CH532080A

CH532080A - Antibacterial 7-aca derivs -7-heterocyclyl thioacetylamino - -cphalosporanic acid derivs

Info

Publication number: CH532080A
Application number: CH1836470A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Bickel; Rolf Dr Bosshardt; Bruno Dr Fechtig; Enrico Dr Menard; Johannes Dr Mueller; Heinrich Dr Peter
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1970-12-11
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1972-12-31

Abstract

Novel cpds. of formula (I) (where R1 is a 5-membered heterocyclic residue contg. >=2 heteroatoms selecteds from N,O and S, opt. substd. by mercapto in the 5-posn. and opt. substd. in the other posns. by lower alkoxy, lower alkyl or OH, the heterocyclic gp. being bonded to the S atom of the mercapto gp. via a C atom positioned directly between 2 heteroatoms (e.g. 2-imidazolyl) and R2 is a quaternary amino gp.), claimed with their inner salts and having antibacterial activity against Gram +ve and Gran -ve bacteria, are prepd. by reacting a cpd. of formula (I); R2 is R3, in which R3 is an OH or SH gp. esterified with a (thio) carboxylic acid with a tert. amine.

Description

  

  
 



  Verfahren zur   B[erstellung    neuer Derivate der 7-Amino-cephalosporansäure
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung neuer therapeutisch wirksamer Derivate der   7-Amino-cephalosporansäure    der Formel   1   
EMI1.1     
 worin R1 ein   5inggliedriger    Heterocyclylrest ist, der mindestens 2 Heteroatome aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel   enthält    und der in 5-Stellung unsubstituiert oder   mercapto-su;

  ;bstituiert    ist und in den übrigen Stellungen unsubstituiert oder durch eine Niederalkyl- oder   Niederalkoxygruppe    oder die Hydroxylgruppe   substituiert    ist und der mit einem direkt zwischen 2 Heteroatomen liegenden Kohlenstoffatom an das Schwefel atom der Mercaptoacetylgruppe   gebunden    ist, und worin R2 eine quaternäre   Aanino-    gruppe ist, und ihrer inneren Salze.



     R1    ist vorzugsweise mindestens teilweise ungesättigt.



  So ist R1 beispielsweise   Imidazolyi(2),    Imidazolinyl(2), Oxazolyl(2),   Oxazolinyk(2),      Thiazolyl(2),,    Thiazolinyl(2), 1,2,4-Triazolyl(3), 1,3,4-Dithiazolyl(2), oder 1,2,4   Thiadiazolyi(3).   



   In der quaternären Aminogruppe   R2.    ist das quaternäre Stickstoffatom z. B. Teil eines aromatischen Ringes, wie eines Chinolin-, Isochinolin- oder Pyrimidinringes, insbesondere aber eines unsubstituierten oder   tsubstituierten    Pyridinringes, z. B. der Formel
EMI1.2     
 worin R5 für Wasserstoff oder eine oder mehrere Niederalkyl-, Niederalkoxycarbonyl-, Carbamoyl- oder
Carboxylgruppen oder ein oder mehrere Halogenatome steht.



   Die neuen Verbindungen weisen eine besonders gute antibakterielle Wirkung auf. Sie sind sowohl gegenüber gram-positiven wie vor allem auch gegenüber gramnegativen Bakterien wirksam, z. B. gegen Staphylococcus aureus penicillinresistent, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhosa und Bacte   rium    proteus, wie sich auch im Tierversuch,   z.B.    an Mäusen, zeigt. Sie 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 R1 Imidazolyl(2), Imidazolinyl(2), Thiazolyl(2), Thiazolinyl(2) oder Triazolyl(2) und   Rs    eine unsubstituierte oder. wie oben angegeben, substituierte Pyridiniogruppe ist.



   Die neuen Verbindungen werden erhalten, wenn man eine Verbindung der Formel
EMI2.1     
 oder ein Salz davon, worin   R5    für eine durch eine
Carbonsäure oder Thiocarbonsäure veresterte Hydroxyoder Thiolgruppe steht, mit einem tertiären Amin umsetzt.



   Die Umsetzung kann in   belcannter    Weise ausgeführt werden, z. B. wie im Schweizer Patent 383 975 oder im belgischen Patent 617 687 beschrieben.



   Vorzugsweise verwendet man solche Ausgangsstoffe, die zu den erwähnten besonders wirksamen Endprodukten führen.



   Die als Ausgangsstoffe verwendeten Cephalosporinderivate sind im Schweizer Patent Nr. 511 890 beschrieben.



   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.



   Im folgenden Beispiel sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.



   In der Dünnschichtchromatographie auf Silicagelplatten wird das folgende System verwendet:
System 101A = n-Butanol-Pyridin-Eisessig-Wasser (42:24:4:30).



   Beispiel
4,73 g 3-(Desacetoxymethyl)-3-benzoylthio-methyl
7-   [thiazolinyl(2)-mercaptoacetylaminol-cephalospo-    ransäure (Natriumsalz) werden in 35 ml Pyridin gelöst und anschliessend mit 35 ml Dioxan versetzt. Dann gibt man 20,9 ml einer   40 Obigen    Quecksilberperchloratlösung dazu und lässt bei 450 unter kräftigem Rühren während 45 Minuten reagieren (Stickstoffatmosphäre).



  Man kühlt ab, versetzt mit   11,1 ml    Thiobenzoesäure und schüttelt 5 Minuten. Die Lösungsmittel werden im Vakuum abdestilliert und eine Lösung des Rückstandes in 140 ml Wasser durch  Celite  abfiltriert. Das Filtrat wird nacheinander mit 90 ml Toluol, 2 mal mit je 55 ml    (Amberlitevi    LA-2 in 115 ml Toluol und 2 mal mit je
90 ml Toluol gewaschen.

  Anschliessend filtriert man die    wässerie    Phase durch eine Säule, die von unten nach oben 8,5 ml  Sephadex  (CM C-25 (H--form), 34 ml     Alox ,    8,5 ml    Zeo-Karb     226   (H+-form),    34 ml     Alox ,      8,5 ml      xDowex-1     (Acetatform) und 8,5 ml   Sephadex  CM C-25   (H -form    enthält.  Celite , orga nische Phasen und die Säule werden 2 mal mit je 30 ml
Wasser nachextrahiert, die Säule zudem mit weiteren 200 ml Wasser eluiert. Man engt die vereinigten Eluate im Vakuum ein, entfernt eine kleine Menge von Präcipität durch Filtration und dampft zur Trockne ein.

  Der Rückstand wird mit 10 ml Alkohol digeriert und ergibt die reine   3-(Desacetoxymethyl)-3-pyridiniomethyl-7       [thiazolinyl (2)-mercaptoacetylamino]cephalosporan 20    säure.   [i      D      +      41       +    1 (c   =    1 in Wasser);   U.V.-Spektrum in Wasser marx 257 mit = = 13 000).   



   Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden:
Eine Lösung von 17,5 g 3-(Desacetoxymethyl)-3benzoylthiomethyl)-7-amino-cephalosporansäure (vgl.



     belg.    Patent   650444)    und 12,5 ml Triäthylamin in 11 Dimethylformamid wird während einer Stunde in eine gut gerührte und bei 13 bis   -15;    gehaltene Lösung von 9,2 ml Bromacetylbromid in 100 ml Methylen chlorid eingetropft (Stickstoffatmopshäre). Man lässt die Temperatur während   il/2    Stunden langsam auf   10     steigen und hält sie dort noch während einer halben Stunde. Dann wird der grösste Teil der Lösungsmittel im Vakuum bei   0,5-1 mm    Hg gegen einen Kühler von
Trockeneis-Aceton abdestilliert. Das ölige Produkt wird auf einen Phosphatpuffer von pH 6 gegossen und mit 11 Essigester geschüttelt. An der Grenze der beiden Phasen entsteht ein Präcipitat, das durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt wird.

  Dann stellt man das pH der wässerigen Phase auf 2 ein, sättigt diese mit Kochsalz und trennt die organische Phase ab. Die wässerige Phase wird mit 600 und 400 ml Essigester   nachextrahiert.   

 

  Nach dem Waschen mit gesättigter Kochsalzlösung werden die organischen Phasen über Natriumsulfat getrocknet und nacheinander durch eine Säule von
100 mg Silicagel filtriert. Die Filtrate werden im Vakuum zur Trockne eingeengt, der Rückstand mit 30 ml Aethanol versetzt und   bei -20    auskristallisiert. Man erhält 7,8 g   3-(Desacetoxymethvl)-3-benzoylthiomethyl-    7-bromacetylamino-cephalosporansäure vom Schmelzpunkt   137138±.    Rf 52 = 0,55. Das Natriumsalz zeigt im U.V.-Spektrum in Wasser:
243 nm   (t      T    16 800) und
275 nm   (r      =   20 600).



     
20  [#] D = 47 + 1 (c = l: in 0,1 mol. Natriumbi-    carbonat-Aceton   (1:1).     



  11,75 g 3-(Desacetoxymethyl)-3-benzoylthiomethyl-7bromacetylamino-cephalosporansäure werden unter Zugabe von 8,75 ml N-Aethyl-diisopropylamin in 75 ml Dimethylformamid gelöst. Dazu gibt man eine Lösung von 3,58 g   2-Mercaptothiazolin    in 25 ml Dimethylformamid und lässt unter Lichtausschluss bei Zimmertemperatur stehen. Nach 20 Stunden wird das Lösungsmittel im Vakuum   (0,5-1 mm    HG) grösstenteils abdestilliert und der resultierende ölige Rückstand in 250 ml Phosphatpuffer pH 6 und 250 ml Essigester aufgenommen. Dann stellt man das pH der wässerigen Phase auf 6 und trennt die Phase. Die organische Phase wird verworfen. Die wässerige Phase wird mit Salzsäure auf pH 2,3 gestellt und mit   Kochsalz    gesättigt. Mai extrahiert nacheinander mit 1000, 250 und 250 m Essigester.

  Die Essigesterextrakte werden mit gesättigte Kochsalzlösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrock net und durch eine Säule von 75 g Silicagel filtriert.   Di    vereinigten Filtrate ergeben einen Trockenrückstand vor 11 g. Dieser wird an einer Säule von 520 g Silicagel mi Chloroform und Chloroform-Aceton-Gemischen chro matographiert. Die   Chloroform-Aceton(9: 1)-Eluate    lie fern 7,6 g amorphe 3-(Desacetoxymethyl)-3-benzoyl   thiomethyl-7-[thiazolinyl(2)-mercaptoacetylatmino]    ce phalosporansäure, die sich mittels   Natrium-z-äthylhexa    noat in das kristalline Natriumsalz der Formel
EMI3.1     
 überführen lässt. RF 52   =    0,50. 

  Im UV-Spektrum in Wasser sind Maxima bei   i. =    240 nm   (e    = 19 200) und   2    = 274 nm   (e    = 20 000) vorhanden. 



  
 



  Process for the preparation of new derivatives of 7-amino-cephalosporanic acid
The invention relates to a process for the preparation of new therapeutically effective derivatives of 7-amino-cephalosporanic acid of the formula 1
EMI1.1
 wherein R1 is a 5-membered heterocyclyl radical which contains at least 2 heteroatoms from the group consisting of nitrogen, oxygen and sulfur and which is unsubstituted or mercapto-su in the 5-position;

  ; is substituted and unsubstituted in the other positions or is substituted by a lower alkyl or lower alkoxy group or the hydroxyl group and the carbon atom lying directly between 2 heteroatoms is bonded to the sulfur atom of the mercaptoacetyl group, and where R2 is a quaternary amino group, and their internal salts.



     R1 is preferably at least partially unsaturated.



  For example, R1 is imidazolyi (2), imidazolinyl (2), oxazolyl (2), oxazolinyk (2), thiazolyl (2), thiazolinyl (2), 1,2,4-triazolyl (3), 1,3, 4-dithiazolyl (2), or 1,2,4 thiadiazolyi (3).



   In the quaternary amino group R2. the quaternary nitrogen atom is e.g. B. part of an aromatic ring, such as a quinoline, isoquinoline or pyrimidine ring, but especially an unsubstituted or substituted pyridine ring, e.g. B. the formula
EMI1.2
 wherein R5 is hydrogen or one or more lower alkyl, lower alkoxycarbonyl, carbamoyl or
Carboxyl groups or one or more halogen atoms.



   The new compounds have a particularly good antibacterial effect. They are effective against both gram-positive and especially against gram-negative bacteria, e.g. B. against Staphylococcus aureus penicillin-resistant, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhosa and Bacterium proteus, as also found in animal experiments, e.g. on mice, shows. They can therefore be used to combat infections caused by such microorganisms, and also as feed additives, for preserving food or as disinfectants. Particularly valuable are compounds in which R1 is imidazolyl (2), imidazolinyl (2), thiazolyl (2), thiazolinyl (2) or triazolyl (2) and Rs is an unsubstituted or. as indicated above, is substituted pyridinio group.



   The new compounds are obtained by using a compound of the formula
EMI2.1
 or a salt thereof, wherein R5 represents one by one
Carboxylic acid or thiocarboxylic acid esterified hydroxy or thiol group is reacted with a tertiary amine.



   The reaction can be carried out in a scanned manner, e.g. B. as described in Swiss patent 383 975 or in Belgian patent 617 687.



   It is preferable to use those starting materials which lead to the particularly effective end products mentioned.



   The cephalosporin derivatives used as starting materials are described in Swiss Patent No. 511 890.



   The new compounds can be used as remedies, e.g. B.



  in the form of pharmaceutical preparations, use. These contain the compounds in a mixture with a pharmaceutical, organic or inorganic, solid or liquid carrier material suitable for enteral, topical or parenteral administration.



   In the following example the temperatures are given in degrees Celsius.



   The following system is used in thin layer chromatography on silica gel plates:
System 101A = n-butanol-pyridine-glacial acetic acid-water (42: 24: 4: 30).



   example
4.73 g of 3- (deacetoxymethyl) -3-benzoylthio-methyl
7- [thiazolinyl (2) -mercaptoacetylaminol-cephalosporanic acid (sodium salt) are dissolved in 35 ml of pyridine and then 35 ml of dioxane are added. Then 20.9 ml of a 40% mercury perchlorate solution are added and the mixture is allowed to react at 450 with vigorous stirring for 45 minutes (nitrogen atmosphere).



  It is cooled, mixed with 11.1 ml of thiobenzoic acid and shaken for 5 minutes. The solvents are distilled off in vacuo and a solution of the residue in 140 ml of water is filtered off through Celite. The filtrate is successively with 90 ml of toluene, twice with 55 ml each (Amberlitevi LA-2 in 115 ml of toluene and twice with each
90 ml of toluene washed.

  The aqueous phase is then filtered through a column containing 8.5 ml of Sephadex (CM C-25 (H - form), 34 ml of Alox, 8.5 ml of Zeo-Karb 226 (H + form), 34 ml Alox, 8.5 ml xDowex-1 (acetate form) and 8.5 ml Sephadex CM C-25 (H -form contains. Celite, organic phases and the column are twice with 30 ml
Water extracted, the column also eluted with a further 200 ml of water. The combined eluates are concentrated in vacuo, a small amount of precipitate is removed by filtration and evaporated to dryness.

  The residue is digested with 10 ml of alcohol and gives the pure 3- (desacetoxymethyl) -3-pyridiniomethyl-7 [thiazolinyl (2) -mercaptoacetylamino] cephalosporanic acid. [i D + 41 + 1 (c = 1 in water); U.V. spectrum in water marx 257 with = = 13,000).



   The starting material can be made as follows:
A solution of 17.5 g of 3- (desacetoxymethyl) -3benzoylthiomethyl) -7-aminocephalosporanic acid (cf.



     Belgian Patent 650444) and 12.5 ml of triethylamine in 11-dimethylformamide is stirred for one hour in a well-stirred and at 13 to -15; held solution of 9.2 ml of bromoacetyl bromide in 100 ml of methylene chloride was added dropwise (nitrogen atmosphere). The temperature is allowed to rise slowly to 10 over half an hour and is held there for a further half an hour. Then most of the solvent is in vacuo at 0.5-1 mm Hg against a condenser of
Dry ice acetone distilled off. The oily product is poured onto a phosphate buffer of pH 6 and shaken with 11% ethyl acetate. A precipitate is formed at the boundary between the two phases and is separated off by filtration or centrifugation.

  The pH of the aqueous phase is then adjusted to 2, this is saturated with sodium chloride and the organic phase is separated off. The aqueous phase is extracted with 600 and 400 ml of ethyl acetate.

 

  After washing with saturated sodium chloride solution, the organic phases are dried over sodium sulfate and successively through a column of
100 mg silica gel filtered. The filtrates are concentrated to dryness in vacuo, the residue is mixed with 30 ml of ethanol and crystallized at -20. 7.8 g of 3- (Desacetoxymethvl) -3-benzoylthiomethyl-7-bromoacetylamino-cephalosporanic acid with a melting point of 137138 ± are obtained. Rf 52 = 0.55. The sodium salt shows in the U.V. spectrum in water:
243 nm (t T 16 800) and
275 nm (r = 20,600).



     
20 [#] D = 47 + 1 (c = 1: in 0.1 mol. Sodium bicarbonate-acetone (1: 1).



  11.75 g of 3- (deacetoxymethyl) -3-benzoylthiomethyl-7-bromoacetylamino-cephalosporanic acid are dissolved in 75 ml of dimethylformamide with the addition of 8.75 ml of N-ethyldiisopropylamine. A solution of 3.58 g of 2-mercaptothiazoline in 25 ml of dimethylformamide is added and left to stand at room temperature with the exclusion of light. After 20 hours, the solvent is largely distilled off in vacuo (0.5-1 mm HG) and the resulting oily residue is taken up in 250 ml of phosphate buffer pH 6 and 250 ml of ethyl acetate. The pH of the aqueous phase is then adjusted to 6 and the phase is separated. The organic phase is discarded. The aqueous phase is adjusted to pH 2.3 with hydrochloric acid and saturated with sodium chloride. Mai extracted successively with 1000, 250 and 250 ml of ethyl acetate.

  The ethyl acetate extracts are washed with saturated sodium chloride solution, dried with sodium sulfate and filtered through a column of 75 g of silica gel. The combined filtrates give a dry residue of 11 g. This is chromatographed on a column of 520 g of silica gel with chloroform and chloroform-acetone mixtures. The chloroform-acetone (9: 1) eluates provide 7.6 g of amorphous 3- (deacetoxymethyl) -3-benzoyl thiomethyl-7- [thiazolinyl (2) -mercaptoacetylatmino] cephalosporanic acid, which is separated by means of sodium z-ethylhexa noat into the crystalline sodium salt of the formula
EMI3.1
 can be convicted. RF 52 = 0.50.

  In the UV spectrum in water, maxima are at i. = 240 nm (e = 19,200) and 2 = 274 nm (e = 20,000) present.

Claims

PATENT CLAIM

Process for the preparation of new derivatives of the 7 aminocephalosporanic acid of the formula I. EMI3.2 wherein R1 is a 5-ring membered heterocyclyl radical which contains at least 2 heteroatoms from the group consisting of nitrogen, oxygen and sulfur and which is unsubstituted or mercapto-substituted in the 5-position and unsubstituted in the other positions or by a lower alkyl or lower alkoxy group or the hydroxyl group is substituted and the carbon atom lying directly between 2 heteroatoms is bonded to the sulfur atom of the mercaptoacetyl group, and where R2 is a quaternary amino group, and its inner salts, characterized in that a compound of the formula II EMI3.3 or a salt thereof, wherein R:

: s is a hydroxy or thiol group esterified by a carboxylic acid or thiocarboxylic acid, is reacted with a tertiary amine.

SUBCLAIMS 1. The method according to claim, characterized in that one starts out from a compound of the formula II in which R3 represents the benzoylthio group.

2. The method according to claim or dependent claim 1, characterized in that it is reacted with pyridine.