CH397657A

CH397657A - Verfahren zur Herstellung von Tetracyclinverbindungen

Info

Publication number: CH397657A
Application number: CH415762A
Authority: CH
Inventors: John Hlavka Joseph; Antonia Schneller Adma; Therese Krazinski Helen Marie
Original assignee: American Cyanamid Co
Priority date: 1961-04-14
Filing date: 1962-04-05
Publication date: 1965-08-31
Also published as: FR1977M; US3219671A; GB952972A; MC360A1; ES275944A1; AT247517B; BE615588A; LU41501A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Tetracyclinverbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Verbindungen der Tetracyclinreihe, insbesondere neue substituierte 6-desoxytetracycline und 6-Desmethyl-6-desoxytetracycline der folgenden allgemeinen Formel:
R1 H R3 N(CH3)2
OH Rz- CONHr
OH O OH
OH worin R1 und R. Wasserstoff, einen Azido-, niederen Alkanoyloxy-, Halogenalkanoyloxy-oder niederen Aikoxythiocarbonylthiorest bedeuten mit der Ausnahme, dass nicht beide Wasserstoff bedeuten können, und wobei R3 Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, sowie die nichttoxischen Säureadditionssalze der neuen Tetracyclinderivate.

Selbstverständlich schliesst in der vorliegenden Beschreibung und den Patentansprüchen der Ausdruck niederes Alkanoyloxy auch den Formylrest ein.

Die neuen erfindungsgemässen Tetracycline sind im allgemeinen gelbe Feststoffe, die verhältnismässig löslich in Wasser, Methanol, Methanol, Essigsäure und dergleichen sind und in Benzol, Toluol, Äther, Petroäther und dergleichen ziemlich unlöslich sind.

Die Verbindungen können im allgemeinen aus Alko hol-9ither, Alkahol-Benzol und ähnlichen Lösungen umkristallisiert werden. Wie dies für Tetracycline im allgemeinen charakteristisch ist, sind die nach dem vorliegenden erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen Verbindungen amphotere Feststoffe mit einem weiten Schmelzbereich über 1500 C.

Die neuen Tetracycline sind biologisch aktiv und weisen die antibakterielle Breitspektrumwirkung der bisher bekannten Tetracycline auf. Das antibakterielle Spektrum gewisser dieser neuen Verbindungen, das die Menge darstellt, die benötigt wird, um das Wachstum verschiedener typischer Bakterien zu hemmen, wurde nach einem Standardverfahren durch die Agarstrichverdünnungsstreifenplattenmethode bestimmt, die allgemein zur Bestimmung neuer Antibiotika verwendet wird. Die minimalen inhibierenden Konzentrationen, ausgedrückt in y pro cm gegenüber verschiedenen Testorganismen werden in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Zu Vergleichszwecken ist die antibakterielle Wirkung von Tetracyclin gegen über den gleichen Organismen in die Tabelle mit aufgenommen.

Tabelle 1 7-Acetoxy- 7-Azido- 9-Azido7-Äthoxythiocarbonyl
6-desmethyl- 6-desmethyl- 6-desmetyl Organismus Tetracyclin thio-6-desmethyl
6-desoxy- 6-desoxy- 6-desoxy
6-desoxytetracyclin tetracyclin tetracyclin tetracyclin Mycobacterium ranae 1 - 8 2 2 Mycobacterium smegmatis
ATCC 607 2 1 15 2 2 Staphylococcus aureus 209 P 1 2 8 1 4 Streptococcus 8043 2 4 8 1 4 Bacillus subtilis ATCC 6633 0,5 0,5 1 0,25 1 Streptococcus pyogenes C 203 0,25 1 1 0,25 2 Streptococcus a Nr. 11 > 250 15 15 4 15 Staphylococcus albus Nr. 69 250 31 8 8 15 Streptococcus ss Nr. 80 250 8 15 4 8 Staphylococcus aureus NY 104 1 4 8 2 4 Bacillus Cereus Nr. 5 0,5 0,5 8 0,5 1 Proteus Vulgaris 9484 15 4 31 2 8 Escherichia coli ATCC 9637 62 31 > 250 15 31 Salmonella gallinarum 15 15 > 250 31 62 Escherichia coli Nr.

22 2 8 250 8 8
Aus dem Obigen ergibt sich, dass das antibakte- rielle Spektrum der neuen Derivate in vielen Beziehungen dem von Tetracyclin nahezu parallel läuft, dass jedoch zusätzlich gewisse der neuen Verbindungen eine biologische Wirksamkeit aufweisen, die gegenüber Staphylococcus aureus 1,5- bis 2,5mal so stark wie die von Tetracyclin ist, wie sich aus Messungen nach dem Standardtrübungsverfahren (Verfahren der New York Academy of Science, 51, 218 [1948]) ergibt.

Ausserdem sind die neuen Derivate ausserordentlich wirksam in vitro und in vivo gegen gewisse tetracylinresistente Stämme von Bakterien. So sind beispielsweise die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen 30- bis 80mal wirksamer als Tetracyclin gegen den tetracyclinresistenten Organismus Streptococcus a Nr. 11, Staphylococcus albus Nr. 69 und Streptococcus haemolyticus Stamm Nr. 80.

Ausserdem zeigen gewisse dieser erfindungsgemäss erhältlichen Verbindungen eine hohe Aktivität in vitro gegen die resistenten Mikroorganismen Staphylococcus Smith und Staphylococcus Rose.

Staphylococcus Smith wurde von einem Stamm abgeleitet, der am Rockefeller Institut untersucht und von Sharp und Dohme erhalten wurde. Staphylococcus Smith ist Coagulase-positiv, Tellurit-negativ und empfindlich gegenüber Tetracyclin, Penicillin, Streptomycin, Erythromycin, Carbomycin, Neomycin, Chloramphenicol und Novobiocin in vitro. Es wurden Versuche zur Phagentypisierung dieses Stammes unternommen, jedoch wurde festgestellt, dass er nicht typisierbar ist.

Staphylococcus aureus, Varietät Rose (ATCC Nr. 14154) wurde klinisch aus einem Abszess eines Patienten isoliert, der auf eine Behandlung mit Tetracyclinen nicht ansprach. Es wurde festgestellt, dass der Organismus resistent gegenüber den klinisch verwendeten Tetracyclinen in vitro war. Staphylococcus Rose ist Coagulase-positiv und Tellurit-positiv und resistent gegenüber Tetracyclin, Penicillin, Streptomycin und Erythromycin. Er ist empfindlich gegen über Carbomycin, Neomycin, Chloramphenicol und Novobiocon in vitro. Staphylococcus Rose wurde mit den folgenden Ergebnissen Phagen-typisiert:
Phagen-Muster
Staphylococcus aureus Varietät Rose 80/81
Gewisse dieser neuen Tetracycline wurden in vitro gegen Staphylococcus Smith und Staphylococcus Rose zusammen mit typischen Tetracyclinen, die kli- nisch in Verwendung sind, geprüft.

Die so erhaltenen antibakteriellen Aktivitäten, ausgedrückt in minimalen inhibierenden Konzentrationen in y pro cm3 werden in der nachfolgenden Tabelle gezeigt. Tabelle 2 Staphylococcus Staphylococcus
Smith Rose Tetracyclin 0,25 250 Desmethytetracyclin 0,25 125 Desmethylchlortetracyclin 0,12 125 7-Azido-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin 0,25 2 9-Azido-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin 0,5 2 7-Acetoxy-6-desmethyl-6-desoxytetracyclin 0,06 8
Wie gezeigt, ist die antibakterielle Aktivität der neuen Derivate gleich und in vielen Beziehungen überlegen der von Tetracyclin, und daher können die neuen Verbindungen vom Arzt auf die gleiche Weise und in annähernd den gleichen Dosen verabreicht werden wie die gegenwärtig verwendeten Tetracyclinverbindungen.

Da die neuen Verbindungen überdies das typische Breitspektrum der antibakteriellen Wirkung der bisher bekannten Tetracycline zeigen, können sie bei der Behandlung verschiedener Infektionen verwendet werden, die durch Gram-positive und Gram-negative Bakterien hervorgerufen sind, wo die Behandlung solcher Infektionen mit Tetracyclin, Chiortetracyclin oder Desmethylchlortetracyclin angezeigt ist.

Die neuen erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen können aus den entsprechenden Tetracyclindiazoniumsalzen hergestellt werden. 6-Desmethyl-6desoxytetracyclin-7-diazoniumsulfat-hydrochlorid beispielsweise kann durch Nitrieren von 71Amino-6-des- methyl-6-desoxytetracyclinsulfat erzeugt werden, das in einer geeigneten Mineralsäure, beispielsweise methanolischer Chlorwasserstoffsäure, suspendiert ist.

Die neuen erfindungsgemässen Derivate werden dann hergestellt, indem das geeignete Tetracyclindiazoniumsalz mit Stickstoffwasserstoffsäure oder einer niederen Alkylxanthogens äure, wie beispielsweise Äthylxanthogensäure, oder einer niederen gesättigten aliphatischen Carbonsäure, beispielsweise Essigsäure, oder einer niederen Halogenalkylcarbonsäure, beispielsweise Dichloressigsäure, unter solchen Bedingungen umgesetzt wird, dass der Ersatz des Diazoniumradikals durch einen Azido-, Acetoxy-, Formyloxy- oder niederen Alkylxanthatrest vor sich geht.

Im allgemeinen wird die Reaktion in Wasser, alkoholischer Salzsäure oder einem Überschuss des Reaktionsmittels, wie beispielsweise Ameisen- oder Essigsäure, bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 500 C, bequemerweise bei Zimmertemperatur, durchgeführt, wobei die Reaktionszeit einige Minuten bis einige Stunden oder mehr beträgt.

Wenn jedoch ein Tetracyclindiazoniumsalz mit einer Alkancarbonsäure umgesetzt wird, um ein niederes Aikanoyloxytetracyclin herzustellen, wird die Reaktion vorzugsweise mittels ultravioletter Strahlung angeregt. Es wurde festgestellt, dass ultraviolette Strahlung im Bereich von 200 bis 450 m, u eine wirk- same Energiequelle für die Reaktion ist.

Die Isolierung und Reinigung der erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen werden nach herkömmlichen Methoden, wie beispielsweise Ausfällen, Verdampfen des Lösungsmittels, Lyophilysieren, Kristallisieren, Säulenchromatographie und dergleichen durchgeführt.

Die neuen erfindungsgemässen Tetracycline sind amphotere Verbindungen, und daher können leicht Säureadditionssalze hergestellt werden. Im allgemeinen sind die vorgezogenen Säuren die nichttoxischen pharmazeutisch verträglichen Säuren, beispielsweise die Mineralsäuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und dergleichen, obwohl organische Säuren, wie Trichloressigsäure, ebenfalls verwendet werden können. Das Säureadditionssalz der neuen Tetracycline kann durch Behandeln der amphoteren Verbindung mit annähernd zwei Äquavalenten oder mehr der gewählten Säure hergestellt werden. Vorzugsweise wird das Tetracyclin während des Ansäuerns in einem geeigneten Lösungsmittel suspendiert.

Die folgenden Beispiele dienen zum besseren Verständnis der Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel I Herstellung g von 7-Azido-6-desmethyl-6-desoxy- tetracyclinsulfat
Zu einer kalten Lösung von 100 mg (0,19 Millimol) 7-Amino-6-desmethyl-6-desoxytetracyclinsulfat (J. A. C. S. 82, 1253 [19601) in 1 cm8 methanolischer Salzsäure bei Eisbadtemperatur werden 0,1 cms n-Butylnitrit zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird bei dieser Temperatur 30 Minuten lang geführt und dann langsam in 100 cm8 Ather gegossen, was 95 mg 6-Desmethyl -6- desoxytetracyclin -7-diazonlumsulfat- hydrochlorid ergibt.

Zu einer Lösung von 1,0 g (1,71 Millimol) 6-Desmethyl-6 - desoxytetracyclin - 7- diazonlumsulfat- hydrochlorid in 30 cms 0,1n Salzsäure in Methanol werden 0,113 mg (1,75 Millimol) Natriumazid gegeben. Die Lösung wird bei Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt und dann langsam in 1 Liter Äther gegossen. Der Feststoff wird abfiltriert und getrocknet, was eine Ausbeute von 0,9 g ergibt. 100 mg dieses Materials werden in 2,0 cm3 Methanol gelöst und Äther bis zur Trübung zugesetzt. Dann wird abfiltriert und wieder Äther bis zur Trübung zugesetzt. Es wird wiederum abfiltriert, und das Filtrat ergibt bei zweitägigem Stehen bei 0 C 20 mg kristallines 7-/Acido-6-desmethyl-6-desoctytetracyclinsulfat.

0,1n HCl UV # 255; 340; log # 4,33; 3,92 #max - + IR 4,73 (-N-N=N gestreckt) Rf 0,77 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 80% Drehwert [&alpha;]D25 -185
Beispiel 2
Herstellung von 7-Athoxythiocarbonylthio-
6-desmethyl-6-desoxytetracyclin
Eine Mischung von 100 mg (0,171 Millimol) o-Desmethyl- 6-desoxytetracylin-7-diazoniumsulfat- hydrochlorid und 50 mg (0,314 Millimol) Kalium äthylxanthat in 3,0 cm3 Wasser wird bei Zimmertemperatur 5 Minuten lang gerührt. Die Lösung wird gefriergetrocknet, was 0,12 g Produkt ergibt. Dieses Material wird durch Säulenchromatographie gereinigt.

0,3n HCl 245; 270; 345; UV 3 #max log # 4,39; 4,25, 4,10 Rf 0,70 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 75% Drehwert [&alpha;]D25 -96,5
Beispiel 3
Herstellung von 7-Acetoxy-6-desmethyl
6-desoxytetracyclin
Eine Lösung von 600 mg (1,026 Millimol) 6-Desmethyl-6-desoxytetracyclin-7-diazoniumsulfathyldrochlorid in einer Mischung von 200 cm3 Eisessig und 2 cm Wasser wird mit einer Ultraviolettlampe 5¸ Stunden lang bestrahlt. Die Lösung wird gefriergetrocknet und der Rückstand durch Säulenchromatographie gereinigt.

0,1n HCl UV # 348; 265; log. # 4,72; 4,55 #max IR 5,7 Rf 0,68 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 50%
Beispiel 4
Herstellung von 9-Azido-6-desmethyl-6-desoxytetra cyclinhydrochlorid
Zu einer Lösung von 1,0 g (0,002 Mol) 9-Amino-Gaesmethyl-6-desoxytetracyolin- hydrochlorid [J.A.C.S. 82, 1253 (1960)] in 23 cm3 0,lnmethano- lischer Salzsäure, die auf 0 bis 50 C abgekühlt ist, wird 1 cm3 (0,009 Mol) n-Butylnitrit zugegeben. Die Lösung wird bei dieser Temperatur 15 Minuten lang gerührt und dann in 1500 cm3 kalten Äther gegossen.

Der ausfallende Feststoff wird abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet, was 0,98 g 6-Desmethyl6-desoxytetracyclin-9-diazoniumoxydhydrochlorid ergibt.

Zu einer Lösung von 5,0 g (0,105 Millimol) 6-Desmethyl-6-desoxytetracyclin-9-diazoniumoxydhydrochlorid in 125 cms 0, 1 methanolischer Salzsäure werden 750 mg (0,11 Mol) Natriumazid zugegeben. Die Lösung wird bei Zimmertemperatur 45 Minuten lang gerührt. Der ausfallende Feststoff wird abfiltriert und getrocknet, was eine Ausbeute von 2,5 g ergibt. Das Filtrat wird in 1500 cm3 Äther gegossen, was weitere 1,5 g des Produktes ergibt.

Das Produkt wird aus Methanol-Äther umkristallisiert.

0,1n HCl UV #max # 260; 345; log a 4,5; 4,1 IR 4,75 u Rf 0,74 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 85% Drehung [&alpha;]D25 -230
Beispiel 5
Herstellung von 9-Formyloxy-6-desmethyl 6-desoxytetracyclinhydrochiorid
Eine Lösung von 100 mg 6-Desmethyl-6-desoxytetracyclin-9-diazoniumoxydchlorid in 10 cm3 Ameisensäure wird mit einer Ultraviolettlampe 2 Stunden lang bestrahlt. Die Reaktionsmischung wird in 200 cm3 wasserfreien Äther gegossen und der Feststoff abfiltriert. Ausbeute: 60 mg.

UV # 270; 345; log # 4,85; 4,13 imax IR 5,75 Rf 0,42 (System: butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 60%
Beispiel 6
Herstellung von 9-3ithoxythiocarbonylthio-
6-desmethyl-6-desoxytetracyclin
Eine Lösung von 1,0 g (0,002 Mol) 6-Des methyl-6- desoxytetracyclin-9 -diazoniumoxyhydro- chlorid und 0,75 g (0,004 Mol) Kaliumäthylxanthat in 20 cm3 0,1n Salzsäure und 30 cm3 Wasser wird bei Raumtemperatur gerührt. Nach Aufhören der Stickstoffentwicklung wird der pH-Wert der Lösung auf 4,5 gebracht. Der ausgefallene Feststoff wird arbfil- triert und getrocknet. Ausbeute: 0,51 g. Das Material wird durch Säulenchromatographie gereinigt.

UV 0,1nHOI 265; 345; log 4,34; 4,10 imax Rf 0,86 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 50 % Drehung [a] 2I)-51
Beispiel 7
Herstellung von 9-Äthoxythiocarbonylthio
6-desoxytetracyclin
3,57 cm3 n-Butylnitrit werden zu einer Lösung von 5,00 g (0,0078 Mol) 9-Amino-6-desoxytetracyclin [J.A.C.S. 82, 1253 (1960)] in Qlnmethano lischer Salzsäure bei 5 bis 100 C zugefügt. Die Lösung wird 40 Minuten lang bei dieser Temperatur gerührt und dann in 1 Liter kalten wasserfreien Äther gegossen. Das erhaltene 6-Desoxytetracyclin-9-diazoniumdisulfat wird abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet.

Zu einer Lösung von 1,76 g (0,011 Mol) Kalium äthylxanthat in 40 cm3 Wasser wird 1,00 g (0,0015 Mol) 6-Desoxytetracyclin-9-diazoniumdisulfat zugegeben. Die Mischung wird eine Stunde lang bei Zimmertemperatur gerührt. Die überstehende Flüssigkeit wird abdekantiert, der Feststoff mit Wasser gewaschen und gefriergetrocknet. Das Produkt ergibt nach Reinigen durch Säulenchromatographie und Neutralisieren eine 25 Sige Ausbeute.

0,1n HCl 255; 275; 300; UV # #max log # 3,21; 3,23; 3,10 Rf 0,81 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 25 %
Beispiel 8 Herstellung von 7-Formyloxy-6-desmethyl-6-desoxy tetracyclinsulfat
Eine 1 % ige Lösung von 6-Desmethyl-6-desoxytetracyclin-7-diazoniumhydrochloridsulfat in Ameisen säure (98 bis 100 S) wird mit einer Ultraviolett- lampe 3 Stunden lang bei Zimmertemperatur be strahlt.

Die Reaktionsmischung ergibt nach Gefriertrock nen und Waschen mit Äther eine Ausbeute von 60 %.

0,1n HCl UV # 263; 340 #max Rf 0,45 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 60 %
IR 5,75 u
Beispiel 9
7-Dichloracetoxy-6-desmethyl-6-desoxy tetracyclinsulfat
Eine Lösung von 0,100 g (0,175 Millimol) 6-Desmethyl-6-desoxytetracyclin-7 -diazoniumhydrochiorid sulfat in 10,0 cm3 Dichloressigsäure wird mit einer Ultraviolettlampe 6 Stunden lang bei Zimmertemperatur bestrahlt. Die Reaktionsmischung wird lyophilysiert und der Rückstand in wasserfreiem Äther aufgeschlämmt, abfiltriert und getrocknet.

Claims

0,1n HCl UV # 345; 265; log # 4,41; 4,76 #max Rf 0,82 (System: Butanol/Phosphat, pH = 2) Ausbeute 80% IR 5,7 u PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI5.1 sowie der nichttoxischen Säureadditionssalze derselben, worin R1 und R2 Wasserstoff, den Azido-, niederen Alkanoyloxy-, Halogenalkanoyloxy- oder niederen Alkoxythiocarbonylthiorest bedeuten, mit der Bedingung, dass nicht beide Wasserstoff bedeuten können, und R3 Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass man das entsprechende Diazonium-6-desoxytetracyclin mit einer Verbindung, die Stickstoffwasserstoffsäure zur Verfügung stellt, eine niederen Alkylxanthogensäure, einer niederen gesättigten aliphatischen Carbonsäure oder einer niederen Halogenalkylcarbonsäure umsetzt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Säureadditionsalz herstellt, indem man die freie Base mit einer Säure umsetzt.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alkalimetallazid mit dem Diazonium-6-desoxytetracyclin umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alkalimetallalkylxanthogenat mit dem Diazonium-6-desoxytetracyclin umgesetzt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesättigte aliphatische oder halogenaliphatische Säure mit dem Diazonium-6desoxytetracyclin umgesetzt wird, wobei die Reaktion mit ultravioletter Strahlung angeregt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 0 und 500 C ausgeführt wird.