CH400159A - Verfahren zur Herstellung von Fluorbenzyl-penicillin - Google Patents

Description

  
 



     Verfahren      zur      Herstellung    von   Flllorbenzyl-penicillin   
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fluorbenzyl-penicillin und Difluorbenzyl-penicillin.



   Es ist wohl bekannt, dass die Entdeckung der antibiotischen Aktivität der Familie von Substanzen, bekannt unter dem Namen der Penicilline, den   Sirz-    ten ein wertvolles Mittel zur Bekämpfung einer weiten Mannigfaltigkeit von infektiösen Krankheiten in die Hände gegeben wurde. Das üblicherweise verwendete Penicillin ist bekannt als Penicillin G oder Benzylpenicillin mit der Strukturformel:
EMI1.1     

Dieses besondere Penicillin wird gewöhnlich in der Therapie in Form eines seiner   Metall- oder    Aminsalze verwendet. Die als Heilmittel nützlichen Penicilline, wie das Benzyl-penicillin, weisen dagegen in der Praxis gewisse Nachteile auf, welche zu überbrücken wünschenswert wäre.

   Das Penicillin G wird schnell durch saure Lösungen inaktiviert und wird somit   irn    Magen nach oraler Einnahme rasch zerstört.   Überdies    wirkt das Penicillin G und seine Salze auf eine gewisse Menschengruppe allergisch, so dass die Behandlung mit diesen Penicillinen unbrauchbar ist. Auch haben gewisse pathogene Mikroorganismen Stämme entwickelt, welche auf die antibiotische Wirkung der gegenwärtig bekannten Penicilline resistent sind.



   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, ein Verfahren zur Herstellung solcher Penicillinverbindungen zu finden, welche stabil gegen Säuren sind und therapeutische Blutspiegel nach oraler Verabreichung ergeben.



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von a-Fluor-benzylpenicillinen der Strukturformel:
EMI1.2     
 worin X Wasserstoff oder Fluor bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man 6-Amino-penicillansäure mit einem Acylierungsmittel, welches zur Einführung eines Phenylacetyl-Substituenten mit einem Fluorradikal gebunden an den a-Kohlenstoff geeignet ist, acyliert. Diese so hergestellten Penicilline weisen wichtige Vorteile auf, welche die oben genannten bekannten Penicillinverbindungen nicht haben.



   Diese erfindungsgemäss hergestellten   a-Fluor-    penicilline besitzen, im Verhältnis zu den gegenwärtig bekannten Penicillinen, ein ausgezeichnetes Spektrum an antibiotischer Aktivität. Es ist auch beobachtet worden, dass diese   Fluor-peniciDine    in saurer Lösung mehr stabil sind als gewisse der bekannten handels üblichen Penicilline, z. B.   Benzylpenicillin.    Von hoher Bedeutung ist überdies die Eigenschaft, der Fluor  benzylpenicilline nach oraler Verabreichung einen hohen Blutspiegel aufzuweisen.



   Wie oben erwähnt, werden diese Verbindungen durch Reaktion von   6-Amino-penicillansäure    mit einem geeigneten Acylierungsmittel erzeugt. So wird das a-Fluor-benzyl-penicillin durch Reaktion von 6 Amino-penicillansäure mit einem zur Einführung eines a-Fluor-phenylacetylradikals geeigneten Acylierungsmittel und in ähnlicher Weise das   a,a-Difluor-    benzylpenicillin durch Reaktion von 6-Amino-penicillansäure mit einem zur Einführung eines   a,a-Difluor-    phenylacetyl-Substituenten fähigen Acylierungsmittel hergestellt.

   Die für diesen Zweck geeigneten Acylierungsmittel sind Acylhalogenide, wie   a-Ruor-phenyl-    acetylchlorid, und   a,a-Difluor-phenylacetylchlorid.    In gewissen Fällen kann die Acylierung auch unter Benützung gemischter Anhydride der zweckmässig substituierten Phenylessigsäure ausgeführt werden. Diese Acylierung kann auch mit Hilfe anderer auf diesem Fachgebiet zur Acylierung der Amine bekannten Methoden bewerkstelligt werden. Im allgemeinen wird vorgezogen, dass diese Acylierungsreaktion bei Temperaturen von   0-30     C und einem pH von etwa 5-9 durchgeführt wird.



   In einem Verfahren zur Herstellung von a-Fluor  benzylpenicillin    wird die 6-Amino-penicillansäure unter Benützung eines gemischten Anhydridvorganges acyliert. Eine Lösung eines gemischten Anhydrids wird auf diese Weise erzeugt, dass man a-Fluor-phenylessigsäure und Isobutyl-chloro-carbonat, gelöst in einem tert.-Amin, wie Triäthylamin, kräftig zusammenmischt, während das Reaktionsgemisch bei einer relativ niedrigen Temperatur, vorteilhafterweise weniger als etwa   0     C, aufrechterhalten wird.



   Das so gebildete gemischte Anhydrid wird dann mit einer wässrigen Natriumbicarbonatlösung von 6  Amino-penicfflansäure    vermischt. Nach vollständigem Ablauf der Acylierungsreaktion wird das Reaktionsgemisch mit Wasser verdünnt und mit   Ather    gewaschen. Der pH der Wasserlösung wird dann durch Ansäuern auf 2 eingestellt und die freie a-Fluorbenzyl-penicillansäure mit Methylisobutylketon extrahiert. Das Penicillin wird hernach durch Rückextraktion in Wasser, unter Aufrechterhalten des pH bei 6,5 mit der erforderlichen Menge von wässrigem Natriumbicarbonat, gereinigt.

   Die resultierende wässrige Extraktionsflüssigkeit des Natriumsalzes von   a-Fluor    benzyl-penicillin wird mit Äther gewaschen und lyophylisiert und erhält einen Rückstand eines rohen Feststoffes, der aus dem Natriumsalz von a-Fluor  benzyl-p enicillin    besteht
Zur Acylierung von   6-Amino-peniciliansäure    zwecks Erzeugung von   a-Fluor-benzyl-penicillin    kann auch mit Hilfe des zweckmässig substituierten Phenylacetylchlorids durchgeführt werden. Dieses Verfahren kann besonders vorteilhaft verwendet werden, falls das gewünschte Produkt die a,a-Difluor-benzyl-peni  cillinverbindung    ist.

   Wegen der hochreaktiven Natur des   a,a-Difluor-phenylacetyl-chlorids    wird die Acylierung vorteilhafterweise in einem   nichtwässrigen    Reaktionsmedium, welches getrocknetes Dimethyl-formamid unter Hinzufügen von Triäthylamin, vorgenommen. Falls das entsprechende Mono-fluor-benzylpenicillin das gewünschte Produkt ist, beruht eine zufriedenstellende Operationsart im Zusammenmischen der 6-Amino-penicillansäure und a-Fluor-phenylacetyl-chlorid in einem wässrigen Gemisch einer   3% eigen    Natriumbicarbonatlösung und Aceton. Das Natriumsalz des gewünschten Fluor-benzyl-penicillins kann dann in der bei der Herstellung des gemischten Anhydrids beschriebenen Art isoliert werden.

   Nach Isolierung des Metallsalzes der gewünschten Penicillinverbindung kann die freie Säure durch Ansäuerung des isolierten Produktes erhalten werden.



   Die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren erzeugten Metallsalze können im weitern unter Benützung eines Verfahrens mit einem unlöslichen Aminsalz gereinigt werden. So kann nach Konversion des Natriumsalzes in die freie Säure durch Ansäuerung ein Aminsalz wie z. B. das N-Äthyl-piperidinsalz von a-Fluor-benzyl-penicillin durch Abdampfen einer Lösung von a-Fluor-benzyl-penicillin und N-Äthylpiperidin in Amylacetat und Aceton, bis ein teilweiser fester Rückstand übrigbleibt, erzeugt werden. Das N-Äthyl-piperidinsalz des a-Fluor-benzyl-penicillins wird dann durch Zerreiben des halbfesten Rückstandes mit einer kleinen Menge von Methylisobutylketon erhalten.

   In ähnlicher Weise können auch andere Me  tallsalze,    wie das Kaliumsalz oder andere Aminsalze, wie das Procainsalz, durch Reaktion der freien Penicillinsäure mit Kalium 2-Äthyl-hexanoat, unter Bildung des Kaliumpenicillansalzes, oder durch Abdampfen einer Lösung der freien Penicillinsäure und Procain, zur Bildung des Procainpenicillinsalzes, gebildet werden.



   Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Salze von a-Fluor-benzyl-penicillin oder a,a-Difluor-benzyl-penicillin können für die Herstellung von geeigneten Einheitsdosisformen benützt werden. Diese Einheitsdosisformen, wie Tabletten, Kapseln, Lösungen, Suspensionen, Salben und Pulver, können speziell für orale, örtliche oder injizierbare Zusammensetzungen, in Übereinstimmung mit den in der pharmazeutischen Praxis bekannten Methoden, bestimmt werden.



   Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von a   Fluor- benzyl-penicillin, a,a-Difluor-benzyl-penicillin    und deren Alkalimetall und Aminsalze.



   Beispiel 1 a-Fluor-benzyl-penicillin
46 mg von a-Fluor-phenyl-essigsäure wurden in 1 ml trockenem Aceton, welches 30 mg von Triäthylamin enthielt, gelöst. Die Lösung wurde   auf-5 C    gekühlt und 41 mg von Isobutyl-chlor-carbonat in 1 ml trockenem Aceton unter Rühren hinzutropfen gelassen. Zwecks Bildung des gemischten Anhydrids liess man das so erhaltene Gemisch 10 Min. bei - 50 C stehen. Dieses Gemisch wurde dann unter Rühren zu  einer gekühlten Lösung von 60 mg von 6-Aminopenicillansäure in 2,4 ml von   3. % igem      NaHCO3    und 1 ml Aceton hinzugefügt. Die Acylierung wurde bei Zimmertemperatur unter Rühren während 30 weiterer Min. fortgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde hernach mit einigen ml Wasser verdünnt und mit Äther gewaschen.

   Mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure wurde bei   0     C der pH auf etwa 2 eingestellt. Das ausgefallene Penicillin wurde dreimal mit 2-ml-Portionen Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Die Extrakte wurden vereinigt und mehrere Male mit 2   ml    Wasser gewaschen. Das Penicillin wurde dann mit wässriger 3 % iger   NaHCO3-Lösung,    welche tropfenweise hinzugefügt wurde, bis die Gesamtwasserextrakte ein pH von etwa 6,5 hatten, extrahiert. Diese wässrigen Extrakte wurden mit Äther gewaschen und lyophilisiert.



  Der lyophilisierte Feststoff, welcher   a-Fluor-benzyl-    penicillin enthielt, zeigte eine Aktivität auf einem Bioautograph gegen Bacillus subtilis mit einem Rf von etwa 0,59. Das Entwicklungssystem für das Chromatogramm war Butanol/Äthanol/Wasser   (12: 3:15)'.   



   Beispiel II    o-Fluor-b enzyl-p enicillin   
Das saure Chlorid von a-Fluor-phenyl-essigsäure wurde durch Behandlung unter Rückfluss von   2,8    g der Säure mit 5 ml von Thionylchlorid während 3 Stunden hergestellt. Der   Überschuss    von Thionylchlorid wurde im   Vakuum    entfernt. Das saure Chlorid wurde dann unter etwa 5 mm Hg und bei einer Badtemperatur von rund 1300 C abdestilliert. Der Ertrag war 2,15 g.



   2,15 g von a-Fluor-phenylacetyl-chlorid in 25 ml Aceton wurden unter Rühren zu   2, 56    g von 6-Aminopenicillansäure in 100 ml von 3 % igem NaHCO3 und 75 ml Aceton bei   0     C tropfenweise hinzugefügt. Das Acylierungsgemisch wurde während 15 Min. bei   0     C und dann während 30 Min. bei Zimmertemperatur stehengelassen. Es wurde dann mit 4 ml Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Der pH der wässrigen Phase wurde bei   0     C mit 2m Phosphorsäure auf 2 erniedrigt. Das entstandene Penicillin wurde dreimal mit Methylisobutylketon in 20-ml-Portionen extrahiert und das letztere Lösungsmittel mehrere Male mit 10   ml    Wasser gewaschen.

   Das Penicillin wurde in Wasser, durch portionenweise Hinzugabe von   3 %-    igem   NaHCOs,    bis die vereinigten wässrigen Extrakte einen pH von 6,5 aufwiesen, gebracht. Die wässrige Phase wurde mit Äther gewaschen und lyophilisiert.



  Man erhielt 3,71 g eines festen aus   a-Fluor-benzyl-    penicillin bestehenden Rückstandes.



   Das Material dieser Reinheit hatte eine Wirksamkeit im trockenen Zustand gegenüber von Natriumbenzyl-penicillin als Standard von 744 Einheiten/mg gegenüber Bacillus subtilis, 910 meq./mg gegenüber Staphylococcus aureus und 160 meq./mg gegenüber   Salmonella    gallinarum.



   In einem spektralen Versuch wurde das   o-Fluor-    benzyl-penicillin als aktiv gegen Proteus vulgaris 1810, Klebsiella pneumoniae B,   Salmonella    schottmuelleri M1, Pseudomonas aeruginosa II, Escherichia coli W, Micrococcus pyrogenes und Di-plococcus pneumoniae   1    befunden.



   Die Säurestabilität des erfindungsgemäss hergestellten Penicillins bei pH 2 während 2 Stunden war bedeutend höher als die des Benzyl-penicillins. Nach zweistündigem Stehen in saurer Lösung bei pH 2 verlor das Benzyl-penicillin bis auf   8 %    von seiner gesamten ursprünglichen Bioaktivität, während das   o-    Fluor-benzyl-penicillin über   80%    seiner ursprünglichen Bioaktivität aufrechterhielt.



     Oewünschtenfalls    ist eine weitere Reinigung des   a-Fluor-benzyl-p enicillins    als   N-iTthyl-piperidinsalz    möglich. Dieses wurde durch Verdampfen einer Lösung der freien   a-Fluor-benzyl-penicillinsäure    in einer Lösung von   N-Äthyl-piperidin    in Amylacetat und Aceton gebildet. Man erhält einen halbfesten Rückstand, welcher nach Zerreiben mit Methyl-isobutylketon ein Salz mit einer Aktivität gegenüber Bacillus subtilis mit 765 Einheiten/mg, ergab.



   Ein Kaliumsalz von   a-Eluor-benzyl-penicillin    wurde unter Benützung von Kalium-2-äthyl-hexanoat in Methyl-isobutyl-keton ausgefällt.



   Beispiel III    a,a-Difluor-benzyl-penicillin   
Das saure Chlorid von   a,a-Difluor-phenyl-essig-    säure wurde auf diese Weise hergestellt, dass man 8,7 g der Säure über Nacht mit 17,5 g Phosphorpentachlorid in 30 ml Phosphor-oxychlorid unter Rückfluss behandelt. Der   Uberschuss    des Phosphoroxychlorids wurde durch ein mildes Vakuum und bei einer Badtemperatur von   1200 C    entfernt. Das zurückgebliebene saure Chlorid wurde bei einem Druck von etwa 5 mm und derselben Badtemperatur gewonnen. Man erhielt 6,08 g.



   6,92 g von 6-Amino-penicillansäure wurde in 75   ml    trockenem Dimethylformamid mit Hilfe von   8,9      ml    Triäthylamin gelöst. Diese Lösung wurde dann gekühlt und bei   0     C gerührt. Zu dieser wurden tropfenweise 6,08 g von a,a-Difluor-phenyl-acetyl-chlorid in 25   ml    trockenem Dimethylformamid hinzugesetzt.



  Nach 1 Stunde bei   0  C    wurde das   Acylierungs-    gemisch in Eiswasser gegossen und zweimal mit Äther extrahiert. Die wässrige Phase wurde dann auf pH 2 bei   0     C gebracht und dreimal mit Methyl-isobutylketon extrahiert. Nach mehrmaligem Waschen mit Wasser wurde das Penicillin in Wasser durch allmähliche Hinzugabe von verdünntem   NaHCO5,    bis die vereinigten wässrigen Extrakte ein pH von 6,5 aufwiesen, gebracht. Dies erforderte 30 ml von   5 % igem      NaHCO5.    Lyophilisieren lieferte   5,1lag    g des rohen Natriumsalzes von   a,a - Difluor - benzyl - penicillin.   



  Dessen Wirksamkeit in trockenem Zustand unter Benützung von   Natrium-benzyl-penicillin    als Vergleichsstandard war 382 Einheiten/mg auf Bacillus subtilis,
540 meq/mg auf Staphylococcus aureus und 30 meq/ mg auf   Salmonella    gallinarum.



   Das Kaliumsalz wurde durch Behandlung einer Lösung des freien Penicillins, gelöst in Methyl-iso  butyl-keton, mit Kalium 2-Äthyl-hexanoat erhalten.



  Die Wirksamkeit des trockenen Gewichts dieses Salzes ohne weitere Reinigung war 445   Einheitenlmg    gegenüber Bacillus subtilis.



   Das   a, a-Dilluor-benzyl-penicillin    ist bedeutend stabiler gegenüber Säuren als das Benzyl-penicillin So verlor das Benzyl-penicillin nach zweistündigem Stehen in einer wässrigen Lösung bei pH 2 seine gesamte, bis auf 8 %, ursprüngliche Bioaktivität, während das   a,a-Difluor-benzyl-peniclllin    über 75 % seiner   Bio aktivität    bewahrte.



   Die als Ausgangsmaterial in dem Verfahren dieses Beispiels benützte   a, a-Difluor-phenyl-essigsäure    kann wie folgt erzeugt werden:
70 g von Schwefel-tetrafluorid und 40 g von   Äthyl-phenyl-glyoxyl at    wurden unter autogenemDruck während 6 Stunden bei 1500 C erhitzt. Das rohe Reaktionsprodukt wurde in Chloroform gelöst, mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung gewaschen, getrocknet und destilliert. Die Ausbeute von   Äthyl-a,a-    difluor-phenyl-acetat war 33 g mit   Kp. 93-97  C    (9   mm)    10 g wurden unter Rückfluss während   1¸9    Stunden mit 10   ml    konzentrierter Chlorwasserstoffsäure und 20 ml Eisessigsäure hydrolysiert.

   Hernach gab man einen   Überschuss    von Kaliumbicarbonat zu dem gekühlten Hydrolysegemisch hinzu, wonach man das neutrale Material mit Äther extrahierte. Eine Wiederansäuerung und Extraktion mit Äther lieferte die   a,a-Difluor-phenyl-essigsäure,    welche nach Destillieren und mehrmaligem Kristallisieren aus Petrol äther ein F. von   75-76     C aufwies.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Fluor-benzylpenicillin der Formel EMI4.1 worin X Wasserstoff oder fluor bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man 6-Amino-penicillansäure mit einem a-Fluor- bzw. a,a-Difluor-phenyl-acetyl- Acylierungsmittel in Berührung bringt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Acylierungsmittel ein a-Fluorphenyl-acetyl-halogenid verwendet wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Acylierungsmittel das a-Fluorphenyl-acetyl-chlorid verwendet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Acylierungsmittel das a,a- Difluor-phenyl-acetyl-chlorid verwendet wird.