CH388937A

CH388937A - Verfahren zur Herstellung von Derivaten des Tetracyclins

Info

Publication number: CH388937A
Application number: CH6221558A
Authority: CH
Inventors: Cannon Cheney Lee; Joseph Gottstein William
Original assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1957-08-08
Filing date: 1958-07-25
Publication date: 1965-03-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Derivaten des Tetracyclins
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer grossen neuen Gruppe antibakteriell wirksamer Derivate von Tetracyclin-Antibiotika.

Folgende vier Tetracyclin-Antibiotika haben besonderes Interesse erlangt: Tetracyclin, Chlortetracyclin, Oxytetracyclin und Bromtetracyclin. Tetracyclin ist an sich das gebräuchlichste derselben; Tetracyclin, Chlortetracyclin und Oxytetracyclin bilden eine bevorzugte Untergruppe wegen ihrer leichten Erhältlichkeit und ihrer erwiesenen klinischen Nützlichkeit.

Es wurde gefunden, dass man zu Verbindungen der
EMI1.1

<tb> Formel <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> <SEP> CH3 <SEP> OH <SEP> l <SEP> N
<tb> <SEP> ff¸¸ <SEP> OH
<tb> <SEP> II <SEP> 1 <SEP> OHIl <SEP> C-NH-CH2-B
<tb> <SEP> O <SEP> O <SEP> OH <SEP> O <SEP> ll
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> R
<tb> gelangt, worin B ein Stickstoffatom als Bestandteil einer primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe oder eines heterocyclischen Ringsystems, R eine veresterte Carboxygruppe oder den Acylrest einer Carbon- oder Sulfonsäure, X Wasserstoff, Chlor oder Brom und Y Wasserstoff oder Hydroxyl bedeutet, wobei jedoch, wenn X Chlor oder Brom bedeutet, Y Wasserstoff ist, und wenn Y Hydroxyl bedeutet, X Wasserstoff ist,

wenn man ein entsprechendes Tetracyclin mit freier Hydroxylgruppe in 10 Stellung mit einer eine veresterte Carboxygruppe oder einer den Acylrest einer Carbon- oder Sulfonsäure abgebenden Verbindung umsetzt.

In der obigen Formel kann B z. B. ein niedriger Dialkylamino- oder der Dibenzylaminorest, ferner der Piperidino-, Pyrrolidino-, Morpholino-, 2, 6-Dimethylmorpholinorest, ein niedriger N'-Alkylpiperazinorest oder der Pipecolinorest sein.

Wegen der Leichtigkeit, mit welcher N'-Morpholinomethyl-tetracyclin (N' bezeichnet das Amid-Stickstoffatom) in hohem Reinheitsgrad hergestellt werden kann, wird vorzugsweise diese Verbindung als Ausgangsstoff für das erfindungsgemässe Verfahren verwendet. Gebräuchliche Lösungsmittel, in welchen sich die Reaktionen durchführen lassen, sind: Pyridin, Eisessig, Äthylcarbamat, N,N-Dimethylacetamid, N Methyl- 2 -pyrrolidon, 1,2 - Dimethoxyäthan, N,N Dimethylformamid, Diäthylenglycol- dimethyläther, Formamid und Dimethylsulfoxyd.

Die Reaktion lässt sich im Temperaturbereich von A0 bis 50 , entsprechend der Art und der Reaktionsfähigkeit der besonderen Reaktionspartner, durchführen.

Die genannten Ausgangsstoffe können nach bekannten allgemeinen Methoden hergestellt werden, von welchen beispielsweise die folgenden genannt seien:
A. 1 g (0,00225 Mol) wasserfreie Tetracyclinbase, 0, 101 g (0,0025 Mol) Paraformaldehyd und 0,308 g (0,0025 Mol) Morpholin-hydrochlol id werden am Rückfluss vier Stunden lang in 25 ml absolutem Äthanol gekocht, wobei zwischenhinein eine weitere Menge von 0, 101 g Paraformaldehyd zugesetzt wird.

Schliesslich werden 2 Tropfen konzentrierte Salzsäure zugegeben und die Reaktionsmischung abgekühlt.

Hierbei entsteht das gewünschte Produkt N'-Morpholinomethyl-tetracyclin-hydrochlorid. Es wird als eine kristalline, antibakteriell wirksame feste Substanz isoliert, die sich in ihrer spezifischen Drehung von Tetracyclin-hydrochlorid unterscheidet. Das Produkt wird in die freie Base übergeführt, worauf eine äquivalente Menge Alkali angelagert wird.

B. 1 g (0,00225 Mol) wasserfreie Tetracyclinbase, 0, 182 g (0,00225 Mol) 370,0iger wässriger Formaldehyd, 0,101 g (0,00225 Mol) Morpholin und 25 ml Äthanol werden vermischt und 3 Stunden lang auf dem Wasserbad am Rückfluss erhitzt. Nach Abtreiben des Lösungsmittels im Vakuum wird der Rückstand mit einem niedrigen Kohlenwasserstoff (Skellysolve A) verdünnt, wobei eine feste, antibakteriell wirksame Substanz, das N'-Morpholinomethyl-tetracyclin, ausfällt. Nach dem Abfiltrieren desselben wird das Produkt in ein Säureadditionssalz, z.B. das Hydrochlorid, übergeführt, indem man es in Wasser auflöst und dann 1 Äquivalent Säure zugibt.

Das feste N'-Morpholinomethyl-tetracyclin, im Gewicht von 0, 85 g, ergibt im Bioversuch einen Wirkungswert entsprechend 600 mcg. Tetracyclin pro mg. Seine Wasserlöslichkeit beträgt 100 mg/ml.

Seine Drehung beträgt 24 D = -193.0 in 0,1 n Salzsäure (c = 0,1).

Analyse (berechnet für C27H35N3O9): C = 59,5%; H = 6,48%; N = 7,71%. Gefunden: C = 59,6%; H = 6,30%; N N 8,01%.

Nach ähnlicher Verfahrensweise können andere Mannich-Basen des Tetracyclins hergestellt werden, wie z.B.: N'-Dibenzylaminomethyl-tetracyclin-hydrochlorid, Smp. (Zersetzung) 190 bis 200 , N'Dimethylaminomethyl-tetracyclin-hydrochlorid, N'-Piperidino methyl-tetracyclin-hydrochlorid, -Ca]D" -130,5" (c 4,0; 1 n HC1); N'-Pyrrolidinomethyl-tetracyclin-hydrochlorid, Smp. 158 bis 165 C (Zersetzung); N'-(Methyl piperazinomethyl)-tetracyclin-hydrochlorid; N'-(4'- 2', 6'-lDimethyl-morpholinomethyl-tetracyclin,- [a] 2r6'-213 (c = 0,05 Wasser).

Beispiel 1
Ein Gemenge von 5,4 g (0,01 Mol) N'-(Morpholinomethyl)-tetracyclin und 7,4 g Äthylcarbamat wurde auf dem Wasserbad bis zum völligen Lösen erwärmt.

Hierzu wurden 2,1 g (0,011 Mol) 3-Nitro-phthalsäureanhydrid zugegeben. Nachdem ungefähr 5 Minuten lang auf 70 bis 90 erwärmt worden war, hatte sich noch nicht alles Anhydrid gelöst. Nach Zugabe von Wasser (10 ml) wurde die Lösung von der kleinen Menge des nicht umgesetzten Anhydrids abdekantiert.

Nach Zugabe von weiteren 40 ml Wasser fiel der feste Ester aus. Nachdem zur Aufschlämmung 1,5 g Natriumbisulfit zugegeben und im Eis abgekühlt worden war, wurde das feste l0-O-(3'-Nitro-phthalyl)-N' (morpholinomethyl)-tetracyclin abfiltriert und im Vakuum über P206 getrocknet. Es wurden 2,5 g erhalten.

Die Substanz erwies sich als löslich in konzentriertem und verdünntem wässrigem NaHCO, Dimethylformamid und Methylcellosolve, als unlöslich in Methanol, Aceton, Chloroform und Acetonitril. Das Produkt wurde bei Raumtemperatur in Dimethylformamid gelöst und durch Zugabe von Wasser wieder ausgefällt, abfiltriert und getrocknet. Es wurden 0,5 g, Smp. 140 bis 147 (unter Zersetzung: Schrumpfen von 135 an) verhalten. Das Infrarot-Absorptionsspektrum ergab die Anwesenheit von Nitro-, Äther- und Estergruppen sowie Substitution an der Amidogruppe.

Analysenwerte (korrigiert auf wasserfreien Zustand für 3,170; Wassergehalt): C = 55,90o, H = 5, 3 o.

Beispiel 2
Zu einer Lösung von 2 g (0,0313 Mol) N'-Diben- zylaminomethyl-tetracyclin in 20 ml Pyridin wurden 0,36 ml (0,0313 Mol) Benzoylchlorid zugegeben. Nachdem 2 Stunden lang gerührt worden war, fiel nach Verdünnen mit Wasser der Ester, das 1 0-O-Benzoyl- N'-(dibenzylaminomethyl)-tetracyclin in Form einer gelben festen Substanz aus. Es wurde mit Benzol extrahiert (2 Portionen zu je 100 ml). Nach dem Waschen des Extraktes mit Wasser wurde das Benzol im Vakuum abdestilliert. wobei der Ester in öliger Form zurückblieb. Das Ö1 verfestigte sich beim Aufschlämmen in einer Kohlenwasserstoffmischung (75ml Skellysolve B). Nach dem Abfiltrieren und Trocknen wurden 0,6 g erhalten. Smp: 88 bis 90- (Zersetzung).

Analyse (berechnet für das Monobenzoat C44H43N8O9): c = 69,6%; H = 5,73%; gefunden C = 6Q400; H = 5,880o.

Beispiel 3
Zu einer in einem Eisbad gekühlten Lösung von 20 g N'-Morpholinomethyl-tetracyclin in 100 ml Pyridin wurden 7,0g p-Nitrobenzoylchlorid zugegeben.

Die Lösung wurde bei 30 oder darunter gehalten und eine Stunde lang gerührt, worauf sie in 30Q ml t-Butylalkohol eingegossen wurde. Hierbei fiel der Ester, das 10-O- (p-Nitro-benzoyl)-N'-morpholinomethyl-tetracyclin aus, und wurde durch Filtration und Trocknen an der Luft isoliert: 21,5 g.

Beispiel 4 p-Toluolsulfonyl-N'-(morpholinomethyl)-tetra cyclin und p-Toluolsulfonyl-tetracyclin.

Im Verlauf von 30 Minuten wurde p-Toluolsulfonylchlorid (18 g; 0,095 Mol) zu einer Lösung von 14,8 g (0,0268 Mol) N'-Morpholinomethyl-tetracyclin, die mittels eines Eis-Salz-Aceton-Bades unter 0 gehalten wurde, zugegeben. Nachdem weitere 30 Minuten lang gerührt worden war, wurde die Lösung filtriert, um vorhandene unlösliche Anteile zu entfernen und das Filtrat mit 200 ml t-Butylalkohol verdünnt. Das hierbei ausgefallene 1 0-O-(p-Toluolsulfonyl)-N'-mor pholinomethylqetracyclin wurde abfiltriert und mit 100 ml t-Butylalkohol gewaschen. Ausbeute: 18,2 g.

Beispiel 5
Zu einer Lösung von 14,8 g (0,0268 Mol) N'-Morpholinomethyl-tetracyclin in 50 ml Pyridin wurden tropfenweise 6,15 ml Benzoylchlorid bei einer Tempe ratur unter 0 zugegeben. Nach Abheben vom Eisbad wurde die Lösung eine Stunde lang gerührt und hierauf mit t-Butylalkohol verdünnt, wobei 22,4 g 10-0 Benzoyl- N'- morpholinomethyl- tetracyclin ausfielen, die abfiltriert und in 100 ml Methanol gelöst wurden.

Beispiel 6
Zu einer Lösung von 50,4 g (0,091 Mol) N'-Morpholinomethyl-tetracyclin in 150 ml Pyridin wurden bei 80 tropfenweise 21 ml (0,129 Mol) Benzoylchlorid im Verlaufe von einer Stunde derart zugegeben, dass die Temperatur nicht über 0 anstieg. Das Eisbad wurde hierauf weggenommen, die Lösung 10 Minuten lang gerührt und hierauf mit 300 ml t-Butylalkohol verdünnt. Das ausgefallene 10-O-Monobenzoyl-N'- morpholinomethyl-tetracyclin, eine gelbe feste Substanz, wurde abfiltriert, in 300 ml t-Butylalkohol aufgeschlämmt, hierauf wieder abfiltriert und getrocknet.

Ausbeute: 55,5 g.

Beispiel 7
Zu einer Lösung von 10,9 g (0,02 Mol) N'-Morpholinomethyl-tetracyclin in 30 ml Pyridin, die auf ungefähr 0 abgekühlt war, wurden unter Rühren im Verlauf von 45 Minuten 8 ml (0,084 Mol) Äthylchlorformiat zugegeben, wobei eine stark exotherme Reaktion eintrat. Um das entstandene rötliche Gel zu verdünnen, wurde etwa nach der halben Zeit weitere 10 ml Pyridin zugegeben. Am Schluss der Zugabe wurde das Gemenge 15 Minuten lang bei 0 bis 5" gerührt, worauf das Rühren ohne Kühlung und unter Temperaturanstieg auf 20 eine Stunde lang fortgesetzt wurde.

Das Gemenge wurde hierauf in t-Butylalkohol eingegossen, wobei festes 10-0-Carb äthoxy-N'-morpholinomethyl-tetracyclin ausfiel, das abfiltriert, mit Äther gewaschen und im Vakuum über P,O, getrocknet wurde. Ausbeute: 13,7 g. Smp. bei raschem Erwärmen: 128 bis 138 (Zersetzung, Schrumpfen bei 105"); löslich in Methanol, Äthanol und Dimethylformamid, teilweise löslich in Wasser. Wirkungswert im Bioversuch entsprechend ungefähr 12 mcg Tetracyclin pro mg. Analyse: C = 59,5%; H = 6,750,o. Der Gewichtsverlust bei 110 über P2O5 beträgt 14,50o.

Beispiel 8
Zu einer Lösung von 20 g (0,0368 Mol) N'-Morpholinomethyl-tetracyclin in 100 ml Pyridin wurden 7 g (0,0378 Mol) p-Nitrobenzoylchlorid in 50 ml Pyridin zugegeben. Nach 30 Minuten wurde die Lösung in 250 ml t-Butylalkohol eingegossen, wobei das 10-0 - (p- Nitro-benzoyl ) - N'- morpholinomethyl-tetra- cyclin in Form einer gelben festen Substanz ausfiel.

Letztere wurde abfiltriert.

Beispiel 9
Zu einer Lösung von 20 g (0,031 Mol) N'-Dibenzylaminomethyl-tetracyclin in 100 ml Pyridin wurden 4,6 ml (0,04 Mol) Benzoylchlorid zugesetzt.

Die Lösung wurde 2 Stunden lang gerührt und dann mit 900 ml Wasser verdünnt. Eine gelbe, feste Substanz schied sich aus, welche 15 Minuten lang gerührt und dann dreimal mit 100-ml-Portionen Benzol extrahiert wurde. Der Benzolextrakt wurde unter vermindertem Druck eingedampft. Das verbliebene viskose Ö1 wurde in 50 ml Äthylacetat gelöst und durch Zugabe von 900 ml Cyclohexan wieder ausgefüllt. Durch Filtrieren wurden 11 g lufttrockenes, festes 10-O-Monobenzoyl-N'-dibenzylaminomethyl-tetracyclin verhalten.

Die Verbindung wies einen biologischen Wirkungswert von 50 mcg pro mg auf und schmilzt unter Zersetzung über einen Bereich von 75 bis 115". Eine Analysenprobe wurde im Vakuum über P205 1 ¸ Stunden lang bei 60 getrocknet.

Analyse (berechnet für C44H43N1O9): C = 69,73 ; H = 5,72%; N = 5,55%; gefunden C = 69,4%; H = 5,88%; N = 5,27%; Gewichtsverlust in der Wärme: 2,8%.

Das Infrarot-Absorptionsspektrum zeigt Banden bei 6,15, 6,25 und 6,35 . Die Spektraldaten deuten darauf hin, dass das phenolische Hydroxyl am C-Atom 10 zur Hauptsache verestert worden ist.

Geeignete Salze der erfindungsgemäss erhaltenen neuen Verbindungen lassen sich unter Verwendung folgender Säuren herstellen: Salzsäure, Schwefelsäure, Sulfaminsäure, Weinsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Glykolsäure, Citronensäure, Maleinsäure, Phosphorsäure, Bernsteinsäure, Essigsäure und andere Fettsäuren.

Vermöge ihres breiten Spektrums antibakterieller Wirksamkeit stellen die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen nützliche allgemeinwirksame Desinfek tionsmittel, z. B. für Glaswaren, dar. Hierbei werden sie zweckmässig in 5 %iger wässriger Lösung oder Suspension angewendet.

Die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen erwiesen sich als wirksame Mittel bei der Behandlung von Mastitis an Hornvieh oder bei Kälberruhr. Zu diesem Zweck verwendet man z. B. Suspensionen in vegetabilischem Ö1 zur Verabreichung in die Zitzen, enthaltend 1 bis 100 mg/ml, vorzugsweise etwa 50 mg; oder zur oralen Verabfolgung einer Totaldosis von 0,25 bis 2,0 g ausreichende Kapseln bei Kälberruhr.

Die erfindungsgemäss hergestellten Substanzen erweisen sich als nützliche Agenzien bei der Frischhaltung von Süsswasser- und Meerfischen. Wenn sie über die offenliegende Oberfläche der ausgeweideten Fische in einer Menge von 0,1 bis 1000 mg pro kg Fisch zerstäubt werden, unterbleibt die Verderbnis und die Entwicklung von Geruch sowie ranzigem Geschmack auch in Abwesenheit von Kühlung während vieler Tage. Dies ist für Jäger und Fischer bei warmem Wetter von besonderer Bedeutung. Die genannten Verbindungen lassen sich in Form flüssiger Lösungen oder Suspensionen, z. B. in Wasser anwenden, können aber auch als Puder, gegebenenfalls zusammen mit inerten Verdünnungsmitteln, wie Talk, durch Versprühen, Eintauchen oder einfaches Aufstäuben appliziert werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Tetracyclinen der EMI4.1 <tb> Formel <tb> <SEP> CH8 <SEP> CH3 <tb> <SEP> X <SEP> CH3 <SEP> OHY <SEP> N <tb> <SEP> X <SEP> OH <tb> <SEP> D;c <SEP> " <SEP> rl <tb> <SEP> %Ü!Ü¸iÄ¸ <tb> <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> OH <SEP> o <SEP> C-NH-CH2-B <tb> <SEP> O <SEP> O <SEP> OH <SEP> O <tb> <SEP> O <tb> <SEP> R <tb> worin B ein Stickstoffatom als Bestandteil einer primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe oder eines heterocyclischen Ringsystems, R eine veresterte Carboxygruppe oder den Acylrest einer Carbon- oder Sulfonsäure, X Wasserstoff, Chlor oder Brom und Y Wasserstoff oder Hydroxyl ist, wobei jedoch, wenn X Chlor oder Brom bedeutet, Y Wasserstoff ist, und wenn Y Hydroxyl bedeutet, X Wasserstoff ist, dadurch gekennzeichnet,

dass man ein entsprechendes Tetracyclin mit freier Hydroxylgruppe in 10-Stellung mit einer eine veresterte Carboxygruppe oder einer den Acylrest einer Carbon- oder Sulfonsäure abgebenden Verbindung umsetzt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung mit 3-Nitrophthalsäureanhydrid ausführt.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung mit Benzoylchlorid ausführt.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung mit p-Nitrobenzoylchlorid ausführt.

4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung mit p-Toluolsulfonylchlorid ausführt.

5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung mit Äthyl- chlorformiat ausführt.

6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man von N'-Morpholinomethyltetracyclin ausgeht.

7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man von N'-Dibenzylaminomethyltetracyclin ausgeht.

8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion im Temperaturenbereich zwischen -40" und 50 ausgeführt wird.

9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in Gegenwart von Eisessig, Äthylcarbamat, N,N-Dimethylacetamid, N Methyl-2-pyrrolidin, 1 ,2-Dimethoxyäthan, N,N-Dimethylformamid, Diäthylenglycoldimethyläther, Formamid oder Dimethylsulfoxyd als Lösungsmittel durchgeführt wird.