CH549053A

CH549053A - Verfahren zur herstellung von 7-substituierten 3-desacetylisocephalosporansaeuren.

Info

Publication number: CH549053A
Application number: CH1718570A
Authority: CH
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1967-11-03
Filing date: 1967-11-03
Publication date: 1974-05-15
Also published as: NL6815631A

Description

Gegenstand des Patentes ist ein neues Verfahren zur Herstellung von 7-substituierten Desacetyl-isocephalosporansäuren der Formel I
EMI1.1
worin X ein Wasserstoffatom oder einen Acylrest bedeutet.

Diese Verbindungen sind wertvolle Ausgangsprodukte für die Herstellung von 3-Desacetyl-3-formyl-7-amino-isocephalosporansäuren und ihren 7-Acylderivaten, wie sie in der Schweizer Patentschrift Nr. 504 473 beschrieben sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Mikroorganismen der Ordnung Actinomycetales oder Bacillus subtilis in wässerigem Medium auf Verbindungen der Formel II
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einwirken lässt.

Aus dem englischen Patent Nr. 1 080 904 ist es bekannt, 7-Aminocephalosporansäure mittels der genannten Mikroorganismen zu desacetylieren. Es liess sich aber nicht voraussehen, dass die Mikroorganismen auch zur Desacetylierung der Isocephalosporansäuren befähigt sind, denn diese weisen wahrscheinlich eine von den Cephalosporansäuren wesentlich verschiedene Konformation auf [vgl. Abraham, Quarterly Rev, 21, 239 (1967)1.

Zur Desacetylierung verwendet man Mikroorganismen der Ordnung Actinoycetales, wie sie im obigen Patent genannt sind, vorzugsweise Stämme von Bacillus subtilis, z. B.

Bac. subtilis ATCC 6633.

Man lässt das Sediment der Mikroorganismen (das man durch Züchtung in üblicher Weise erhalten hat), oder aus den Zellmassen erhältlichen Enzyme auf eine wässerige Lösung der Verbindung der Formel II bei Temperaturen von 20 bis 370 C, einwirken. Während dieser Reaktion wird das pH bei 6,5 bis 7,5, vorzugsweise zwischen 7,2 und 7,5, gehalten.

In den als Ausgangsmaterial verwendeten Verbindungen der Formel II bedeutet der Acylrest X einen aliphatischen, aromatischen, heterocyclischen, araliphatischen oder heterocyclisch-aliphatischen Carbonsäurerest oder einen von der Kohlensäure sich ableitenden Rest, z. B. den tert.-Butyloxycarbonylrest. X ist insbesondere der Acylrest von als wirksam bekannten 7-Acylamino-cephalosporansäuren, wie ein Rest der Formel R2(CH2)nCO, worin n für eine ganze Zahl von 0 bis 4, vorzugsweise 1, steht und eine CH2-Gruppe gegebenenfalls durch eine Amino-, Cyano-, freie oder veresterte Carboxylgruppe, veresterte Hydroxylgruppe oder Carbamoylgruppe substituiert ist und worin R2 ein unsubstituierter oder substituierter Aryl-, Aryloxy-, Arylthio-, Cycloalkyl-, Cycloalkoxy-, Heterocyclyl-, Heterocyclyloxy- oder Heterocyclylthiorest ist, z.

B. 2,6-Dimethoxybenzoyl, Tetrahydronaphthoyl, 2-Methoxynaphthoyl, 2 Äthoxynaphthoyl, Phenylacetyl, Phenoxyacetyl, S-Phenylthioacetyl, S-Bromphenylthioacetyl, u-Phenoxypropionyl, a Phenoxy-phenylacetyl, a-Methoxy-phenylacetyl, a-Methoxy- 3,4-dichlor-phenylacetyl, a-Cyano-phenylacetyl, Benzyloxycarbonyl, S-Benzylthioacetyl, S-Benzylthiopropionyl, Hexahydrobenzyloxycarbonyl, Cyclopentanoyl, 2-Thienylacetyl, a Cyano-2-thienylacetyl, 3-Thienylacetyl, 2-Furylacetyl, 2-Phenyl-5-methyl-isoxazolyl-carbonyl, 2-(2'-Chlorphenyl)-5-methyl-isoxazolyl-carbonyl, oder ein Rest der Formel C,H,,,

+ ich oder Cl,H" tCO, worin n für eine ganze Zahl von 1 bis 7 steht und die Kette gerade oder verzweigt und gegebenenfalls von einem Sauerstoff- oder Schwefeiatom unterbrochen oder durch Halogen, Trifluormethyl, Cyan, Amino, Nitro, Carboxyl substituiert ist, z. B. Propionyl. Butyryl, Hexanoyl, Octanoyl, Butylthioacetyl, Acrylyl, Crotonyl, 2-Pentenoyl, Allylthioacetyl, Chloracetyl, ss-Brompropionyl, Aminoacetyl, a-Carboxypropionyl, Cyanoacetyl, a-Cyano-iS-dimethy!-acroyl, oder ein Rest der Formel R-NH-CO- worin R ein gegebenenfalls substituierter aromatischer oder aliphatischer Kohlenwasserstoffrest, insbesondere ein durch Niederalkoxygruppen undloder Halogenatome substituierter Niederalkylrest ist.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

In der Dünnschichtchromatographie an Silicagel werden die folgenden Lösungsmittelsysteme verwendet: System 52: n-Butanol-Eisessig-Wasser (75:7,5:21) System 67: n-Butanol-Athanol-Wasser (40:10:50) System 92: n-Butanol-Eisessig-Wasser (40:10:40) System 100: Essigester-Pyridin-Eisessig-Wasser (62:21:6:11) System 110: Essigester-n-Butanol-Pyridin-Eisessig-Wasser (42:21:21:6:10)
Beispiel
3,40 g (8,7 mMol) 3-Acetoxymethyl-7-phenylacetyl-ami- no-ceph-2-em-4-carbonsäure werden in 70 ml destilliertem Wasser aufgeschlämmt. Unter Rühren mit dem Vibromischer wird das pH durch Zugabe von 1-n. Natronlauge auf 7,3 eingestellt. Die Lösung wird im Therrnostatenbad auf 350 erwärmt und mit 400 mg Zell-Lyophilisat aus Bacillus subtilis ATCC 6633 in 3 ml Wasser versetzt.

Das pH wird durch Zugabe von 1-n. Natronlauge konstant auf 7,4 gehalten und der Laugenverbrauch periodisch abgelesen. Nach ca. 21/2 Stunden ist die Hälfte des theoretischen Laugenverbrauchs erreicht. Man lässt ausreagieren, bis keine Lauge mehr verbraucht und das pH der Reaktionslösung auch bei mehrstündigem Stehenlassen bei Raumtemperatur nicht mehr ver ändert wird.

Zur Aufarbeitung wird mit 300 ml gekühltem Essigester überschichtet und unter gutem Rühren auf pH 2,0 angesäuert.

Die wässrige Phase wird nach der Trennung der Schichten mit Kochsalz gesättigt und mit zwei weiteren Portionen von je 250 ml kaltem Essigester extrahiert. Die organischen Pha sen werden 5 mal mit je 60 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand von 2,974 g chromatographisch einheitlichem Rohprodukt entspricht einer Ausbeute von 98,3 0/o. Mehrmalige Kristallisation aus Essigester/Cyclohexan ergibt 2,884 g (95,3 0/o) weisse nadelförmige I(ristalle der 3 Hydroxymethyl-7-phenylacetylamino-ceph-2-em-4-carbonsäu- re, welche bei 156-3 56,50 schmelzen.

Beispiel 2
4,46 g 3-Acetoxymethyl-7 [N'-(2,2,2-trichloräthoxy)-carbo- nyl-D-(a)-phenylglycylamino]-ceph-3-em-4-carbonsäure werden in 20 ml abs. Pyridin aufgelöst und mit 1,7 ml Acetanhydrid versetzt. Die Lösung wird unter Stickstoff während 18 Stunden im Kühlschrank aufbewahrt.

Die braungefärbte Reaktionslösung wird mehrmals unter Zusatz von absolutem Toluol zur Trockne eingedampft und im Hochvakuum getrocknet. Der Rückstand (4,64 g) besteht gemäss dünnschichtchromatographischer Untersuchung auf Silicagel-Platten aus einem Gemisch von 3-Acetoxymethyl-7 [N'-2,2,2-trichloräthoxy) -carbonyl-D-(a)-phenylglycylamino) ceph-2-em-4-carbonsäure und der entsprechenden ceph-3-em Verbindung, in welchem die erste überwiegt.

4,45 g dieses Produktes werden in 70 ml dest. Wasser aufgeschlämmt. Der pH-Wert der Suspension wird durch Zugabe von 0,5-n. Natronlauge von 4 auf 7,3 erhöht, wobei eine vollständige Lösung erfolgt. Man gibt 0,15 g Esterase von Bac. subtilis zu und hält das pH durch Zugabe von 0,5-n.

Natronlauge mit Hilfe eines pH-Stats mit Magnetventil auf 7,3. Nach zehnstündiger Reaktionsdauerbei 350 C wird keine weitere Natronlauge mehr verbraucht.

Die trübe Reaktionslösung wird nach Klärung mit Aktivkohle mit 200 ml Essigester überschichtet und mit konz.

Phosphorsäure auf pH 2,0 angesäuert. Die wässerige Phase wird abgetrennt, mit I(ochsalz gesättigt, zweimal mit je 100 ml Essigester nachextrahiert und verworfen. Die organischen Auszüge werden viermal mit je 500 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und eingedampft, wobei 2,8 g schwach gelbgefärbte 3-Hydroxymethyl-7 [N'-(2,2,2-trichioräthoxy)-carbonyl-D-(o)-phenylglycyl- amino]-ceph-2-em-4-carbonsäure erhalten werden, die aus Methylacetat/Äther kristallisiert. [a] D0= + 3090 + 30 (c = 0,349 O/o in Dioxan).

UV-Spektrum in 95 /0 äthanol: Endabsorption mit Schulter bei 250 nm (e = 5100) und Schulter bei 235 nm (e = 8600). Im Dünnschichtchromatogramm auf Silicagel-Platten (Nachweis der Substanzflecken mit Joddampf) ist Rf22 0,64; Ruf67 = 0,45; Ruf92 = 0,67; Rftoo = 0,53; Rftro = 0,63.

Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden:
20,0 g N-(2,2,2-trichloräthoxy)-carbonyl-D-(a)-phenyl- glycin werden in 400 ml Tetrahydrofuran/Acetonitril (1:1, V/V) aufgeschlämmt und mit 8,5 ml Triäthylamin versetzt.

Nach Abkühlen auf- 100 tropft man unter Feuchtigkeitsausschluss 8 ml Chlorameisensäure-isobutylester zu und rührt während 15 Minuten bei - 100. Nach Zugabe von weiteren 100 ml absolutem Acetonitril wird eine klare Lösung erhalten.

Zur Lösung des gemischten Anhydrids wird eine Lösung bestehend aus 16,0 g 7-Aminocephalosporansäure und 8,1 ml Triäthylamin in 200 ml 50-prozentigem wässerigem Tetrahydrofuran so zugetropft, dass die Innentemperatur nicht über 0 ansteigt. Das Reaktionsgemisch wird während 30 Minuten bei 0 und während 90 Minuten bei Raumtemperatur weitergerührt. Hierauf wird die Hauptmenge der organischen Lösungsmittel im Vakuum abgedampft. Der Rückstand wird mit 200 ml 0,5-m. Dikaliumhydrogenphosphatlösung und 200 ml Essigester verdünnt. Ungelöste Substanz wird durch Filtration entfernt. Die Schichten des Filtrats werden getrennt. Die organische Phase wird mit Dikaliumhydrogenphosphat nachextrahiert und verworfen. Die wässerigen Phasen werden mit Essigester gewaschen, mit frischem Essigester überschichtet und mit konz.

Phosphorsäure auf pH 2 angesäuert. Die organische Phase wird abgetrennt und mehrmals mit Kochsalzlösung gewaschen. Die wässerigen Phasen werden zweimal mit je 150 ml Essigester nachextrahiert und verworfen. Die vereinigten organischen Extrakte werden über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit.

Das Rohprodukt (33,2 g) wird an 600 g Silicagel chromatographiert. Unverändertes N- (2,2,2-Trichloräthoxy)-carbonyl- D-(a)-phenylglycin wird mit Toluol/Essigester (4:1, V/V) eluiert. Die 3-Acetoxymethyl-7[N'-(2,2,2-trichloräthoxy)carbonyl-D-(a) -phenylglycylamino]-ceph-3 -em-4-carbonsäure wird mit den Lösungsmittelgemischen Toluol/Essigester (7:3) bis (1:1) eluiert und aus Methylenchlorid-Ather/Toluol kristallisiert. Die Reinsubstanz wird in Form eines gallertigen Niederschlags isoliert, welcher nach dem Trocknen ein farbloses Pulver ergibt (14,8 g).

Im Dünnschichtchromatogramm an Silicagel G, Entwick lungmitioddampf istRfs2 = 0,61; Ruf67 = 0,44; Rfs2 = 0,67; Rf1oo = 0,64; Rollo = 0,70.

Claims

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung von 7-substituierten Desacetylisocephalosporansäuren der Formel I EMI2.1 worin X ein Wasserstoffatom oder einen Acylrest bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man Mikroorganismen der Ordnung Actinomycetales oder Bacillus subtilis in wässerigem Medium auf Verbindungen der Formel II EMI2.2 einwirken lässt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man Bac. subtilis ATCC 6633 zur Einwirkung bringt.

2. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer Verbindung der Formel II ausgeht, worin X für den Acylrest einer Carbonsäure steht.

3. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer Verbindung der Formel II ausgeht, worin X für den Acylrest der Phenylessigsäure steht.