Verfahren zur Herstellung von Penicillinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Penicillinen.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbaren Verbindungen sind wertvolle antibakterielle Agentien. Die eignen sich als Zusätze zu tierischem Futter, als Agentien zur Behandlung von Mastitis bei Hornvieh und als therapeutische Agentien für Federvieh, SÏugetiere und den Menschen zur Behandlung, insbesondere von infektiösen Erkran- kungen, welche durch gram-positive und in einigen Fällen auch durch gram-negative Bakterien verur- sacht. sind.
Das erfindnngsgemässe Verfahren zur Herstel- lung von Penicillinen der Formel
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sowie von nicht toxischen Salzen solcher Sauren, in welcher For. mel R ein aliphatisches aromatisches oder heterocyclisches Radikal bedeutet, wobei alle diese Radikale gegebenenfalls substituiert sein k¯n nen, wird so durchgeführt, idass man eine Säure der Formel R-COOH mit N, N'-Carlbonyldiimidazol oder mit N, N'-Carbonylditriazol umsetzt und das Umset zungsprodlukt Imit 6-Amino-penicillansäure zur Reak- tion bringt.
Beispiele der erfmdungsgamäss umzusetzenden Säuren R-COOH sind Phenylessigsäune und a-Ami no-phenylessigsäure.
Die Reaktion zwischen der Carbonylverbindung und der Säure R-COOH wind vorzugsweise in einem wasserfreien inerten Lösungsmittel, wie z. B. Tetra hydrofuran, durchgeführt. Anschliesser kann das erhaltene Umsetzungsprodukt zur Reaktion gebracht werden mit einer wässerigen oder wasserfreien Lösung oder Suspension von 6-Amino-penicillan- säure in Gegenwart einer anorganischen Base, wie z. B. Natriumbicarbonat odler einer organischen Base, wie Triäthylamin. Das erhaltene Penicillin wird vorzugsweise in Form eines geeigneten Salzes isoliert.
Salze dieser Art sind nichttoxische Salze, ein schliesslich nichttoxische e Metallsalze, wie von Natrum, Kalium, Calcium und Aluminium, das Ammoniums. alz und die substituierten Ammonium- salze, z. B. Salze solcher nichttoxischer Amine, wie Trialkylamine, einschliesslich TriÏthylamin, Procain, Dibenzylamin, N-Benzyl-ss-phenäthylamin, 1-Ephenamin, N, N'-DibenzylÏthylendiamin, Dehydroabietylamin, N, N'-bis-Dehydroabietyl-Ïthylendiamin, sowie andere Amine, wie sie bisher zur Bildung von Salzen von Benzylpenicillin schon Verwendung gefunden haben.
Die erfindungsgemäss hergestellten Penicilline k¯nnen aus dem Reaktionsgemenge vermittels solcher Techniken abgetrennt werden, wie sie bei Benzylpenicillin und Phenoxymethylpenicillin Anwen dung finden. So kann das Verfahrensendprodukt mit Diäthyläther oder n-Butanol bei saurem pH-Wert extrahiert und anschliessend durch Lyophilisation oder durch Überführung in ein im Lösungsmittel un- lösliches Salz, z. B. durch Neutralisation mit einer Lösung von N ; atrium-2-äthylhexaneat in n-Butanol abgetrennt werden.
Das Verfabrensendprodtukt kann auch aus wässeriger Lösung als, wasserunlösliches Salz eines Amins ausgefällt werden oder direkt dar- aus durch Lyophilisation gewonnen werden, was vor- zugsweise in Form eines Natrium-oder Kaliumsalzes geschieht. Fulls aux dem Verfahrensendprotdukt das Tmäthylaminaalz gebildet wurde, kann letzteres in die freie SÏure übergeführt und hernach in ein anderes Salz umgewandelt werden in der Art und Weise, wie dies bei Benzylpenicillin oder anderen Penicillinen bekannt ist.
So führt die Behandlung einer solchen Triäthylaminverbindung in Wasser mit Natriumhydroxyd zur Bildung des Natriumsalzes, worauf das Triäthylamin vermittels Extraktion, z. B. mit Toluol, abgetrennt werden kann. Eine Behandlung des Natriumsalzes mit starken wässrigen Säuren führt zur Bildung der freien Säure, welche ihrerseits in andere Aminsalze übergeführt werden kann, was durch Reaktion mit einer entsprechenden Aminbase, z. B. mit Procain, geschehen kann. Derart hergestellte Salze können durch Lyophilisation isoliert oder sofern sie unlöslich sind durch Filtration abgetrennt werden.
Eine weitere Verfahrensweis : e zur Aufarbeitung der Penicilline in Form ihrer Natriumsalze besteht darin, dass man zum Reaktionsgemisch verdünnte Salzsäure hinzufügt, so diass sich der pH-Wert der wässerigen Phase auf 2 einstellt, und hernach die wässerige Phase von der organischen Phase abtrennt.
Die organische Phase wird anschliessend mit weiter, Anteilen an verdünnter Salzsäure gewaschen, wonach man sie mit ; aufeinanderfolgenden Anteilen an Natriumbicanbonatlösung von derartiger Konzentration behandelt, dass sich der pH-Wert der wässerigen Phase dauernd bei 7 befindet. Die wässerigen Bicarbonatextrakte werden anschliessend vereinigt und mit Äther gewaschen, wonach das Natriumsalz durch Abtreiben des Wassers im Vakuum gewonnen werden kann.
Beispiel 1
Herstellung von a-Cyan-benzylpenicillin
Eine Lösung von 0, 01 Mol N, N'-Carbonyldiimid- azol in trockenem Tetrahydrofuran wurde zu einer Lösung von 0, 01 Mol a-Cyan-phenylessigsäure im selben Lösungsmittel hinzugefiigt. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur stehengelassen bis die Entwicklung von Kohlendioxyd aufgehört hatte, wonach noch 30 weitere Minuten zugewartet wurde.
Hierauf wurde unter Rühren ein Gemisch von 0, 01 Mol 6-Amino-penicillansäure, 0, 01 Mol Triäthylamin und Methylendichlorid hinzugefügt. Das Reaktions- gemenge wurde 4 Stunden lang gerührt und an schliessend mit emem gleichen Volumen Wasser und soviel verdünnter Salzsäure, dass sich der pH-Wert der wässerigen Phase auf 2 einstellte, behandelt.
Hiernach wurden die Schichten getrennt und die organische Phase mit weiterer verdünnter Säure (pH 2) und hiernach mit Wasser gewaschen. Die abgetrennte Methylendichloridlösung wurde mit 3 aufeinanderfolgenden Portionen Wasser gewaschen, wobei jeder dieser Portionen genügend Natriumbi- carbonat hinzugefügt worden war, mm in der wässeri- gen Phase einen pH-Wert von 7 zu ergeben. Die vereinigten wässerigen Extrakte, welche das Natriumsalz des Penicillins enthielten, wurden mit Ather gewaschen und hernach bei niedriger Temperatur und vermindertem Druck eingedampft. Die zurückbleibende feste Substanz wurde im Vakuum über Phospborpentoxyd getrocknet und) stellte das rohe Natrums, z von α-Cyan-benzylpenicillin dar.
Die Ausboute betmig 30"/o. Ein colorimetrischer Test mit Hydroxylamin ergab im Vergleich m einem Benzyl- penicillin-Standand eine Reinheit von 76 /o.
Das derart hergestellte Produkt inhibierte Staph.
Oxford bei einer Konzentration von 0, 1 mcg/ml.
Beispiel 2 Herstellung von α-Carbamoyl-benzylpenicillin
Diese Verbindung wurde in genau gleicher Weise hergestellt, wie dies im Beispiel 1 beschrieben ist, mit Ausnahme davon, dass a-Phenylmalonaminsäure anstelle von a-Cyannphenylessigsäure gebraucht wurde.
Das Natriumsalz des a-Carbamoylqbenzylpenicillins s wurde in 78 %iger Ausbeute erhalten. Seine Reinheit wurde vermittels colorimetrischem Test mit Hydr oxylamin zu ungefähr 50"/o ermittelt.
Das Produkt inhibierte Staph. Oxford bei einer Konzentration von 0, 125 mcg/ml.
Beispiel 3
Herstellung von a- (Athoxythiocarbonylamino)- benzylpenicillin
Eine Lösung von 0, 005 Mol N, N'-Carbonyldi- imidazol in trockenem Tetrahydrofuran wurde zu einer Lösung von 0, 005 Mol a- (Athoxythiocarbonyl amino)-phenylessigsäure im selben Lösungsmittel hinzugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde bei Zimmertemperatur sich selber überlassen, bis die Entwicklung von Kohlendioxyd aufgehört hatte, wonach es noch weitere 30 Minuten lang stehengelassen wurde. Das erhaltene Gemenge wurde unter Rühren zu einer Lösung g von 0, 005 Mol 6-Amino-penicillan- sÏure und 0, 005 Mol Natriumbicarbonat in 15 ml Wasser und 15 ml Aceton hinzugef gt.
Das Reak- tionsgemisch wurde 2 Stunden lang bei Zimmertemperatur ger hrt und hernach mit einem gleichen Volumen Ather extrahiert. DerÄtherextraktwurde verworfen. Die wässrige Phase wunde mit frischem Ather überschichtet und ihr pH-Wert durch Zugabe von verdünnter Salzsäure auf 2 eingestellt. Nach Trennung der Schichten wunde die angesäuerte wäs- serige Phase mit 2 weiteren Portionen Äther extrahiert.
Die vereinigten Ätberextr. akte, welche das freie Penicillin, enthielten wurden mit Wasser gewaschen und hernach mit drei Portionen Wasser extrahiert, wobei jeder dieser Portionen genügend Natriumbi- carbonatlösung zugesetzt worden war, um den pH-Wert der wässerigen Phase auf 7 zu bringen. Die neutralen wässerigen Extrakte wurden vereinigt mit Ather gewaschen und bei niedriger Temperatur und vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wurde über Phosphorpentoxyd im Vakuum getrocknet und ergab mit einer A, usbeaute von 46% das rohe Natriumsalz von α-(¯thoxythiocarbonylamino)-ben- zylpenicillin als gelbe feste Substanz.
Vermittels co lorimetrischem Test mit Hydroxylamin wurde'die Reinheit dieses Produktes zu 33 % ermittelt.
Beispiel 4
Herstellung von Benzylpenicillin
Die Arbeitsweise gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von Phenylessigsäure anstelle von a-Cyan-phenylessigsäure. Dabei wurde in 36 /uiger Ausbeute das Natriumsalz von Benzylpeni- cillin erbalten, dessen. Reinheit sich zu 58 /o ergab.
Die Arbeitsweise gamäss Beispiel 3 wurde wiederholt unter Verwendung von Phenylessigsäure anstelle von a- (Athoxythiocarbonylamino)-phenylessig- säure. Dabei wurde in 53 /oiger Ausbeute das Natri ums, alz von Benzylpenicillin erhalten, dessen Rein heit zu. 64 /o ermittelt wurde.
Beispiel 5
Herstellung von a-Amino-benzylpenicillin
Eine Lösung von 0, 005 Mol N, N'-Carbonyldiimidazol in trockenem Tetrahydrofuran wurde zu einer Suspension von 0, 005 Mol a-Amino-phenyles- sigsäure-hydrochlorid im selben Lösungsmittel hinzu- gefügt. Das Gemisch wurde 4 Stunden lang auf 50 C erwärmt, hernach gekühlt und filtriert.
Die erhaltene hellgelbe feste Substanz mit idem Smp. 175-185 wurde unter Rühren zu einer Mischun, g von 0, 005 Mol 6-Amino-penicillansäure, 0, 005 Mol Triäthyl- amin und Methylendichlorid hinzugefügt. Die Suspension wurde bei Zimmertemperatur 3 Stunden lang gerührt und anschliessend filtriert. Das Filtrat wurde mit einem gleichen Volumen Wasser, dem soviel verdünnte Salzsäure zugefügt worden war, dass der pH-Wert der wässerigen Phase 2 betrug, geschüttelt.
Anschliessend wunden sdie Schichten getrennt und, die Methylendichloridphase zwei weitere male mit stark verd nnter SÏure extrahiert, bevor sie verworfen wurdle. Die vereinigten wässerigen Extrakte wurden vermittels Natriumibicarbonat auf den pH-Wert 7 gebracht, wonach ein Anteil der erhaltenen Lösung der Papiercbromatographie unterworfen wurde. Hierbei ergab sich eine Zone mit antibiotiscber Aktivität, welche sich nicht unterscheiden liess, von einer Zone, die mit einem authentischen Muster a-Aminobenzyl penicillin erhalten wurde.