <SEP> 54,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acide <SEP> acétique <SEP> : <SEP> MeOH <SEP> (1: <SEP> 1) <SEP> 3 <SEP> 31,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> PO <SEP> H@Na <SEP> 1M: <SEP> diméthylformamide <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 42 <SEP> tétrahydrofurane <SEP> (1:1:1) <SEP> 3 <SEP> 46,5
<tb>
<tb>
<tb> PO4H2Na <SEP> 1M <SEP> : <SEP> tétrahydrôfurane <SEP> (1:2) <SEP> 3 <SEP> 54,0
<tb>
EMI5.5
P l.H2Na lu : diméthylformamide (1:2) 1 .$, 0
EMI5.6
<tb> PO4H2Na <SEP> 1M <SEP> :
<SEP> MeOH <SEP> (1:2) <SEP> 3 <SEP> 50
<tb>
On observe des résultats similaires quand on
EMI5.7
convertit la bromotétracycline en bromoquatrimycine et Lloyy- .. tétracycline en oxyquatrimycine.
EMI5.8
Une autre Bérie d'expériences, indiquée au t.b'Ia.
III, montre l'effet de la concentration de tampon sur la conversion de la tétracycline en quatrimycine. Dans ces ex- périences, la concentration de la tétracycline dans la solu-
EMI5.9
tion primitive était comprise entre 186 et 206 microgammas par cm3.
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TABLEAU III.-
EMI6.1
Temps (jours) )1 quatrimycine PO H Na P0¯ H2Na formiate d'am- formiate d'a- 3 031,fi monium 0.1M monimn 0,01.: 0,31ï pH 3 'Hlr3J pH 3y8 piu 3,5
EMI6.2
<tb> 28 <SEP> 13 <SEP> 27 <SEP> 17
<tb>
<tb> 2 <SEP> 37 <SEP> 15 <SEP> 31 <SEP> 22
<tb>
<tb> 5- <SEP> 37 <SEP> 34 <SEP> 33
<tb>
Divers tampons qui maintiennent le pH de la solu- 'tion dans l'intervalle préférentiel peuvent être utilisés en plus de ceux indiqués dans les tableaux di-dessus, pour la conversion des tétracyclines en quatrimycines correspondan- tes.
EMI6.3
On'peut récupérer les quatrimycines ayx.dépens de solutions dans lesquelles elles existent, grâce à des techni- ques variées. De façon générale, on peut les récupérer en même temps que les tétracyclines correspondantes auxquelles elles sont associées de la même manière que l'on peut récupé- rer les tétracyclines dans des solutions similaires. On peut
EMI6.4
séparer la quatrimycine de la tgtracycline par plusieurs pro- cédés basés, sur des différences de propriétés physiques. Par exemple, les quatrimycines sont considérablement plus solu- bles dans divers solvants que les tétracyclines correspondan- tes et on peut les récupérer par cristallisation fraction- née.
On peut aussi les séparer des tétracyclines grâce à des procédés d'extraction à contre-courant comme celui de Craig, ou par adsorption chromatographique ou chromatographie de séparation.
Un procédé préférentiel pour récupérer les quatri- mycines et les séparer des tétracyclines associées, consiste
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à traiter une solution de la matière pour éliminer la matiè- re insoluble et les sels minéraux, à préparer une solution aqueuse concentrée de la matière par évaporation de solvants organiques, s'il y a lieu, et d'une partie de l'eau; et à précipiter la solution aqueuse par un alcali tel que l'ammo- niac, la triéthylamine, le carbonate de potassium, la soude, etc... A un pH de 8 environ, le produit contient une forte proportion de quatrimycine et une faible proportion de tétra- cycline, mais le rendement est relativement faible. Aux pH plus élevés, on obtient une récupération plus complète de la quatrimycine, mais le produit contient aussi davantage de tétracycline.
Des précipitations et recristallisation répétées produisent une quatrimycine pure. Ces procédés seront illus- trés dans les exemples qui suivent.
-En général, les quatrimycines sous leur forme neu- tre, aussi'appelée la base libre, sont solubles dans l'eau, les alcools inférieurs, les solvants polaires humides, les acides et les bases. Ils sont insolubles dans les hydrocar- bures, les esters, les éthers et les chlorocarbures.
Les chlorhydrates sont solubles dans l'eau, les alcools inférieurs, le 2-éthoxyéthanol, les solvants polai- res humides et les bases pyridine. Ils sont insolubles dans le butanol sec, l'acétone, les esters, les éthers et les sol- vants non polaires.
Les sels drammonium sont solubles dans l'eau, l'a- cétone humide, le méthanol, l'éthanol, le propanol et le buta- nol humides, le 2-éthoxyéthanol humide, les bases pyridine, la diméthylformamide et l'acide acétique. Ils sont insolu- bles dans les cétones sèches, l'ammoniac aqueux, les alcools supérieurs secs, les hydrocarbures, les hydrocarbures chlo- rés, les esters et les éthers.
Les quatrimycines forment des sels et des complexe
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similaires à ceux formés par la tétracycline, la varotevra- cycline, la bromotétracycline et l'oxytétracycline. Ces sels comprennent des sels d'addition d'acides, tels que chlorhy- drate, sulfate, phosphate, ascorbate, acétate, citrate, etc..
EMI8.2
aussi bien que des sels à cations-tels que sodium, calcium, magnésium, ammonium, et les sels d'alkylamides, et ceux d'au- tres métaux alcalins, métaux7alcalino-terreux et amines.
Comme indiqué ci-dessus, les quatrimycines ont. la même composition chimique que leurs isomères tétracycline correspondants. Mais on peut les distinguer par d'autres ca-
EMI8.3
ractéristiquoes, partàmmbiërement par leurs spectres infra-rou ge et ultra-violet.
. Sur la figure 1- ci-jointe, on voit le spectre in-
EMI8.4
fra-rouge de-la quatr;mycine obtenu avec un spectro-photomè- tre enregiowur à infra-rouge Perkin-Elmer modèle 21 à dou- ble faisceau--y pajjr un échantillon de chlorhydrate de quatri- mycine pur. Aux fins de comparaison, et.pour montrer sa pa-
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renté étro avec 1at tétracyc7.ine cette figure montre aussi un enregise.n1 fait sur le même instrument pour un échan- tillon de chlorhydrate de tétracycline préparé dans les mé- mes conditions. Le dessin est un tracé des connues réelles données par le'spectrophotomètre ferkin-Elmer modèle 21.
A la figure 1, de même d'ailleurs qu'à la figure 2, la lon- gueur d'onde en microns et la fréquence en cm-1 sont indiquées en abscisse respectivement en dessous et au-dessus du. schéma, tandis que la transmission en % est donnée en ordonnée. la courbe en trait plein est relative au chlorhydeate de tétra cycline, alors que la courbe en traits interrompus concerne le chlorhydrate de quatrimycine.
La figure 2 montre un spectre d'absorption d'in-
EMI8.6
fra-rouge pour le sel d'al!lInonium de la quatrymicine. Cette conbe est obtenue pour une phase solide cristalline de sel
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d'ammonium dans une plaque de bromure de potassi um. Les raies d'absorption caractéristiques, exprimées en cm-1, se trou- vent au voisinage de :
3623 1117
3412 1091
3278 1071
2941 1054
2881 1049
2105 1022
1607 995
1503 952
1459 938 1388 921
1353 884
1333 852
1290 822
1265 812
1237 790 1206' 787
1190 773
1173 756 '1161 722 1149 701
1136 685
1126
Sur les figures 3 à 5 ci-jointes, on voit le spec- tre ultra-violet de la quatrimycine (courbes en trait plein) comparé aux ppectres correspondants de la clilorotétracyclint (figure 3) de l'oxytétracycline (figure 4) et de la tétra- cycline (figure 5) (Sur ces figures, la longueur d'onde en millimicrons est indiquée en abscisse et l'absorbance en ordonnée).
Chacun de ces spectres a été pris dans l'acide
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sulfurique 0,1N dans l'eau, à une concentration d'antibioti- que d'environ 50 mg/litre sous forme de chlorhydrate. On no- tera que les quatre courbes sont similaires par la configu- ration générale, chacune présentant trois pointes dans la bande des 200 à 400 millimicrons. L'absorption absolue pour une longueur d'onde arbitraire peut servir d'indice de con- centration de l'un de ces antibiotiques.
On mesure les densités optiques en dissolvant un échantillon dans l'acide sulfurique 0,1N à une dilution d'en- viron 50 miurogrammes par cm3. L'absorbance ou densité opti- que est mesurée à la température ambiante .'On Mesure les courbes sur un spectrophotomètre enregistreur Cary,et elles donnent le graphique de la densité opttique ou absorbance
1. ' qui est le logarithme décimal de 1. si l'on appelle 1. l'in- tensité du rayonnement incident et 1 l'intensité du rayonne- ment transmis pour une longueur d'onde donnée. On utilise pour la mesure une-cellule de quartz d'un centimètre. Sur les figures, on voit le graphique de l'absorbance en fonction de la longueur d'onde pour la quatrimycine recristallisée à deux reprises sous forme 'de sel d'ammonium.
EMI10.1
Les courbes de la chlorotétracyc.zne,de l'oxytétra- cycline et de la tétracycline concernent les chlorhydrates à une concentration de 50 microgrammes par cm3.
La figure 6 représente les spectres d'absorption d'ultra violet de la chloroquatrimycine (courbe en trait pleit et de la chlorotétracycline (courbe en traits interrompus) pour la longmeur d'onde indiquée. Sur cette figure 6, de même que sur la figure 7, la longueur d'onde en millimicrons est portée en abscisse et l'absorbance en ordonnée.
La figure 7 représente l'absorption d'ultra-violet
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de l'oxyquatrimycine (courbe en trait plein) et de l'oxytétra- cycline (courbe en traits interrompus.Sur chacune des figurer
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6 et 7, les antibiotiques ont été dissous dans l'acide sulfu-
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rique O,1N à une concentration de 30 microgranune s par cm3 de solution.
Les spectres d'absorption d'ultra-violet et ces antibiotiques tels qu'ils sont représentés sur les figures 3 à 7 sont des instruments analytiques très utiles pour dé- terminer la quantité d'une quatriniycine particulière dans une solution aqueuse. La petite échelle des courbes reproduites permet difficilement de déterminer les rapports des densités opiques des divers antibiotiques, et en conséquence, on donne le tableau suivant, avec des rapports optiques des quatrimy- cines et des tétracyclines les plus importantes à diffé- rentes longueurs d'ondes.
TABLEAU IV.-
EMI11.2
255 m z55m, 255m,4 357m(Ú 357mgr 268 m,4.i, 357m 300m,.t4 300m 217mk QuatrîmyPi;ie 1,07 1,10 2,34 2,12' , 1,07 Chloroquatrimy- cinq 1,12 2,03 3,24 a.,5 0,57 0xyquat;]inycine 1,14 1,16 , 2,07 1,80 r,Ol Tétracycline 0 , $$ 1, 09 l, $6 1, 69 1,05 Ch10rQtétr4\cy- cjjqo o, 9 - ¯ 1,76 2,52 lt43 0,72 Terrartcre 0,90 1,24 1,92 1,55 0,96
Les spectres d'absorption d'infra-rouge du chlor- hydrate de chloroquatrimycine (courbe en traits pleins) et du chlorhydrate de chlorotétracycline (courbe en traits inter- rpmpus) sont indiqués comparativement sur la figure 8 (abs-
EMI11.3
c.sses:lon;ueur dinde en microns et fréquence en crri Z; ordon- TH1es:transmission en 50).
De même,les spectres d'absorption d'iulra-rouge du chlorhydrate d'oxyquatrimycine (courbe en troit plein) et du chlorhydrate d'o jt4tracficline (courbe en traits interrompus) sont indiques sur 1u fl!llr0 9 (1I1tllleS abscisses et ordonnée qu'à la figure 8).
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Les tests colorimétriques avec lucide sulfurique sur la quatrimycine ressemblent à ceux de la tétracycline et donnent une couleur Violacée, tant pour la quatrimycine que pour le borate de quatrimycine.
Des propriétés typiques supplémentaires des quatri- mycines et des tétracyclines sont indiquées dans le tableau v, dans lequel on voit la rotation spécifique.
TABLEAU V.-
EMI12.1
<tb> Composé <SEP> Solvant <SEP> Rotation <SEP> spé-
<tb>
<tb> ¯¯¯¯¯ <SEP> cifique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sel <SEP> d'ammonium <SEP> de <SEP> quatrimycine <SEP> HCl <SEP> 0,2N <SEP> - <SEP> 319 <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quatrimycine <SEP> neutre <SEP> HCl <SEP> 0,2N <SEP> - <SEP> 333,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sel <SEP> d'ammonium <SEP> de <SEP> chloroqua-
<tb>
<tb>
<tb> trimycine <SEP> SO4H2 <SEP> 0,1N <SEP> .- <SEP> 353,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chloroquatrimycine <SEP> neutre <SEP> SO4H2 <SEP> 0,1N <SEP> - <SEP> 275,9 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chlorhydrate <SEP> de <SEP> chloroquatri-
<tb>
<tb>
<tb> mycine <SEP> H20 <SEP> -223,
6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chlorhydrate <SEP> de <SEP> tétracycline <SEP> H2O <SEP> -227
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chlorhydrate <SEP> de <SEP> chlorotétra-
<tb>
<tb>
<tb> cycline <SEP> H20 <SEP> -241
<tb>
Les points de fusion des quatrimycines et des tétracyclines ne sont pas nets. Toutefois, les températures de fusion et/ou de décomposition suivantes sont indiquées dans le tableau VI.
<Desc/Clms Page number 13>
TABLEAU VI.-
EMI13.1
<tb> composé <SEP> Point <SEP> de <SEP> fusion, <SEP> C-,
<tb>
<tb>
<tb> Sel <SEP> d'ammonium <SEP> de <SEP> quatrimycine <SEP> fond <SEP> à <SEP> 1700
<tb>
<tb>
<tb> Quatrimycine <SEP> neutre <SEP> fond <SEP> à <SEP> 178,5 C
<tb>
EMI13.2
Sel d'atlawniuni de chloroquatrimycine brunit à 156(> fond à lÓJ-lÓ4' Chloroquatrimycine neutre brunit à 19 ,' fond à U,'-1,3'
EMI13.3
<tb> Chlorhydrate <SEP> de <SEP> chloroquatrimycine <SEP> brunit <SEP> à <SEP> 188 ,
<SEP> fond <SEP> à <SEP> 211-214
<tb>
<tb> Tétracycline <SEP> neutre <SEP> fond <SEP> à <SEP> 170-173
<tb>
<tb> Chlorotétracycline <SEP> neutre <SEP> fond <SEP> à <SEP> 168-169
<tb>
<tb> Chlorhydrate <SEP> de <SEP> tétracycline <SEP> se <SEP> décompose <SEP> à <SEP> 214
<tb>
<tb> Chlorhydrate <SEP> de <SEP> chlorotétracycline <SEP> se <SEP> décompose <SEP> à <SEP> 210
<tb>
La quatrimycine est plus soluble dans l'eau que la tétracycline. Par exemple, dans des conditions similaires, quand on ajuste au pH 5,5 une solution de chlorhydrate de tétracycline à l'aide de soude, il se forme, dans une solu-
EMI13.4
tion contenant primitivement 11-100 miur ,ramnes par cire3, des cristaux de base libre tétracycline, et il reste une solu-
EMI13.5
tion éqpuisée d'une concentration de 390 microgrammes par cm3.
Une solution similaire de quatrimycine, au même pH et dans les mêmes conditions, reste à l'état de solution claire à un,pH de 5,5, ce qui montre qu'à un pH de 5 , 5 la base li-
EMI13.6
bre tétracycline est soluble à raison de 0,039'-"&, tandis que la quatramycine et beaucoup de ses sels. notamment le chlor- hydrate, le bronihydrate, le sulfate, le phosphate, le sel de potassium et le sel dtéthylène.-diarnine, sont extrêmement solubles dans l'eau et forment des sirops et des masses vi-
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treuses quand on accroît la. concentration.
La ressemblance chimique étroite entre la tétracycline et la quatrimycine est
EMI13.8
confirmée par une tendance que présente la quatrimycine à cristalliser conjointement avec la tétracycline à partir <1,1 sortions aqueuses, même si elles sont à lJllf' conc( nt1''t.Loll
<Desc/Clms Page number 14>
telle que la quatrimycine seule resterait, en solution dans la phase aqueuse.
La puissance in vivo est montrée par l'injection de chlorhydrate de quatrimycine à des souris qui ont été mi- ses en contact avec le Streptococcus hemolyticus C-203. On
18 inocule, à des souris pesant/+ 2 grammes, mille doses mortel- les de S.hémopyticus C-203, et on les traite simultanément par voie intrapéritonéale avec du chlorhydrate de quatrimyci- ne. A une dose de 10 mg/kg, 90% survivent ; à 5 mg/kg, 40% ,survivent.
De même, des souris mises en contact avec le Klebsiella pneumoniae K-AD, et protégées par le chlorhydrate de quatrimycine, présentent les survivances suivantes :
EMI14.1
<tb> Dose, <SEP> en <SEP> mg/kg <SEP> % <SEP> de <SEP> survivants <SEP>
<tb> 80 <SEP> 90 <SEP> ' <SEP>
<tb>
<tb> 40 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 10
<tb> 5 <SEP> 0
<tb>
On met les oeufs de poule de sept jours en contact avec la Meningopneumonitis Cal.10. Les embryons non protégés meurent Dix sur dix embryons protégés par 0,15 mg de chlorhydrate de quatrimycine par embryon, survivènt.
EXEMPLE I. - Quatrimycine tirée de la liqueur de fermentation.-
On prend une liqueur résultant de la fermentation d'un milieu nutritif aqueux par une souche de S.aureofaciens et contenant de la tétracycline et de la quatrimycine, on l'ajuste au pH 7,1 avec de la soude à 50%. On ajoute 1 1/4 kg de silicate de magnésium synthétique (Magnesol), on agite le mélange pendant 30 minutes puis on filtre. Le tourteau pèse 33,4 kg et contient 95,4% de l'activité de la masse de fermen- tation, titrée par voie spectrophotométrique. Un extrait le
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tourteau à trois reprises, chaque fois avec 70 litres de bu- tanol à un pH de 2,0, en acidifiant la masse de fermenta- tion avec de l'acide chlorhydrique.
On ajoute 7 litres d'eau pendant la deuxième et la troisième extraction pour mainte- nir la phase butanol saturée d'eau. On réunit les extraits butanoliques et on y ajoute 0,2% de charbon décolorant (Dar- co) et 1% de chlorure de sodium, calculés en poids par volu- me , puis on filtre l'extrait. On laisse le filtrat déposer pendant 10 h et on enlève la couche aqueuse.
On concentre l'extrait clarifié sous vide à 23-
29 C, jusqu'à 16,8 litres titrant 2.600 microgrammes par cm3. On extrait à trois reprises ce concentré butanolique par son propre volume d'eau à un pH de 2, 6. On réunit les extraits aqueux, mesurant 52,0 litres, et on ajuste au pH 5,5 avec de la soude à 50%, on laisse vieillir 10 1/2 heures et on filtre. Les cristaux bruts contiennent de la tétracy- cline et de la quatrimycine, on les lave à l'eau saturée de butanol et on sèche sous vide pendant 16 h à 45 C pour obte- nir 1068 g de produit titrant 632 microgrammes par milligram- me. Le rendement à partir de la masse de fermentation est de 64% de l'activité.
On prépare un mélange de 80 litres de butanol, 20 litres de chloroforme, 20 litres d'eau distillée et 20 cm3 d'acide chlorhydrique concentré. Après agitation et sépara- tion, on sépare les deux couches formées. Le pH de la couche aqueuse est de 2,0. On mélange 2,35 litres de la phase a- queuse avec 4,7 kg de terres d'infusoires (Celite 545) lav6e à l'acide, et on tasse fortement ce mélange dans une colonne en verre de 15 cm de diamètre, pour former une colonne d'envi roll 1,10 m de hauteur. un délaie 40g des cristaux mélangés de l'exemble 1 avec 250 cm3 de la phase aqueuse. Un ajuste le pH à 2,0 avec de l'acide chlorhydrique.
Onfilitre la @@@il @e
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sur la terre d'infusoires comme adjuvant de filtration, et on obtient 240 cm3 de la solution saturée contenant au total 12,75 g de l'antibiotique. On mélange cette solution avec 480 g de Celite 545 et on tasse par dessus la Celite qui se trouve déjà dans la colonne. On développe la colonne avec 32,2 litres da la phase solvant du mélange. On prend des portions de 730 cm3 chacune et on les titre par voie spec- trophotométrique à 365 millimicrons. Les portions 28 à 35 qui contiennent 2,68 g d'activité, principalement chlorhy- drate de quatrimycine, sont réunies et on les concentre sous vide en présence d'eua pour donner un résidu de 100 cm3 de solution aqueuse.
On clarifie cette solution par filtration à l'aide de terre d'infusoires, on congèle, et on sèche.
On obtient un.rendement de 2,47 g qui titre environ 80% de chlorhydrate de quatrimycine.
EXEMPLE II. -
Sel d'ammonium que quatrimycine.-
On cristallise la matière amorphe congelée et séchée ci-dessus en la délayant avec 12,4 cm3 d'ammoniaque concentrée. On centrifuge la pâte cristalline épaisse obte- nue et on la lave avec une autre portion de 12,4 cm3 dtammo- niaque concentrée. On dissout les cristaux, humides d'ammo- niaque, dans 20 cm3 d'eau et on ajoute 100 cm3 d'acétone. La cristallisation commence rapidement. Apèès vieillissement de 2 h- à -10 C, on filtre la bouillie. On lave les cristaux avec un mélange de 5:1 d'acétone et dteau, puis à l'acétone, puis on sèche sous vide à la température ambiante. Les cris- taux de gel d'ammonium de quatrimycine ainsi formés pèsent 1,87 g.
Une portion du sel d'ammonium de quatrimycine ob- tenu ci-dessus, et recristallisé à deux reprises par le mélange eau-acétone-ammoniac, présente une teneur en eau, par
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la méthode Karl Fischer, de 3,98 et 3,78%. Le spectre ultra-
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violet de ce produit dans l'aide sulfurique O,1N est repr6- senté par les figures 3,4 et 5.
EXEMPLE III. -
On laisse reposer pendant une heure une bouillie de 56,5 g de chlorhydrate de tétracycline dans 80 cm3 de PO 4 H 2 Na 1M et 160 cm3 de méthanol, et on filtre pour enlever les corps insolubles. On laisse reposer- le filtrat clair àla température ambiante sous atmosphère d'azote pendant 24 heu-
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res; à ce moment, la solution titre 5.000 microgranunes par cm3 de quatrimycine, par la méthode de rapport de densité op- tique (ODR).
On mélange une portion de 10 cm3 de la solution avec 20 cm3 d'eau et on concentre sous vide et sous atmos- phère d'azote jusqu'àne que le méthanol soit chassé. Un amène le concentré à 30 cm3 avec de l'eau, et on ajuste du pH 2,7 au pH 5,3 avec de la soude. On ensemence le mélange avec de la tétracycline, on laisse vieillir 15 minutes et on centrifuge pour enlever les solides, qui contiennent 36% de quatrimycine. Le séchage de la liqueur-mère par congélation
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donne 1,25 g d'une matière solide titrant 428 microgrammes par mg de quatrimycine.
On mélange une portion de 39,4mg de la matière séchée par congélation, avec 0,25 cm3 d'ammoniac concentré, et on centrifuge les cristaux qui se forment immédiatement, on les lave à l'ammoniac concentré et à l'acétone, et on les sèche sous vide On obtient un rendement de 26,5 mg du sel d'ammonium de la Quatrimycine.
EXEMPLE IV. - un laisse reposer à la température ambiante pen-
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dant. 1± heures environ une solution de 200 r;" de ch] ',ll'hycJl' 11,1' ne tétracycline (976 1;;icr;.jranuT e# par r i;) <1;;ii:; ,> > <; ,i 1<,
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P 4-H2.\la. 'h) et 670 cm3 de méthanol. On traite la solution équilibrée par 1500 cm3 d'acétone et on laisse reposer à 4 C pendant 2 h ; au bout de ce temps, on enlève par filtra- tion les sels précipités.
On concentre alors la solution .sous vide jusqu'à 400 cm3
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On fait barboter c3. 1%ànwlôliac gazeux dans une portion de 100 cm3 du concentré. On filtre -le précipité qui se forme, on le lave à l'ammoniac concentré, puis à l'acétone et on le sèche sous vide. On obtient un rendement de 41,47 g du 'sel d'ammonium de quatrimycine.
EXEMPLE V.-
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gréparntion du sel d'ammonium de quatrimycine'et conversion en chlorhydrate.- -Ou purifie 40 g de quatrimycine neutre brute (632 microgrammes par mg) par le procédé de chromatographi-
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que ci-après pour éliminer la têt!l."afQy'Cli# et Les autres im- p'lÍ1"et'e:s On p'reparë titi mélange de 80 litres de bntanol; 20 litres de chloroforme; 20 itères iëdti ë 20 em3 d'acide chlorhydrique concentré. Après agitation et décaiitatiofii on sépare les deux couches. Le pH de la phase aqueuse est de 2,0. On fait un mélange de 2,35 litres de cette phase aqueu- se et de 4,7 kg de terre d'infusoires (Celité 545) lavée à l'acide, et on le tasse fortement'dans une colonne en verre de 15 cm de diamètre pour former une colonne d'environ 1,10 m de haut.
On délaie 40 g de la quatrimycine brute avec 250 cm3 de la nhase aqueuse préparée ci-dessus et on ajuste le pH
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à 2,Ll avec L5 l'acide chlorhydrique. On filtre la bouillie et on mélange le filtrat ( solution àatur4e contenant au total a 2r q5 g ri' arxt zbiotia ue ) avec /j80 de Celite 54, et on tans-
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se par dessus le contenu de la colonne.
On développe la colonne avec 32,2 litres de la phase solvant. On prend des portions de 730 cm3 et on titre par voie spectrophotométrique . On réunit les portions 28 à
35, qui contiennent 2,68 g d'activité, principalement quatri- mycine, et on les concentre sous vide en présence d'eau pour donner un résidu de 100 cm3 de solution aqueuse. On filtre cette solution, on la congèlent on la sèche on ob- tient 2,47 gr d'un produit amorphe contenant environ 80% de quatrimycine. On effectue la cristallisation en délayant avec 12,4 cm3 d'ammoniaque concentrée.
On centrifuge les cristaux, on lave à ltammoniaque, puis on recristallise en dissolant dans 20 cm3 d'eau et en ajoutant 100 cm3 d'acétone,
Après vieillissement de 2 h à -10 C on filtre le sel d'am- monium cristallin de la quatrimycine, on le lave au mélange acétone-eau 5:1, puis à l'acétone, et on sèche sous vide.
On obtient un rendement de 1,87 g d'un produit titrant 935 microgrammes par mg.
6n chromatographie à nouveau une portion de cette matière par le procédé décrit ci-dessus. On concentre sous vide, en présence d'eau, les portions appropriées du liquide d'écoulements de la colonne, ce qui donne un concentré aqueux que l'on sèche par congélation. On convertit le produit en sel cristallin d'ammonium dans l'ammoniaque, et on chromatogr phie à nouveau le produit résultant, comme précédemment, en faisant passer une solution acide (HCl) au pH 2,0, à tra- vers une colonne de Celite.
On concentre les portions ap- propriées en présence d'eau, pour obtenir une solution aqeu- se que l'on sèche par congélation pour donner du chlorhydra- te de quatrimycine amorphe.
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EXEMPLE VI.- Quatrimycine neute.-
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On prépare un mélange',de dè:'.rOjU"nées' de sel d'am- monium brut de quatrimycine, représentait au total 1.171 g .
Les produits bruts sont obtenus par -une -méthode similaire à celle décrite à l'exemple III. On dissout le mélange dans 4 litres d'eau par addition de 150 cm3 d'acide chlorhydrique concentré jusqu'au pH 6,5. Après avoir filtre les-impuretés insolubles, on ajoute 160 cm3 d'ammoniac concentré pour éle- ver le pH à 8,0 et la cristallisation se produit..On agite le mélange et on filtre le produit, on lave au mélange acéto- ne-eau 4:1, à l'eau, au mélange acétone-eau 2:1, et on sèche sous vide.
On prend une solution de 300 g de ce sel d'ammonium dans deux litres d'eau, on,l'ajuste au pH 5,75 avec 48 cm3 d'acide chlorhydrique concentré. On filtre le produit cris- tallin et on le lave à l'eau.
On prend une bouillie du produit humide dans 300 cm3 d'eau, on la traite par'l'acide chlorhydrique pour pro- voquer la dissolution au pH 4,0, puis on ajuste au pH 7,0 avec de l' ammoniac concentré. On laisse vieillir la.bouillie de cristaux obtenue et on la filtre, on lave le produit et on le sèche sous vide. On obtient un rendement de 62,8g.
On délaie 2 g de la quatrimycine neutre dans 25 cm3 d'eau, et on ajuste le pH à 1,20 avec de l'acide chlorhydri- que concentré. On filtre la solution résultante et on l'ajus- te au pH 5,75 avec de l'ammoniac concentré. On filtre le pro- duit cristallin, on le lave à l'eau et à l'acétone, et on sèche sous vide. Analyse : calculée pour la quatrimycine neu-
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tre C2zH=120 ) : C : 5g, &; H : 5,44; Il 6,32; 0 : 2$, $. Effective : C T: 57988; ; H : 5e58; i1 6,02;.0 : 30,52 (diff);
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perte par dessiccation : 2,78; cendres : 0.
EXEMPLE VII. - Préparation du sel d'ammonium de chloroquatrimycine.-
On prend une solution de 100 g de chlorhydrate de chlorotétracycline dans 500 cm3 d'un mélange 1:2 de
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P04H2N'a 114 et de diméthylformai11ide, on la place sur un agita- teur rotatif à la température ambiante pendant environ 16 heures et on filtre pour enlever la portion insoluble. On précipite les sels inorganiques par addition de 750 cm3 d'acétone et on les élimine par filtration. On ajoute de ltammoniaque concentrée pour ajuster le pH à 8,0 et on agite le mélange pendant une heure pour permettre la cristallisa- tion complète. On filtre le ,produit, on le lave avec un mé- lange de solvants comprenant 2 parties en volume d'acétone et 1 partie en volume de diméthylformamide; puis avec de l'acétone, et on sèche.
Le produit est le sel d'ammonium de chloroquatrimycine...
On obtient une deuxième récolte en ajoutant encore 250 cm3 d'acétone.'Après filtration, lavage et séchage, le produit pèse 7,89 gr.
EXEMPLE VIII. -
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Préparation du, sel d t aammonium de cliloroquatrimycine.-
On prépare une solution en dissolvant 20 gr de chlorhydrate de chlorotétracyline dans 400 cm3 de PO4H2Na 1M et 800 cm3 de méthanol. Quelques cristaux se for- ment aux dépens de la solution , et on les élimine par filtra- tion. On laisse reposer la solution claire à température am- biante sous atmosphère d'azote pendant 3 jours.
Pour éliminer le méthanol, on concentre la solution équilibré sous vide, avec azote, jusqu'à un volume de 194 cm3. On extrait alors le concentré à cinq reprises par 50 cm3
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d'alcool benzylique, et on sèche l'extrait sur du sulfate de sodium anhydre.
On effectue la précipitation de l'activité par addition graduelle de l'extrait à 6 litres dtéther. On filtre le précipité, on le lave à l'éther, puis au tétrachlorure de carbone, et on sèche sous vide pour obtenir 10,47 g de produit.
On délaie le précipité amorphe avec 52,5 cm3 d'am- moniac concentré pour produire la cristallisation immédiate.
On centrifuge le produit. On le lave à l'ammoniac concentré, puis à l'acétone, et on le sèche sous vide. On obtient' un 'rendement de 5 , 2 g.
EXEMPLE IX.- Préparation du chlorhydrate de chloroquatrimycine-
On prend un échantillon de 209 mg du se)1,d'ammonium préparé dans l'exemple VIII, on le délaie dans 2 cm3 d'un mélange à 98% cellosolve et 2% eau, et on traite par l'acide chlorhydrique concentré jusqu'à ce que le pH soit inférieur à 2. On enlève les matières insolubles amorphes par centri- fugation, et on laisse cristalliser la liqueur surnageante pendant 4 1/2.heures à la température ambiante. On filtre le produit, on le.lave à l'eau, puis à l'éthanol anhydre, et on le sèche sous vide. Rendement 65,6 mg.
EXEMPLE X.- Préparation de la chloroquatrimycine neutre.- .
On prend un échantillon de 50 mg du sel d'ammonium préparé dans l'exemple VIII, on .le délaie avec 0,3 cm3 de HCl 0,1N et on le traite par une'goutte: d'acide chlorhydrique ' concentré pour.produire la dissolution à un pH de 5 'environ.
'Il ;se forme, facilement un précipité cristallin, on le centri- fuge, on le lave à l'eau et on le sèche par congélation..
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Les propriétés optiques des quatrimycines ne sont pas faciles à déterminer car les cristaux sont très petits et ne sont pas bien définis. Toutefois, la chloroquatrimycine spus 'forme de base libre a un indice de réfraction alpha de 1,607 0,003 et un indice de réfraction bêta de 1,688 ¯ 0,003. Les indices de réfraction correspondants pour la chlo tétracycline base libre sont alpha 1,650 + 0,005 et bêta 1,672 + 0,005. Le chlorhydrate de chloroquatrimycïne a un indice de réfraction bêta de 1,694¯ 0,003, le signe optique étant positif. Le chlorhydrate de chlorotétracycline a un indice bêta de 1,705¯ 0,003 et un signe optique négatif.
EXEMPLE XI. -
On prépare du sel d'ammonium brut de chloroquatri- mycine par un procédé similaire à l'exemple III.' On dissout une portion de 1,43 kg de la matière dans 2,5 litres d'eau, pour former une solution au pH 7,6. L'addition de 250 cm3 d'ammoniac concentré amène le pH à 9,3 et la cristallisation commence. Après avoir agité pendant 1 heure, on filtre le produit, on le lave avec un mélange acétone-eau 4:1, puis à 'acétone, et on sèche sous vide.
On obtient un rendement de 444 g de sel d'ammonium de chloroquatrimycine. f
On prépare une solution de 49,7 gr du produit ci- dessus dans 400 cm3 d'eau, et, on en fait cristalliser la
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chloroquatrimycine neutre par addition de 14,2 cm3 d'acide chlorhydrique concentré jusqu'au pH 5,5. Après vieillisse- ment de deux heures, on filtre le produit, on le lave à l'acétone et on le sèche sous vide.
On dissout 1 g de ce produit dans 30 cm3 de métha- nol, on filtre rapidement et on déclenche la cristallisation en grattant la paroi du récipient. On filtre la chloroquatri- mycine neutre 'cristalline, on la lave à l'eau et au méthanol, et on sèche sous vide.
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Analyse : Calculée pour C22H23N2C108:
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: 55, ; H : t., 0 Pd : 5 , $c-; Cl 7,41; 0 : 26,7. Effective : C : 55,03; H : 4ego; TvT : 5,3;C1 7,36; 0 : 26,Se (diff), cendres 0,1%; perte au séchage 0,37%.
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EXIàIPIE XII. - Préparation de l'oxyquatrimycine.Beutre.- , .'l] On-prend une solution de 20,2,g d'oxytétracycline neutre dans 100 cm3 d'acide acétique glacial, on l'agite
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sous atmas-ohexe d'azote pendant 24 h'environ, e à ce moment elle titre 60..00' mfcrogrammes d'oxyquatrimycine-par cm3.
On mélange la solution avec 500 cm3 d'eau et on concentre sous vide sous atmosphère d'azote jusqu'à un volume de 100 cm3.
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On ajoute une àw**1é*e,portion de 500 cm3 d'eau, et on répète la concentration. La recristallisation, qui commence peu de
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te!np& apréw, 3a deuxième, addition d'eau, continue pendant tout le reste de la concentration. On filtre les,cristaux ( principalement oxvjSetracycline) et ,on sèche le filtrat par c; é.t pr,h.¯'en3r 6,15 g de produit titrant 660 mi- crogranunew àlrozyquatrimycine par mg.
L'addition de 30 cm3 d'eau 4 la matière amorphe amène la formation immédiate de cristaux, que l'on dissout en ajoutant 3,1 cm3 d'ammoniac concentré jusqu'au pH 9,2.
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Quand o t-ra:ite; par 2,3 cm3 d'acide ,chlorhydrique 6N, jus- qu" au pX'à#..,.:E apparaît une cristallisation lente. Au bout de 30 minutes, en filtre le produit, on lave à l'eau, et on sèche sous vide. Rendement : 2,35 g, 920 microgrammes d'oxy- quatrimycine par mg.
On isole une deuxième récolte de cristaux de la liqueur-mère en ajustant encore le pH à 5,6 à l'aide de 1,8 cm3 d'acide chlorhydrique 6N. Après lavage et séchage, le
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produit pèse 2,79 é titre 5±0 microgrammes dfoxyqu,).trL,-,y- eine par mg.
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EXEMPLE XIII. -
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rrénaration du sel de sodium de loxyguatrimycine.- On prépare une suspension de 202 mg d'oxyquatrimy- cine neutre dans 7,5 cm3 de méthanol. Il se produit une disso- lution partielle, mais elle est suivie d'une reprécipitation.
Quand on ajoute 50 mgr de soude dissous dans 2,5 cm3 de mé- thanol, on obtient la dissolution complète des solides, mais après repos de 2 1/2 heures à 4 C. il ne cristallise plus de sel de sodium. On ajoute encore 20 mg de soude, dissous dans 1 cm3 de.méthanol. Au bout de 18 haures à -11 C, il y a quel-
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quen 9=5 jamac! de cristaux, quand on les divise, il s'ensuit une cristallisation abondante. On laisse vieillir la bouillie pendant 4 heures de plus à -11 C, et on filtre. On lave le produit au méthanol et on sèche sous vide. Rendement : 186 mg.
EXEMPLE XIV.-
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'. â.,. ^ss:.: ,d,u chlorhydrate d' oxyquatrimycine.... prend une solution de 98,5 mg d'oxyquatrimycine neutre dans 0,5 cm3 d'acide chlorhydrique 3N, et on l'enesemen-
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ce .avec du chlorhydrate d'c;>xyq{uatrimycine, et il se produit une cristallisation rapide. On ajoute encore 0,3 cm3 d'acide chlorhydrique 3N pour diluer la bouillie et faciliter la fil- tration. On lave le produit filtré à l'acétone et on sèche sous vide pour obtenir 47,3 mg; titrant 925 microgrammes d'oxy. quatrimycine par mg.
EXEMPLE XV.-
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Préparation de 1'oUquatriniyeine neutre. -
On agite pendant 4 h une bouillie de 10,06 gr de clilorhydrate d'oxytétracycline et 2,06 g d'acétate de potae sium dans 50 cm3 d'acide acétique glacial jusqu'à ce que la dissolution se produise, et on filtre le léger résidu insolu- ble.On laisse repose la solution une nuit sous atmosphère
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d'azote , on la mélange avec 250 cm3 d'eau, et on la concen- tre sous vide jusqu'à 50 cm3. On ajoute une autre portion de 250 cm3 d'eau, et on répète l'étape de concentration.
On filtre le précipité cristallin, qui est principa- lement de l'oxytétracycline, et on le lave à l'eau. On réunit le filtrat et la liqueur de lavage, on les sèche par congé- lation pour donner 3,33 gr d'oxyquatrimycine brute.
On dissout le produit amorphe dans 16,7 cm3 d'eau et on élimine les matières insolubles par centrifugation.
On'ajuste la liqueur surnageante au pH 6 par addition d'am- moniac con'centré, et on agite pendant 20 minutes. On filtre le produit cristallin, on lave à l'eau et on sèche sous vide pour donner 1,7.g.
On recristallise le produit "à quatre reprises par l'eau, en le dissolvant au pH 9,2 et en utilisant de l'ammo- niac pour l'ajustement du pH, et en reprécipitant par addition d'acide chlorhydrique jusqu'au pH 8. C:
Analyse : calculée pour C22H24N2O94H2O :/49,6; H;6,06; N :5,26; 0 : 3,91; H2O; 13,5. Effective : C: 48,51; 48,50; H : 6,16; 6,05; N : 4,.$2; 5,04; 0 : 40,51; 40,41; (par différence); H2O; 12,40; .12,42.
EXEMPLE XVI. - Réduction de la chloroquatrimycine.-
On dissout 5 g de sel d'ammonium de chloroquatri- mycine dans 45,0 cm3 d'eau, et on hydrogène sur un agitateur Barr en présence de 1,4 g de Pd à 5% sur C. En l'espace de 20 minutes, la réduction s'arrête, un équivalent d'hydrogène ayant été absorbé. On filtre le mélange et on l'ajoute à la solution clarifiée de l'ammoniac concentré, élevant le pH à 9,0. On ajoute'-un égal volume d'acétone, et davantage d'am- moniac pour réajuster le pH de 8,5 à 9,0. On filtre le préci-
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pit6 obtenu au bout de 25 minutes, on le lave à l'acétone et on le sèche sous vide à température ambiante pendant 1 h.
On obtient un rendement de 1,@0 g de sel d'ammonium de quatrimycine.
EXEMPLE XVII. - Conversion de la quatrimycine en tétracycline.-
On dissout 50 mg du sel d'ammonium de quatrimycine dans 1,0 cm3 d'eau et on ajuste le pH avec de l'acide formi- que à 4,25. Après repos d'une nuit à température ambiante, la solution précipite une substance cristalline jaune pâle.
On recueille environ 20 mgdu produit cristallin par centri- fugation, on lave à lteau et on sèche sous vide. Le spectre ultra-violet du produit indique que c'est un mélange de té- tracycline et de quatrimycine contenant environ 70% de tétra- cycline. On dissout le produit dans une goutte de 2-éthoxyé- thanol, on acidifie à l'acide chlortiydrique et on laisse éva- porer jusqu'à siccité. Quand on mouille à nouveau le chlorhy- drate vitreux séché avec du 2-éthoxyéthanol, et quand on ense- mence avec une quantité minime de chlorhydrate de tétracycli- ne, la masse vitreuse cristallise en donnant un bon rende- ment de chlorhydrate de tétracycline cristallin. On identifie le produit par le spectre ultra-violet et le spectre infra- rouge, tous deux étant identiques aux spectres d'un spécimen authentique de chlorhydrate de tétracycline .
La composition du milieu de fenmentatino, les con- ditions de fermentation, les souches cultivées, et les procé- dés de récupération, peuvent varier dans une large mesure tout en restant dans le cadre de la présente invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a process for the preparation and refining of quatrimycins, which constitute a new group of antibiotics exhibiting useful antibacterial characteristics.
Quatrimycins are believed to be des-isomers of tetracycline antibiotics, in that they have the same chemical composition, molecular weight, and
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that they can derive from it by a process of discord. Each of the tetracyclines - including tetracycline, chlorotetracycline, bromotetracycline, and oxytetracycline - has a corresponding quatrimycin isomer, which is called quatrimycin, chloroquatrimycin, bromoquatrimycin, and (oxyquatrimycin, respectively.
Tetracycline is chemically referred to as
EMI1.2
the name of l-dimethylâb'lino-4,6-dioxo., - methyl-2, .a5,7, i1.- pe iit aliydroxy-l,., la, 6, la, 12, 7.2ao ct ahydronapht a ene-3 - car-. boxamide. It is not currently possible to refer to quatrimycins by a similar chemical name, because the exact structure of these bodies is not known. It appears from the ultraviolet absorption spectrum of the fourth mycins that they differ from the corresponding tetracyclines by a rearrangement of atoms relative to positions 1, 2 and 3 or 4 of the tetracycline ring. . Other explanations as to the structure of the isomers can be made, and the invention will not be bound by any hypothetical configuration of the products in question.
Quatrimycin analogs differ markedly from their respective tetracycline isomers in their properties.
EMI1.3
tees) llysinxles, chemical and biological. The products are
<Desc / Clms Page number 2>
stable and generally more soluble in water than their tetracycline isomers. They have markedly different ultraviolet and infra-red absorption spectra, as can be seen from the accompanying drawings which will be explained later.
Quatrimycins have significantly lower antibacterial activity in vitro than their tetracycline isomers against the microorganisms that have been tested, but they have comparable activity in vivo, and can be used. in the treatment of the disease in a manner very similar to that adopted for the use of tetracyclines. Dosage forms and routes of administration will best be determined by the attending physician. The different solubilities and the different physiological characteristics of the antibiotics considered make them more interesting than the tetracyclines in various special cases.
It is possible that quatrimycins are formed directly by fermentation with Streptomyces species because they have been isolated from these fermentation liquors when processed under special conditions. But it is best to prepare them directly from the corresponding tetracycline, by an isomerization process comprising certain controlled conditions which will be described below. In other words, one can obtain = quatrimycin from tetracycline, one can obtain chloroquatri-mycin from chlorotetracycline, etc.
The process of isomerization of tetracyclines to quatrimycins occurs when a tetracycline is dissolved in a suitable solvent, at certain pH, and when it is allowed to stand. At rest, isomerization takes place until an equilibrium is reached for which, apparently, one ob-
EMI2.1
t? 8nt den equal amounts aDT) roxirntivel.1ent of the tetra.-.
<Desc / Clms Page number 3>
cyclin and quatrimycin. The quatrimycin can then be recovered from the solution and separated from the initial tetracyclin.
The pH of the solution appears to be the most critical factor in isomerization. The highest quatrimycin yields are obtained in the shortest time when the pH is between 3.5 and 4.5, although pHs in a wider range also lead to appreciable conversion of the tetracyclines. in corresponding quatrimycins, in longer times. The isomerization can take place in distilled water adjusted to a pH within the preferential range, but it is very slow. One of the factors which explains this low conversion rate is the low concentration of tetracycline in the solution. Low tetracycline concentrations lead to low conversion rates.
Therefore, it is derisory that the concentration of the solution is as high as possible with respect to the tetracycline raw material.
Solvent systems in which the tetracyclines are most soluble are therefore preferable.
Isomerization most conveniently takes place at room temperature, although a higher conversion rate is obtained at higher temperatures.
It also appears that some salts and acids catalyze or increase the rate of conversion. The role these bodies play in catalyzing isomerization is not known, but may arise from the action of anions or cations in the isomerization process. Buffers are preferable because they play the additional role of maintaining the pH of the solution near the optimum value.
<Desc / Clms Page number 4>
It has also been noted that by increasing the concentration of the buffer, the rate of conversion of tetracyclines to quatrimycins is also increased.
EMI4.1
We. examined a number of solvent and buffer systems for the conversion of. fourth-mycin tetracycline. A typical group is shown in the following table. To obtain these results, a 20% solution of tetracycline hydrochloride in the solvent system is prepared, and the solution is allowed to equilibrate at room temperature for the period of time indicated in the table.
-In a few cases the solubility limit was lower
EMI4.2
to 200, and the results were determined.: for, a .: saturated soutiol1. In Tables I and II, Me denotes CH3 and Bu denotes C4H9.
TABLE 1
EMI4.3
<tb> Isomerization <SEP>% <SEP> of <SEP> quatrimycin
<tb>
<tb> System <SEP> pH <SEP> time <SEP> (h)
<tb>
EMI4.4
PO49 2Na 1M: 6sl..pe 4.2 14e0H (1; 1: l) 3.5 72 51.0 P04H2Na 4M: Mea (112) 3.5 24 35.5 PO e211 a U4: Acetone (1: 2 ) 3.5 24 '3810 POe2Na 4M: etos 1:12) 3.5 24 23.0 P04H2Na]} I: MeOH (H2) 3.5 24' 50.5
EMI4.5
<tb> P04H2Na <SEP> 1M <SEP>: BuOH <SEP>: MeOH
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (45: 1) <SEP> 3.5 <SEP> 24 <SEP> 50.5
<tb>
EMI4.6
P04H2Na 1M: MeOH (1: 2) 3.5 24 55.5 Hz0 (206 -JI cm3) 3.5 120 12 Xie0H (neutral tetracycline 169 f crrt) - 120 17 From a monk, the conversion of chloro-
EMI4.7
tf - 'tracycline to chloroquatrimycin in various solvents, and the results are shown in the following table:
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
'TOBLIAU 11. -
EMI5.2
<tb> System <SEP> Time <SEP> of iso- <SEP> Chloroqua-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> merization <SEP> trimycin
<tb>
<tb>
<tb> bear) ¯¯ <SEP> @
<tb>
EMI5.3
2-ethoxyethanol: P04H2Na 1M (2: 1) 7 43.0 2-rnethoxypropano1: P04H2Na 1M (2: 1) 1 31.1 2methoxypropanol: P04H2Na lM (2: 1) pH 2.5 1 36.4 tetralihydrofuran PO2Na 1M (2: 1) 1 40.7 thanol P04H2Na IN (2: 1) pH 2.5 2 51.0 MEPH, (MgCl2):
P002 1M Na (2: 1). 1 19.3
EMI5.4
<tb> Boric <SEP> <SEP> to <SEP> 5% <SEP> 3 <SEP> 4.5
<tb>
<tb>
<tb> cide <SEP> citric <SEP> to <SEP> 5% <SEP> 3 <SEP> 36.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ammonium oxalate <SEP> <SEP> to <SEP> 5% <SEP> 3 <SEP> 54.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acetic acid <SEP> <SEP>: <SEP> MeOH <SEP> (1: <SEP> 1) <SEP> 3 <SEP> 31.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> PO <SEP> H @ Na <SEP> 1M: <SEP> dimethylformamide <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 42 <SEP> tetrahydrofuran <SEP> (1: 1: 1) <SEP> 3 <SEP> 46.5
<tb>
<tb>
<tb> PO4H2Na <SEP> 1M <SEP>: <SEP> tetrahydrofuran <SEP> (1: 2) <SEP> 3 <SEP> 54.0
<tb>
EMI5.5
P l.H2Na lu: dimethylformamide (1: 2) 1. $, 0
EMI5.6
<tb> PO4H2Na <SEP> 1M <SEP>:
<SEP> MeOH <SEP> (1: 2) <SEP> 3 <SEP> 50
<tb>
We observe similar results when we
EMI5.7
converts bromotetracycline to bromoquatrimycin and Lloyy- .. tetracycline to oxyquatrimycin.
EMI5.8
Another Berry of experiences, indicated in t.b'Ia.
III, shows the effect of buffer concentration on the conversion of tetracycline to quatrimycin. In these experiments, the concentration of tetracycline in the solu-
EMI5.9
primitive ration was between 186 and 206 microgammas per cm3.
<Desc / Clms Page number 6>
TABLE III.-
EMI6.1
Time (days)) 1 quatrimycin PO H Na P0¯ H2Na amformate of a- 3 031, fi monium 0.1M monimn 0.01 .: 0.31 pH 3 'Hlr3J pH 3y8 piu 3.5
EMI6.2
<tb> 28 <SEP> 13 <SEP> 27 <SEP> 17
<tb>
<tb> 2 <SEP> 37 <SEP> 15 <SEP> 31 <SEP> 22
<tb>
<tb> 5- <SEP> 37 <SEP> 34 <SEP> 33
<tb>
Various buffers which maintain the pH of the solution in the preferred range can be used in addition to those indicated in the tables above for the conversion of the tetracyclines to the corresponding quatrimycins.
EMI6.3
The quatrimycins can be recovered at the expense of solutions in which they exist, by a variety of techniques. Generally, they can be recovered at the same time as the corresponding tetracyclines with which they are associated in the same way as the tetracyclines can be recovered in similar solutions. We can
EMI6.4
separating quatrimycin from tgtracycline by several methods based on differences in physical properties. For example, quatrimycins are considerably more soluble in various solvents than the corresponding tetracyclines and can be recovered by fractional crystallization.
They can also be separated from the tetracyclines by countercurrent extraction processes such as Craig's, or by chromatographic adsorption or separation chromatography.
A preferred method of recovering the fourth mycins and separating them from the associated tetracyclines consists of
<Desc / Clms Page number 7>
treating a solution of the material to remove insoluble material and inorganic salts, preparing a concentrated aqueous solution of the material by evaporation of organic solvents, if necessary, and part of the water ; and precipitating the aqueous solution with an alkali such as ammonia, triethylamine, potassium carbonate, sodium hydroxide, etc. At a pH of about 8, the product contains a high proportion of quatrimycin and a low proportion of tetracyclin, but the yield is relatively low. At higher pHs, more complete recovery of quatrimycin is obtained, but the product also contains more tetracycline.
Repeated precipitation and recrystallization produces pure quatrimycin. These methods will be illustrated in the examples which follow.
In general, quatrimycins in their neutral form, also called the free base, are soluble in water, lower alcohols, wet polar solvents, acids and bases. They are insoluble in hydrocarbons, esters, ethers and chlorocarbons.
The hydrochlorides are soluble in water, lower alcohols, 2-ethoxyethanol, wet polar solvents and pyridine bases. They are insoluble in dry butanol, acetone, esters, ethers and nonpolar solvents.
Drammonium salts are soluble in water, wet acetone, methanol, wet ethanol, propanol and butanol, wet 2-ethoxyethanol, pyridine bases, dimethylformamide and acetic acid. . They are insoluble in dry ketones, aqueous ammonia, dry higher alcohols, hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, esters and ethers.
Quatrimycins form salts and complexes
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
similar to those formed by tetracycline, varotevra-cycline, bromotetracycline and oxytetracycline. These salts include acid addition salts, such as hydrochloride, sulfate, phosphate, ascorbate, acetate, citrate, etc.
EMI8.2
as well as cation salts such as sodium, calcium, magnesium, ammonium, and alkylamide salts, and those of other alkali metals, alkaline earth metals and amines.
As noted above, quatrimycins have. the same chemical composition as their corresponding tetracycline isomers. But we can distinguish them by other ca-
EMI8.3
characteristic, partly by their infra-red and ultra-violet spectra.
. In Figure 1- attached, we see the spectrum in-
EMI8.4
fra-rouge de-la quatr; mycin obtained with a Perkin-Elmer model 21 double beam infrared recorded spectro-photometer - including a sample of pure fourth mycin hydrochloride. For comparison, and. To show its pa-
EMI8.5
This figure also shows a recording made on the same instrument for a sample of tetracycline hydrochloride prepared under the same conditions. The drawing is a plot of the actual data from the Ferkin-Elmer Model 21 spectrophotometer.
In FIG. 1, as also in FIG. 2, the wavelength in microns and the frequency in cm −1 are indicated on the abscissa below and above respectively. diagram, while the transmission in% is given on the ordinate. the solid line curve relates to tetra cyclin hydrochloride, while the dotted line relates to quatrimycin hydrochloride.
Figure 2 shows an absorption spectrum of in-
EMI8.6
fra-rouge for the al! lInonium salt of quatrymicin. This conbe is obtained for a crystalline solid phase of salt
<Desc / Clms Page number 9>
of ammonium in a plate of potassium bromide um. The characteristic absorption lines, expressed in cm-1, are found in the vicinity of:
3623 1117
3412 1091
3278 1071
2941 1054
2881 1049
2105 1022
1607 995
1503 952
1459 938 1388 921
1353 884
1333 852
1290 822
1265 812
1237 790 1206 '787
1190 773
1173 756 '1161 722 1149 701
1136 685
1126
In figures 3 to 5 attached, we see the ultraviolet spectrum of quatrimycin (solid lines) compared to the corresponding spectra of clilorotetracyclint (figure 3) of oxytetracycline (figure 4) and of tetracyclin (figure 5) (In these figures, the wavelength in millimicrons is indicated on the abscissa and the absorbance on the ordinate).
Each of these spectra was taken from the acid
<Desc / Clms Page number 10>
0.1N sulfuric acid in water, at an antibiotic concentration of about 50 mg / liter as the hydrochloride. It will be noted that the four curves are similar in general configuration, each having three points in the band of 200 to 400 millimicrons. The absolute absorption for an arbitrary wavelength can be used as a concentration index of one of these antibiotics.
Optical densities are measured by dissolving a sample in 0.1N sulfuric acid at a dilution of about 50 miurograms per cm 3. The absorbance or optical density is measured at room temperature. 'The curves are measured on a Cary recording spectrophotometer, and they give the graph of the optical density or absorbance
1. 'which is the decimal logarithm of 1. if we call 1. the intensity of the incident radiation and 1 the intensity of the radiation transmitted for a given wavelength. One centimeter quartz cell is used for the measurement. In the figures the graph of absorbance versus wavelength is shown for quatrimycin recrystallized twice as the ammonium salt.
EMI10.1
The curves for chlorotetracyc.zne, oxytetracycline and tetracycline relate to hydrochlorides at a concentration of 50 micrograms per cm3.
Figure 6 shows the ultraviolet absorption spectra of chloroquatrimycin (solid line curve and chlorotetracycline (dashed line) for the wavelength shown. In this figure 6, as well as in figure 7, the wavelength in millimicrons is plotted on the abscissa and the absorbance on the ordinate.
Figure 7 represents the absorption of ultraviolet
EMI10.2
oxyquatrimycin (solid line) and oxytetracycline (dotted line.
<Desc / Clms Page number 11>
6 and 7, the antibiotics were dissolved in the sulfuric acid
EMI11.1
rique 0.1N at a concentration of 30 microgranune s per cm3 of solution.
Ultraviolet absorption spectra and these antibiotics as shown in Figures 3-7 are very useful analytical instruments in determining the amount of a particular quatrinycin in an aqueous solution. The small scale of the curves reproduced makes it difficult to determine the ratios of the opic densities of the various antibiotics, and consequently, the following table is given, with the optical ratios of the most important quatrimycines and tetracyclines at different lengths of. waves.
TABLE IV.-
EMI11.2
255m z55m, 255m, 4 357m (Ú 357mgr 268 m, 4.i, 357m 300m, .t4 300m 217mk QuatrîmyPi; ie 1.07 1.10 2.34 2.12 ', 1.07 Chloroquatrimy- five 1, 12 2.03 3.24 a., 5 0.57 0xyquat;] inycin 1.14 1.16, 2.07 1.80 r, Ol Tetracycline 0, $$ 1.09 l, $ 6 1.69 1. 05 Ch10rQtétr4 \ cy- cjjqo o, 9 - ¯ 1.76 2.52 lt43 0.72 Terrartcre 0.90 1.24 1.92 1.55 0.96
The infrared absorption spectra of chloroquatrimycin hydrochloride (solid line) and of chlorotetracycline hydrochloride (broken line) are shown comparatively in Figure 8 (abs-
EMI11.3
c.sses: turkey length in microns and frequency in Z box; ordon- TH1es: transmission in 50).
Likewise, the ultra-red absorption spectra of oxyquatrimycin hydrochloride (solid curve) and o jt4tracficline hydrochloride (dashed line) are shown on 1u fl! Llr0 9 (1I1tllleS abscissa and ordinate than in Figure 8).
<Desc / Clms Page number 12>
Colorimetric tests with lucid sulfuric acid on quatrimycin resemble those for tetracycline and give a purplish color for both quatrimycin and quatrimycin borate.
Additional typical properties of the fourth mycins and tetracyclines are shown in Table v, in which the specific rotation is shown.
TABLE V.-
EMI12.1
<tb> Compound <SEP> Solvent <SEP> Rotation <SEP> spec-
<tb>
<tb> ¯¯¯¯¯ <SEP> cific
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ammonium <SEP> salt <SEP> of <SEP> quatrimycin <SEP> HCl <SEP> 0.2N <SEP> - <SEP> 319 <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quatrimycin <SEP> neutral <SEP> HCl <SEP> 0.2N <SEP> - <SEP> 333.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> ammonium salt <SEP> of <SEP> chloroqua-
<tb>
<tb>
<tb> trimycin <SEP> SO4H2 <SEP> 0.1N <SEP> .- <SEP> 353.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chloroquatrimycin <SEP> neutral <SEP> SO4H2 <SEP> 0.1N <SEP> - <SEP> 275.9 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chloroquatri- <SEP> hydrochloride <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> mycine <SEP> H20 <SEP> -223,
6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> Tetracycline Hydrochloride <SEP> H2O <SEP> -227
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chlorotetra <SEP> hydrochloride <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> cyclin <SEP> H20 <SEP> -241
<tb>
The melting points of quatrimycins and tetracyclines are not sharp. However, the following melting and / or decomposition temperatures are shown in Table VI.
<Desc / Clms Page number 13>
TABLE VI.-
EMI13.1
<tb> composed <SEP> Point <SEP> of <SEP> fusion, <SEP> C-,
<tb>
<tb>
<tb> Ammonium <SEP> salt <SEP> of <SEP> quatrimycin <SEP> background <SEP> to <SEP> 1700
<tb>
<tb>
<tb> Quatrimycin <SEP> neutral <SEP> background <SEP> to <SEP> 178.5 C
<tb>
EMI13.2
Atlawniuni salt of chloroquatrimycin turns brown to 156 (> background to J-lÓ4 'Neutral chloroquatrimycin turns brown to 19,' background to U, '- 1.3'
EMI13.3
<tb> <SEP> chloroquatrimycin hydrochloride <SEP> <SEP> turns brown <SEP> to <SEP> 188,
<SEP> background <SEP> to <SEP> 211-214
<tb>
<tb> Tetracycline <SEP> neutral <SEP> background <SEP> to <SEP> 170-173
<tb>
<tb> Chlorotetracycline <SEP> neutral <SEP> background <SEP> to <SEP> 168-169
<tb>
<tb> <SEP> Tetracycline Hydrochloride <SEP> <SEP> decomposes <SEP> to <SEP> 214
<tb>
<tb> Chlorotetracycline <SEP> hydrochloride <SEP> <SEP> breaks down <SEP> to <SEP> 210
<tb>
Quatrimycin is more soluble in water than tetracycline. For example, under similar conditions, when a solution of tetracycline hydrochloride is adjusted to pH 5.5 with sodium hydroxide, it is formed in a solution.
EMI13.4
tion originally containing 11-100 miur, branched by wax3, crystals of tetracycline free base, and there remains a solu-
EMI13.5
exhaustion with a concentration of 390 micrograms per cm3.
A similar solution of quatrimycin, at the same pH and under the same conditions, remains as a clear solution at pH 5.5, which shows that at pH 5.5 the base li-
EMI13.6
bre tetracycline is soluble in an amount of 0.039 '- "&, while quatramycin and many of its salts, in particular the hydrochloride, the bronihydrate, the sulfate, the phosphate, the potassium salt and the ethylene salt. are extremely soluble in water and form syrups and viscous masses
EMI13.7
treuses when we increase the. concentration.
The close chemical resemblance between tetracycline and quatrimycin is
EMI13.8
confirmed by a tendency of quatrimycin to crystallize together with tetracycline from <1.1 aqueous outflows, even if they are at lJllf 'conc (nt1''t.Loll
<Desc / Clms Page number 14>
such that quatrimycin alone would remain in solution in the aqueous phase.
Potency in vivo is shown by the injection of quatrimycin hydrochloride into mice which have come in contact with Streptococcus hemolyticus C-203. We
18 inoculated mice weighing / + 2 grams with one thousand lethal doses of S. hemopyticus C-203, and were simultaneously treated intraperitoneally with quatrimycine hydrochloride. At a dose of 10 mg / kg, 90% survive; at 5 mg / kg, 40%, survive.
Likewise, mice brought into contact with Klebsiella pneumoniae K-AD, and protected by quatrimycin hydrochloride, exhibit the following survivals:
EMI14.1
<tb> Dose, <SEP> in <SEP> mg / kg <SEP>% <SEP> of <SEP> survivors <SEP>
<tb> 80 <SEP> 90 <SEP> '<SEP>
<tb>
<tb> 40 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 10
<tb> 5 <SEP> 0
<tb>
The seven-day-old hen's eggs are contacted with Meningopneumonitis Cal.10. Unprotected embryos die Ten out of ten embryos protected by 0.15 mg of quatrimycin hydrochloride per embryo survive.
EXAMPLE I. - Quatrimycin obtained from the fermentation liquor.
A liquor resulting from the fermentation of an aqueous nutrient medium with a strain of S. aureofaciens and containing tetracycline and quatrimycin is taken, it is adjusted to pH 7.1 with 50% sodium hydroxide. 1 1/4 kg of synthetic magnesium silicate (Magnesol) are added, the mixture is stirred for 30 minutes and then filtered. The cake weighs 33.4 kg and contains 95.4% of the activity of the fermentation mass, titrated spectrophotometrically. An extract on
<Desc / Clms Page number 15>
cake three times, each time with 70 liters of butanol at pH 2.0, acidifying the fermentation mass with hydrochloric acid.
7 liters of water are added during the second and third extraction to keep the butanol phase saturated with water. The butanol extracts are combined and 0.2% decolorizing carbon (Darco) and 1% sodium chloride, calculated by weight per volume, are added thereto, and the extract is then filtered. The filtrate is allowed to settle for 10 h and the aqueous layer is removed.
The clarified extract is concentrated in vacuo at 23-
29 C, up to 16.8 liters grading 2,600 micrograms per cm3. This butanol concentrate is extracted three times with its own volume of water at a pH of 2.6. The aqueous extracts, measuring 52.0 liters, are combined and adjusted to pH 5.5 with 50% sodium hydroxide. , it is left to age 10 1/2 hours and filtered. The crude crystals contain tetracycline and quatrimycin, washed with water saturated with butanol and dried in vacuo for 16 h at 45 ° C to obtain 1068 g of product assaying 632 micrograms per milligram. . The yield from the fermentation mass is 64% of the activity.
A mixture of 80 liters of butanol, 20 liters of chloroform, 20 liters of distilled water and 20 cm3 of concentrated hydrochloric acid is prepared. After stirring and separation, the two layers formed are separated. The pH of the aqueous layer is 2.0. 2.35 liters of the aqueous phase are mixed with 4.7 kg of acid washed diatomaceous earth (Celite 545), and this mixture is strongly packed in a glass column 15 cm in diameter, to form a column of envi roll 1.10 m high. a 40g dilute of the mixed crystals of set 1 with 250 cm3 of the aqueous phase. One adjusts the pH to 2.0 with hydrochloric acid.
Onfilitre la @@@ il @e
<Desc / Clms Page number 16>
on diatomaceous earth as a filter aid, and 240 cm3 of the saturated solution containing a total of 12.75 g of the antibiotic are obtained. This solution is mixed with 480 g of Celite 545 and the Celite which is already in the column is packed over it. The column is developed with 32.2 liters of the solvent phase of the mixture. Portions of 730 cc each are taken and titrated spectrophotometrically to 365 millimicrons. Portions 28 to 35 which contain 2.68 g of activity, mainly quatrimycin hydrochloride, are combined and concentrated in vacuo in the presence of eua to give a residue of 100 cm 3 of aqueous solution.
This solution is clarified by filtration with diatomaceous earth, frozen, and dried.
A yield of 2.47 g was obtained which titrated about 80% of quatrimycin hydrochloride.
EXAMPLE II. -
Ammonium salt as quatrimycin.-
The above frozen and dried amorphous material was crystallized by diluting it with 12.4 cc of concentrated ammonia. The thick crystalline paste obtained was centrifuged and washed with another 12.4 cc portion of concentrated ammonia. The crystals, moist with ammonia, are dissolved in 20 cm3 of water and 100 cm3 of acetone are added. Crystallization begins quickly. After aging for 2 h at -10 C, the slurry is filtered. The crystals were washed with a 5: 1 mixture of acetone and water, followed by acetone, then dried in vacuo at room temperature. The quatrimycin ammonium gel crystals thus formed weigh 1.87 g.
A portion of the ammonium salt of quatrimycin obtained above, and recrystallized twice with the water-acetone-ammonia mixture, has a water content, by
<Desc / Clms Page number 17>
the Karl Fischer method, 3.98 and 3.78%. The ultra- spectrum
EMI17.1
violet of this product in 0.1N sulfuric aid is represented by figures 3, 4 and 5.
EXAMPLE III. -
A slurry of 56.5 g of tetracycline hydrochloride in 80 cm3 of PO 4 H 2 Na 1M and 160 cm3 of methanol is left to stand for one hour, and it is filtered to remove the insoluble bodies. The clear filtrate is left to stand at room temperature under a nitrogen atmosphere for 24 hours.
EMI17.2
res; at this time, the solution titrated 5,000 microgranunes per cm3 of quatrimycin, by the optical density ratio (ODR) method.
A 10 cc portion of the solution is mixed with 20 cc of water and concentrated in vacuo and nitrogen atmosphere until the methanol is removed. One brings the concentrate to 30 cm3 with water, and the pH 2.7 is adjusted to pH 5.3 with sodium hydroxide. The mixture is seeded with tetracycline, allowed to age for 15 minutes and centrifuged to remove solids, which contain 36% quatrimycin. Drying the mother liquor by freezing
EMI17.3
gives 1.25 g of a solid assaying 428 micrograms per mg of quatrimycin.
A 39.4 mg portion of the freeze-dried material is mixed with 0.25 cc of concentrated ammonia, and the crystals which immediately form are centrifuged, washed with concentrated ammonia and acetone, and they are dried under vacuum. A yield of 26.5 mg of the ammonium salt of quatrimycin is obtained.
EXAMPLE IV. - leave to stand at room temperature for
EMI17.4
before. 1 ± hours a solution of 200 r; "of ch] ', ll'hycJl' 11,1 'ne tetracycline (976 1 ;; icr; .jranuT e # par ri;) <1 ;; ii :;,>> <;, i 1 <,
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P 4-H2. \ La. 'h) and 670 cm3 of methanol. The equilibrated solution is treated with 1500 cm3 of acetone and left to stand at 4 ° C. for 2 h; at the end of this time, the precipitated salts are removed by filtration.
The solution is then concentrated under vacuum up to 400 cm3
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We splash c3. 1% ammonia gas in a 100 cc portion of the concentrate. The precipitate which forms is filtered off, washed with concentrated ammonia, then with acetone and dried under vacuum. A yield of 41.47 g of the ammonium salt of quatrimycin is obtained.
EXAMPLE V.-
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separation of the ammonium salt of quatrimycin and conversion to hydrochloride.- -Or purify 40 g of crude neutral quatrimycin (632 micrograms per mg) by the method of chromatography.
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that the following to eliminate the head! 1. "afQy'Cli # and the others impregnated" is: s A mixture of 80 liters of bentanol is prepared; 20 liters of chloroform; 20 iters iëdti ë 20 em3 of concentrated hydrochloric acid. After stirring and decaiitatiofii the two layers are separated. The pH of the aqueous phase is 2.0. 2.35 liters of this aqueous phase and 4.7 kg of acid washed diatomaceous earth (Celite 545) are made a mixture, and packed tightly into a 15 cm glass column. in diameter to form a column about 1.10 m high.
40 g of the crude quatrimycin are mixed with 250 cm3 of the aqueous phase prepared above and the pH is adjusted.
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at 2, L1 with L5 hydrochloric acid. The slurry is filtered and the filtrate (natural solution containing a total of 2r q5 g ri 'arxt zbiotia ue) is mixed with / d80 Celite 54, and the mixture is mixed.
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stand on top of the column content.
The column is developed with 32.2 liters of the solvent phase. Portions of 730 cm 3 are taken and titrated spectrophotometrically. We combine portions 28 to
35, which contained 2.68 g of activity, mainly fourth-mycin, and were concentrated in vacuo in the presence of water to give a residue of 100 cm 3 of aqueous solution. This solution is filtered, frozen and dried to give 2.47 g of an amorphous product containing about 80% quatrimycin. The crystallization is carried out by diluting with 12.4 cm3 of concentrated ammonia.
The crystals are centrifuged, washed with ammonia, then recrystallized by dissolving in 20 cm3 of water and adding 100 cm3 of acetone,
After aging for 2 hours at -10 ° C., the crystalline ammonium salt of quatrimycin is filtered off, washed with 5: 1 acetone-water mixture, then with acetone, and dried in vacuo.
A yield of 1.87 g of a product assaying 935 micrograms per mg is obtained.
A portion of this material is re-chromatographed by the method described above. Appropriate portions of the column flow liquid are concentrated in vacuo, in the presence of water, to give an aqueous concentrate which is freeze dried. The product is converted to the crystalline ammonium salt in ammonia, and the resulting product is re-chromatographed, as before, by passing an acidic solution (HCl), pH 2.0, through a column of. Celite.
Concentrate the appropriate portions in the presence of water to obtain an aqueous solution which is freeze dried to give amorphous quatrimycin hydrochloride.
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EXAMPLE VI.- Neutral quatrimycin.-
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A mixture of the crude ammonium salt of quatrimycin was prepared, totaling 1,171 g.
The crude products are obtained by -a -méthod similar to that described in Example III. The mixture is dissolved in 4 liters of water by adding 150 cm3 of concentrated hydrochloric acid to pH 6.5. After having filtered out the insoluble impurities, 160 cm3 of concentrated ammonia is added to raise the pH to 8.0 and crystallization occurs. The mixture is stirred and the product is filtered, washed with acetone. -water 4: 1, water, acetone-water 2: 1, and vacuum dried.
A solution of 300 g of this ammonium salt in two liters of water is taken, adjusted to pH 5.75 with 48 cm3 of concentrated hydrochloric acid. The crystalline product is filtered off and washed with water.
Take a slurry of the wet product in 300 cc of water, treat with hydrochloric acid to dissolve to pH 4.0, then adjust to pH 7.0 with concentrated ammonia. The resulting crystal boil is allowed to age and is filtered, the product washed and dried in vacuo. A yield of 62.8 g is obtained.
2 g of neutral quatrimycin are stirred in 25 cm3 of water, and the pH is adjusted to 1.20 with concentrated hydrochloric acid. The resulting solution is filtered and adjusted to pH 5.75 with concentrated ammonia. The crystalline product is filtered, washed with water and acetone, and dried in vacuo. Analysis: calculated for quatrimycin neu-
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be C2zH = 120): C: 5g, &; H: 5.44; It 6.32; 0: $ 2, $. Effective: C T: 57988; ; H: 5th58; i1 6.02; .0: 30.52 (diff);
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loss on desiccation: 2.78; ash: 0.
EXAMPLE VII. - Preparation of the ammonium salt of chloroquatrimycin.
A solution of 100 g of chlorotetracycline hydrochloride in 500 cm3 of a 1: 2 mixture of
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PO4H2N'a 114 and dimethylformalide, place on a rotary stirrer at room temperature for about 16 hours and filter to remove the insoluble portion. The inorganic salts are precipitated by the addition of 750 cm3 of acetone and they are removed by filtration. Concentrated ammonia is added to adjust the pH to 8.0 and the mixture is stirred for one hour to allow complete crystallization. The product is filtered, washed with a mixture of solvents comprising 2 parts by volume of acetone and 1 part by volume of dimethylformamide; then with acetone, and dried.
The product is the ammonium salt of chloroquatrimycin ...
A second crop is obtained by adding a further 250 cm3 of acetone. After filtration, washing and drying, the product weighs 7.89 g.
EXAMPLE VIII. -
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Preparation of the ammonium salt of cliloroquatrimycin.
A solution is prepared by dissolving 20 g of chlorotetracyline hydrochloride in 400 cm3 of 1M PO4H2Na and 800 cm3 of methanol. Some crystals form at the expense of the solution, and they are removed by filtration. The clear solution is left to stand at room temperature under a nitrogen atmosphere for 3 days.
To remove methanol, the equilibrated solution is concentrated in vacuo, with nitrogen, to a volume of 194 cm3. The concentrate is then extracted five times with 50 cm3
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benzyl alcohol, and the extract was dried over anhydrous sodium sulfate.
The activity is precipitated by gradual addition of the extract to 6 liters of ether. The precipitate is filtered, washed with ether, then with carbon tetrachloride, and dried in vacuo to obtain 10.47 g of product.
The amorphous precipitate is stirred with 52.5 cc of concentrated ammonia to produce immediate crystallization.
The product is centrifuged. It is washed with concentrated ammonia, then with acetone, and dried in vacuo. A yield of 5.2 g is obtained.
EXAMPLE IX Preparation of chloroquatrimycin hydrochloride
A sample of 209 mg of the se) 1, of ammonium prepared in Example VIII is taken, it is stirred in 2 cm3 of a mixture of 98% cellosolve and 2% water, and it is treated with concentrated hydrochloric acid. until the pH is less than 2. The amorphous insolubles are removed by centrifugation, and the supernatant liquor is allowed to crystallize for 4 1/2 hours at room temperature. The product is filtered, washed with water, then with anhydrous ethanol, and dried in vacuo. Yield 65.6 mg.
EXAMPLE X Preparation of neutral chloroquatrimycin.
A 50 mg sample of the ammonium salt prepared in Example VIII is taken, diluted with 0.3 cm3 of 0.1N HCl and treated with a 'drop of concentrated hydrochloric acid'. produce the solution at a pH of about 5 '.
A crystalline precipitate readily forms, it is centrifuged, washed with water and dried by freezing.
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The optical properties of quatrimycins are not easy to determine because the crystals are very small and are not well defined. However, chloroquatrimycin spus' free base form has an alpha refractive index of 1.607 0.003 and a beta refractive index of 1.688 ¯ 0.003. The corresponding refractive indices for chlo tetracycline free base are alpha 1.650 + 0.005 and beta 1.672 + 0.005. Chloroquatrimycin hydrochloride has a beta refractive index of 1.694¯ 0.003 with the optical sign being positive. Chlorotetracycline hydrochloride has a beta index of 1.705¯ 0.003 and a negative optical sign.
EXAMPLE XI. -
Crude ammonium salt of chloroquatrimycin was prepared by a method similar to Example III. A 1.43 kg portion of the material was dissolved in 2.5 liters of water to form a solution at pH 7.6. The addition of 250 cm3 of concentrated ammonia brings the pH to 9.3 and crystallization begins. After stirring for 1 hour, the product is filtered, washed with a 4: 1 acetone-water mixture, then with acetone, and dried in vacuo.
A yield of 444 g of ammonium salt of chloroquatrimycin is obtained. f
A solution of 49.7 gr of the above product in 400 cm3 of water is prepared, and the mixture is crystallized.
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neutral chloroquatrimycin by addition of 14.2 cm3 of concentrated hydrochloric acid up to pH 5.5. After aging for two hours, the product is filtered, washed with acetone and dried in vacuo.
1 g of this product is dissolved in 30 cm3 of methanol, quickly filtered and crystallization is initiated by scraping the wall of the vessel. The crystalline neutral chloroquatamycin is filtered off, washed with water and methanol, and dried in vacuo.
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Analysis: Calculated for C22H23N2C108:
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: 55,; H: t., 0 Pd: 5, $ c-; Cl 7.41; 0: 26.7. Effective: C: 55.03; H: 4ego; TvT: 5.3; C1 7.36; 0.26, Se (diff), ash 0.1%; loss on drying 0.37%.
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EXIàIPIE XII. - Preparation of oxyquatrimycin.Beutre.-, .'l] A solution of 20.2 g of neutral oxytetracycline in 100 cm3 of glacial acetic acid is taken, it is stirred
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under nitrogen atmas-ohexe for about 24 hours, at this time it titrates 60..00 mfcrograms of oxyquatrimycin-per cm3.
The solution is mixed with 500 cm3 of water and concentrated in vacuo under a nitrogen atmosphere to a volume of 100 cm3.
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Add a second, 500 cc portion of water, and repeat the concentration. Recrystallization, which begins shortly
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te! np & apréw, 3a second, addition of water, continues throughout the remainder of the concentration. The crystals (mainly oxvjSetracycline) are filtered off and the filtrate is dried with c; é.t pr, h.¯'en3r 6.15 g of product containing 660 microgranunew with rozyquatrimycin per mg.
The addition of 30 cm3 of water to the amorphous material causes the immediate formation of crystals, which are dissolved by adding 3.1 cm3 of concentrated ammonia to pH 9.2.
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When o t-ra: ite; with 2.3 cm3 of 6N hydrochloric acid, up to the pX 'to # ..,.: Slow crystallization appears. After 30 minutes, the product is filtered off and washed with water. and dried in vacuo Yield: 2.35 g, 920 micrograms of oxy-quatrimycin per mg.
A second crop of crystals is isolated from the mother liquor by further adjusting the pH to 5.6 with 1.8 cm3 of 6N hydrochloric acid. After washing and drying, the
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product weighs 2.79 as 5 ± 0 micrograms of oxyqu,). trL, -, y- eine per mg.
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EXAMPLE XIII. -
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Renewal of the sodium salt of oxygenatrimycin. A suspension of 202 mg of neutral oxyquatrimycin in 7.5 cm3 of methanol is prepared. Partial dissolution occurs, but this is followed by reprecipitation.
When 50 mg of sodium hydroxide dissolved in 2.5 cm3 of methanol are added, the solids have completely dissolved, but after standing for 2 1/2 hours at 4 ° C., the sodium salt no longer crystallizes. Another 20 mg of sodium hydroxide, dissolved in 1 cm3 of methanol is added. After 18 haures at -11 C, there is some-
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quen 9 = 5 jamac! of crystals, when divided, abundant crystallization follows. The slurry is allowed to age for an additional 4 hours at -11 C, and filtered. The product is washed with methanol and dried in vacuo. Yield: 186 mg.
EXAMPLE XIV.-
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'. at.,. ^ ss:.:, d, u oxyquatrimycin hydrochloride .... take a solution of 98.5 mg of neutral oxyquatrimycin in 0.5 cm3 of 3N hydrochloric acid, and it is ened-
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this with xyq {uatrimycin hydrochloride, and rapid crystallization occurs. A further 0.3 cc of 3N hydrochloric acid is added to dilute the slurry and facilitate filtration. The filtered product was washed with acetone and dried in vacuo to obtain 47.3 mg; assaying 925 micrograms of oxy. quatrimycin per mg.
EXAMPLE XV.-
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Preparation of neutral uquatrinyein. -
A slurry of 10.06 g of oxytetracycline hydrochloride and 2.06 g of potae sium acetate in 50 cm3 of glacial acetic acid is stirred for 4 hours until dissolution occurs, and the mixture is filtered. slight insoluble residue. The solution is left to stand overnight under
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of nitrogen, mixed with 250 cm3 of water, and concentrated in vacuo to 50 cm3. Another 250 cm3 portion of water is added, and the concentration step is repeated.
The crystalline precipitate, which is mainly oxytetracycline, is filtered off and washed with water. The filtrate and wash liquor are combined, freeze-dried to give 3.33 g of crude oxyquatrimycin.
The amorphous product is dissolved in 16.7 cm3 of water and the insoluble matters are removed by centrifugation.
The supernatant liquor is adjusted to pH 6 by addition of concentrated ammonia, and stirred for 20 minutes. The crystalline product is filtered off, washed with water and dried under vacuum to give 1.7 g.
The product is recrystallized four times with water, dissolving it at pH 9.2 and using ammonia for pH adjustment, and reprecipitating by adding hydrochloric acid to pH. 8. C:
Analysis: calculated for C22H24N2O94H2O: / 49.6; H, 6.06; N: 5.26; 0: 3.91; H2O; 13.5. Effective: C: 48.51; 48.50; H: 6.16; 6.05; N: 4,. $ 2; 5.04; 0: 40.51; 40.41; (by difference); H2O; 12.40; .12.42.
EXAMPLE XVI. - Reduction of chloroquatrimycin.
5 g of chloroquatri-mycin ammonium salt are dissolved in 45.0 cm3 of water, and hydrogenated on a Barr stirrer in the presence of 1.4 g of 5% Pd on C. In the space of 20 minutes. minutes, the reduction stops, one equivalent of hydrogen having been absorbed. The mixture is filtered and added to the clarified solution of concentrated ammonia, raising the pH to 9.0. Add an equal volume of acetone, and more ammonia to readjust the pH to 8.5-9.0. We filter the preci-
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pit6 obtained after 25 minutes, washed with acetone and dried in vacuo at room temperature for 1 h.
A yield of 1.0 g of quatrimycin ammonium salt is obtained.
EXAMPLE XVII. - Conversion of quatrimycin to tetracycline.
50 mg of the ammonium salt of quatrimycin is dissolved in 1.0 cc of water and the pH is adjusted with formic acid to 4.25. After standing overnight at room temperature, the solution precipitates a pale yellow crystalline substance.
About 20 mg of the crystalline product is collected by centrifugation, washed with water and dried in vacuo. The ultraviolet spectrum of the product indicates that it is a mixture of tetracycline and quatrimycin containing about 70% tetracyclin. The product is dissolved in a drop of 2-ethoxyethanol, acidified with hydrochloric acid and allowed to evaporate to dryness. When the dried glassy hydrochloride is rewetted with 2-ethoxyethanol, and when seeded with a minimal amount of tetracycline hydrochloride, the glassy mass crystallizes giving a good yield of crystalline tetracycline hydrochloride. . The product is identified by the ultraviolet spectrum and the infrared spectrum, both of which are identical to the spectra of an authentic specimen of tetracycline hydrochloride.
The composition of the fenmentatino medium, the fermentation conditions, the strains cultivated, and the recovery methods, can vary widely while remaining within the scope of the present invention.
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