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.
Process for the production of penicillins
The present invention relates to a new process for the production of penicillins.
The compounds which can be prepared by the process according to the invention are valuable antibacterial agents. They are suitable as additives to animal feed, as agents for the treatment of mastitis in horned cattle and as therapeutic agents for poultry, mammals and humans for the treatment, in particular of infectious diseases, which are caused by gram-positive and in some cases also by gram -negative bacteria. are.
The process according to the invention for the production of penicillins of the formula
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as well as nontoxic salts of such acids, in which For. mel R denotes an aliphatic aromatic or heterocyclic radical, where all these radicals can optionally be substituted, is carried out in such a way that an acid of the formula R-COOH is used with N, N'-carbonyldiimidazole or with N, N'-carbonylditriazole and the conversion product I reacts with 6-aminopenicillanic acid.
Examples of the acids R-COOH to be converted according to the invention are phenylacetic acid and a-amino-phenylacetic acid.
The reaction between the carbonyl compound and the acid R-COOH is preferably carried out in an anhydrous inert solvent such as e.g. B. Tetra hydrofuran carried out. The reaction product obtained can then be reacted with an aqueous or anhydrous solution or suspension of 6-amino-penicillanic acid in the presence of an inorganic base, such as. B. sodium bicarbonate or an organic base such as triethylamine. The penicillin obtained is preferably isolated in the form of a suitable salt.
Salts of this type are nontoxic salts, including nontoxic metal salts such as sodium, potassium, calcium and aluminum, the ammonium. alz and the substituted ammonium salts, e.g. B. Salts of such non-toxic amines, such as trialkylamines, including triethylamine, procaine, dibenzylamine, N-benzyl-ss-phenethylamine, 1-ephenamine, N, N'-dibenzylthylenediamine, dehydroabietylamine, N, N'-bis-dehydroabietyl-Ïthylenediamine other amines, as they have already been used to form salts of benzylpenicillin.
The penicillins prepared according to the invention can be separated from the reaction mixture by means of techniques such as those used for benzylpenicillin and phenoxymethylpenicillin. The end product of the process can be extracted with diethyl ether or n-butanol at acidic pH and then lyophilized or converted into a salt that is insoluble in the solvent, e.g. B. by neutralization with a solution of N; atrium-2-ethylhexaneate are separated off in n-butanol.
The end product can also be precipitated from aqueous solution as the water-insoluble salt of an amine or obtained directly therefrom by lyophilization, which is preferably done in the form of a sodium or potassium salt. When the methylamine salt has been formed from the final product of the process, the latter can be converted into the free acid and then converted into another salt in the manner known for benzylpenicillin or other penicillins.
Thus, the treatment of such a triethylamine compound in water with sodium hydroxide leads to the formation of the sodium salt, whereupon the triethylamine by means of extraction, e.g. B. with toluene, can be separated. Treatment of the sodium salt with strong aqueous acids leads to the formation of the free acid, which in turn can be converted into other amine salts, which can be achieved by reaction with an appropriate amine base, e.g. B. with procaine, can be done. Salts produced in this way can be isolated by lyophilization or, if they are insoluble, separated off by filtration.
Another procedure for working up the penicillins in the form of their sodium salts consists in adding dilute hydrochloric acid to the reaction mixture so that the pH of the aqueous phase is adjusted to 2, and then separating the aqueous phase from the organic phase.
The organic phase is then washed with further portions of dilute hydrochloric acid, after which it is washed with; treated successive portions of sodium bicarbonate solution of such a concentration that the pH of the aqueous phase is constantly at 7. The aqueous bicarbonate extracts are then combined and washed with ether, after which the sodium salt can be obtained by removing the water in vacuo.
example 1
Production of a-cyano-benzylpenicillin
A solution of 0.01 mol of N, N'-carbonyldiimidazole in dry tetrahydrofuran was added to a solution of 0.01 mol of α-cyano-phenylacetic acid in the same solvent. The mixture was allowed to stand at room temperature until the evolution of carbon dioxide had ceased, after which a further 30 minutes was waited.
A mixture of 0.01 mol of 6-aminopenicillanic acid, 0.01 mol of triethylamine and methylene dichloride was then added with stirring. The reaction mixture was stirred for 4 hours and then treated with an equal volume of water and sufficient dilute hydrochloric acid that the pH of the aqueous phase was adjusted to 2.
The layers were then separated and the organic phase was washed with further dilute acid (pH 2) and then with water. The separated methylene dichloride solution was washed with 3 successive portions of water, sufficient sodium bicarbonate having been added to each of these portions to give a pH of 7 in the aqueous phase. The combined aqueous extracts, which contained the sodium salt of penicillin, were washed with ether and then evaporated at low temperature and reduced pressure. The remaining solid substance was dried in vacuo over phosphorus pentoxide and) was the crude sodium, z of α-cyano-benzylpenicillin.
The output was 30%. A colorimetric test with hydroxylamine showed a purity of 76% in comparison with a benzyl penicillin level.
The product so prepared inhibited Staph.
Oxford at a concentration of 0.1 mcg / ml.
Example 2 Preparation of α-carbamoyl-benzylpenicillin
This compound was prepared in exactly the same way as described in Example 1, with the exception that α-phenylmalonamic acid was used in place of α-cyanophenylacetic acid.
The sodium salt of α-carbamoylqbenzylpenicillin was obtained in 78% yield. Its purity was determined to be approximately 50% by colorimetric test with hydroxylamine.
The product inhibited Staph. Oxford at a concentration of 0.125 mcg / ml.
Example 3
Production of a- (Athoxythiocarbonylamino) - benzylpenicillin
A solution of 0.005 mol of N, N'-carbonyldiimidazole in dry tetrahydrofuran was added to a solution of 0.005 mol of a- (ethoxythiocarbonyl amino) phenylacetic acid in the same solvent. The reaction mixture was left on its own at room temperature until the evolution of carbon dioxide had ceased, after which it was allowed to stand for an additional 30 minutes. The mixture obtained was added, with stirring, to a solution of 0.005 mol of 6-amino-penicillanic acid and 0.005 mol of sodium bicarbonate in 15 ml of water and 15 ml of acetone.
The reaction mixture was stirred for 2 hours at room temperature and then extracted with an equal volume of ether. The ether extract was discarded. The aqueous phase was covered with fresh ether and its pH was adjusted to 2 by adding dilute hydrochloric acid. After separating the layers, the acidified aqueous phase was extracted with 2 further portions of ether.
The united Ätberextr. Files containing the free penicillin were washed with water and then extracted with three portions of water, with each of these portions being added enough sodium bicarbonate solution to bring the pH of the aqueous phase to 7. The neutral aqueous extracts were combined, washed with ether and evaporated at low temperature and reduced pressure. The residue was dried over phosphorus pentoxide in vacuo and gave the crude sodium salt of α- (¯thoxythiocarbonylamino) -benzylpenicillin as a yellow solid substance with an acidity of 46%.
By means of a colorimetric test with hydroxylamine, the purity of this product was determined to be 33%.
Example 4
Manufacture of benzyl penicillin
The procedure according to Example 1 was repeated using phenylacetic acid instead of α-cyano-phenylacetic acid. The sodium salt of benzylpenicillin was obtained in 36% yield. Purity was found to be 58%.
The procedure as in Example 3 was repeated using phenylacetic acid instead of α- (ethoxythiocarbonylamino) phenylacetic acid. The sodium salt of benzylpenicillin was obtained in 53% yield and its purity was too high. 64 / o was determined.
Example 5
Production of α-amino-benzylpenicillin
A solution of 0.005 mol of N, N'-carbonyldiimidazole in dry tetrahydrofuran was added to a suspension of 0.005 mol of α-aminophenylacetic acid hydrochloride in the same solvent. The mixture was heated to 50 ° C. for 4 hours, then cooled and filtered.
The pale yellow solid substance obtained with an idem melting point 175-185 was added with stirring to a mixture of 0.005 moles of 6-aminopenicillanic acid, 0.005 moles of triethylamine and methylene dichloride. The suspension was stirred at room temperature for 3 hours and then filtered. The filtrate was shaken with an equal volume of water to which sufficient dilute hydrochloric acid had been added that the pH of the aqueous phase was 2.
The layers were then separated and the methylene dichloride phase was extracted two more times with highly diluted acid before it was discarded. The combined aqueous extracts were brought to pH 7 with sodium bicarbonate and a portion of the resulting solution was subjected to paper chromatography. This resulted in a zone with antibiotic activity, which could not be distinguished, from a zone obtained with an authentic sample of α-aminobenzyl penicillin.