CH617708A5

CH617708A5 - Process for the preparation of demethylgentamicin derivatives and their salts with acids

Info

Publication number: CH617708A5
Application number: CH74576A
Authority: CH
Inventors: Shinji Tomioka; Tomoko Fukuhara; Yasaku Mori
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Kk
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1976-01-21
Publication date: 1980-06-13
Also published as: DK17576A; AT340596B; DE2601490B2; CA1056824A; DE2601490C3; NO141609C; GB1504832A; AU1046676A; ES444401A1; FR2301535B1; SE7600388L; SE421131B; NO760147L; AU500144B2; GR58599B; NO141609B; FR2301535A1; DE2601490A1; ATA24876A; IN143518B

Description

Aufgabe der Erfindung ist es somit, Antibiotika mit einem breiten antibakteriellen Wirkungsspektrum zur Verfügung zu stellen, die im Vergleich zu Gentamycin Q und Gentamycin C2 eine geringere Toxizität aufweisen. 10

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Gentamycinderivaten der allgemeinen Formel

H3

H3C

is

20

25

NH,

30

35

in der Rt ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, sowie deren Salze mit Säuren.

Spezielle Verbindungen sind das als Verbindung IV bezeichnete 3"-N-Demethylgentamycin C2 (auch als 6'-N, 3"- 40 N-Didemethylgentamycin Q bezeichnet) der Formel in der Rt die Methylgruppe bedeutet.

Die Verbindungen II und IV sind wertvolle Antibiotika mit einem breiten antibakteriellen Wirkungsspektrum und einer im Vergleich zu Gentamycin Ci und C2 etwa auf die Hälfte reduzierten Toxizität. Die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen lassen sich leicht in radioaktiv markiertes Gentamycin Q umwandeln, indem man —"CH3 in die Aminogruppen in der 6'- und 3"-Stellung von Verbindung IV und in der 3"-Stellung der Verbindung II einführt. Somit können in vivo-Untersuchungen über die Verteilung und den Stoffwechsel von Gentamycin Ct durchgeführt werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel V

H3C^6/NKR

NH,

(V)

in der Rx ein Wasserstoffatom bedeutet, und das als Verbin- 6S dung II bezeichnete 3"-N-DemethyIgentamycin Ct der Formel in der ein Wasserstoffatom oder die Methylgruppe bedeutet sowie deren Salze mit Säuren, dadurch gekennzeichnet,

5

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dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel H3

10

werden. Gegebenenfalls kann auch die Verbindung II aus dem Reaktionsgemisch gewonnen und anschliessend mit einem Oxidationsmittel erfindungsgemäss zur Verbindung IV umgesetzt werden. Ferner kann aus diesem Reaktionsgemisch die Verbindung III gewonnen und erfindungsgemäss mit einem Oxidationsmittel zur Verbindung IV umgesetzt werden. In entsprechender Weise kann erfindungsgemäss die Verbindung IV auch hergestellt werden, indem man als Ausgangsprodukte die Verbindungen II oder III oxidiert.

Verbindung II wird hergestellt, indem man die Verbindung I der Formel

,NHCH

15

20

in der entweder sowohl Rx als auch R2 jeweils Methylgruppen bedeuten oder einer der Reste Rt und R2 eine Methylgruppe 25 und der andere ein Wasserstoffatom darstellt, mit einem Oxidationsmittel umsetzt, wobei in dem Fall, dass sowohl Rt als auch R2 jeweils Methylgruppen darstellen, die Methylgruppe am N-Atom in 3"-Stellung oder beide Methylgruppen entfernt werden und in dem Fall, dass einer der Reste Rt und R2 30 eine Methylgruppe und der jeweils andere ein Wasserstoffatom darstellt, die Methylgruppe entfernt wird.

Die Verbindung IV wird hergestellt, indem man eine Verbindung der allgemeinen Formel

H.

mit einem Oxidationsmittel oxidiert. Dabei erhält man ein 35 Gemisch aus den Verbindungen II, III und IV. Daraus kann die Verbindung II abgetrennt werden.

Die Verbindung IV lässt sich also herstellen, indem man die Verbindungen I, II oder III, die sich durch die allgemeine Formel wiedergeben lassen

40

"3

NH

I

R,

45

50

55

in der entweder einer der Reste Rt und R2 ein Wasserstoffatom und der andere Rest die Methylgruppe bedeutet, oder Rh und R2 Methylgruppen bedeuten, mit einem Oxidationsmittel umsetzt.

Wird als Verbindung der vorstehenden allgemeinen Formel das als Verbindung I bezeichnete Gentamycin C1; wobei Rt und R2 jeweils Methylgruppen bedeuten, eingesetzt, so erhält man als Reaktionsprodukt ein Gemisch aus Verbindung II (3"-N-Demethylgentamycin CJ, Verbindung III (Gentamycin C2, auch als 6'-N-Demethylgentamycin Q bezeichnet) und Verbindung IV (6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin C,). Die Verbindung IV kann aus dem Gemisch abgetrennt

60

65

in der im Falle von Verbindung I Rt und R2 jeweils Methylgruppen, im Fall von Verbindung II Rt eine Methylgruppe und R2 ein Wasserstoffatom und im Fall von Verbindung III Rj ein Wasserstoffatom und R2 eine Methylgruppe bedeuten, mit einem Oxidationsmittel zur Entfernung der N-Methyl-gruppen in der 6'- und/oder 3"-Stellung von Verbindung I, II oder III oxidiert.

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Die Ausgangsverbindungen I, II und III können leicht hergestellt werden. Die Herstellung des als Verbindung I bezeichneten Gentamycin Q ist in der US-PS 3 091 572 beschrieben. Die Herstellung von Verbindung II ist Gegenstand der Erfindung und nachstehend eingehend beschrieben. Die 5 Herstellung des als Verbindung III bezeichneten Gentamycin C2 ist ebenfalls in der US-PS 3 091 572 erläutert. Die Verbindungen II und III lassen sich durch Umsetzung von Gentamycin Ci der Formel

10

H3

15

mit einem Oxidationsmittel erhalten.

Im allgemeinen werden zur Herstellung der Verbindung IV die Verbindungen I, II oder III mit einem Oxidationsmit- 35 tel in einem inerten Lösungsmittel umgesetzt. Dabei werden die N-Methylgruppen in der 6'- und/oder 3"-Stellung von Verbindung I, II oder III entfernt. Diese Oxidation kann nach einem üblichen Verfahren durchgeführt werden. Um die Verbindung IV in hohen Ausbeuten zu erhalten, wird die 40 Verwendung von Verbindung III besonders bevorzugt, da die N-Methylgruppe in der 3"-Stellung reaktiver als die N-Me-thylgruppe in der 6'-Stellung ist.

Zur Durchführung der Oxidationsreaktion können übliche Oxidationsmittel mit ausreichender Oxidationsfähigkeit ver- 45 wendet werden. Beispiele für Oxidationsmittel sind Schwermetallsalze, Peroxide, Halogene, Halogensauerstoffsäuren und deren Salze, Stickstoffoxide sowie molekularer Sauerstoff. Bevorzugte Oxidationsmittel sind Permanganate, Manganate, Mangandioxid, Chromtrioxid, Bichromate, Chromate, 50 Alkylchromate, Chromylchlorid, Selendioxid, Kobalt(IH)-Sal-ze, Cer(IV)-Salze, Kaliumhexacyanoferrat(III), Kupferoxid, Bleioxid, Quecksilberoxid, Gemische von Wasserstoffperoxid mit Eisen(II)-Salzen, Eisen(III)-Salzen, Selendioxid, Osmiumtetroxid, Vanadate, Wolframsäure und/oder Chromsäure, 55 Bleitetraacetat, Chlor, Brom, Jod, Hypochlorate, Chlorate, Hypobromate, Bromate, Perjodate, Distickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid und Luft. Bei Verwendung von molekularem Sauerstoff werden vorzugsweise Edelmetalle, wie Platin, Nickel, Palladium, Rhodium, Ruthenium und Rhenium, als 60 Katalysatoren verwendet.

Unter den vorgenannten Oxidationsmitteln sind Chlor, Brom, Jod, Kaliumhexacyanoferrat(III), Permanganate und Luft bevorzugt. Besonders bevorzugt wird Jod verwendet. Im allgemeinen wird das Oxidationsmittel in Mengen von 0,5 bis 65 15,0 Mol pro 1 Mol der Ausgangsverbindimg eingesetzt. Bei der Verwendung von molekularem Sauerstoff oder Luft als Oxidationsmittel können diese während der Umsetzung in

Form von feinen Bläschen durch das Reaktionsmedium geblasen werden.

Die Reaktion kann in Lösungsmitteln, in denen sich die Reaktionsteilnehmer lösen und die mit diesen nicht oder praktisch nicht reagieren, durchgeführt werden. Beispielsweise können Wasser oder Gemische von Wasser mit Methanol, Äthanol, Tetrahydrofuran, Dimethylacetamid, Dimethyl-formamid, Dioxan und/oder Äthylenglykoldimethyläther verwendet werden.

Die Ausgangsverbindung kann zweckmässigerweise im Lösungsmittel in einer Konzentration von 4,5 bis 50 milli-molar gelöst werden.

Die erfindungsgemässe Umsetzung kann je nach Art des verwendeten Oxidationsmittels bei einem pH-Wert von 4 bis 12 durchgeführt werden. Die Einstellung des pH-Werts kann durch Zusatz einer entsprechenden Säure oder Base erreicht werden. Dabei sind solche Säuren oder Basen zu verwenden, die die Ausgangsverbindungen oder die demethylierten Produkte nicht zersetzen und keine Aktivitätsverringerung der Oxidationsmittel hervorrufen. Vielmehr ist es wünschenswert, dass sie die Aktivität der Oxidationsmittel erhöhen. Als anorganische Säuren können beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure und als organische Säuren beispielsweise Essigsäure oder Ameisensäure verwendet werden. Beispiele für entsprechende Basen sind Alkalimetallhydroxide, Erdalkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Erdalkalimetallcar-bonate, Alkalimetallalkoholate und Alkali- und Erdalkalimetallsalze von Carbonsäuren.

Die Einstellung des pH-Werts kann entweder vor Beginn der Reaktion oder während der Reaktion vorgenommen werden.

Die erfindungsgemässe Umsetzung kann vorzugsweise bei Temperaturen von —20 bis 100° C, vorzugsweise von 0 bis 70° C, eine halbe Stunde bis 50 Stunden durchgeführt werden.

In der Praxis sind die Reaktionsbedingungen je nach Art des gewünschten Produkts und der Art des Oxidationsmittels so zu wählen, dass die grösstmöglichen Ausbeuten unter Ausschluss von unerwünschten Nebenreaktionen anderer funktioneller Gruppen im Ausgangsprodukt, wie der Hydroxyl-oder Aminogruppen, erhalten werden. Im einzelnen kann der Fachmann die jeweils günstigsten Reaktionsbedingungen feststellen.

Die Isolation und Reinigung der Produkte aus dem Reaktionsgemisch wird vorzugsweise folgendermassen durchgeführt:

Nach Beendigung der Umsetzung wird das Reaktionsgemisch neutralisiert. Das neutralisierte Reaktionsgemisch wird direkt mit einem Kationenaustauscherharz in Kontakt gebracht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das neutralisierte Reaktionsprodukt zuerst unter vermindertem Druck einzudampfen und eine wässrige Lösung des erhaltenen Rückstands mit einem Kationenaustauscherharz in Kontakt zu bringen. Das nicht umgesetzte Ausgangsmaterial und die Reaktionsprodukte werden an diesem Harz adsorbiert. Anschliessend wird das Harz mit Wasser gewaschen. Die Elution wird unter Verwendung von 2,0 n wässriger Ammoniaklösung durchgeführt. Nach dem Eindampfen des Eluats wird das Produkt isoliert und nach üblichen Verfahren, beispielsweise säulenchromatographisch oder dünnschichtchromatographisch unter Verwendung von Adsorptionsmitteln, wie Ionenaustauscherharzen, Kieselgel, Aluminiumoxid oder Cellulose, gereinigt.

Bei der Herstellung der Verbindungen II und HI aus der Verbindung I sowie bei der Isolation und Reinigung des Reaktionsprodukts können die vorstehenden, im Zusammenhang mit der Herstellung der Verbindung IV aus den Verbindun

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gen I, II oder III beschriebenen Reaktionsbedingungen ohne Modifikationen angewandt werden.

Im folgenden werden die Reaktionsbedingungen bei Verwendung von Jod, dem besonders bevorzugten Oxidationsmittel, näher erläutert. 5

10

15

20

25

Herstellung von Verbindung II aus Verbindung I

0,7 bis 10,0 Mol, vorzugsweise 2,0 bis 6,0 Mol, Jod werden pro 1 Mol Verbindung I (Gentamycin CO zur Herstellung von Verbindung II (3"-N-Demethylgentamycin CO in hohen Ausbeuten unter Beseitigimg der N-Methylgruppe in der 3 "-Stellung von Gentamycin Ci verwendet.

Um den pH-Wert des Reaktionsgemisches während der Umsetzung im basischen Bereich zu halten, eignen sich basisch reagierende Verbindungen, die praktisch keine Zersetzung von Gentamycin Ct und der demethylierten Produkte bewirken und mit diesen Verbindungen praktisch nicht reagieren. Ferner sollen diese alkalischen Verbindungen die Reaktivität im wesentlichen nicht vermindern. Beispiele für entsprechende basische Verbindungen sind Hydroxide und Carbonate von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen, Alko-holate von Alkalimetallen, Alkalimetallsalze von Carbonsäuren und Erdalkalimetallsalze von Carbonsäuren. Beispielsweise werden 0,5 bis 6,0 Mol, vorzugsweise 2,0 bis 4,0 Mol, einer stark basischen Verbindung oder 5,0 bis 25,0 Mol, vorzugsweise 7,0 bis 15,0 Mol, einer schwach basischen Verbindung pro 1 Mol der zu demethylierenden Verbindung eingesetzt. Es werden im wesentlichen keine unterschiedlichen Ergebnisse erhalten, wenn man diese Verbindungen vor der 30 Umsetzung oder periodisch während der Umsetzung zusetzt.

Die obige Reaktion wird im allgemeinen bei Temperaturen von —10 bis 90° C, vorzugsweise 40 bis 60° C, durchgeführt. Die Umsetzung ist nach 1 bis 24 Stunden, im allgemeinen 2 bis 15 Stunden beendet. 35

Herstellung von Verbindung III aus Verbindung I

Die Verbindung III (Gentamycin C2 oder 6'-N-Demethyl-40 gentamycin Q) wird unter den vorstehend für die Herstellung von Verbindung II beschriebenen Bedingungen hergestellt, mit der Abänderung, dass 1,0 bis 13,0 Mol, vorzugsweise 5,0 bis 0,9 Mol, Jod pro 1 Mol Gentamycin Cx verwendet werden. 45

Herstellung von Verbindung IV aus Verbindung I Die Verbindung IV (6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Ct oder 3"-N-Demethylgentamycin C2) wird unter den vorstehend für die Herstellung von Verbindung II aus Verbindung I beschriebenen Bedingungen hergestellt, mit der Abänderung, dass 3,0 bis 15,0 Mol, vorzugsweise 7,0 bis 11,0 Mol, Jod pro 1 Mol Verbindung I verwendet werden.

Herstellung von Verbindung IV aus Verbindung II Die Verbindung IV wird unter den vorstehend für die Herstellung von Verbindung II aus Verbindung I beschriebenen Bedingungen hergestellt, mit der Abänderung, dass 2,0 bis 15,0 Mol, vorzugsweise 6,0 bis 11,0 Mol, Jod pro 1 Mol Verbindung II eingesetzt werden.

Herstellung von Verbindung IV aus Verbindung III Die Verbindung IV wird unter den vorstehend für die Herstellung von Verbindung II aus Verbindung I beschriebenen Bedingungen hergestellt, mit der Abänderung, dass 0,7 bis 10,0 Mol, vorzugsweise 2,0 bis 6,0 Mol, Jod pro 1 Mol Verbindung III verwendet werden.

Die durch Umsetzung von Verbindung I erhaltenen Verbindungen II und III können auf die vorstehend für die Herstellung von Verbindung IV beschriebene Weise aus dem Reaktionsgemisch isoliert und gewonnen werden. Das Reaktionsgemisch kann jedoch direkt ohne vorherige Isolation und Gewinnung zur Herstellung der Verbindung IV verwendet werden.

Unter den angegebenen Reaktionsbedingungen können die Verbindungen II und III gleichzeitig aus der Verbindung I hergestellt werden. Ferner ist es unter den vorstehenden Reaktionsbedingungen möglich, dass die Umsetzung nicht auf der Stufe der Verbindung II und III aufhört, sondern weiter bis zur Verbindung IV abläuft. In diesen Fällen kann die Verbindung IV aus dem Reaktionsgemisch gewonnen werden.

Aus den nachstehenden Tabellen geht hervor, dass die Verbindungen I bis IV eine starke antibakterielle Aktivität aufweisen, wobei die Verbindungen IV und II im Vergleich zu den Verbindungen I und III eine auf weniger als die Hälfte reduzierte Toxizität (LD50) zeigen.

Aus Tabelle I geht das antibakterielle Wirkungsspektrum der Verbindungen I bis IV gegen verschiedene gram-positive und gram-negative Bakterien, bestimmt nach einem üblichen Ver dünnungs verfahr en auf das zweifache Volumen bei einem pH-Wert von 8,0, hervor.

Tabelle I

Stämme

Minimale Hemmkonzentration (MIC, ,ug/ml)

Verbindung

I

II

III

IV

Pseudomonas aeruginosa, BMH 1

2,08

1,04

Staphylococcus aureus, ATCC 6538 P

0,016

0,033

0,008

0,033

Bacillus subtilis, Nr. 10707

< 0,004

0,016

< 0,004

0,008

Proteus vulgaris, ATCC 6897

0,065

0,26

0,065

0,13

Shigella sonnei, ATCC 9290

0,13

0,26

0,13

0,26

Salmonella typhosa, ATCC 9992

0,033

0,13

0,033

0,065

Klebsiella pneumoniae, ATCC 10031

0,016

0,065

0,016

0,033

Escherichia coli, ATCC 26

0,033

0,13

0,033

0,13

Escherichia coli, KY 8327

8,34

4,17

8,34

Escherichia coli, KY 8348

2,08

0,52

2,08

617 708

8

Unter den vorstehend genannten Mikroorganismen bilden Escherichia coli KY 8327 und KY 8348 intrazellulär ein adenylierendes Enzym, die Adenyltransferase, bzw. ein ace-tylierendes Enzym, die Acetyltransferase. Der erstgenannte Bakterienstamm inaktiviert Kanamycine und Gentamycine 5 durch Adenylierung, während der letztgenannte Gentamycine durch Acetylierung inaktiviert.

In Tabelle II sind die Werte für die akute Toxizität (LD50) der Verbindungen I bis TV für Mäuse angegeben.

10

Tabelle II

LD60 mg/kg (i- v.)

Verbindung I

85

Verbindung II

193

Verbindung III

87

Verbindung IV

225

Die Verbindungen II und IV können gegebenenfalls in nicht toxische Salze mit Säuren (Aminsalze) übergeführt werden. Beispiele für entsprechende anorganische Säuren sind Salzsäure, Bromwasserstoff säure, Jodwasserstoff säure, 25 Schwefelsäure, Phosphorsäure und Kohlensäure. Beispiele für organische Säuren sind Essigsäure, Fumarsäure, Äpfelsäure, Citronensäure, Mandelsäure, Weinsäure und Ascorbinsäure. Diese Salze können aus den entsprechenden Verbindungen nach üblichen Verfahren hergestellt werden. 30

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

2,9 g (6,0 Millimol) Gentamycin Q (Verbindung I) und 35 8,8 g (65,0 Millimol) Natriumacetat-trihydrat werden in 130 ml wässrigem 50prozentigem Dimethylformamid gelöst. Diese Lösung wird mit 6,6 g (26,0 Millimol) Jod versetzt. Das Gemisch wird sodann unter Rühren 15 Stunden bei 50° C umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch 40 über eine mit 140 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form; Produkt der Firma Rohm & Haas Co.) gepackte Säule gegeben. Zur kompletten Entsalzung und Entfärbung wird die Säule mit 500 ml Wasser gewaschen und anschliessend mit 2,0 n wäss-riger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Frak- 45 tion mit einem Volumen von etwa 250 ml wird unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 248 g eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchro-matographisch an 120 g Kieselgel unter Verwendung eines Gemisches aus Isopropanol, Chloroform und konzentrierter 50 wässriger Ammoniaklösung (4:1:1) als Elutionsmittel gereinigt. Das Eluat wird in 13-ml-Fraktionen abgenommen. Die Fraktionen Nr. 52 bis 70 werden vereinigt und unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 430 mg nicht umgesetzte Verbindung I. Anschliessend werden die Fraktionen 55 Nr. 79 bis 88 vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 65 mg 6'-N-Demethyl-gentamycin Q (Verbindung III, Gentamycin C2) mit folgenden Eigenschaften:

F. 128 bis 136° C. 60

Mb +142,1° (c=l,03; Wasser).

IR-Spektrum (KBr, cm-1): 3800 bis 3000, 2930,1640, 1575, 1480, 1450, 1360, 1283, 1140, 1098, 1050, 1020, 953, 827. 6S

NMR-Spektrum (in D20)<5 (in ppm gegen DSS): 1,10 (3H, d, J=6,2 Hz), 1,21 (3H, s), 2,54 (3H, s), 5,13 (1H, d, J=40 Hz) 5,21 (1H, d, J=4,2 Hz).

C20H41N5O7" C H N

ber.: 49,87% 9,02 0/0 14,52 «/o gef.: 49,55 «/o 8,71 °/0 14,33 <7o

Die Fraktionen Nr. 98 bis 143 werden unter verminder-dem Druck eingedampft. Man erhält 1,10 g 3"-N-Demethyl-gentamycin Ct (Verbindung II) mit folgenden Eigenschaften: F. 130 bis 137° C.

M g +140,7° (c=0,10; Wasser).

IR-Spektrum (KBr, cm-1): 3800 bis 3000, 2940, 1640, 1575, 1470, 1380, 1330, 1285, 1148, 1050, 1024, 955, 867, 813.

NMR-Spektrum (in D20)<5 (in ppm gegen DSS): 1,09 (3H, d, J=6,l Hz), 1,20 (3H, s), 2,42 (3H, s), 5,13 (1H, d, J=4,0 Hz) 5,23 (1H, d, J=4,0 Hz).

C2 0H 41N5O 7. H20

C H N

ber.: 49,88 »/o 9,00 «/o 14,54 «/<>

gef.: 51,11 «/o 9,42 «/» 14,27 0/0

Aus den vorstehenden Daten lässt sich für die Verbindung II folgende Strukturformel ableiten:

Die Fraktionen Nr. 162 bis 184 werden unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 220 mg 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Q (Verbindung IV) mit folgenden Eigenschaften:

F. 145 bis 155° c.

M % +132,2° (c=0,10; Wasser).

IR-Spektrum (KBr, cm-1): 3800 bis 3000, 2940, 1640, 1570,1465, 1380,1330,1287,1140,1110, 1052,1030, 812.

NMR-Spektrum (in D20)<5 (in ppm gegen DSS): 1,10 (3H, d, J=6,0 Hz), 1,22 (3H, s), 5,14 (1H, d, J=4,0 Hz), 5,22 (1H, d, J=4,l Hz).

c19h39n5o7 . h2o c H N

ber.: 48,80 »/o 8,84«/» 14,98 »/„

gef.: 49,12 «/o 8,62«/» 14,76 «/0

Aus den vorstehenden Daten ergibt sich für die Verbindung IV folgende Strukturformel:

617 708

,NH

Beispiel 2

478 mg (1,0 Millimol) Gentamycin Ci (Verbindung I) und 160 mg (4,0 Millimol) Natriumhydroxid werden in 25 ml wässrigem, 50prozentigem Dimethylacetamid gelöst. Diese Lö- 25 sung wird auf einmal mit 659 mg (2,0 Millimol) Kalium-hexacyanoferrat(III) versetzt. Das Gemisch wird 17 Stunden bei Raumtemperatur umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch über eine mit 40 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Die Säule wird mit 30 200 ml Wasser gewaschen und mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion mit einem Volumen von etwa 80 ml wird unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 420 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulen- 35 chromatographisch an Kieselgel gemäss Beispiel 1 gereinigt. Man erhält 102 mg nicht umgesetztes Gentamycin Ct (Verbindung I) und anschliessend 31 mg 6'-N-Demethylgentamy-cin Ci (Verbindung III), 190 mg 3"-N-Demethylgentamycin Ci (Verbindung II) und 48 mg 6'-N, 3"-N-Didemethylgent- 40 amycin Q (Verbindung IV).

0lgh39n507 . hao c h n ber.: 48,80 % 8,84«/» 14,98 «/<>

gef.: 48,64 «/o 8,49 »/o 15,15 «/o

Beispiel 4

463 mg (1,0 Millimol) 6'-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung III) und 2,04 g (15,0 Millimol) Natriumacetat-tri-hydrat werden in 35 ml wässrigem, 50prozentigem Dimethyl-formamid gelöst. Die Lösung wird tìiit 761 mg (3,0 Millimol) Jod versetzt. Das Gemisch wird 17 Stunden unter Rühren bei 50° C umgesetzt. Sodann wird das Reaktionsgemisch über eine mit 30 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Die Säule wird zur vollständigen Entsalzung und Entfärbung mit 250 ml Wasser gewaschen. Anschliessend wird mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion mit einem Volumen von etwa 60 ml wird unter vermindertem Druck eingeengt. Man erhält 421 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an 20 g Kieselgel unter Verwendung eines Gemisches aus Isopropanol, Chloroform und konzentrierter, wässriger Ammoniaklösung (4:1:1) gereinigt. Das Eluat wird in 13-ml-Fraktionen abgenommen. Die Fraktionen Nr. 30 bis 41 werden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 69 mg nicht umgesetztes 6'-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung III). Anschliessend werden die Fraktionen Nr. 61 bis 82 vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 278 mg 6'-N, 3"-Didemethylgentamycin Ct (Verbindung IV).

C19H39N5O7. H2O

C H N

ber.: gef.:

48,80 0/0 48,49 «/o

8,84«/» 8,60 «/o

14,98 o/o 14,71 «/o

45

Beispiel 3

481,6 mg (1,0 Millimol) 3"-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung II) und 2,04 g (15,0 Millimol) Natriumacetat-trihydrat werden in 35 ml wässrigem, 50prozentigem Dioxan gelöst. Die Lösung wird mit 2,04 g (8,0 Millimol) Jod versetzt. Das Gemisch wird 15 Stunden unter Rühren bei 55° C umgesetzt. Sodann wird das Reaktionsgemisch über eine mit 50 30 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Zur vollständigen Entsalzung und Entfärbung wird die Säule mit 200 ml Wasser gewaschen. Sodann wird mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösimg eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion mit einem Volumen von etwa 60 ml wird unter vermin- 55 dertem Druck eingedampft. Man erhält 409 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an 20 g Kieselgel unter Verwendung eines Gemisches aus Isopropanol, Chloroform und konzentrierter, wässriger Ammoniaklösung (4:1:1) gereinigt. Das Eluat wird 60 in 13-ml-Fraktionen abgenommen. Die Fraktionen Nr. 34 bis 45 werden vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 139 mg nicht umgesetztes 3"-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung II). Anschliessend werden die Fraktionen Nr. 57 bis 74 vereinigt und unter 65 vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Man erhält 157 mg 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Q (Verbindung IV).

Beispiel 5

239 mg (0,5 Millimol) Gentamycin Ct (Verbindung I) werden in 15 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 300 mg frischem Platinmohr, das mit Wasserstoff aktiviert worden ist, versetzt. Die Reaktion wird 48 Stunden bei einer Temperatur von 40 bis 50° C und unter starkem Einleiten von Luft in Form von feinen Bläschen durchgeführt. Nach beendeter Umsetzung wird das Platinmohr abfütriert und das Filtrat unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 230 mg Rückstand, der gemäss Beispiel 1 säulenchromatographisch an Kieselgel gereinigt wird. Es werden 101 mg nicht umgesetztes Gentamycin Q (Verbindung I) und anschliessend 15 mg 6'-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung III), 75 mg 3"-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung II) und 19 mg 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Q (Verbindung IV) erhalten.

Beispiel 6

478 mg (1,0 Millimol) Gentamycin Q (Verbindung I) werden in 20 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 929 mg (5,9 Millimol) Kaliumpermanganat versetzt. Das Gemisch wird 17 Stunden bei Raumtemperatur umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch auf eine mit 35 ml Amberlite IRC-50 H+-Form) gepackte Säule gegeben. Die Säule wird mit 150 ml Wasser gewaschen und mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion mit einem Volumen von 75 ml wird unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 415 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an Kieselgel gemäss Beispiel 1 gereinigt. Es erge-

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10

ben sich 118 mg nicht umgesetztes Gentamycin Q (Verbindung I) und anschliessend 14 mg 6'-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung III), 117 mg 3"-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung II) und 58 mg 6,-N, 3"-N-Didemethylgentamy-cin Q (Verbindung IV). 5

Beispiel 7

481,6 mg (1,0 Millimol) 3"-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung II) und 200 mg (5,0 Millimol) Natriumhydroxid io werden in 40 ml wässrigem, 50prozentigem Dimethylacet-amid gelöst. Die Lösung wird auf einmal mit 824 mg (2,5 Millimol) Kaliumhexacyanoferrat(III) versetzt und 17 Stunden unter Rühren bei 55° C umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch über eine mit 30 ml Amberlite IRC-50 15 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Die Säule wird mit 200 ml Wasser gewaschen und mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion von etwa 70 ml Volumen wird unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 416 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Die- 20 ser Rückstand wird säulenchromatographisch unter Verwendung von Kieselgel gemäss Beispiel 3 gereinigt. Es ergeben sich 195 mg nicht umgesetztes 3"-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung II) und anschliessend 98 mg 6'-N, 3"-N-Dide-methylgentamycin Q (Verbindung IV). 25

Beispiel 8

240,8 mg (0,5 Millimol) 3"-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung II) werden in 20 ml Wasser gelöst. Die Lösung 30 wird mit 400 mg frischem, vorher mit Wasserstoff aktiviertem Platinmohr versetzt. Die Umsetzung wird 45 Stunden bei Temperaturen von 55 bis 60° C durchgeführt, wobei ein starker Luftstrom in Form von feinen Bläschen in das Reaktionsgemisch eingeleitet wird. Nach beendeter Reaktion 35 wird das Platinmohr abfiltriert und das Filtrat unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 201 mg Rückstand. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch unter Verwendung von Kieselgel gemäss Beispiel 3 gereinigt. Es ergeben sich 103 mg nicht umgesetztes 3"-N-Demethylgentamycin40 Ci (Verbindung II) und anschliessend 70 mg 6'-N, 3"-N-Di-demethylgentamycin Q (Verbindung IV).

Beispiel 9 45

240,8 mg (0,5 Millimol) 3"-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung II) werden in 15 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 465 mg (3,0 Millimol) Kaliumpermanganat versetzt. Das Gemisch wird 15 Stunden bei Raumtemperatur umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch über eine mit 20 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Nach dem Waschen der Säule mit 100 ml Wasser wird sie mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion mit einem Volumen von 45 ml wird unter vermindertem Druck eingeengt. Man erhält 187 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an Kieselgel gemäss Beispiel 3 gereinigt. Es ergeben sich 91 mg nicht umgesetztes 3"-N-Demethylgent-amycin Q (Verbindung II) und anschliessend 71 mg 6'-N,-3"-N-Didemethylgentamycin Ci (Verbindung IV).

50

55

60

Millimol) Kaliumhexacyanoferrat(III) versetzt und 17 Stunden unter Rühren bei 50° C umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch über eine mit 30 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Nach dem Waschen der Säule mit 250 ml Wasser wird mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Fraktion mit einem Volumen von etwa 70 ml wird unter vermindertem Duck eingedampft. Man erhält 411 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an Kieselgel gemäss Beispiel 4 gereinigt. Es ergeben sich 92 mg nicht umgesetztes 6'-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung III) und anschliessend 254 mg ó'N, 3"-N-Didemethylgentamy-cin Q (Verbindung IV).

Beispiel 11

232 mg (0,5 Millimol) 6'-N-Demethylgentamycin Ci (Verbindung III) werden in 20 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 400 mg frischem, vorher mit Wasserstoff aktiviertem Platinmohr versetzt. Die Umsetzung wird 45 Stunden bei einer Temperatur von 45 bis 55° C durchgeführt, wobei ein starker Luftstrom in Form von feinen Bläschen in das Reaktionsgemisch eingeleitet wird. Nach beendeter Umsetzung wird das Platinmohr abfiltriert. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 209 mg Rückstand. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an Kieselgel, gemäss Beispiel 4, gereinigt. Man erhält 97 mg nicht umgesetztes 6'-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung III) und anschliessend 81 mg 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Q (Verbindung IV).

Beispiel 12

347 mg (0,75 Millimol) 6'-N-Demethylgentamycin Q (Verbindung III) werden in 20 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 465 mg (3,0 Millimol) Kaliumpermanganat versetzt. Das Gemisch wird 15 Stunden bei Raumtemperatur umgesetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch über eine mit 20 ml Amberlite IRC-50 (H+-Form) gepackte Säule gegeben. Die Säule wird mit 150 ml Wasser gewaschen und anschliessend mit 2,0 n wässriger Ammoniaklösung eluiert. Eine ninhydrin-positive Reaktion mit einem Volumen von etwa 55 ml wird unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 268 mg eines leicht gelblichen Rückstands. Dieser Rückstand wird säulenchromatographisch an Kieselgel, gemäss Beispiel 4, gereinigt. Man erhält 63 mg nicht umgesetztes 6'-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung III) und anschliessend 101 mg 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Q (Verbindimg IV).

Beispiel 13

468 mg (1,0 Millimol) 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Ct (Verbindung IV) werden in 5 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird unter Kühlen mit einer Lösung von 98 mg (1,0 Millimol) Schwefelsäure in 1 ml Wasser versetzt. Nach 30 Minuten wird kaltes Äthanol zu diesem Gemisch gegeben, bis die Fällung vollständig ist. Der weisse Niederschlag wird abfiltriert. Man erhält das Monosulfat von 6'-N, 3"-N-Dide-methylgentamycin Q (Verbindung IV).

Beispiel 10

463 mg (1,0 Millimol) 6'-N-Demethylgentamycin Q (Ver- g5 bindung III) und 160 mg (4,0 Millimol) Natriumhydroxid werden in 30 ml wässrigem, 50prozentigem Dimethylacet-amid gelöst. Die Lösung wird auf einmal mit 659 mg (2,0

Beispiel 14

496 mg (1,0 Millimol) 3"-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung II) werden in 5 ml Wasser gelöst. Diese Lösung wird unter Kühlen mit einer Lösung von 98 mg (1,0 Millimol) Schwefelsäure in 1 ml Wasser versetzt. Nach 30 Minuten wird das Gemisch mit kaltem Äthanol versetzt, bis die Fällung vollständig ist. Der weisse Niederschlag wird abfiltriert. Man erhält das Monosulfat von 3"-N-Demethyl-gentamycin Ci (Verbindung II).

11

617 708

Beispiel 15

468 mg (1,0 Millimol) 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin Q (Verbindung IV) werden in 5 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 120 mg (2,0 Millimol) Eisessig versetzt. Das Gemisch wird gefriergetrocknet. Man erhält das Diacetat von 6'-N, 3"-N-Didemethylgentamycin (Verbindung IV).

Beispiel 16

481,6 mg (1,0 Millimol) 3"-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung II) werden in 5 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird mit 120 mg (2,0 Millimol) Eisessig versetzt. Das Ge-5 misch wird gefriergetrocknet. Man erhält das Diacetat von 3"-N-Demethylgentamycin Ct (Verbindung II).

M

Claims

617 708

/1-Ai' \ 2

in der entweder sowohl Rt als auch R2 jeweils Methylgruppen bedeuten oder einer der Reste Rx und R2 eine Methylgruppe und der andere ein Wasserstoffatom darstellt, mit einem Oxi-60 dationsmittel umsetzt, wobei in dem Fall, dass sowohl Rj als auch R2 jeweils Methylgruppen darstellen, die Methylgruppe am N-Atom in 3"-Stellung oder beide Methylgruppen entfernt werden und in dem Fall, dass einer der Reste und R2 eine Methylgruppe und der jeweils andere ein Wasserstoff- 65 atom darstellt, die Methylgruppe entfernt wird.

1. Verfahren zur Herstellung von Demethylgentamycin-derivaten der allgemeinen Formel

E-.C 6' nhR

H3C. n6^NHCH3

5 4

10

15

20

25

sowie deren Salzen mit Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man Gentamycin Q der Formel

CH
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von 3"-N-

2

patentansprüche

Demethylgentamycin Q
3

NH

\

NH

NH

HO

O

I111 OH

mit einem Oxidationsmittel umsetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung eine halbe Stunde bis 50 Stunden bei Temperaturen von —20 bis 100° C durchführt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Oxidationsmittel Jod, Kalium-hexacyanoferrat (III), Luft oder Kaliumpermanganat verwendet.

Gentamycin Ct und Gentamycin C2 sind als wertvolle Antibiotika aus der US-PS 3 091 572 bekannt. Diese Antibiotika weisen ein breites Wirkungsspektrum auf. Jedoch werden Gentamycin Q und C2 durch die Adenyltransferase und

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

617 708

3

617 708

sowie dessen Salzen mit Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man 3"-N-Demethylgentamycin Q der Formel

CH

NHCH

NH

NH

NH

HOCH

HO

OH

mit einem Oxidationsmittel umsetzt. NH^

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von 3"-N-Demethylgentamycin C2 der Formel

N'H

NK

NH

■NH

HO

0

HO

'OH

nh2

sowie dessen Salzen mit Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man Gentamycin C2 der Formel

NH

NH

HO

CH

HO

NH

OH

mit einem Oxidationsmittel umsetzt. CH ^

5. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von 6'-N,3"-N-Didemethylgentamycin Q der Formel

NH

NH

•NH

HO

O

HO

OH

NH

sowie dessen Salzen mit Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man Gentamycin Ct der Formel

H

NHCH

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von 6'-3 J0 N,3"-N-Didemethylgentamycin Q der Formel K„C 6 ' HH,

OH

\/°\

5' 2' \ N\"2

3\/NHCH3

in der Ri ein Wasserstoffatom oder die Methylgruppe bedeu- 30 tet, sowie deren Salzen mit Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

35

40

45

mit einem Oxidationsmittel umsetzt.
4

die Acetyltransferase inaktiviert. Obgleich Gentamycin Q und C2 eine im allgemeinen ausreichend niedrige akute Toxizität (LD50) aufweisen, besteht doch ein Bedarf an weiteren Antibiotika mit noch geringerer Toxizität, die jedoch gleich wirksam sind und ein gleich breites Wirkungsspektrum auf- 5 weisen.