CH477475A

CH477475A - Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Amino-penicillansäure

Info

Publication number: CH477475A
Application number: CH1072266A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Baumann; Markus Dr Zimmermann
Original assignee: Geigy Ag J R
Priority date: 1966-07-25
Filing date: 1966-07-25
Publication date: 1969-08-31

Description

Verfahren zur Xerstellung von neuen Derivaten der 6-Aminopenicillansäure
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Arnino-penicil- lansäure und ihrer Salze.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass Penicilline der Formel I,
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in welcher Rt Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe, und
R2 und R3 unabhängig voneinander niedere Alkylgruppen, Trifluormethylgruppen oder Wasserstoff bedeuten, und deren Salze mit anorganischen und organischen Basen eine ausgezeichnete antibakterielle Wirksamkeit gegen grampositive Bakterien aufweisen. Diese Wirksamkeit erstreckt sich auf Stämme von Staphylococcus aureus, die das Enzym Penicillinase produzieren und gegen Penicillin G resistent sind.

Die erfindungsge- mäss herstellbaren Penicillins sind weitgehend stabil gegen den Einfluss von Mineralsäure und können deshalb nicht nur parenteral, sondern als solche oder in Form ihrer Salze auch oral verabreicht werden.

Die Herstellung der Penicilline der Formel I und ihrer Salze erfolgt in an sich bekannter Weise, jedoch sind bei der Aufarbeitung und bei der Salzbildung die möglichen Zwitterion-Eigens chaften der Endstoffe bzw. die Tautomeriemöglichkeiten des a-Pyridon Systems zu berücksichtigen. Man setzt 6-Amino-penicil- lansäure oder ein Salz derselben mit einer den Rest einer Säure der Formel II,
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in welcher R1, R2 und R3 die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, einführenden Verbindung um und führt gewünschtenfalls die erhaltene Verbindung der Formel I in ein Salz mit einer anorganischen oder organischen Base über.

Als Verbindungen zur Einführung des Restes einer Säure der Formel II eignen sich insbesondere Halogenide, vorzugsweise Chloride und Bromide, Anhydride und gemischte Anhydride in Gegenwart säurebindender Mittel, die freien Säuren in Gegenwart wasserbindender Mittel, sowie Azide und aktivierte Ester, wie z. B. p-Nitrophenylester. Als säurebindende Mittel kommen im erfindungsgemässen Verfahren insbesondere Natrium- oder Kaliumbicarbonat, -carbonat- oder -hydroxyd in wässrig-organischem Medium, sowie tertiäre organische Basen, wie Triäthylamin oder Pyridin in organischem Medium, z. B. in Dioxan, Tetrahydrofuran, Aceton oder Chloroform, in Betracht, und als wasserbindendes Mittel z. B. Dicyclohexylcarbodiimid.

Unter gemischten Anhydriden von Säuren der Formel II werden z. B. einerseits solche mit niederen Alkansäuren, insbesondere Essigsäure, und anderseits Anhydride mit Kohlensäurehalbestern, wie sie z. B. durch Umsetzung von Säuren der Formel II mit Chloramei sensäurebenzylester,-p-nitrobenzylester,-isobutylester, -äthylester oder -allylester erhältlich sind, verstanden.

Die Isolierung der Reaktionsprodukte der Formel I aus wässrig-organischen oder organischen Reaktionsmedien erfolgt beispielsweise durch Verdünnen mit Wasser, Ansäuern in der Kälte bis zu einem geeigneten pH und Aufnehmen der 6-AcylaminoXpenicillansäure in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel. Aus diesem kann die genannte Säure z. B. mit einer wässrigen Natrium- oder Kaliumbicarbonatlösung extrahiert und die erhaltene wässrige Lösung des Natrium- bzw. Kaliumsalzes der 6-Acylamino-peni- cillansäure unter Vakuum bei niedrigen Temperaturen eingedampft, vorzugsweise lyophilisiert werden. Zur Herstellung von Salzen mit organischen Basen, beispielsweise den weiter unten genannten, kann man z.

B. letztere mit den freien Säuren in organischen Lösungsmitteln umsetzen oder die Alkalisalze der Säuren mit Salzen der organischen Basen, z. B. den Hydrochloriden, in Wasser zusammenbringen und die ausgefallenen Salze abtrennen und trocknen. Aus den Lösungen der freien Säuren der Penicilline in organischen Lösungsmitteln können Metallsalze auch durch Zufügen eines in Butanol löslichen Metallsalzes, wie das Kaliumsalz der a-Äthyl-capronsäurea und gegebenenfalls Verdünnen mit Äther ausgefällt werden.

Bei den erfindungsgemäss herstellbaren Salzen der neuen Penicilline handelt es sich beispielsweise um das Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Magnesium- oder Calciumsalz, oder Salze von organischen Basen, wie Diäthylamin, Triäthylamin, Diäthanolamin, N-Athyl- diäthanolamin, Pyrrolidin, Piperidin, N-Äthyl-piperidin, l-(,-Hydroxy-äthyl)-piperidin, Morpholin, Procain, Benzylamin, Dibenzylamin, 1-Phenyl-2-propylamm und weiteren Aminen, die oft zur Herstellung von Penicillinsalzen Verwendung finden.

Von den unter die Formel II fallenden Carbonsäuren sind die 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotin- säure (Ber. 35, 2394 (1962) und J. Am. Chem. Soc.

73, 2618 (1951)) und die 1,2-Dihydro-6-methyl-2-oxo- 4-trifluormethyl-nicotinsäure (J. Med. Chem. 6, 296 (1963)) als solche bekannt; von andern sind hydrolysierbare funktionelle Derivate, wie das 1,2-Dihydro- 6-methyl-2-oxo-nicotinamid und das 1,2-Dihydro6-äthyl-2-oxo-nicotonitril (J. Org. Chem. 30, 3596 (1965)) sowie das 1,2-Dihydro-4,6-bis-trifluormethyl- 2-oxo-nicotonitril (J. Org. Chem. 30, 3379 (1965)) beschrieben worden. Weitere Carbonsäuren mit Wasserstoff als Rl, die in der Literatur z. T. entsprechend ihrer tautomeren Form auch als substituierte 2-Hydroxy-nicotinsäuren bezeichnet werden, sind analog den bekannten herstellbar. Zur Einführung eines niedern Alkylrestes Rt setzt man die entsprechenden Carbonsäuren z.

B. in Gegenwart eines säurebindenden Mittels, wie Kaliumhydroxyd, in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Äthanol, in der Wärme mit reaktionsfähigen Estern von niedern Alkanolen, wie z. B. p-Toluolsulfonsäuremethylester, Methansulfonsäuremethylester, Methyljodid, Methylbromid, Sithyljo- did, Äthyl-, n-Propyl-, n-Butyl- oder Isobutylhromid, um. Auf diese Weise lässt sich die Alkylierung allfälliger Methylgruppen in 4- und/oder 6-Stellung (vgl.

J. Org. Chem. 30, 3596) vermeiden. Dagegen entsteht ein gewisser Anteil an O-Alkylierungsprodukten, jedoch weniger als z. B. bei Verwendung von Diazomethan analog J. Am. Chem. Soc. 73, 2618 (1951). Das gewünschte N-Alkylierungsprodukt lässt sich vom O-Alkylierungsprodukt (Äther und eventuell auch Ester) nötigenfalls leicht trennen, z. B. durch Chromatographie.

In den vorliegenden Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1 a) 0, 94 g 1,2-Dihydro-1-äthyl-4,6-dimethyl-2-oxo- nicotinsäure (Smp. 164", Herstellung durch 15-stündiges Kochen von 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotinsäure mit äquimolaren Mengen Athyljodid und Kaliumhydroxyd in Äthanol) werden in 30 ml Benzol gelöst und mit 0,6 ml Thionylchlorid und 0,2 mol Dimethylformamid während 60 Minuten unter Rückfluss gekocht. Man dampft unter Vakuum ab, löst den braunen Rückstand in wenig Benzol und dampft erneut ein.

Das zurückbleibende rohe Säurechlorid trocknet man eine Stunde unter Vakuum und verwendet es anschliessend für die folgende Reaktion. b) 1,9 g Triäthylammoniumsalz der 6-Amino-peni cillansäure werden in 30ml wasserfreiem Chloroform und 1,5 ml Triäthylamin gelöst. Die Lösung wird auf 0 gekühlt. Dazu tropft man innerhalb 5 Minuten das in 10 ml Chloroform gelöste rohe Säurechlorid und rührt das Reaktionsgemisch eine Stunde bei Zimmertemperatur. Die klare braune Lösung wird am Rotationsverdampfer eingedampft (Wasserbadtemperatur 350) und der Rückstand in 30 ml Wasser und 50 ml Methyl-isobutyl-keton aufgenommen. Der pH des wässrigen Anteils wird mit 10-n. Schwefelsäure unter Rühren auf 2,1 eingestellt und die Phasen werden getrennt.

Die wässrige Schicht wird mit 5 ml Methyl-isobutylketon extrahiert. Die Methyl-isobutyl-keton-Auszüge werden vereinigt, mit 5 ml Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat getrocknet. Die Methyl-isobutylketon-Lösung wird nun mit soviel 30/oiger Natriumbicarbonat-Lösung ausgezogen, dass der wässrige Teil den pH 6,8 erreicht. Man trennt die Phasen und schüttelt die organische Phase nochmals mit 5 ml Wasser aus. Die vereinigten wässrigen Anteile werden mit 25 ml Äther gewaschen und im Rotationsverdampfer von gelöstem Ather befreit. Die auf diese Weise erhaltene klare Lösung des Natriumsalzes von 1,2-Dihydro- l-äthyl-4, 6-dimethyl-2-oxo-3-pyridyl-penicillin wird bei tiefer Temperatur unter Hochvakuum eingedampft bzw. lyophilisiert.

Das Produkt, ein farbloses Pulver, zeigt im IR-Spektrum (Kaliumbromid) eine starke Bande bei 5, 68, die die typisch für den ss-Lactamring ist.

Die minimalen hemmenden Konzentrationen betragen beim Inkorporations-Test für Staphylococcus aureus Smith (1) 1 ylml, für Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml (r=resistent, s=empfindlich gegen Penicillin G).

Zur Ermittlung der Wirksamkeit in vivo wurden Albinomäuse mit je ca. 28 Millionen lebender Keime von Staphylococcus aureus Smith ATCC 13709 i. p. infiziert. 2,4 mg/kg des Natriumsalzes von 1,2-Dihy- dro-l-äthyl-4, 6-dimethyl-2oxo-3-pyridiyl-p enicillin, in- tramuskulär appliziert, vermochten die Hälfte der Tiere zu heilen (=CD50). Bei oraler Applikation betrug die CD50 6,8 mg/kg.

Analog obigem Beispiel wurde ausgehend von 1,02 g 1 ,2-Dihydro-6-methyl-2-oxo-4-trifluormethyl- nicotinsäure (Smp. 253 ) das 1,2-Dihydro-6-methyl2-oxo-4-trifluormethyl-3-pyridyl-penicillin hergestellt.

Als minimale hemmende Konzentration im Inkorporationstest wurden für diese Substanz bei Staphylococcus aureus Smith (s) 1 ylml und bei Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml ermittelt.

Beispiel 2
2,16 g 1,2-Dihydro-2-oxo-1,4,6-trimethyl-nicotin- säure (Smp. 2120, erhalten durch 15-stündiges Kochen der 1 ,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotinsäure mit äquimolaren Mengen Methyljodid und Kaliumhydroxyd in Äthanol) werden in 20 ml Aceton und 24 ml Dioxan gelöst und danach mit 2,0 ml Triäthylamin und 1,58 ml Chlorameisensäureisobutylester bei 0-5 versetzt. Nach 15 Minuten Rühren bei 0 wird filtriert und das Filtrat mit einer Lösung von 3,0 g 6-Aminopenicillansäure (860/oig) in 20 ml Wasser und 2 ml Tri äthylamin zusammengebracht.

Nach 15 Minuten Rühren bei 0 wird das Eisbad entfernt und das Reaktionsgemisch 45 Minuten bei Zimmertemperatur weitergerührt. Hierauf werden 20 ml Wasser, das 2 g Natriumbicarbonat enthält, zugegeben und das Ganze zweimal mit je 50 ml Äther gewaschen. Die wässrige Phase überschichtet man mit 50 ml Methylisobutyl-keton und stellt mit 10-n. Schwefelsäure auf pH 2,2 ein. Beim Rühren geht der grösste Teil des Reaktionsproduktes als freie Säure in die organische Phase über. Die Schichten werden getrennt und der wässrige Teil wird noch zweimal mit je 10ml Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wäscht man mit 2 X 5 ml Wasser von Säure frei und trocknet sie mit Natriumsulfat.

Die Lösung wird nun unter Wasserstrahlvakuum auf das halbe Volumen eingeengt, mit einem kleinen Überschuss der berechneten Menge an a-äthylcapronsaurem Kalium versetzt und, sofern noch nichts ausfällt, mit abs. Äther verdünnt. Allmählich flockt das Kaliumsalz von 1,2-Dihydro-2-oxo 1,4,6-trimethyl-3-pyridyl-penicillin aus. Es wird in der Zentrifuge von der Mutterlauge abgetrennt und über Phosphorpentoxyd unter Vakuum getrocknet.

Das hellgraue Pulver weist im IR-Spektrum (Kaliumbromid) die charakteristische ss-Lactam-Bande bei 5,68 auf.

Wird die oben erwähnte Methyl-isobutyl-keton Lösung des freien Penicillins mit der berechneten Menge N-Athylpiperidin versetzt, so fällt das Salz des erhaltenen Penicillins mit N-Athyl-piperidin als ein zähes Öl aus, das durch Dekantieren abgetrennt und im Vakuum getrocknet wird. Es ist in Wasser nur noch schwer löslich. Ein wasserunlösliches Salz erhält man auf die gleiche Weise unter Verwendung von N,N' Dibenzyl-äthylendiamin als Base.

Alle diese Salze zeigen im IR-Spektrum (Kaliumbromid) die für ss-Lactam-Ringe charakteristische Bande bei 5,68 zur
Die minimalen hemmenden Konzentrationen betragen im Inkorporationstest für Staphylococcus aureus Smith (s) 1 ylml, für Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 yiml.

Beispiel 3 2, 36 g 6-Amino-penicillansäure werden in 100 ml Tetrahydrofuran/Wasser 1:1 suspendiert und mit gerade soviel festem Natriumbicarbonat versetzt, dass eine klare Lösung entsteht. Dazu gibt man eine Lösung von 1,55 g 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-nicotin- säure (Smp. 2570) in 100 ml Tetrahydrofuran und eine Lösung von 2,04 g Dicyclohexylcarbodiimid in 40ml Tetrahydrofuran. Das Ganze lässt man 3 Stunden bei 15 stehen und verdünnt dann mit 500ml Wasser.

Nach kurzer Zeit scheidet sich an der Oberfläche eine halbfeste Masse ab, die abgetrennt und verworfen wird. Die Lösung wird zuerst im Rotationsverdampfer unter Vakuum eingeengt und schliesslich lyophilisiert.

Den Rückstand nimmt man in 30 ml Wasser und 44 ml Methylisobutyl-keton auf und behandelt ihn gleich wie im Beispiel 1 ausgeführt. So erhält man das Natriumsalz von 1,2-Dihydro-4,6-dimethyl-2-oxo-3- pyridyl-penicillin als weisses Pulver. Im IR-Spektrum (Kaliumbromid) zeigt es die typische ss-Lactam-Bande bei 5,68 pt. Die minimalen hemmenden Konzentrationen betragen beim Inkorporations-Test für Staphylococcus aureus Smith (s) 1 r/ml, für Staphylococcus aureus Geigy 5002 (r) 10 ylml.

Bei Infektionen mit Staphylococcus aureus Smith an Albinomäusen betrug die CDÏO 3,3 mg/kg bei intramuskulärer Applikation, ebenfalls 3,3 mg/kg bei oraler Verabreichung des Penicillins dieses Beispiels.

Ferner betrifft die Erfindung neue antibakterielle Mittel. Diese enthalten als Wirkstoff eines der neuen Penicilline der Formel I oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz desselben in einer üblichen Applikationsform für die orale, rektale, lokale oder parenterale Anwendung. Als pharmazeutisch annehmbare Salze eignen sich solche mit pharmakologisch unbedenklichen anorganischen und organischen Basen, d. h. mit Basen, die in den in Frage kommenden Dosierungen keine physiologische Eigenwirkung zeigen oder aber eine erwünschte Wirkung, bei parenteralen Applikationsformen insbesondere eine lokalanästhetische Wirkung, ausiiben. Beispielsweise kommen die Salze mit den weiter oben genannten Basen in Betracht.

Doseneinheitsformen für die perorale Anwendung enthalten als Wirkstoff vorzugsweise zwischen 10 /o und 90 o/o der Säure der Formel I oder eines pharmazeutisch annehmbaren Salzes derselben. Zu ihrer Herstellung kombiniert man den Wirkstoff z. B. mit festen, pulverförmigen Trägerstoffen, wie Lactose, Saccharose, Sorbit, Mannit; Stärken, wie Kartoffelstärke, Maisstärke oder Amylopektin; ferner Laminariapulver oder Citruspulpenpulver; Cellulosederivaten oder Gelatine, gegebenenfalls unter Zusatz von Gleitmitteln, wie Magnesium- oder Calciumstearat oder Polyäthylenglykolen von geeigneten Molekulargewichten zu Tabletten oder zu Dragee-Kernen. Letztere überzieht man beispielsweise mit konzentrierten Zuckerlösungen, welche z.

B. noch arabischen Gummi, Talk und/oder Titandioxyd enthalten können, oder mit einem in leichtflüchtigen organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen gelösten Lack. Diesen Überzügen können Farbstoffe zugefügt werden, z. B. zur Kennzeichnung verschiedener Wirkstoffdosen.

Als Doseneinheitsformen für die rektale Anwendung kommen z. B. Suppositorien, welche aus einer Kombination einer Säure der allgemeinen Formel I oder eines geeigneten pharmazeutisch annehmbaren Salzes derselben mit einer Neutralfettgrundlage bestehen, oder auch Gelatine-Rektalkapseln, welche eine Kombination des Wirkstoffes oder eines geeigneten Salzes desselben mit Polyäthylenglykolen von geeignetem Molekulargewicht enthalten, in Betracht.

Trocken-Ampullen für die Bereitung von vorzugsweise 5-155/oigen wässrigen Lösungen zur parenteralen, insbesondere intravenösen, intramuskulären oder subcutanen Verabreichung, enthalten ein wasserlösliches, pharmazeutisch annhembares Salz der Säure der Formel I, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten festen Stabllisierungsmitteln und Puffersubstanzen.

Als weitere Applikationsformen kommen zur lokalen Behandlung von Infektionen Salben und Puder in Betracht. Diese Applikationsformen lassen sich unter Verwendung der hiezu üblichen Trägerstoffe, Verdünnungsmittel und Zusatzstoffe bereiten.

Die folgenden Beispiele sollen die Herstellung von Tabletten und Dragees näher erläutern.

Beispiel 4
250 g Wirkstoff als freie Säure oder dessen Natrium- oder Kaliumsalz werden mit 175,80g Lactose und 169,70 g Kartoffelstärke vermischt, die Mischung mit einer alkoholischen Lösung von 10 g Stearinsäure befeuchtet und durch ein Sieb granuliert.

Nach dem Trocknen mischt man 160 g Kartoffelstärke, 200 g Talk, 2,50 g Magnesiumstearat und 32 g kolloidales Siliciumdioxyd zu und presst die Mischung zu ca.

10000 Tabletten von je 100 mg Gewicht und 25 mg Wirkstoffgehalt, die gewünschtenfalls mit Teilkerben zur feineren Anpassung der Dosierung versehen sein können.

Beispiel 5
Aus 250 g Wirkstoff, 175,90 g Lactose und der alkoholischen Lösung von 10 g Stearinsäure stellt man ein Granulat her, das man nach dem Trocknen mit 56, 60 g kolloidalem Siliciumdioxyd, 165 g Talk, 20 g Kartoffelstärke und 2, 50 g Magnesiumstearat mischt und zu 10 000 Dragée-Kernen presst. Diese werden anschliessend mit einem konzentrierten Sirup aus 502,28 g krist. Saccharose, 6g Schellack, 10g arabischem Gummi, 0,22 g Farbstoff und 1,5 g Titandioxyd überzogen und getrocknet. Die erhaltenen Dragees wiegen je 120 mg und enthalten je 25 mg Wirkstoff.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Amino-penicillansäure der Formel I, EMI4.1 in welcher Rl Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe, und R2 und R3 unabhängig voneinander niedere Alkylgruppen, Trifluormethylgruppen oder Wasserstoff bedeuten, und ihrer Salze, dadurch gekennzeichnet, dass man 6-Amino-penicillansäure oder ein Salz derselben mit einer den Rest einer Säure der Formel II, EMI4.2 in welcher R2, R2 und R2 die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, einführenden Verbindung umsetzt und gewünschtenfalls die erhaltene Verbindung der Formel I in ein Salz mit einer anorganischen oder organischen Base überführt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als einen Rest einer Säure der Formel II einführendes Mittel ein entsprechendes Halogenid verwendet.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als einen Rest einer Säure der Formel II einführendes Mittel ein entsprechendes Anhydrid verwendet.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als einen Rest einer Säure der Formel einführendes Mittel II ein gemischtes Anhydrid in Gegenwart säurebindender Mittel verwendet.