CH527846A

CH527846A - Verfahren zur Herstellung von Penicillinderivaten

Info

Publication number: CH527846A
Application number: CH385065A
Authority: CH
Inventors: C Cheney Lee; J Gottstein William
Original assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1964-03-20
Filing date: 1965-03-19
Publication date: 1972-09-15
Also published as: GB1097338A; US3316273A; DE1545581A1; BE661405A; AT267055B; NL6503503A

Description

Verfahren zur Herstellung von Penicillinderivaten
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel
EMI1.1
worin R1 eine primäre Aminogruppe, eine Acylamino-,
Benzyloxycarbonylamino-, Phthalimido- oder Trityl aminogruppe bedeutet.

Die erfindungsgemäss erhältlichen Aldehyde sind wirksame antibakterielle Mittel in vivo gegenüber gram positiven Bakterien, und sie sind gleichfalls wirksame
Mittel zur Verwendung bei der Erforschung oxydativer
Enzyme.

Die Verfahrensprodukte können auch in einem tautomeren Gleichgewicht mit entsprechenden Verbindungen sein, die zusammen mit dem C-Atom der Stellung 3 des Molekülgerüsts die Enolstruktur
EMI1.2

EMI1.3
aufweisen.

Eine bevorzugte, durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellte Reihe von Verbindungen besitzt die Formel
EMI1.4
in der R3 die Seitenkette irgendeines bekannten Penicillins ausser denen bedeutet, die eine durch Umsetzung mit Raney-Nickel bei OoC bis 50 C veränderbare Gruppe enthalten, wie durch einen einfachen Versuch bestimmt werden kann. Diese Verbindungen können als Penicillinaldehyde bezeichnet werden.

Bevorzugt hergestellte Verbindungen sind diejenigen der Formel I, in der R1 eine der Gruppen
EMI1.5

EMI2.1

EMI2.2

EMI2.3
ist und in welchen Gruppen R4 Wasserstoff, eine Ami- no-, Carbobenzoxyamino-, eine Phenylgruppe, Fluor, Chlor, Brom, Jod, eine Hydroxy- oder eine Alkanoyloxygruppe, insbesondere der Acetoxygruppe, oder eine Alkoxygruppe, X Sauerstoff oder Schwefel, R5 und R6 jeweils Wasserstoff, eine Phenyl-, Benzyl-, Phenäthyl-, oder Alkylgruppe, R7 eine Alkylgruppe, R8 und R9 das gleiche wie R2 oder eine Alkyl-, Alkylthio-, Benzylthio-, Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Cycloheptyl-, Benzyl-, Phen äthyl-, Phenylpropyl-, Furyl-, Thienyl- oder Naphthylgruppe, R10 eine Alkylamino-, Dialkylamino-, Cycloal kylamingruppe mit 3-7 Kohlenstoffatomen,

eine Allyl arnino-, Diallylarnino-, Phenyl-Alkylamino-, Morpholino-, Alkylmorpholino-, Dialkylmorpholino-, Morpholi noalkylamino-, Pyrrolidino-, Alkylpyrrolidino-, Dialkylpyrrolidino-, N,N-Hexamethylenünino-, Piperidino-, Alkylpiperidino-, Dialkylpiperidino-, 1,2,5,6-Tetrahydropyridino-, N-Alkylpiperazino-, N-Phenylpiperazino-, N-AIkyl-alkylpiperazino-, N-alkyl-dialkyl-piperazino-, Furfurylamino-, Tetrahydrofurfurylamino-, N-alkyl-N-furfurylamino-, N-Alkyl-N-anilino- oder eine Alkoxyanilinogruppe, Z1, Z2 und Z5 das gleiche wie R2 oder eine niedere Alkylgruppe, R11 eine Alkylgruppe, eine Cycloalkyl-, Naphthyl-, Benzyl-,

Phenäffiylgruppe oder den Acylrest
EMI2.4

<tb> <SEP> 0
<tb> R'- <SEP> bedeuten,
<tb> und R2 ein einwertiges Radikal
EMI2.5
darstellt, in der R12, R13 und R14 Wasserstoff, Chlor,
Brom, Jod, eine Trifluormethyl-, Phenyl-, Alkyl- oder eine Alkoxygruppe sein können, aber nur eine der R Gruppen ein Phenylradikal darstellen kann.

Die Alkylgruppen beziehen sich sowohl auf gerade als auch verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit einem bis zehn Kohlenstoffatomen, wie z.B. Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, tert.Butyl-,
Amyl-, Hexyl-, 2-Äthylhexyl- Heptyl-, Decyl- usw.

-gruppen. In gleicher Weise bezieht sich der Ausdruck Alkyl auch auf Alkylreste enthaltende Gruppen, wie zum Beispiel die Alkoxygruppe.

Besonders bevorzugte Verfahrensprodukte sind Verbindungen der Formel Ia, in der R3 eine der Gruppen
EMI3.1
bedeutet und R7 eine Alkylgruppe und R Wasserstoff oder Chlor ist, ferner die einzelnen Verbindungen der Formel Ia, in der R3 eine der Gruppen
EMI3.2

EMI4.1
bedeutet
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel
EMI4.2
in der R1 die vorstehend angegebene Bedeutung hat, bzw. ein Salz oder ein Ester derselben in einem inerten organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur von OOC bis 50 C der Hydrogenolyse mit Raney-Nickel unterworfen wird. Aus der Reaktionsmischung lässt sich das gewünschte Produkt abtrennen.

Die Ausgangsstoffe der Formel II sind Thiopenicilline (auch als Penicillinthiosäuren bezeichnet, vgl. zum Beispiel die US-Patentschrift Nr. 2751378). Sie werden vorzugsweise in Form der freien Säure oder eines Salzes, wie eines Alkylmetalloder Aminsalzes verwendet. Die Reaktion wird bei 0 bis 500C und vorzugsweise nahe bei OOC durchgeführt. Es ist vorteilhaft, ein wasserfreies oder nahezu wasserfreies Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran oder Aceton, sowie katalytische Mengen einer schwachen wasserfreien Säure, wie Eisessig, zu verwenden, da die Penicillinaldehyde gegen Basen sehr empfindlich sind. Für den.Fall, dass das Thiopenicillin in dem wasserfreien Lösungsmittel nicht vollständig löslich ist, ist es vorteilhaft, genügend Wasser zur Reaktionsmischung zuzusetzen, um das Thiophenicillin zu lösen.

Die Mengenverhältnisse der Reaktanten sind nicht wesentlich, aber natürlich ist es erwünscht, genügend Raney-Nickel zu verwenden, um bei der Re aktion eine hohe Ausbeute zu erzielen; vorzugsweise wird daher eine solche Menge an Raney-Nickel (auf nasser Basis) verwendet, die mindestens der dreifachen Menge des Thiopenicillins gleich ist. Das im Handel erhältliche aktivierte Raney-Nickel ist dafür recht geeignet, wenn es nach Mozingo et al., J. Amer. Chem. Soc. 65, 1013 (1943), hergestellt wird. Die Thiopenicilline können, falls erwünscht, durch ihre Ester wie z.B. die Alkylthio- oder Aralkylthioester ersetzt werden, vgl. z.B. J. Am. Chem.

Die erfindungsgemäss erhältlichen Verbindungen zeigen in vitro antibakterielle Aktivität. So wurden bei der Bestimmung der minimalen Hemmungskonzentration (MHK) in mcg/ml in Herzinfusionsbrühe (der 5% menschliches Serum zugesetzt waren) für die Verbindungen 3-Phenyl-5-methyl-4-isoxazolylpenicillinaldehyd (Beispiel 3), Benzylpenicillinaldehyd (Beispiel 2), a-Phenoxy äthylpenicillinaldehyd (Beispiel 5) und Phenoxymethylpenicillinaldehyd (Beispiel 1) folgende Ergebnisse erhalten:
MHK in mcg/ml Verbndung Verbindung Verbindung Verbindung Verbindung Orgamsmus von Beispiel 3 von Beispiel 2 von Beispiel 5 von Beispiel I A mpicillin D. pneumoniae 12,5 12,5 25 12,5 0,016 Strep. pyogenes 1,6 3,1 6,3 6,3 0,016 S. aureus Smith 3,1 12,5 25 12,5 0,062 Soc. 75, 3636-3637 (1953), J. Chem. Soc. (London) 37333739 (1953) und Chem. Ber. 92, 530-534 (1959).

Gelegentlich ist es vorteilhaft, aber keinesfalls ausschlaggebend, die Hydrogenolyse in Gegenwart eines die Aldehydgruppe schützenden Mittels durchzuführen, zum Beispiel in Gegenwart eines N,N'-disubstituierten Äthylendiamins oder eines 1,3-disubstituierten-Propan- 1,3-di- amins. Diese Substanzen kondensieren mit dem während der Hydrogenolyse gebildeten Aldehyd unter Bildung der entsprechenden Imidazoline bzw. Hexahydropyrimidine und schützen damit die Aldehydfunktion vor weiterer Reduktion oder Reaktion. Das Penicillinaldehyd kann leicht durch Behandlung dieser heterocyclischen Derivate mit einer Säure, wie z.B. p-Toluolsulfonsäuremonohydrat in einem geeigneten Lösungsmittel wie Aceton Äther zurückerhalten werden.

Beispiele für bevorzugte Diamine zur Verwendung als Aldehyd-Bindemittel sind in der US-Patentschrift Nr. 2 739 981 beschrieben; besonders sind das N,N'-Dibenzyläthylendiamin [W.F. Minor, D.A. Johnson und L.C. Cheney, J. Org. Chem., 21, 528 (1956], N,N-Diphenyläthylendiamin, [W. Wanzlick und W. Lochel, Chem.

Ber. 86, 1463 (1953)]. Andere geeignete Diamine sind N,N'-Dimethyläthylendiamin [A.J. Birch., J. Cymeran Craig und M. Slaytor, Australian J. Chem. 8, 512 (1955)] und N, N'- bis - (p - Methoxy - benzyl)-1, 3-diaminopropan [J.H. Billman und J.L. Meisenheimer, J. Med. Chem. 6, 682 (1963)]
Das Verfahrensprodukt kann in einfacher Weise vom Raney-Nickel durch Filtrieren und von dem nicht umgesetzten Thiopenicillin-Ausgangsmaterial abgetrennt werden, da nur letzteres eine saure Gruppe enthält und so aus einem organischen Lösungsmittel, wie Äther, in wässeriges Alkali, zB. 5% NaHCO3 extrahiert werden kann. Wo es erwünscht ist, können die Penicillinaldehyde durch Umsetzen mit 2,4-Dinitrophenylhydrazin oder N,N'-Dibenzyläthylendiamin [vgl. J. Org.

Chem. 21, 528529 (1956) und US- Patentschriften Nrn. 2717 893 und 2767 168] unter Bildung der Hydrazone bzw. Imidazoline gereinigt werden, die ihrerseits durch Umkristallisieren und anschliessende Behandlung z.B. saure Hydrolyse oder Aldehydaustausch zur Gewinnung der gereinigten Penicillinaldehyde gereinigt werden können.

Trotz dieser niederen Werte der antibakteriellen Aktivität in vitro wurde überraschend gefunden, dass diese Verbindungen wirksame antibakterielle Mittel in vivo darstellen, d.h. eine minimale Heildosis bei 50% der untersuchten Mäuse (CD50) gegenüber einer letalen Überdosis von S. aureus Smith wie folgt aufweisen:
Verbindung von CD50 in mg/kg
Beispiel 3 230
Beispiel 2 500*)
Beispiel 5 6,0
Beispiel 1 3,0
Ampicillin 0,6 *) Völliger Schutz (0 Tote) bei 500 mg/kg
Die Verfahrensprodukte sind ausserdem wertvolle Mittel zur Bestimmung von Mikroorganismen enthaltenden oxydativen Enzymen, z.B. von der Art, wie sie zum Oxydieren von Steroiden verwendet werden. So sind Zellen der zu untersuchenden Mikroorganismen etwa 24 Stunden in einem geeigneten Medium (z.B.

Herzinfusionslösung mit Glucose, Hefemalzmedium) auf einer Schüttelvorrichtung (z.B. bei 280 oder 370C) gewachsen.

Die Zellen von 10 ml wurden durch Zentrifugieren erhalten und zu 2 ml einer Substratlösung bei jeweils verschiedenen pH-Werten wie 5 und 7 gegeben, z.B. zu einer Lösung von 500 mcg/ml Phenoxymethylpenicillinaldehyd in 20elf Aceton - 80% 0,2molarem Zitratpuffer von PH-Wert 5. Diese Mischung von Zellen und Substrat wurde dann in die Schüttelvorrichtung für kurze Zeit (z.B. 4 Stunden) zurücgkegeben. Es wurden gleiche Mengen genommen, verdünnt (z.B. zehn-, fünfzig- und einhundertfach) und durch eine typische Penicillinprobe untersucht, z.B. durch die Scheibenmethode auf einer mit B. subtilis besäten Agarplatte; die Aktivität in dieser Probe zeigt das Vorhandensein oxydativer Enzyme in den untersuchten Mikroorganismen an.

Herstellung des Ausgangsmaterials: Penicillinthiosäuren
Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Ausgangsmaterialien sind, wie gesagt Verbindungen der Formel II, besonders die sogenannten Penicillinthiosäuren oder Thiophenicilline der Formel
EMI6.1
worin R3 die oben angegebene Bedeutung hat.

Diese Verbindungen werden gewöhnlich in Form ihrer Salze, z.B. des Natriums oder Kaliums angewendet.
Die Verbindungen der Formel II bzw. IIa existieren in tautomeren Formen, d.h. die -COSH-Gruppe kann in der Thiolform als
EMI6.2
oder in der Thionform als
EMI6.3
vorliegen.

Diese Thiopenicilline sind an sich bekannt und können aus den Penicillinen nach anschliessend beschriebenen Verfahren oder gemäss der US-Patentschrift Nummer 2 751 378 hergestellt werden. Im allgemeinen wird zur Herstellung eines Thiopenicillins ein aktives Acylierunsderivat des Ausgangspenicillins, wie z.B. ein Anhydrid oder ein gemischtes Anhydrid (beispielsweise das gemischte Anhydrid mit einem niederen Alkylester einen Äthoxy- oder Isobutoxycarbonsäure) oder ein Säurechlorid hergestellt und mit einer Quelle für Sulfhydrylgruppen, z.B. Schwefelwasserstoff, Natriumhydrosulfid oder Kaliumhydrosulfid umgesetzt.

Herstellung des Kaliumsalzes der 6-Phenoxyacetamido thiopenicillansäure
Eine 35,04 g (0,100 Mol) Penicillin V (Phenoxymethylpenicillin), 14,02 g (0,10 Mol) trockenes Triäthylamin und 508 ml reines, trockenes DMF (Dimethylformamid) enthaltende Lösung wurde gerührt und auf - 30C abgekühlt. Dann wurde Chlorameisensäureäthylester (9,51 ml, 0,10 Mol) zugesetzt und die entstandene Lösung 10 Minuten bei OOC gerührt. Es wurde eine Lösung von 22,0 g (0,2 Mol) Natriumhydrosulfid (Hydrat) in 358 ml reinem, trockenem DMF durch Rühren während 10 Minuten bei 250C unter einer Stickstoffatmosphäre hergestellt. Diese trübe, gelbe Lösung wurde der Lösung des gemischten Anhydrids auf einmal zugegeben und das Kühlbad entfernt. Nach 10 Minuten Rühren wurde die Reaktionsmischung in 3,0 Liter Eiswasser gegossen.

Die Lösung wurde mit 6n Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 2,0 angesäuert und dreimal mit je einem Liter kaltem Äther extrahiert. Die vereinigten Ätherlösungen wurden zweimal mit je 500 ml Eiswasser gewaschen, sehr kurz über Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Durch Zusatz von 20,5 ml einer Lösung mit 85 Gewichtsprozent Kalium-2-äthylhexanoat (KEH) in trockenem n-Butanol (mit trockenem Äther auf 40 ml verdünnt) wurde das Produkt ausgefällt, welches durch Filtrieren aufgenommen, mit trockenem Äther gewaschen und getrocknet wurde und eine Ausbeute von 32,7 g (81%) ergab. Das Produkt wurde durch Auflösen in einer kleinen Menge kalten Wassers (ca. 40 ml) umkristallisiert, wobei ca.

500 ml n-Butanol zugesetzt wurden und das azeotrope Gemisch Wasser-Butanol im Vakuum bei 330C entfernt wurde, bis die Lösung völlig trocken war. Die gereinigte Ausbeute betrug 28,2 g (70%).

Herstellung von 6-Aminothiopenicillansäure
Es wurde eine Fermentationsbrühe durch Fermentation von Escherischia coli unter submersen aeroben Bedingungen nach den üblichen Verfahren hergestellt, die 5270 Penicillinamidase-Einheiten pro ml enthielt.

Eine Lösung con 2,5 g Calciumnitrat-dihydrat in 6 ml Wasser wurde einem Liter dieser Fermentationsbrühe zugesetzt. Nach dem Vermischen wurde die Brühe filtriert und die filtrierte Substanz mit 150 ml Wasser gewaschen.

Dann wurde diese in 200 ml Wasser suspendiert, dem 5 ml Toluol zugegeben waren, und die Suspension wurde 3 Stunden gerührt. Nach dem Rühren wurde die Suspension filtriert und die aufgenommenen festen Substanzen mit 100 ml Wasser gewaschen. Das Filtrat wurde mit 1 g Aktivkohle und mit 1,2 ml einer quaternären Ammoniumsalzmischung Nr. 1 gerührt. Die quaternäre Ammoniumsalzmischung Nr. 1 ist im Handel unter der Bezeichnung < eArquad 16-50 erhältlich und ist eine flüssige quaternäre Ammoniumsalzmischung, die gewichtsmässig etwa 45% Hexadecyltrimethylammoniumchlorid, etwa 3% Octadecyltrimethylammoniumchlorid, etwa 2% Octadecenyltrimethylammoniumchlorid, etwa 35% Isopropanol, etwa 14% Wasser und etwa 1% Natriumchlorid enthält.

Nach gründlichem Mischen wurden alle festen Substanzen aus der Mischung durch Filtrieren entfernt, und es wurden 280 ml einer im wesentlichen reinen wässrigen Lösung von Penicillinamidase erhalten, die 1950 Penicillinamidase-Einheiten pro ml aufwies und etwa 10% der ursprünglich in der Brühe vorhandenen Penicillinamidase enthielt.

Benzylthiopenicillin (8 g) w.urde nach dem in der US-Patentschrift 2 751 378 beschriebenen Verfahren hergestellt und zu 400 ml einer Penicillinamidaselösung gegeben, die nach der oben beschriebenen Methode hergestellt wurde. Die Suspension wurde bei 350C 4 Stunden auf einem pH-Wert von 870 gehalten, währenddessen das Enzym die enzymatische Hydrolyse des Benzylthiopenicillins zu Wege bringt. Das Benzylthiopenicillin sowie Phenylacetat (während der Hydrolyse erzeugt) werden bei einem pH-Wert von 2 und bei 5OC mit Methylisobutylketon entfernt. Nach der Extraktion wird ein Teil der Flüssigkeit (250 ml) auf einem pH-Wert von 7 mittels Natriumhydroxyd eingestellt und im Vakuum auf 20 ml eingeengt.

Das Konzentrat wurde mit Chlorwasserstoffsäure (6n) auf einen pH-Wert von 4 eingestellt, auf 50C abgekühlt und 20 Stunden bei 5 C stehen gelassen, wobei Kristallisation erfolgte. Die Kristalle wurden filtriert, mit Wasser (10 ml) und dann mit trockenem Aceton gewaschen. Die 6-Aminothiopenicillansäure wurde zurückgewonnen; das Gewicht betrug 0,29 g, und die Anwesenheit der
EMI6.4

<tb> <SEP> o
<tb> -C-SH-Gr.uppe
<tb> und des ss-Lactam- rings wurde durch die Infrarotanalyse bestätigt.

Herstellung der Ausgangsmaterialien: Peniclllinthioester
Wie gesagt, können auch die Thioester der obigen Thiosäuren verwendet werden. Diese Thioester können in einfacher Weise durch Ersetzen eines Mercaptans wie z.B. Äthylmercaptan, Benzylmercaptan für das Natrium hydrosulfid hergestellt werden, das in den obigen Fällen zur Herstellung der Thiosäuren verwendet wurde.

Zwei Beispiele für die Herstellung derartiger Thioester sind folgende: Herstellung des Benzylthiolesters der 6-Phthalimido penicillansä ure
Zu einem Brei von 33,63 g (0,01 Mol) 6-Phthalimidopenicillansäure in 700 ml CH2C12 wurden 21 ml Tri äthylamin (TEA) gegeben und die entstandene Lösung unter vermindertem Druck bei 250C zur Trockne eingedampft. Das erhaltene öl wurde erneut in 400 ml CH2Cl2 aufgelöst, gerührt und bei - 100C gekühlt, während 10,7 (0,1 Mol) Chlorameisensäureäthylester tropfenweise zugesetzt wurden. 15 Minuten nach Beendigung des Zusatzes wurden 12,1 g (0,1 Mol) Benzylmercaptan auf einmal zugesetzt, und das Rühren wurde unter Entfernung des Eisbades 11/2 Stunden fortgesetzt.

Die entstandene Lösung wurde dann mit 5% NaHCO3 (3 X 100 ml) g und anschliessend mit Wasser (3 X 200 ml) gewaschen und kurz über wasserfreiem Na2SO4 getrocknet.

Die filtrierte Lösung wurde bei 250C (Wasserpumpe) zur Trockne eingedampft und der Rückstand in 100 ml trokkenem Äther gelöst, zerrieben und gekühlt. Es wurden 20 g des kristallinen Benzylthiolesters der 6-Phthalimidopenicillansäure mit einem Schmelzpunkt von 150 bis 151 0C aufgenommen.

Analyse:
Berechnet: C 61,2 H 4,45 N 6,20 S 14,15
Gefunden: C 61,1 H 4,47 N 6,26 S 13,70 Herstellung des Äthylthioesters der 6-Phthalimidopenicillansäure
Das Verfahren und die Bedingungen waren die gleichen wie bei der Herstellung des Benzylthiolesters. Es wurde Äthylmercaptan (6,6 g; 0,1 Mol) verwendet, und das Produkt kristallisierte aus Äther-Skellysolve B und ergab 17 g; Smp. 113-1150C.

Analyse:
Berechnet: C 55,4 H 4,65 S 16,4
Gefunden: C 56,3 H 4,68 S 14,85
In den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen in Celsius-Graden angegeben.

Beispiel I
6 - Phenoxyacetamidopenicillanal. Handelsüblicher, pyrophorer aktiver Raney-Nickel-Katalysator, 125 g Nassgewicht, wurde dreimal mit je 275 ml absolutem Äthanol und dann mit viermal je 275 ml Tetrahydrofuran (THF) gewaschen. Das Nickel wurde dann in 500 ml THF suspendiert, mit 10,5 ml (0,175 Mol) Eisessig versetzt und die Mischung gerührt und auf 40 abgekühlt. Eine Lösung von 20,22 g (0,0500 Mol) des Kaliumsalzes der Penicillin-V-thiolsäure wurde durch Suspendieren der festen Substanz in 200 ml THF und Zusatz von 15 ml Wasser hergestellt. Diese Lösung wurde der Nickel-Suspension zugegeben und die Mischung 30 Minuten bei 20 gerührt. Der Katalysator wurde mittels Filtrieren durch Diatomeenerde entfernt, die dann fünfmal mit je 150 ml THF gewaschen wurde. Aus den vereinigten, rötlichen Filtraten wurde das Lösungsmittel bei 330 im Vakuum entfernt.

Der Rückstand wurde mit 1700 ml Äther aufgenommen und dann dreimal mit je 250 ml einer 5%igen NaHCOa-Lösung extrahiert, um das unveränderte Ausgangsmaterial zu entfernen; die wässerigen Extrakte wurden verworfen. Die Ätherphase wurde dann dreimal mit je 175 ml Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, mit Holzkohle entfärbt und durch Diatomeenerde filtriert. Die völlige Entfernung des Lösungsmittels vom Filtrat durch Destillation ergab das Produkt, 6-Phenoxyacetamidopenicillanal als steife klebrige Masse (5,7 g). Diese wurde in eine weisse, feste Substanz durch zweimaliges Auflösen in etwa 15 ml Methylenchlorid umgewandelt, das dann in 800 ml n Pentan zur Ausfällung von 4,0 g des Produkts als weisse, feste Substanz gegossen wurde.

Beispiel 2
EMI7.1

EMI8.1

6-Phenoxyacetamidopenicillanal. 25 g handelsüblicher aktiver Raney-Nickel-Katalysator Nr. 28 wurde dreimal mit 55 ml absolutem Äthanol und dann viermal mit je 55 ml Tetrahydrofuran (THF) gewaschen. Das Waschen wird wesentlich beschleunigt, wenn ein Stabmagnet verwendet wird, um das Nickel auf den Boden des Bechers nach jedem Waschen zu ziehen. Das Nickel wurde dann in 100 ml THF suspendiert und mit 2,1 ml (0,035 Mol) Eisessig sowie 1,2 g (0,0050 Mol) N,N'-Dibenzyläthylendiamin (DBED) versetzt, worauf die Suspension gerührt und auf 50 abgekühlt wurde. Eine gekühlte (50) Lösung von 4,86 g (0,0100 Mol) des DBED-Salzes des Phenoxymethylthiopenicillins in 40 ml THF wurde zugesetzt und die Mischung 3% Stunden bei 20 gerührt.

Die Ausbeute und die Qualität des Produktes können möglicherweise wesentlich durch Verringerung dieser Reaktionszeit auf etwa 15 Minuten verbessert werden. Die Mischung wurde über Diatomeenerde filtriert und der Katalysator viermal mit je 30 ml THF gewaschen. Das THF wurde bei 330 im Vakuum entfernt und der dunkle Rückstand in 300 ml Äther gelöst. Eine beträchtliche Menge der Masse löste sich nicht. Bei Zusatz von 50 ml Wasser löste sich ein Teil derselben auf. Bei einigen Durchläufen schied sich an dieser Stelle eine rosafarbene feste Substanz ab und wurde abfiltriert. Die wässerige Schicht wurde abgetrennt und die Ätherlösung anschliessend zweimal mit je 30 ml 5%iger Essigsäure, 50 ml Wasser, dreimal je 30 ml 5%iger Natriumbicarbonatlösung und dreimal mit je 30 ml Wasser extrahiert.

Die Ätherlösung wurde kurz über Natriumsulfat getrocknet, mit entfärbender Kohle behandelt und über Diatomeenerde filtriert, wobei ein nahezu farbloses Filtrat erhalten wurde. Das Lösungsmittel wurde bei 330 eingedampft, der Rückstand mit zweimal je 100 ml Chloroform zur Entfernung der Feuchtigkeit abgedampft und dann gründlich bei 0,5 mm über wasserfreiem Phosphorpentoxy getrocknet. Die Ausbeute an der N,N'-Dibenzylimidazolidinverbindung als Zwischenprodukt betrug 2,23 g in Form einer harten Masse.

Analyse für C3OH32N4osS:
Berechnet: C 68,15 H 6,10
Gefunden: C 67,90 H 6,20 (Ein ähnliches Verfahren ergab das N,N'-Diphenylimidazolidinylanaloge, das als kristalline, feste Substanz mit einem Schmelzpunkt von 174-1760 unter leichter Zersetzung erhalten wurde).

Die Infrarotspektren der beiden Imidazolidine waren sehr ähnlich.

Eine Lösung von 2,23 g (4,00 Millimol) des obigen N,N'-Dibenzylimidazolidins in 15 ml trockenem Aceton und 45 ml Äther wurde auf einmal mit einer Lösung von 1,67 g (8,80 Millimol) p-Toluolsulfonsäure-monohydrat in 7,5 ml Aceton und 22,5 ml Äther behandelt. Sofort bildete sich ein schwerer Niederschlag. Die Suspension wurde 15 Minuten bei 250 gerührt und dann filtriert.

Der Zusatz von einem Milliliter der gleichen Toluolsulfonsäurelösung zum Filtrat ergab keinen weiteren Niederschlag, und so wurde das Filtrat zweimal mit je 25 ml Wasser (der erste Extrakt war stark, der zweite weniger stark sauer), einmal mit 20 ml 2%igem Natriumbicarbonat und erneut mit 20 ml Wasser extrahiert. Die Ätherlösung wurde über Natriumsulfat getrocknet, mit entfärbender Kohle behandelt und über Diatomeenerde filtriert. Die Entfernung des Lösungsmittels und das gründliche Trocknen im Vakuum ergab 1,10 f des Produktes, 6-Phenoxyacetamidopenicillanal als sehr harte, meist glasige Masse. Das Infrarotspektrum (in Methylenchlorid) zeigte schwaches OH (3500), NH (3370), intensives -Lactam (1780), mittleres -CHO (1730), intensives Amid (1690 und 1510), Phenyl (1595, 1590 und 1490) sowie Phenyl-O-C (1230).

Das magnetische Kernresonanzspektrum (in CHCl5) zeigte alle der erwarteten scharfen Resonanzlinien.

Beispiel 3
EMI8.2
6-(3-Phenyl-5-methylisoxazol-4-carbonsäureamido)- -penicillanal
100 g nasses, handelsübliches Raney-Nickel Nr. 28 wurden dreimal mit je 100 ml absolutem Äthanol, dreimal mit je 100 ml Aceton und schliesslich ein viertes Mal mit 100 ml Aceton gewaschen, worauf der Brei auf 0 bis 50C abgekühlt und gerührt wurde, während 7 g N,N'-Diphenyläthylendiamin, 2,4 ml Eisessig und eine Lösung von 10 g frisch hergestelltem Triäthylammonium -6-(5-methyl-3-phenylisoxazol - 4 - carboxamido)-thiopenicillanat in 50 ml Aceton in dieser Reihenfolge zugesetzt wurden. Diese wurden in einer solchen Geschwindigkeit zugesetzt, dass 50C nicht überstiegen wurden.

Der Brei wurde eine 2 Stunde gerührt und dann filtriert, und der Raney-Nickel-Schlamm wurde viermal mit je 50 ml Aceton gewaschen. Die vereinigten Filtrate wurden bei 250 unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft und das entstandene öl in 500 ml trockenem Äther gelöst, filtriert und der Äther dreimal je 100 ml 5%iger HsPO4, dreimal 100 ml H20, dreimal 100 ml 5%igem NaHCO3 und dreimal 100 ml Wasser gewaschen. Die Ätherlösung wurde dann kurz über Na2SOg getrocknet, filtriert und mit einer konzentrierten Lösung von p-Toluolsulfonsäure in Aceton behandelt, bis die Lösung stark sauer gegen über feuchtem pH-Papier nach 5 Minuten Rühren war.

Das kristalline Aminsalz wurde dann abfiltriert und das Ätherfiltrat dreimal mit je 100 ml Wasser, dreimal 100 ml 5%igen NaHCO5 und dreimal 100 ml Wasser gewaschen.

Die Ätherlösung wurde über Na2SO4 kurz getrocknet, filtriert und unter hohem Vakuum bis zur Trockne abgesteift, bis das Produkt, 6-(3-Phenyl-5-methylisoxazol-4 carboxamido)-penicillanal, als schaumige, feste Substanz erhalten wurde, die nach Auskratzen aus dem Kolben 2,5 g wog.

Analyse für C15H15N5O4S:
Berechnet: C 59,25 H 4,96 N 10,9
Gefunden: C 59,70 H 5,61 N 9,84
EMI8.3

<tb> <SEP> Beispiel <SEP> 4
<tb> <SEP> CHC21-NH- <SEP> CH <SEP> cn3
<tb> O-':N <SEP> H3H
<tb> <SEP> ¯¯¯¯¯N
<tb> Penicillin-G-aldehyd (6-Phenylacetatnidopenicillanal)
Zu einer vorgekühlten, gerührten Suspension von 13,08 g (0,03 Mol) Thiopenicillin-G-triäthylammoniumsalz in 200 ml Dimethylformamid (DMF) wurden 3,24 g (0,03 Mol) Chlorameisensäureäthylester tropfenweise innerhalb von 20 Minuten zugesetzt. Die entstandene nahezu klare Lösung wurde dann auch einmal mit 3 g NaSH in 50 ml DMF behandelt, das zuvor durch Zerreiben in einem Mörser gelöst, gerührt und in einem Eisbad gekühlt worden ist, bis eine flockige Lösung erhalten wurde.

Die entstandene dunkelgrüne Reaktionsmischung wurde eine 1% Stunde unter Weglassen des Eisbades gerührt und in eine Miscung von 500 ml Benzol, 1 Liter gestossenem Eis in Wasser und 30 ml 40%iger HsPO4 gegossen. Der Benzolextrakt wurde dreimal mit kaltem Wasser gewaschen und teilweise durch Filter über Natriumsulfat getrocknet.

Das Benzol wurde dann unter vermindertem Druck auf einem Eindampfer abgedampft und nach nahezu vollständiger Entfernung des Benzols (unter Vermeidung von Erhitzen) das entstandene öl in 50 ml trockenem Aceton gelöst und unmittelbar tropfenweise einer zuvor hergestellten gerührten Suspension von 100 g handelsüblichem Raney-Nickel Nr. 28 (zuvor dreimal mit absolutem Äthanol und viermal mit je 200 ml trockenem Aceton gewaschen), 300 ml Aceton, 10,5 g N,N'-Diphenyläthylendiamin und 3,6 ml Eisessig bei 20C zugegeben. Der Zusatz erforderte 5 Min. u. die Temperatur stieg auf 40C. Nach zusätzlichem halbstündigem Rühren wurde das Raney-Nickel durch Diatomeenerde abfiltriert u. der Raney-Nickel-Schlamm viermal mit je 100 ml Aceton gewaschen.

Die vereinigten Filtrate wurden auf dem Eindampfer zu einem öl eingeengt u. in einem Liter Äther gelöst; ein Niederschlag wurde nun abfiltriert und die Ätherlösung dreimal mit 5%igem H3PO4 (100 ml), dreimal mit Wasser (100 ml) dreimal mit 5%igem NaHCOa (100 ml) und erneut dreimal mit Wasser extrahiert. Die Ätherlösung wurde kurz über Na2SO4 getrocknet, filtriert und unter vermindertem Druck zu einem öl eingeengt. Das Öl wurde dann in 100 ml Aceton gelöst und mit 900 ml Äther versetzt. Dieser Lösung wurden 6 g p-Toluolsulfonsäure-trihydrat in 50 ml Aceton zugefügt und der entstandene Brei 10 Minuten gerührt und filtriert; das Filtrat wurde dreimal mit je 200 ml Wasser gewaschen.

Die Ätherlösung wurde kurz über Na2SO4 getrocknet, filtriert, bis zur Trockne abgestreift und in 300 ml CH5Cl gelöst und erneut abgestreift und anschliessend bei hohem Vakuum (0,1 mm Hg) abgepumpt. Das entstandene Produkt, Penicillin-G-aldehyd, wurde auf diese Weise als schaumige, feste Substanz er Benzyloxypeniclllinaldehyd (6-N-Carbobenzyloxyamino - penicillanal)
Zu 45 g vorher mit Aceton gewaschenem Raney Nickel, das in 100 ml Aceton mit 3,7 g (0,0174 Mol) N,N'-Diphenyläthylendiamin und 2,1 ml Eisessig suspendiert war, wurden 7 g (0,0174 Mol) Benzyloxypenicillinthiol (Kaliumsalz), gelöst in 25 ml Aceton und 3 ml Eisessig, gegeben.

Die Mischung wurde 1/2 Stunde in einem Eisbad gerührt und dann flitriert. Das Filtrat wurde unter vermindertem Druck bei 300 zu einem Öl eingedampft und der Rückstand mit 100 ml Äther aufgeschlämmt.

Der Äther wurde zweimal mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung und mehrere Male mit Wasser gewaschen.

Der Äther wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das Trockenmittel wurde abgetrennt und die Ätherlösung mit einer Lösung von p-Toluolsulfonsäure in Aceton behandelt, bis keine Trübung mehr vorhanden war. Das N, N' - Diphenyläthylendiamin - toluolsulfonat wurde aufgenommen und das Filtrat mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem MgSO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck verdampft, und es wurden 1,5 g neutrales Benzyloxypenicillinaldehyd erhalten.

Beispiel 7
EMI10.1
6X5-Methyl-3-o-chlorpherrylisoxazol -4-carbonsäure- amido)-penicillanal (5-Methyl-3-o-chlorphenyl-4-isoxa zolyl-penicillinaldehyd)
25 g (Nassgewicht) Raney-Nickel Nr. 28 wurden dreimal mit je 55 ml 100%igem Äthanol und anschliessend viermal mit je 55 ml Tetrahydrofuran (THF) gewaschen. Das Nickel wurde dann in 100 ml THF suspendiert, auf - 40 abgekühlt und mit 2,1 ml Eisessig versetzt. Das Kaliumsalz der 6-(5-Methyl-3-o-chlorphenylisoxazol-4-carbonsäureamido)-thiopenicillansäure (4,5 g) wurde vollständig in 40 ml THF gelöst und dem Raney Nickel zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde 19 Minuten unter 0 gerührt.

Dann wurde das Raney-Nickel durch Diatomeenerde filtriert und fünfmal mit je 60 ml THF gewaschen. Das Filtrat wurde zur Trockne eingedampft. Das entstandene öl wurde teilweise in 350 ml Äther aufgelöst. Der Äther wurde nun dreimal mit je 60 ml 5%igem NaHCO3 und dreimal mit 40 ml Wasser extrahiert. Die Ätherschicht wurde dann von der Masse abgetrennt und über Magnesiumsulfat und Holzkohle getrocknet. Nach dem Filtrieren wurde der Äther zur Trockne eingedampft. Das entstandene öl kann durch Auflösen in Methylenchlorid oder Äther und Ausfällen mit n-Pentan verfestigt werden. Das Produkt, 6-(5-Methyl-3-o-chlorphenylisoxazol -4- carbonsäureamido)-peni- cillanal bzw. 5-Methyl-3 -(o-chlorphenyl)-4-isoxazolyl-pe- nicillinaldehyd fiel als amorphe feste Substanz aus; Die Ausbeute betrug 150 mg.

Sowohl das Infrarot- als auch das magnetische Kemresonanzspektrum zeigten alle erwarteten Absorptionen. Die Abspaltung der Aldehydschutzgruppe kann gemäss Beispiel 2 durchgeführt werden.

Beispiel 8 6 -Phenoxyacetamid o peniciElanal
Eine Suspension von 52,0 aktivem Raney-Nickel Nr. 28 (gewaschen durch dreimaliges Dekantieren mit je 105 ml absolutem Äthanol und dann viermal mit je 105 ml THF) in 160 ml Tetrahydrofuran (THF), die 3,20 ml Eisessig, 5,00 g (0,0235 Mol) N,N'-Diphenyl äthylendiamin sowie 15,0 ml Wasser enthielt, wurde auf OOC abgekühlt. Dieser kräftig gerührten Lösung wurde eine Lösung von 6,35 g (0,0157 Mol) 6-Phenoxyacetamidopenicillanthiolsäure als Kaliumsalz in 60 ml IliF gegeben, das 6,25 ml Wasser enthielt. Es wurde ein Aufschäumen bemerkt, das nach etwa 1 Minute verschwand.

Die Mischung wurde 15 Minuten bei 6-00C gerührt. Der Katalysator wurde nun über Diatomeenerde abfiltriert und das Nickel auf dem Filter fünfmal mit je 50 ml THF gewaschen. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt, vom hellgelben Filtrat und der Rückstand mit zweimal mit je 100 ml trockenem Äthylacetat bei 330C zur Entfernung von Feuchtigkeitsspuren destilliert. Es wurden 500 ml wasserfreier Äther zugesetzt und die trübe Lösung eine · Stunde unter Rückfluss erhitzt. Während dieser Zeit bildete sich ein weisser, kristalliner Niederschlag. Nach Beendigung des Rückflusses wurde die warme Lösung filtriert und die festen Stoffe sowie das Filtrat getrennt aufgearbeitet.

Die festen Substanzen wurden kurz mit 100 ml Äthylacetat zum Sieden erhitzt, und die heisse Mischung wurde filtriert. Beim gründlichen Abkühlen ergab das Filtrat 2,70 g weisse Kristalle, Schmelzpunkt 174-1750C. Von diesem Teil des Produktes wurde das Filtrat dann im Vakuum vom Lösungsmittel befreit und der Rückstand mit 15 ml trockenem Äther behandelt, wobei eine weitere Menge des Produktes, nämlich 1,42 g als hochkristalline aber leicht gelbbraune feste Substanz mit einem Schmelzpunkt von 167-1700C erhalten wurde.

Das Filtrat wurde mit 20 ml 10%iger Phosphorsäure extrahiert, die eine Kristallisation von N,N'-Diphenyl äthylendiaminphosphat hervorrief. Dieses wurde abfiltriert, die wässerige Phase abgetrennt und die Ätherlösung erneut mit 20 ml l0%iger Phosphorsäure extrahiert und dreimal mit je 100 ml Wasser gewaschen. Dann wurde diese über Natriumsulfat getrocknet, filtriert, eingedampft und mit Äthylacetat erneut eingedampft. Der Zusatz von 10 ml trockenem Äther zu dem geringen Rückstand verursachte eine Kristallisation von 0,25 g des Produktes mit einem Schmelzpunkt von 164-1680C.

Die Gesamtausbeute an der N,N'-Diphenylimidazolinverbindung als Zwischenprodukt betrug 4,37 g (52,5%).

Eine Lösung von 10,5 g dieser Zwischenverbindung (0,189 Mol) wurde in 98,5 ml trockenem Aceton, 98,5 ml Methylenchlorid und 298 ml wasserfreiem Äther hergestellt. Dieser Lösung wurde eine Lösung von 7,11 g (0,374 Mol) p-Toluolsulfonsäure-monohydrat in einer Mischung von 50 ml Methylenchlorid, 50 ml trockenem Aceton, 150 ml waserfreiem Äther und 1,3 ml Wasser zugesetzt. Es bildete sich sofort ein schwerer Niederschlag, und der Brei wurde eine 1% Stunde bei 250 mechanisch gerührt. Er wurde dann mit 1,1 Liter Äther verdünnt und über Diatomeenerde filtriert. Das klare Filtrat wurde zweimal mit je 100 ml Wasser extrahiert, über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und bei 330C eingedampft. Es wurden 50 ml trockener Äther zugegeben und die Lösung dann in Eis mindestens 15 Minuten abgekühlt.

Das Produkt kristallisierte aus, und die Fil tration ergab 2,08 g weisse Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 106-1080C. Das Filtrat wurde dann unter Zusatz von 1,5 ml H20 bei 200C während 24 Stunden eingedampft. Die Kristalle wurden abfiltriert, und die Ausbeute betrug an weissen Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 105-1040C 3,90 g. Die Gesamtausbeute war 5,98 g (94,5%)
Das Infrarot-Absorptionsspektrum war recht scharf und zeigte NH bei 3380 cml, lss-lactam bei 1780, Aldehyd bei 1740, Amid bei 1670 und 1525 cm-t. Alle beobachteten Banden waren von gleicher Intensität.

Das Aldehyd kann durch Auflösen von soviel wie möglich der Substanz in Äthylacetat (3 Teile pro 100 ml) und Abdampfen des Lösungsmittels bei 330C umkristallisiert werden. Wasser (einige ml) und gewöhnlicher Äther (1 Teil pro 100 ml) werden zugesetzt und die entstandene Lösung 24 Stunden bei 200C stehen gelassen. Das Produkt kristallisiert langsam.

Analyse für C16Hl8N204S · 1/2 H2O:
Berechnet: C 55,96 H 5,57 N 8,16 S 9,34
Gefunden: C 55,40 H 5,63 N 8,08 S 9,12
55,25 5,72

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel EMI11.1 in der Rl eine Amino-, Acylamino-, Benzyloxycarbonylamino-, Phthalimido- oder Tritylaminogruppe bedeuten, sowie Salze derselben, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel EMI11.2 oder ein Salz oder ein Ester derselben in einem inerten organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur von 0 C bis 500C der Hydrogenolyse mit Raney-Nickel unterworfen wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den erhaltenen Aldehyd aus der Reaktionsmischung abtrennt.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial eine Verbindung der Formel EMI11.3 oder ein Salz oder ein Ester derselben verwendet wird, wobei R3 die Seitenkette eines Penielllins darstellt und diese Seitenkette nicht durch Reaktion mit Raney-Nickel bei einer Temperatur zwischen etwa 0oC bis etwa 50 C veränderbar ist.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass R1 eines der Acylaminoradikale EMI11.4 EMI12.1 ist, in welchen Gruppen R4 Wasserstoff, eine Amino-, Carbobenzoxyamino- oder Phenylgruppe, Fluor, Chlor, Brom, Jod, eine Hydroxy-, eine Alkanoyloxy- oder eine Alkoxygruppe, X Sauerstoff oder Schwefel, R5 und R6 Wasserstoff, eine Phenyl-, Benzyl-, Phenäthyl- oder Alkylgruppe, R7 eine Alkylgruppe R3 und R9 das gleiche wie R2 oder eine Alkyl-, eine Alkylthio-, Benzylthio-, Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Cycloheptyl-, Benzyl-, Phen äthyl-, Phenylpropyl-, Furyl-, Thienyl- oder Naphthylgruppe, R'O eine Alkylamino-, Dialkylamino- oder Cycloalkylaminogruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen oder eine Allylamino-, Diallylamino-, Phenylalkylamino-, Morpholino-, Alkylmorpholino-, Dialkylmorpholino-, Morpholinoalkylamino-,

Pyrrolidino-, Alkylpyrrolidino -, Dialkylpyrrolidino-, N,N-Hexamethylenimino-, Piperidino-, Alkylpiperidino-, Dialkylpiperidino-, 1,2,5,6-Tetrahydropyridino-, N-Alkylpiperazino- N-Phenylpiperazino-, N-Alkylalkylpiperazino-, N-Alkyl-di-alkylpiperazino-, Furfurylamino-, Tetrahydrofurfurylamino-, N-AI- kyl-N-furfurylamino-, N-Alkyl-N-anilino- oder eine Alkoxyanilinogruppe, Z1, Z2 und Z8 das gleiche wie R2 oder eine Alkylgruppe, R11 eine Alkylgruppe, eine Cycloalkyl-, Naphthyl-, Benzyl- Phenäthylgruppe oder den Acylrest EMI12.2 bedeuten und R2 ein einwertiges Radikal EMI12.3 darstellt, in dem R12, R13 und R14 Wasserstoff, Chlor, Brom, Jod, eine Trifluormethyl-, Phenyl-, Alkyl- oder eine Alkoxygruppe sein können aber nur eine R-Gruppe ein Phenylradikal darstellen kann,

und wobei die genannten Alkylgruppen bzw. Alkylreste 1 bis 10 C-Atome aufweisen.

4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Hydrogenolyse die entstehende Aldehydgruppe mit einem N,N'-disubstituierten Äthylendiamin oder einem N,N'-disubstituierten Propylendimain schützt unter anschliessender Rückgewinnung des Peniciflinaldehyds durch Hydrolyse der so hergestellten substituierten Imidazoline oder substituierten Hexahydropyrimidine als Zwischenprodukte durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion in Gegenwart einer geringen Menge einer schwachen wasserfreien Säure, vorzugsweise Eisessig, durchführt.