CH451155A

CH451155A - Verfahren zur Herstellung von Derivaten des Cephalosporin C

Info

Publication number: CH451155A
Application number: CH753662A
Authority: CH
Inventors: Ernst Dr Vischer; Bruno Dr Fechtig; Hans Dr Bickel; Rolf Dr Bosshardt; Jakob Dr Urech
Original assignee: Ciba Geigy
Priority date: 1962-06-22
Filing date: 1962-06-22
Publication date: 1968-05-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Derivaten des Cephalosporin C
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung neuer therapeutisch wirksamer Derivate von Cephalosporin C der Formel I
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worin X für Sauerstoff oder Schwefel steht, oder ihrer Salze. Die Verbindungen können in 7-Amino-cephalosporansäure umgewandelt werden, indem man die 4-Carboxylgruppe verestert, dann den Acylrest an der 7-Aminogruppe abspaltet wie z. B. im Patent Nr. 426 828 gezeigt und den erhaltenen 7-Amino-cephalosporansäureester verseift.

Die Verbindungen der Formel I sind neu. Sie sind antibakteriell wirksam, z. B. gegen grampositive Bakterien, wie Bacillus subtilis, Bacterium megatherium und Staphylococcus aureus, insbesondere auch gegen penicillinresistente Stämme. Sie können daher als Heilmittel in der Human-und Veterinärmedizin verwendet werden. Man kann sie auch als Zusatz zu Futtermitteln verwenden. Besonders wertvoll sind die 7- [4- (l-Phenyl- 2-thiono-5-oxo-imidazolidin F 4-yl)-butyryl]-amino- cephalosporansäure und ihre Alkalimetallsalze.

Die Verbindungen der Formel I werden erhalten, wenn man in Cephalosporin C die d-Carboxyl-und Aminogruppe mit einem Isocyansäure-oder Isothiocyansäureester zum Ring schliesst.

Der Isocyansäure-bzw. Isothiocyansäureester ist vor allem eine Verbindung der Formel R-N=C=X, worin X für Sauerstoff oder Schwefel und R für einen Niederalkyl-oder Arylrest steht.

Die genannten Umsetzungen sollen, der Empfindlichkeit des Cephalosporins und seiner Derivate Rechnung tragend, nur unter milden Bedingungen erfolgen, vorteilhaft in Gegenwart von Verdünnungs-oder Lösungsmitteln, z. B. Alkoholen, wie Methanol oder Athanol, Ketonen, wie Aceton, Äthern, wie Diäthyl- äther, Tetrahydrofuran oder Dioxan, Glykoldimethyl äther oder halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie Chloroform oder Methylenchlorid und/oder Kondensationsmitteln. Die Reaktionen werden bei Raumtemperatur, falls erforderlich, bei schwach erhöhter, vornehmlich aber bei erniedrigter Temperatur und/oder in Gegenwart eines Inertgases, wie Stickstoff, durchgeführt.

Die Umsetzung kann in zwei getrennten Stufen erfolgen, indem man zunächst das Carbaminsäure-bzw.

Thiocarbaminsäurederivat von Cephalosporin C bildet und dieses zu den genannten Imidazolidinverbindungen ringschliesst.

Die neuen Verbindungen können als Heilmittel, z. B. in Form pharmazeutischer Präparate Verwendung finden, welche sie oder ihre Salze in Mischung mit einem für die enterale, topicale oder parenterale Applikation geeigneten pharmazeutischen organischen oder anorganischen, festen oder flüssigen Trägermaterial enthalten.

In den folgenden Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1
20 g Cephalosporin C werden in 50mll-n. Natriumbicarbonat gelöst, mit 200 ml Aceton versetzt und bei 40 unter kräftigem Rühren langsam mit einer Lösung von 7,5 ml Phenylisothiocyanat in 200 ml Aceton versetzt. Nach 2 Stunden Rühren bei 40 dampft man im Vakuum das Aceton ab, stellt die verbliebene wässrige Phase mit 80"/piger Phosphorsäure auf pH 5,0 und schüttelt 5mal mit je 200 ml Benzol aus (Eindampfrückstand des mit Natriumsulfat getrockneten Benzolextraktes : 499 mg). Die mit Phosphorsäure weiter auf pH 2,0 angesäuerte wässrige Lösung wird schliesslich 4mal mit je 300 ml Essigester ausgezogen.

Die mit 1 /oiger wässriger Phosphorsäure gewaschenen und über Natriumsulfat getrockneten Auszüge geben 22,29 g Ein dampfrückstand. Er gibt im Plattentest folgende Hemmzonen :
Staph. aureus Staph. aureus (Pencillin G (Pencillin G empfindlich) resistent) Bac. subtilis l"/o-Lösung 25 mm 21 mm 30 mm 0,1"/e-Lösung 18 mm 16 mm 21 mm 0,01"/o-Lösung 10 mm 9 mm 10 mm und besteht nach Papierchromatogramm (System : n Butanol-Methanol-Wasser 2 : 1 : 2 ; bioautographiert mit Staphylococcus aureus) aus einem Gemisch von N- (N- Phenyl-thiocarbamyl)-cephalosporin C der Formel
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(Rf = 0,68 ;

starker Fleck) und 7- [4- (l-Phenyl)-2-thiono- 5-oxo-imidazolidin-4-yl)-butyryl]-amino-cepha- losporansäure (PTH-Cephalosporin C) der Formel
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(Rf = 0,78, schwacher Fleck).

Das Gemisch wird durch Säurebehandlung wie folgt in das einheitliche Imidazolidinderivat übergeführt :
107 mg Gemisch werden in 5 ml Eisessig gelöst und 21 Stunden auf 40 erwärmt. Dann dampft man bei 0,1 Torr ein und entfernt restliche Essigsäure durch Aufnehmen des Rückstandes in Toluol-Alkohol 2 : 1 und erneutes Eindampfen. Man erhält so 95,6 mg papierchromatographisch einheitliche, rohe 7- [4- (1-Phenyl)- 2-thiono-5-oxo-imidazolidin-4-yl)-butyryll-amino- cephalosporansäure.

Hemmzonen im Plattentest :
Staph. aureus Staph. aureus (Penicillin G (Penicillin G empfindlich) resistent) Bac. subtilis 0,1"/e-Lösung 20 mm 18 mm 24 mm O, Ol'/e-Lösung 12 mm 11 mm 13 mm
Im Verdünnungstest ergeben sich folgende Hemmkonzentrationen :
Staph. aureus Staph. aureus (Penicillin G (Penicillin G empfindlich) resistent) Substanzgemisch vor der Säurebehandlung 16 y/ml 16 y/ml PTH-Cephalosporin C nach der Säurebehandlung 8 ylml 16 rlml Cephalosporin C 125 y/ml 125 y/ml
Die Substanz (1 g) kann durch Chromatographie an Silicagel (50 g) weiter gereinigt werden.

Aus den mit Chloroform-Methanol 3 : 2 eluierten Fraktionen erhält man ein Produkt, das im Verdünnungstest eine erhöhte Wirksamkeit zeigt (Staph. aureus-Pencillin G empfindlich : 4 y/ml ; Staph. aureus-Pencillin G resistent : 8 y/lm). Das IR-Spektrum (in Nujol) weist u. a. Banden bei 3, oxo, u, 5, 68*u, 6, 02, u, 6, 62, u, 7,07, u, 7, 90, u, 8,40, u und 9,31, u auf. UV-Spektrum (in Alkohol) : 264 (e = 17 300).

Beispiel 2
15 g Cephalosporin C werden in 150 ml Wasser und 150 ml Pyridin gelöst (pH 7,5), auf 37 erwärmt und mit 11,9 ml 1-normaler Natronlauge versetzt (pH 9,0).

Nach Zugabe von 7,5 ml Phenylisothiocyanat hält man unter Rühren die Temperatur (37 ) und das pH (9) durch Zutropfen von 1-normaler Natronlauge konstant.

In den ersten 10 Minuten werden 60 ? der berechneten Menge Lauge verbraucht. Nach 70 Minuten beträgt der Laugenverbrauch 71 ouzo der Theorie. Man verdünnt mit 400 ml Wasser und schüttelt 3mal mit je 1 Liter Benzol und lmal mit 500 ml ltther aus. Dann stellt man die wässerige Phase mit konz. Salzsäure auf pH 1,7, bringt das dabei ausgefallene Produkt durch Zugabe von 600 ml Dioxan wieder in Lösung und lässt 2t/2 Stunden bei 22 stehen. Die im Vakuum etwas eingeengte und dann mit Wasser wieder verdünnte Lösung wird er schöpfend mit Essigester ausgezogen.

Die mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschenen, dann über Natriumsulfat getrockneten Auszüge geben 17,07 g Eindampfrück- stand. Die farblose, amorphe 7- [4- (l-Phenyl-2-thiono- 5-oXo-imidazolidin-4-yl)-butyryl]-amino-cephalosporan- säure ist nach Papierchromatogramm, bioautographisch entwickelt (Staph. aureus), einheitlich und hat im System n-Butanol-Methanol-Wasser (2 : 1 : 2) einen Rf-Wert von 0,68, im System n-Butanol-(gesättigt mit Wasser)-Eisessig- (98 : 2) Rf = 0,41. Hemmzonen von 1 /oigen Lösungen in Aceton auf 6 mm Papierrondellen : Staph. aureus : 24 mm, Bac. subtilis : 30 mm, Staph. aureus (Penicillin-resistent) : 21 mm.

Beispiel 3
473 mg Cephalosporin C Natriumsalz werden in 10 ml 1-n. Natriumbicarbonat gelöst, mit 4 ml Aceton und dann langsam unter Rühren mit einer Lösung von 155 mg Phenylisocyanat in 4 ml Aceton versetzt. Man rührt 2 Stunden bei 40 und dampft anschliessend im Vakuum das Aceton ab. Die mit 30 ml Wasser verdünnte und mit Phosphorsäure auf pH 2,0 gestellte wässrige Phase wird mit Essigester extrahiert. Trocknen des Auszuges über Natriumsulfat und Eindampfen liefert 54 mg rohes N- (Phenylcarbamyl)-cephalosporin C der Formel
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Papierchromatogramm im System n-Butanol-Methanol Wasser- (2 : 1 : 2) : Rf = 0,69 (bioautographiert mit Staphylococcus aureus).

Zur Überführung in das ringgeschlossene Produkt lässt man eine Lösung von 410 mg N- (N'-Phenyl- carbamyl)-cephalosporin C in 25 ml Eisessig 18 Stunden bei 40 stehen.

Der Eindampfrückstand des rohen Produkts (398 mg) wird zur Reinigung in Chloroform-Aceton 2 : 1 aufgenommen und mit 200 mg Tierkohle gerührt. Das eingedampfte Filtrat enthält 332 mg 7- [4- (1-Phenyl-2, 5 dioXo-imidazolidin-4-yl)-butyryl] ¯amino-cephalosporan- säure der Formel
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Papierchromatogramm im System n-Butanol-Methanol Wasser- (2 : 1 : 2) : Rf = 0,78 (bioautographiert mit Staphylococcus aureus).

UV-Absorptionsspektrum in 0,1-n. Natriumbicarbonat : ma. x = 263 mu, 8 = 19 900.

Hemmkonzentration gegen Staphylococcus aureus (Penicillin G empfindlich) in vitro : 3,2 y/ml.

Hemmkonzentration gegen Staphylococcus aureus (Penicillin G resistent) in vitro : 12,5 y/ml.

Beispiel 4
1 g Cephalosporin C-Natriumsalz wird in 20 ml 1-n.

Natriumbicarbonat gelöst, mit 6 ml Aceton und dann langsam unter Rühren mit einer Lösung von 0,4 ml a-Naphthylisocyanat in 10 ml Aceton versetzt. Die Reaktion wird wie in Beispiel 1 geführt und aufgearbeitet.

Man erhält 1,27 g rohes N- (Naphthyl-carbamyl)-cephalosporin C der Formel
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Es wird durch 18stündiges Einwirken von Eisessig bei 22 in das ringgeschlossene Produkt übergeführt. Man erhält 1,198 g 7- Naphthyl-2, 5-dioxo-imidazolidin- 4-yl)-butyryl]-amino-cephalosporansäure der Formel
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Dünnschichtchromatogramm an Silicagel im System n Butanol-Eisessig (10 : 1) gesättigt mit Wasser : Rf = 0,40 (entwickelt nach R. Thomas, Nature 191,1161 [1961]).

UV-Absorptionsspektrum in 0,1-n. Natriumbicarbonat : 271 m/ {, e = 11 000.

Hemmkonzentration gegen Staphylococcus aureus (Penicillin G empfindlich) : 6,4 ;'/mol, gegen Staphylococcus aureus (Pencillin G resistent) : 12,6 y/ml.

Beispiel 5
2 g Cephalosporin C-Bariumsalz werden in 40 ml 1-n. Natriumbicarbonat gelöst, mit 12 ml Aceton und unter Rühren langsam mit einer Lösung von 0,5 ml n-Butylisocyanat in 20 ml Aceton versetzt. Die Reaktion wird wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt und die vom Aceton befreite wässrige Phase bei pH 2,0 nach Sättigen mit Kochsalz mit Butanol-Essigester- (1 : 1) extrahiert. Der getrocknete und eingedampfte Extrakt gibt 1,57 g rohes N- (n-Butyl-carbamyl)-cephalosporin C der Formel
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Papierchromatogramm im System n-Butanol-Methanol- Wasser (4 : 1 : 2) : Rf = 0, 47 (Bioautogramm mit Staphylacoccus aureus). Es wird in 50 ml Eisessig gelöst und 17 Stunden bei 24 stehen gelassen.

Beim Eindampfen erhält man 1,43 g 7- [4- (1-n-Butyl-2, 5-dioxo-imidazol- idin-4-yl)-butyryl]-amino-cephalosporansäure der Formel
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Papierchromatogramm im System n-Butanol-Methanol Wasser- (4 : 1 : 2) : Rf = 0,62 (Bioautogramm mit Staphylo- coccus aureaus). Das IR-Absorptionsspektrum in Nujol weist u. a. Banden auf bei 3,00 ; 5,59 ; 5,81 ; 6,00 ; 6,49 ; 7,65 ; 8,02 ; 8,38 (Schulter) ; 8,64 (Schulter) ; 8,98 ; 9,36 ; 9,69 ; 9,98 ; 13,10, tt, vgl. Fig. 1.

Die Hemmkonzentration gegen Staphylococcus aureaus (Penicillin G-empfindlich) beträgt 6,4 y/ml, diejenige gegen Staphylococcus aureus (Penicillin C resistent) 12,6 y/ml.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Cephalosporin C Derivaten der Formel I EMI4.4 worin X für Sauerstoff oder Schwefel steht oder ihrer Salze, dadurch gekennzeichnet, dass man in Cephalosporin C die d-Carboxyl-und Aminogruppe mit einem Isocyansäure-oder Isothiocyansäureester zum Ring schliesst.

UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man Cephalosporin C mit einer Verbindung der Formel R-N=C=X umsetzt, worin X für Sauerstoff oder Schwefel und R für einen Niederalkyl- oder Arylrest steht.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man Cephalosporin C mit Phenylisothiocyanat unter Ausbildung eines Thiono-imidazolidinringes ringschliesst.

3. Verfahren nach Patentanspruch I oder den Unteransprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die erhaltenen Verbindungen mit freier Carboxylgruppe in ihre Salze überführt.

PATENTANSPRUCH II Verwendung der nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen Verbindungen zur Herstellung von 7-Amino-cephalosporansäure, dadurch gekennzeichnet, dass man die 4-Carboxylgruppe verestert, den Acylrest an der 7-Aminogruppe abspaltet und den 7 Aminocephalosporansäureester verseift.