Verfahren zur Herstellung neuer Derivate der 7-Amino-cephalosporansäure
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung neuer therapeutisch wirksamer Derivate der 7-Aminocephalosporansäure (ACA) der Formel 1
EMI1.1
worin Rt einen über eines seiner Stickstoffatome gebundenen Tetrazolylrest bedeutet und R2 Wasserstoff oder eine freie oder durch eine Carbonsäure oder Thiocarbonsäure veresterte Hydroxylgruppe, jedoch nicht die Acetoxygruppe, eine N-substituierte Carbamoylorygruppe, in der Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt sein können, oder eine quaternäre Aminogruppe ist, und ihrer Salze.
Eine wie erwähnt veresterte Hydroxylgruppe R2, die sich von einer Carbonsäure oder Thiocarbonsäure ableitet, ist beispielsweise eine gegebenenfalls z. B.
durch Halogenatome, besonders Chlor, substituierte Niederalkanoyloxygruppe wie Formyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pivaloyloxy, Chloracetoxy, oder eine gegebenenfalls z. B. durch Niederalkyl-, Niederalkoxyoder Niederalkylmercaptoreste, Halogenatome oder die Nitrogruppe substituierte mono- oder dicyclische Aryl carbonyloxy- oder Arylthiocarbonyloxygruppe, insbe sondere die Thiobenzoxylgruppe.
R2 kann auch eine substituierte Carbamoyloxygruppe, z.B. eine Gruppe der Formel -O-CO-NR-R3 sein, worin R3 ein aliphatischer, aromatischer, araliphatischer oder heterocyclischer Rest, besonders ein unsubstituierter oder substituierter, vorzugsweise durch eine oder mehrere Niederalkoxygruppen oder Halogen- atome substituierter, gerader oder verzweigter Niederalkylrest, wie der Methyl-, Sithyl-, vor allem aber der ss-Chloräthylrest, ist.
R2 kann weiter eine Thiocarbamoylmercaptogruppe der Formel
EMI1.2
sein, worin R3 die oben angegebene Bedeutung hat und R4 für Wasserstoff oder R5 steht.
R2 bedeutet ferner eine quaternäre Aminogruppe, in der das quaternäre Stickstoffatom z.B. Teil eines aromatischen Ringes, wie eines Chinolin-, Isochinolinoder Pyrimidinringes, insbesondere aber eines unsubstituierten oder substituierten Pyridinringes, z. B. der Formel
EMI1.3
worin R5 für Wasserstoff oder eine oder mehrere Niederalkyl-, Niederalkoxycarbonyl-, Carbamoyl- oder Carboxylgruppen oder ein oder mehrere Halogenatome steht.
Die Salze der neuen Verbindungen sind Metallsalze, vor allem solche von therapeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalimetallen, wie Natrium, Kalium, Ammonium, Calcium, oder Salze mit organischen Basen, z. B. Triäthylamin, N-Äthylpiperidin, Dibenzylamin, N-Benzyl-ss-phenetylamin, N,N'-Dibenzyläthylendiamin, Procain, Ephenamin. Ist R2 basisch, so können sich innere Salze bilden.
Die neuen Verbindungen weisen eine besonders gute antibakterielle Wirkung auf. Sie sind sowohl gegenüber grampositiven wie vor allem auch gegenüber gram-negativen Bakterien wirksam, z. B. gegen Staphy lococcus aureus peniciilin-resistent, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Salmonelin typhosa und Bacterium proteus, wie sich auch im Tierversuch, z. B. an Mäusen, zeigt. An diesen sind bei subcutaner Anwendung, je nach Art der bakteriellen Infektion, 0,1-100 mg/kg chemotherapeutisch wirksam. Die Verbindungen können daher zur Bekämpfung von Infektionen, die durch solche Mikroorganismen hervorgerufen werden, verwendet werden, ferner als Futtermittelzusätze, zur Konservierung von Nahrungsmitteln oder als Desinfektionsmittel.
Besonders wertvoll sind Verbindungen, in denen R2 die ss-Chloräthylcarbamoyl- oder eine unsubstituierte oder, wie oben angegeben, substituierte Pyridiniogruppe ist.
Die neuen Verbindungen können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden. Erfindungsgemäss werden sie erhalten, wenn man eine Verbindung der Formel II
EMI2.1
worin Z für Wasserstoff steht und R2 die angegebene Bedeutung hat, durch die Gruppe Rl-CH2-CO- acyliert.
Wenn erwünscht, können erhaltene Verbindungen der Formel I, worin R2 für eine durch eine Thiocarbonsäure veresterte Hydroxylgruppe steht, in entsprechende Verbindungen, worin R2 für eine quaternäre Aminogruppe, z. B. substituierte Pyridiniogruppe, oder insbesondere für die unsubstituierte Pyridiniogruppe steht, übergeführt werden, indem man sie mit einem entsprechenden tertiären Amin, z. B. Pyridin, umsetzt.
Wenn erwünscht, kann man die erhaltenen Verbindungen in ihre therapeutisch verwendbaren Metall-, wie Alkali- oder Erdalkalimetallsalze, oder Salze mit Ammoniak oder organischen Basen überführen oder aus erhaltenen Salzen die freien Carbonsäuren oder gegebenenfalls inneren Salze bilden.
Die Acylierung der Verbindung II, worin Z für Wasserstoff steht, wird in der für die Acylierung von Aminosäuren bekannten Weise, z. B. mittels eines Säurehalogenids, besonders Säurechlorids, oder Säureazids oder eines Säureanhydrids, insbesondere eines gemischten Anhydrids, z. B. eines mit monoveresterter Kohlensäure, Pivalinsäure oder Trichloressigsäure gebildeten gemischten Anhydrids, oder mit der freien Säure selbst in Gegenwart eines I(ondensationsmittels wie eines Carbodiimids, z. B. des Dicyclohexylcarbodiimids, vorgenommen. Man kann die Acylierung der Verbindung II auch in der Weise vornehmen, dass man die Verbindung II, worin Z für Wasserstoff steht, zunächst silyliert oder stannyliert,. das Silylierungs- bzw.
Stannylierungsprodukt mit der Säure oder einem reaktionsfähigen Säurederivat, welches die Gruppe Rl- CH2-CO- enthält, acyliert und gegebenenfalls vorhandene Silyl- oder Stannylgruppen durch Alkohol oder Wasser abspaltet, vgl. z. B. das britische Patent 1 073 530 und die holländische Anmeldung 67, 17107.
Die als Ausgangsstoffe verwendeten Cephalosporinderivate sind bekannt oder können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Verbindungen der Formel II, worin Z für Wasserstoff steht und R eine andere Estergruppe als die Acetoxygruppe ist, werden vorteilhaft nach dem im Schweizer Patent Nr.
507 983 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Die Erfindung betrifft auch diejenigen Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Reaktionskomponenten gegebenenfalls in Form ihrer Salze vorliegen.
Die neuen Verbindungen können als Heilmittel, z. B. in Form pharmazeutischer Präparate, Verwendung finden. Diese enthalten die Verbindungen in Mischung mit einem für die enterale, topicale oder parenterale Applikation geeigneten pharmazeutischen organischen oder anorganischen, festen oder flüssigen Trägermaterial.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
In der Dünnschichtchromatographie auf Silicagelplatten werden die folgenden Systeme verwendet:
System 52 = n-Butanol-Eisessig-Wasser (75 : 7,5 : 21)
System 101 A = n-Butanol-Pyridin-Eisessig-Wasser (42:24:4:30).
Beispiel 1
In einem mit Rührer versehenen 100 ml-Sulfierkol- ben wird eine Lösung von 1,41 g 1-TetrazolylessigZ säure und 1,5 ml Triäthylamin in 20 ml Tetrahydrofu ran unter Stickstoffatmosphäre auf -50 C abgekühlt und mit 1,2 ml Trichloracetylchlorid versetzt. Man lässt unter Rühren während 15 Minuten bei der gleichen Temperatur reagieren. Dann wird rasch unter in- tensivem Rühren und Kühlen eine kalte Lösung (ca.
-50" C) von 1,4 g 3-(ss-Chloräthylcarbamoyl-methyl)- 7-amino-ceph-3-em-4-carbonsäure und 2,5 ml Triäthylamin in 50 ml Methylenchlorid zugegeben und noch während 45 Minuten weitergerührt.
Hierauf wird das Reaktionsgemisch auf 30 ml SOlsige wässrige Kaliumdihydrogenphosphat-Lösung gegossen, geschüttelt und auf pH 6,5 eingestellt. Man trennt die Schichten und extrahiert die wässrige Phase zuerst mit 30 ml Methylenchlorid und dann mit 60 ml Essigester nach. Die organischen Phasen werden zweimal mit je 10 ml 0,1 m. Phosphatpuffer pH 6,7 zurückgewaschen und dann verworfen. Die vereinigten wässrigen Phasen werden mit 150ml Essigester überschichtet, mit 4 n.
Salzsäure unter Schütteln auf pH 2,4 eingestellt und die Phasen getrennt. Nach Sättigung mit Kochsalz wird die wässrige Phase noch zweimal mit je 100 ml Essigester extrahiert, die organischen Phasen sukzessive zweimal mit je 20 mol gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und anschliessend durch eine Säule von 20g Silicagel (Durchmesser 27 mm, Höhe 70 mm) filtriert. Man wäscht die Säule mit 100 ml Essigester nach und dampft das Filtrat im Vakuum zur Trockne ein. Der amorphe, schaumige Rückstand wird in Methanol aufgenommen und mittels Natrium-a-äthylhexanoat in ein Rohkristallisat des Natriumsalzes übergeführt.
Daraus erhält man durch Ansäuern auf pH 2,4, Extraktion mit Essigester und Eindampfen im Vakuum die kristallisierte Säure und daraus mit Natrium-a-äthylhexanoat das reine kristallisierte Natriumsalz der O-Desacetyl-O-(ss-chloräthylcarbamoyl)-7 [tetrazolyl(1)-acetylamino]-cephalosporansäure.
[a]D20 = +1210 + 10 (c = 1 in Wasser).
Rf52 = 0,23; RflotA = 0)5
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden: 0,916 g Desacetyl-7-amino-cephalosporansäure werden in 60 ml abs. Methylenchlorid aufgeschlämmt und mit 0,56ml Triäthylamin versetzt. Nach Zugabe von 1,02 ml bis-(Tri-n-butylzinn)-oxyd löst sich der Niederschlag fast vollständig auf. Unter gutem Rühren werden innerhalb von 5 Minuten 7,7 ml einer 100/eigen Lösung (w/v) von ss-Chloräthylisocyanat in abs.
Methylenchlorid zugetropft. Nach einer Reaktionszeit von 1 Stunde bei Raumtemperatur wird ein wenig ungelöstes Material durch Filtration mittels einer Nutsche mit Hyflo-Filterhilfsmittel entfernt. Der Niederschlag wird mit Methylenchlorid gewaschen und das klare Filtrat mit 2 ml Wasser versetzt. Durch Zugabe von Ameisensäure (ca. 0,6 ml) wird der pH-Wert von 7,7 auf 3,5 herabgesetzt. Die dabei erhaltene Suspension wird während 1 Stunde im Eisbad gekühlt. Das schwach gelbliche Produkt wird abgenutscht, mit Methanol, Methylenchlorid und Äther gewaschen und im Wasserstrahlvakuum getrocknet.
Nach dem Trocknen im Hochvakuum über Nacht werden 0,723 g feinpulverige, beigegefärbte 3 -(p-Chloräthylcarbamoyl-methyi)- 7-amino-ceph-3-em-4-carbonsäure erhalten, welche wie folgt charakterisiert wird:
Dünnschichtchromatographie an Cellulose: für das System (93): n-Butanol-Methanol-Wasser (40:20:40) mit Laufstrecke 14 cm, Rf = 0,70.
Sichtbar gemacht durch Ninhydrin/Collidin.
[a]D20 = +990 11 10 (c = 1,023 /o in 0,1 N NaHCO3).
Beispiel 2 [n einem mit Rührer versehenen 100 ml-Sulfierkolben wird eine Lösung von 1,41 g 1-Tetrazolylessigsäure und 1,5 ml Triäthylamin in 20 ml Tetrahydrofuran unter Stickstoff auf -50 C abgekühlt und mit 1,2 ml Trichloracetylchlorid versetzt. Man lässt unter Rühren während 15 Minuten bei der gleichen Temperatur reagieren. Dann wird rasch unter intensivem Rühren und Kühlen eine kalte Lösung (ca. -50 C) von 1,25 g 3-(Methylcarbamoyl-methyl)7-amino-ceph-3-em-4-carbonsäure und 2,5 ml Triäthylamin in 50 ml Methylenchlorid zugegeben und noch während 45 Minuten weitergerührt.
Hierauf wird das Reaktionsgemisch auf 30 ml 50/obige wässrige Kaliumdihydrogenphosphat-Lösung gegossen, geschüttelt und auf pH 6,5 eingestellt. Man trennt die Schichten und extrahiert die wässrige Phase zuerst mit 30 ml Methylenchlorid und dann mit 60 ml Essigester nach. Die organischen Phasen werden zweimal mit je 10 ml 0,1 m. Phosphatpuffer pH 6,7 zurückgewaschen und dann verworfen. Die vereinigten wässrigen Phasen werden mit 150 ml Essigester überschichtet, mit 4 n.
Salzsäure unter Schütteln auf pH 2,4 eingestellt und die Phasen getrennt. Nach Sättigung mit Kochsalz wird die wässrige Phase noch zweimal mit je 100 ml Essigester extrahiert, die organischen Phasen sukzessive zweimal mit je 20 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Ein Gewichtsteil des amorphen, schaumigen Rückstandes wird in ca. 10 Volumteilen Aceton gelöst, mit ca. 30 Volumteilen Chloroform vermischt und auf eine Säule von 50 g Silicagel (Durchmesser 24 mrn, Höhe 22 cm) gegeben. Man eluiert mit einem Gemisch aus Aceton/Chloroform 1:3. In den ersten Eluatfraktionen erhält man eine kleine Menge eines Nebenproduktes. Darauf folgt die gewünschte Substanz.
Die Eluatlösung wird im Vakuum zu einem Schaum eingedampft, in 10 ml Volumteilen Methanol aufgenommen und mittels einer 3-m. methanolischen Na-a-äthylhexanoatlösung in das kristalline Natriumsalz übergeführt. Durch Filtration und Waschen mit Aceton lässt es sich isolieren. Zur weiteren Reinigung wird es in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise nochmals in die Säureform übergeführt. Daraus erhält man das reine kristalline Natriumsalz der O-Desacetyl-O-(methylcarbamoyl)-7-[tetra- zolyl(1)-acetylamino] -cephalosporansäure.
[a]D20 = +1270 + 1" (c = 0,98 in Wasser);
Rf52 = 0,17; Rf101A = 0,4.
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden:
1,83 g Desacetyl-7-amino-cephalosporansäure werden in 120 ml abs. Methylenchlorid aufgeschlämmt und mit 1,12 ml Triäthylamin versetzt. Nach Zugabe von 2,04 ml bis-(Tri-n-butylzinn)-oxyd löst sich der Niederschlag fast vollständig auf. Unter gutem Rühren werden innerhalb von 5 Minuten 8,3 ml einer 100/obigen Lösung (w/v) von Methylisocyanat in abs. Methylenchlorid zugetropft. Nach einer Reaktionszeit von 1 Stunde bei Raumtemperatur wird ein wenig ungelöstes Material durch Filtration mittels einer Nutsche mit Hyflo-Filterhilfsmittel entfernt. Der Niederschlag wird mit Methylenchlorid gewaschen und das klare Filtrat mit 4 ml Wasser versetzt.
Durch Zugabe von Ameisensäure (ca. 1,2ml) wird der pH-Wert von 7,7 auf 3,5 herabgesetzt. Die dabei erhaltene Suspension wird während einer Stunde im Eisbad gekühlt. Das schwach gelbliche Produkt wird abgenutscht, mit Methanol, Methylenchlorid und Äther gewaschen und im Wasserstrahlvakuum getrocknet. Nach dem Trocknen im Hochvakuum über Nacht erhält man die 3 -Methylcarbamoylmethyl) 7-amino-ceph-3-em-4-carbonsäure als feinpulveriges beigegefärbtes Material, welches wie folgt charakterisiert wird: Dünnschichtchromatographie an Cellulose: für das System (93): n-Butanol-Methanol-Wasser (40:20:40) mit Laufstrecke 14 cm, Rf = 0,62.
Sichtbar gemacht durch NinhydriníCollidin.
UV-Spektrum (in 0,1 N NaHCOs): max. = 261 nm (8 100).
In analoger Weise kann man die O-Des acetyl-O-äthylcarbamoyl-7-[tetrazolyl (1)-acetylamino] -cephalosporansäure herstellen.
[a]D20= +1240 :1: 10 (c = 0,98 in Wasser); Rfs2 = 0,21; Rf162A = 0,44.