Verfahren zur Herstellung antibakteriell wirksamer Kanamycin-Verbindungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung antibakteriell wirksamer Verbindun gen. Das Verfahren besteht darin, dass ein mono- cyclischer aromatischer oder heterocyclischer Mono aldehyd mit Kanamycin-Base umgesetzt und das wasserunlösliche Produkt abgetrennt wird.
Die Verfahrensendstoffe leiten sich vom Anti biotikum Kanamycin ab. Das Antibiotikum Kana- mycin ist ein gut verträgliches Antibiotikum, welches für seine Wirkung gegen grampositive Bakterien, gramnegative Bakterien und Mycobakterien be kannt ist.
Dank der Stärke seiner Wirkung und der Breite seines Spektrums kann es als allgemeines Desinfektionsmittel, in der Veterinärmedizin gegen Euterentzündungen von Rindvieh und in der Human medizin zur Bekämpfung der Tuberkulose sowie von durch grampositive und gramnegative Bakterien ver ursachte örtliche oder synthetische Infektionen ver wendet werden.
Wie andere stark wasserlösliche Anti biotika der Art von Streptomycin und Neomycin, wird bei der oralen Verabreichung auch Kanamycin nur spärlich absorbiert und wird infolgedessen bei Verwendung als Heilmittel bei systemischen Infek- tionen parenteral gegeben. Leider bewirkt die In jektion von Lösungen der Kanamycin-Base oder des -Sulfates nur kurz dauernde Kanamycinblutspiegel- werte; solche Injektionen müssen deshalb oft wieder holt werden.
Dies bedeutet für den Patienten eine Quelle von sowohl Schmerzen wie Kosten. Weiter macht es die häufige Kontrolle durch einen Arzt oder eine Krankenschwester notwendig und führt zu einem unerwünschten Blutspiegeldiagramm, das durch häufige Spitzen und Täler gekennzeichnet ist.
Es wurde nun gefunden, dass die Endstoffe des vorliegenden Verfahrens hohe Kanamycinblutspiegel- werte ergeben, die über lange Zeitspannen erhalten bleiben.
Vorzugsweise wird so verfahren, dass mindestens 4 Mole des Monoaldehydes mit einem Mol Kanamy- cin-Base in alkalischem wässrigem Medium bei einer Temperatur zwischen etwa 0 und 100 umgesetzt wird.
Für das erfindungsgemässe Verfahren sind die durch die folgenden Formeln wiedergegebenen Aldehyde bevorzugt:
EMI0001.0044
worin Ri Wasserstoff, Chlor, Brom, eine Hydroxyl-, eine niedere Alkyl- oder eine niedere Alkoxygruppe, R2 Wasserstoff, Chlor, Brom, eine Hydroxyl-, eine niedere Alkyl-, eine niedere Alkoxy-, die Nitro-, eine Dialkylaminogruppe oder zusammen mit R,
Me- thylen-dioxy und R3 Wasserstoff, Chlor, Brom, die MT tro- oder eine niedere Alkylgruppe bedeutet.
Ebenfalls bevorzugt ist die Durchführung der er findungsgemässen Umsetzung in Wasser oder in Mi schungen von Wasser und mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, wie z. B. niedere aliphatische Al kohole.
Letztere werden oft zur Lösung der einen Reaktionskomponente, nämlich des Aldehyds, ver wendet. Die Menge des verwendeten Aldehyds kann sich, in molaren Mengen ausgedrückt, zwischen 4- und 10mal die Menge des eingesetzten Kanamycins bewegen.
Das wasserunlösliche Produkt wird in an sich bekannter Weise gewonnen, nämlich z. B. durch De kantieren oder durch Auffangen auf einen Filter. Die Reaktion wird bei alkalischen pH-Werten durch geführt, um sicherzustellen, dass das Kanamycin in Form der freien Base vorliegt. So verwendet man eine wässrige Lösung der freien Kanamycin-Base, welche einen pH-Wert von ungefähr 10 aufweist. Oder man verwendet die wässrige Lösung eines Säure additionssalzes von Kanamycin, z.
B. Kanamycin- Sulfat, und stellt auf einen pH-Wert von etwa 10 oder mehr, z. B. pH = 10, 10,5 oder 11, ein. Beim Alkalizusatz, z. B. von Natriumhydroxyd, geht das Kanamycin-Salz in die Form seiner freien Base über. Die Produkte des vorliegenden Verfahrens können durch Zusatz von wässriger Säure, z. B. Schwefelsäure, Essigsäure, bei einem pH-Wert vor zugsweise unter 4 leicht wieder in Kanamycin zu rückverwandelt werden.
<I>Beispiel 1</I> Zu einer gerührten Lösung von 2 g Kanamycin in 15 ml Wasser gibt man 3,5 g Salicylaldehyd. Man rührt noch während 15-20 Minuten und sammelt dann das ausgefallene gelbe Tetrasalicyliden-Kana- mycin auf einem Filter und trocknet es. Die Aus beute beträgt 4,8 g. Zersetzung über 165 . Im Le- bendversuch nach der Verdünnungsmethode wurden 340 mcgimgm Kanamycin bestimmt. Das Produkt ist unlöslich in Wasser, löslich in wässrigem Natrium hydroxyd und zersetzt sich in Gegenwart von Säuren.
EMI0002.0048
Berechnet: <SEP> (C4rH52N4015): <SEP> 61,32 <SEP> C; <SEP> 5,83 <SEP> H
<tb> Gefunden: <SEP> 60,52 <SEP> C; <SEP> 5,96 <SEP> H <I>Beispiel 2</I> Zu einer Lösung von 11,4 g Kanamycin in 50 ml Wasser gibt man auf einmal eine Lösung von 6,80 g Anisaldehyd in Methanol zu. Die erhaltene Mischung wird während 15 Minuten gerührt, wobei ein Tempe raturanstieg stattfindet. Nach dem Stehen während mehrerer Stunden setzte die klare farblose Lösung eine kristalline Fällung von Tetraanisyliden-Kana- mycin ab, welches durch Filtration gewonnen, in kochendem Methanol gelöst, mit Kohle behandelt und filtriert wird.
Das warme Filtrat wird mit Wasser verdünnt; nach dem Stehen über Nacht bei Raum temperatur setzen sich 7,5 g eines weissen kristallinen, bei 193-196 (Zers.) schmelzenden Produktes ab.
Der obige Versuch wurde ausgehend von 20 g Kanamycin in 100 ml Wasser und 20g Anisaldehyd in 100 ml Methanol wiederholt. Man erhält 28;5 g Tetra-p-methoxybenzyliden-Kanamycin vom Schmp. 193-196 (Zers.). Im Lebendversuch nach der Ver dünnungsmethode und Prüfung gegen B. subtilis wur den 400 mcgjmgm Kanamycin bestimmt.
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Berechnet <SEP> (C5aH6oN4015): <SEP> 62,7 <SEP> C; <SEP> 6,27 <SEP> H
<tb> Gefunden: <SEP> 62,6 <SEP> C; <SEP> 6,66 <SEP> H <I>Beispiel 3</I> Ein Überschuss an Salieylaldehyd (22 g; 18 Mol) wird tropfenweise einer gerührten Lösung von Kana- mycin (18,6 g; 0,04 Mol) in 150 ml Wasser<I>zuge-</I> setzt. Nach 45 Minuten Rührzeit wird das gelbe aus gefallene Tetra - o - hydroxybenzyliden - Kanamycin durch Filtration abgetrennt, luftgetrocknet, mit Äther gewaschen und wieder getrocknet. Ausbeute 34,5 g.
<I>Beispiel 4</I> Zu einer Lösung von 11,4 g Kanamycin in 50 ml Wasser gibt man unter Rühren eine Lösung von 7,0 g p-Chlorbenzaldehyd in 50 ml Methanol. Die Temperatur der Lösung steigt auf etwa 40-50 , und bald darauf wird ein öliger Rückstand ausgeschieden; nach dem Ankratzen erstarrt das Öl zu Kristallen. Nach dem Stehen über Nacht bei Raumtemperatur trennt man die Rohkristalle des Produktes, nämlich Tetra p-Chlorbenzyliden-Kanamycin, durch Filtration ab und löst sie in heissem, mit Kohle versetztem Me thanol. Darauf wird filtriert und das heisse Filtrat bis zu beginnender Kristallisation mit Wasser versetzt.
Der weisse kristalline Endstoff wurde auf einem Filter gesammelt, im Vakuum bei 61 während zwei Stun den getrocknet und gewogen. Ausbeute 5,5 g. Zer setzung bei 213-216 . Wassergehalt 3,88 alo-. 310 mcg Kanamycin,,'mgm im Lebendversuch. Berechnet (C46H48N4011C14): 56,7 C; 4,96 H Gefunden (unter Berücksichtigung von<B>3,880/0</B> Feuchtigkeit): 56,94 bzw. 56,74 C; 5,02 bzw. 4,73 H.
Der Versuch wird wiederholt, wobei zu einer gerührten Lösung von 20 g Kanamycin in 100 ml Wasser eine Lösung von 14 g p-Chlorbenzaldehyd in 150 ml lsopropylalkohol gegeben wird. Nach been deter Eintragung wird die Lösung während 15 Mi nuten gerührt, auf 60 erwärmt und mit 100 ml Wasser verdünnt. Nach dem Stehen bei Raumtempe ratur werden 22 g eines farblosen kristallinen Pro duktes erhalten, welches nach Umkristallisieren aus Methanol-Wasser einen Zersetzungspunkt 213-216 aufweist.
<I>Beispiel 5</I> Nach dem Verfahren der Beispiele 1-4. werden folgende Verbindungen hergestellt: Tetra-p-dimethylaminobenzyliden-Kanamycin vom Schmelzpunkt 255-258 , Tetraveratryliden-Kanamycin vom Schmelzpunkt 173-175 (Zers.), Benzyliden-Kanamycin vom Schmelzpunkt 235-237 (Zers.), N,N,N",N"'-Tetra-(2,4-dichlorbenzyliden)- Kanamycin, N,N'N",N"'-Tetra-p-methylbenzyliden- Kanamycin,
N,N',N",N"'-Tetra-p-nitrobenzyliden-Kanarnycin. <I>Beispiel 6</I> Um die wasserunlöslichen Derivate N,N',N",N"'-Tetra-2-pyridincarboxyliden- Kanamycin und N,N',N",N"-Tetra-2-thiophencarbonyliden- Kanamycin zu erhalten, wird nach Beispiel 5 vorgegangen, wobei allerdings das p-Dimethylaminobenzaldehyd durch die gleiche Menge 2-Pyridincarboxaldehyd (2-Formylpyridin) oder 2-Thiophenaldehyd (2-Thiophencarbonal;
2-Formylthiophen) zu ersetzen ist. Gleicherweise können 3-Formylpyri- din und 4-Formylpyridin zur Herstellung der ent sprechenden Isomeren Verwendung finden.
<I>Beispiel 7</I> Weitere substituierte wasserunlösliche Tetra- benzyliden-Kanamycine werden nach dem Verfahren von Beispiel 4 gewonnen, wenn man das p-Chlor- benzaldehyd durch gleiche Mengen der folgenden Aldehyde ersetzt:
3,4-Dimethylbenzaldehyd, 5-Chlor-2-hydroxybenzaldehyd, 5-Brom-2-hydroxybenzaldehyd, Zimtaldehyd, 2,4-Dihydroxybenzaldehyd, 2-Äthoxybenzaldehyd, 3-Äthoxy-4-hydroxybenzaldehyd, 4-Äthoxy-2-hydroxybenzaldehyd, 3-Hydroxybenzaldehyd, 4-Hydroxybenzaldehyd, 2-Methoxybenzaldehyd, 3-Nitrobenzaldehyd, Piperonal und 4-Isopropylbenzaldehyd.
<I>Beispiel 8</I> Durch tropfenweisen Zusatz von 10 g Furfural zu einer gerührten Lösung von 10 g Kanamycin in 100 ml Wasser, nachfolgendes Erwärmen auf dem Dampfbad und Rühren während 30 Minuten erhält man das wasserunlösliche N,N',N",N"' - Tetra- furfuryliden-Kanamycin.
In gleicher Weise können substituierte Furfu- ryliden-Derivate hergestellt werden, in dem man als Ausgangsmaterial z. B. 5-Chlorfurfural, 5-Brom- furfural, 5-Nitrofurfural oder 5-Methylfurfural ver wendet. Genau so kann man von den entsprechen den Isomeren substituierten oder unsubstituierten Aldehyden der 3-Formylfuran oder 3-Formylthio- phen-Reihe ausgehen.
In der vorliegenden Beschreibung werden die Endstoffe des erfindungsgemässen Verfahrens als (aromatische) Carboxyliden-, z. B. Benzyliden-Deri- vate, bezeichnet. Da aber im Kanamycin die aktiven Aminogruppen zu Hydroxylgruppen benachbart stehen, kann die am Kanamycin-Molekül stattfin dende Reaktion wie folgt veranschaulicht werden:
EMI0003.0074
Der tatsächlich stattfindende Mechanismus ist eine Frage der Theorie.
Es soll hier lediglich fest- gehalten werden, dass der Ausdruck Carboxyliden auch die isomere Oxazolidin-Form mit umfasst.