CH618443A5

CH618443A5 - Process for the preparation of cephem derivatives

Info

Publication number: CH618443A5
Application number: CH1580874A
Authority: CH
Inventors: Leonard Maurice Weinstock
Original assignee: Merck & Co Inc
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1974-11-28
Publication date: 1980-07-31
Also published as: NO147839B; ES432305A1; FI60210B; DD115125A5; YU310474A; FI60210C; JPS50105687A; FR2253022A1; NL187023B; DK153154C; SE432934B; DE2456528A1; NL187023C; AU7550474A; IE40122B1; JPS6020393B2; DE2456528C2; IE40122L; GB1480757A; SE7414249L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 7-Acylamidocephalosporinen.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von 7-Acylamidocephalosporinen, die in der Medizin als Antibiotica verwendet werden, besteht z.B. darin, dass man das analoge 7-Aminoce-phalosporin herstellt und dann zu dem gewünschten Produkt acyliert. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass man zuerst das 7-Aminocephalosporin als Zwischenprodukt isolieren und reinigen muss. Man hat daher nach anderen Verfahren gesucht, bei denen die Notwendigkeit der Herstellung der 7-Aminocephalosporansäure entfällt.

In neuerer Zeit wurde gefunden, dass Cephalosporine mit einem Methoxysubstituenten anstelle des Wasserstoffs in Stellung C-7 durch verschiedene Mikroorganismen erzeugt werden können. Diese Cephalosporine enthalten eine Ami-noadipoyl-Seitenkette, die vorzugsweise abgespalten wird, wobei man neue 7 a-Methoxycephalosporine von erhöhter antibiotischer Aktivität erhält.

Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen weisen die folgende Formel auf h *1 ? s.

r'n-

^ N

0

CH2A-

(III)

COOR"

in der Ri Wasserstoff oder Methoxy, A Carbamoyloxy oder niederes Alkanoyloxy und R eine Acylgruppe der Formel

O

R3CH-C-Halogen

• I

X

oder mit einem Anhydrid einer entsprechenden Carbonsäure, in welcher Formel R3 und X die obige Bedeutung haben, in Gegenwart eines Molekularsiebes als Katalysator umsetzt und dann den Substituenten B aus der erhaltenen Verbindung der Formel

20

(ii)

coor"

abspaltet.

25 Des weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel

(iii b)

R3-CH-C-

COOH

X

bedeuten, worin X Wasserstoff, Hydroxy, Amino, eine geschützte Aminogruppe oder eine geschützte Hydroxylgruppe oder Carboxyl und R3 Phenyl, 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Furyl, 3-Furyl, 1-Tetrazyl, Ci-C4-niederes Alkylphenyl, Halogenphe- 45 nyl, Hydroxyphenyl, Ci-C4-niederes Alkyloxyphenyl bedeuten, während R" eine leicht abspaltbare Schutzgruppe bedeutet, und das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel

(I).

coor'

in der B eine geschützte Aminoadipoylgruppe oder eine unter die Definition von R' fallende Acylgruppe bedeutet, die sich von dem gewünschten Substituenten R' im Endprodukt unterscheidet, mit einem molekularen Überschuss eines Acylie-rungsmittel der Formel

40 worin Ri, R' und A' wie weiter oben definiert sind. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem zuerst beschriebenen Verfahren Verbindungen der Formel

H

R'N-

r

;i

50

0

'N-

CH2A'

(iii)

COOR"

55 herstellt, worin R" eine leicht abspaltbare Schutzgruppe bedeutet, und aus dieser dann den Rest R" durch hydrolytische Spaltung entfernt.

Die erfindungsgemässe Herstellung des diacylierten Produkts erfolgt am besten durch inniges Vermischen der Cepha-60 losporinverbindung mit einem Acylierungsmittel in einem geeigneten Lösungsmittel in Gegenwart des Molekularsiebes. Die Temperatur, bei der diese Reaktion durchgeführt wird, ist nicht besonders ausschlaggebend; Temperaturen von etwa -20 bis + 100°C sind im allgemeinen zufriedenstellend; vorzugs-«5 weise führt man die Umsetzung jedoch bei Temperaturen von etwa 50 bis 90°C durch. Lösungsmittel, die sich für die Durchführung dieser Reaktion eignen, sind solche, die keinen reaktionsfähigen Wasserstoff enthalten, wie Chloroform, Acetoni-

618443

4

trll, Methylenchlorid, Dioxan, Benzol, Halogenbenzole, Tetrachlorkohlenstoff, Diäthyläther u. dgl..

Als Acylierungsmittel wird ein Acylhalogenid, ein Anhydrid oder ein gemischtes Anhydrid der entsprechenden Carbonsäure verwendet; im allgemeinen arbeitet man jedoch vorzugsweise mit einem Acylhalogenid, z.B. einem Acylchlorid, als Acylierungsmittel.

Die im erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Molekularsiebe sind vorzugsweise Aluminosilicat-Zeolithe. Die in der Natur vorkommenden Zeolithe können als Gruppe von kristallinen, festen, hydratisierten Aluminosilicaten von ein-und zweiwertigen Basen bezeichnet werden, die ihr Hydratwasser ganz oder teilweise ohne Änderung der Kristallstruktur verlieren können, andere Verbindungen anstelle des abgespaltenen Wassers adsorbieren können und imstande sind, einem Basenaustausch zu unterliegen. Ein synthetischer Zeolith andererseits kann aus einer Kombination von basischen Oxiden (AIO2, SÌO2, Na2Ü, K2O, usw.) in einem wässrigen System synthetisiert werden. Dabei entstehen hydratisierte oder halb-hydratisierte kristalline Strukturen. Nach der Wärmebehandlung können die Zeolithe als im wesentlichen wasserfrei angesehen werden. Synthetische Zeolithe werden hauptsächlich durch Röntgenbeugung an Pulvern gekennzeichnet und klassifiziert. Es gibt zwar keine systematische chemische Methode-zur Bezeichnung der synthetischen, komplexen Aluminosili-cate; es gehört jedoch zur Überlieferung, jeden neuen synthetischen Zeolith mit einem willkürlich gewählten Buchstaben oder einer Gruppe aus Buchstaben und Zahlen zu bezeichnen. Die Bedeutung dieser willkürlich gewählten Symbole ist den Fachleuten auf dem einschlägigen Gebiet allgemein bekannt.

Es wurde gefunden, dass synthetische Zeolithe der Klassen A und X für die Verwendung bei dem oben beschriebenen Acylierungsverfahren besonders vorteilhaft sind. Die Poren-grösse dieser Zeolithe kann im Bereich von etwa 3 bis 15 Â liegen. Die Zeolithe können im wesentlichen wasserfrei sein oder etwas Hydratwasser enthalten. Die Wassermenge, die die Zeolithe enthalten können, kann 0 bis 30 Gew.-% betragen.

Der Substituent in der Stellung Nr. 3 in den obigen Verbindungen I, II und III ist vorzugsweise die Gruppe: —CH2—O — CO-NH2.

Die Acylsubstituenten B und R' in den Verbindungen der Formeln I, II und III sind Carbonsäurereste. Wenn z.B. die Verbindungen aus gewissen Mikroorganismen, wie S. clavu-ligerus, S. lipmanii oder S. lactamdurans, hergestellt werden, ist B der Aminoadipoylrest. B kann durch jede üblicherweise verwendete R'-Gruppe ersetzt werden.

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15

20

25

45

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Bevorzugte Acylgruppen B und R sind solche der Formel

O

II

r3-CH-C-X

worin X Wasserstoff, Amino, Hydroxy oder Carboxyl bedeutet und R3 Phenyl, 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-Furyl, 2-Furyl oder 1-Tetrazolyl ist. Beispiele für bevorzugte Acylgruppen B und R' sind Phenacetyl, 3-BromphenylacetyI, 3-Furylacetyl, 3-Furyl-acetyl, 2-Thienylacetyl, 3-Thienylacetyl, Tetrazolylacetyl, D-Phenylglycyl, 2-Thienylglycyl, 3-Thienylglycyl, Phenylmalonyl, 2-ThienylmaIonyl, 3-Thienylmalonyl oder 2-Hydroxyphenyl-acetyl.

Die erfindungsgemässe Reaktion I —> II ist eine Gleichgewichtsreaktion. Um die Ausbeute an dem gewünschten Endprodukt III zu erhöhen, wird das Acylierungsmittel (das die Gruppe R' enthält) im molekularen Überschuss angewandt. Die als Zwischenprodukt entstehende Diacylverbindung II muss gespalten werden, um die Gruppe B zu entfernen und das Endprodukt III zu erhalten. Diese Spaltung kann auf mehreren Wegen erfolgen. Erstens findet z.B. beim blossen Verlängern der Reaktionszeit eine spontane Spaltung (in Gegenwart eines molekularen Überschusses des als Acylierungsmittel wirkenden R'-Halogenids) statt. Zweitens kann, wenn das Molekularsieb Wasser enthält, dieses Wasser als Spaltungsmittel wirken, und das Acylamidoprodukt wird in hoher Ausbeute gewonnen. Diese beiden Methoden können in dem Sinne als «passiv» bezeichnet werden, dass man kein besonderes «Spaltungsmittel» zu dem Reaktionsgemisch zuzusetzen braucht.

Eine dritte bevorzugte Methode der Spaltung ist der Zusatz von Benzylalkohol, einem Alkanol oder einem niederen Alkylthiol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Nach einer vierten Methode kann man Salzsäure als Spaltungsmittel zusetzen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform lassen sich Cephalosporine, wie diejenigen, die durch Fermentation mit -verschiedenen Spezies von Streptomyces erhalten werden, in Derivate umwandeln, die anstelle der Aminoadipoylgruppe eine andere Acylgruppe aufweisen, ohne zuerst diese Gruppe abzuspalten und die als Zwischenprodukt entstehende 7-Aminoverbindung dann wieder zu acylieren. Das allgemeine Verfahren entspricht dem folgenden Schema:

cooh

} ..r ch(ch2)3cn.

nh

5

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?

00rs ch(ch2)3cn. nhr2

vi

In den allgemeinen Formeln des obigen Schemas bedeutet Ri Wasserstoff oder Methoxy, A Wasserstoff oder einen Substituenten, der bei den beschriebenen Reaktionen nicht beein-flusst wird oder sich durch Abspaltung einer Schutzgruppe wieder in den ursprünglichen Substituenten umwandeln lässt, wobei die Schutzgruppe eine niedere Acetoxy- oder Carba-moyloxygruppe ist, R' bedeutet eine Acylgruppe gemäss Definition, R" Wasserstoff oder einen Schutzsubstituenten und R2 einen Schutzsubstituenten, wobei die beiden Schutzsubstituenten sich leicht nach bekannten Methoden abspalten lassen.

Gemäss dem obigen Schema wird z.B. die Cephalosporin-verbindung IV oder das Derivat derselben, bei dem der Ami-nosubstituent und/oder die Carboxylgruppe gegebenenfalls geschützt sind (V), in Gegenwart des Molekularsiebes mit einem Acylierungsmittel zu dem diacylierten Zwischenprodukt (VI oder VII) umgesetzt. Der Aminoadipoylrest des letzteren kann dann selektiv abgespalten werden, so dass die neue acy-lierte Cephalosporinverbindung (VIII) oder, falls R" Wasserstoff bedeutet, ein Salz derselben entsteht.

Obwohl das Verfahren durchgeführt werden könnte, ohne die Amino- und die Carboxylgruppe der Ausgangscephalospo-rinverbindung (VII) zu schützen, wird das Verfahren doch vorzugsweise so durchgeführt, dass man zuerst die Aminogruppe und die Carboxylgruppe schützt, weil man in diesem Falle die höchsten Ausbeuten an den gewünschten neuen Cephalosporinverbindungen erhält.

Zur Erläuterung dieses bevorzugten Verfahrens diene das folgende Formelschema:

20

25

30

45

r,

I 2

r 0 H

çh(ch2) 3<s-n. cooh cooh

I2

nh I

ch(ch0) I ^

coor.

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x

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xi

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X

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cooh

50

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0 r» r. h II '1 ;

-n

60

-ch2a'

coor,

XII

65

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6

coor4

xiii r'n cooh xiv

In dem obigen Schema bedeuten Ri Wasserstoff oder Meth-oxy, A' Carbamoyloxy oder Acetoxy und R2 eine Schutzgruppe. Der Rest COOR4 bedeutet eine geschützte Carboxylgruppe (R4 = Schutzgruppe), und R' bedeutet eine Acylgruppe, wie weiter oben definiert.

Nach diesem Verfahren kann die Aminogruppe der Aus-gangscephalosporinverbindung (IX) zuerst durch Umsetzung mit einem geeigneten Reaktionsteilnehmer, der den 5'-Amino-substituenten schützt, blockiert werden (R2). In diesem Sinne wird die Aminogruppe gewöhnlich durch Aminogruppen schützende Gruppen, wie Acyl, Aroyl, Alkoxycarbonyl, Alkyl-sulfonyl, Arylsulfonyl u. dgl., nach bekannten Verfahren. Besondere Gruppen, die sich zum Schutz der Aminogruppe eignen, sind Trichloräthoxycarbonyl, tert. Butoxycarbonyl, Benzoylmethoxycarbonyl, Trimethylsilyl, p-Merhoxybenzyl-oxy, 2-Nitrophenylsulfenyl, 2,4-Dinitrophenylsulfenyl, Chlor-acetyl, p-Nitrophenylthio, p-Nitrobenzolsulfonyl, p-Toluolsul-fonyl, Methansulfonyl, Benzoyl, p-Chlorbenzoyl, p-Nitroben-zoyl, Toluoyl u. dgl.; vorzugsweise verwendet man im allgemeinen das p-Toluolsulfonyl- oder das Benzoylderivat, welches zweckmässig hergestellt wird, indem man die Cephalospo-rinverbindung mit p-Toluolsulfonylchlorid bzw. Benzoylchlorid reagieren lässt, wobei man den pH-Wert des Gemisches auf der alkalischen Seite, d. h. zwischen 9 und 10, hält.

Die oben beschriebenen Umsetzungen werden mit einer Cephalosporinverbindung durchgeführt, bei der die Carboxyl-gruppen der Aminoadipoylseitenkette und in der Stellung Nr. 4 geschützt sind (XI), weil man mit solchen Derivaten die besten Ausbeuten erhält. Während die Schutzgruppe von der Carboxylgruppe an der Aminoadipoylseitenkette nicht notwendigerweise besonders abgespalten zu werden braucht, weil die Seitenkette sowieso abgespalten wird, verwendet man als Schutzgruppe in der Stellung Nr. 4 eine solche, die sich leicht abspalten lässt, um die freie Säure zu erhalten, ohne die ß-Lactamgruppe aufzuspalten, da die Cephalosporinverbindun-gen gewöhnlich in Form von Salzen, wie der Alkalisalze oder eines Aminsalzes, verwendet werden. Für diesen Zweck geeignete Schutzgruppen sind bekannt. Beispiele für geeignete Derivate sind Ester von Alkoholen, Phenolen, Mercaptanen und Thiophenolen, wobei die Gruppe — COOR4 die Ester darstellt. In dieser allgemeinen Formel bedeutet R4 den Rest eines Alkohols oder eines Thiols, wie Methyl, Äthyl, tert. Butyl, eine substituierte Alkylgruppe, wie Phthalimidomethyl, Succinimidomethyl, Phenacyl, eine substituierte Phenacyl-gruppe, z.B. p-Bromphenacyl, eine ß-substituierte Äthylgruppe, wie 2,2,2-Trichloräthyl, 2-Methylthioäthyl, 2-(p-Methylphenyl)-äthyl, 2-(p-Methylphenyl)-sulfonyläthyl, 2-Methylaminoäthyl, 2-Chlor- (oder -Brom)-äthyl, Benzyl, eine substituierte Benzylgruppe, wie p-Nitrobenzyl, p-Methoxyben-zyl, 3,5-Dinitrobenzyl, 2,4,6-Trimethylbenzyl, 3,5-Dichlor-4-hydroxybenzyl u. dgl., eine Benzhydrylgruppe oder eine substituierte Benzhydrylgruppe, wie p-Methoxybenzhydryl, eine Acyloxyalkylgruppe, wie Ecetoxymethyl, Pivaloyloxymethyl, eine Alkoxygruppe, wie Methoxymethyl, oder eine monocy-clische Arylgruppe, z.B. Phenyl oder substituiertes Phenyl, wie p-Nitrophenyl oder 3,5-Dinitrophenyl. Die zum Schutz der Carboxylgruppe vorteilhafteste Gruppe ist die Methoxyme-thylgruppe, in welchem Falle X Sauerstoff bedeutet. Diese Schutzgruppen für die Carboxysubstituenten lassen sich leicht nach bekannten Methoden herstellen.

Dann wird die geschützte Cephalosporinverbindung mit einem Acylierungsmittel in Gegenwart des Molekularsiebes zu dem Imid oder diacylierten Produkt (XII) umgesetzt. Als Acylierungsmittel kann man ein Säurehalogenid (Chlorid oder Bromid) oder ein funktionelles Äquivalent eines solchen, wie ein Säureanhydrid oder ein gemischtes Säureanhydrid mit einer anderen Carbonsäure verwenden.

Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Acylierungsmittel sind abgeleitet von Carbonsäuren, welche die Acylgruppen R' zu liefern vermögen. Diese Acylgruppen entsprechen, wie gesagt, der allgemeinen Formel

O

II

r3-CH-C-X

in der X und R3 weiter oben definiert sind.

Wenn das Acylierungsmittel Gruppen, wie die Amino- oder Carboxylgruppe, enthält, können diese Gruppen bei der Acy-lierungsreaktion geschützt und die Schutzgruppen später nach bekannten Methoden abgespalten werden.

Besonders bevorzugte Acylierungsmittel sind diejenigen mit einer Acetylgruppe oder einer substituierten Acetylgruppe, wie Phenylacetyl, Thienylacetyl (2- und 3-Thienylacetyl), Furylacetyl, (2- und 3-Furylacetyl), a-Hydroxyphenylacetyl, Phenoxyacetyl, a-Formyloxyphenylacetyl, 1-Tetrazolylacetyl oder a-Aminophenylacetyl, da die so erhaltenen acylierten Cephalosporinverbindungen eine erhöhte antibiotische Aktivität aufweisen.

Das Acylierungsmittel wird in einem molekularen Über-schuss über das Ausgangscephalosporin angewandt; vorzugsweise arbeitet man mit der doppelten bis 6-fachen Menge Acylierungsmittel, bezogen auf das Cephalosporin.

Als Molekularsiebe kann man die verschiedensten, im Handel erhältlichen Stoffe verwenden. Vorzugsweise verwendet man einen synthetischen Zeolith von regelmässiger Kristallstruktur und gleichmässiger Porengrösse. Die am leichtesten erhältlichen Molekularsiebe, nämlich die Typen 3A, 4A, 5A und 13X, sind sämtlich bei dem Verfahren gemäss der Erfindung verwendbar. Diese Molekularsiebe haben die folgenden Eigenschaften:

Typ

Formel

Porendurchmesser

3A

KqNa3[(A102)i2(SI02)] • 27H2O

3Â

4A

Nai2[(A102)i2(Si02)] • 27H2O

4Â

5A

Ca4sNa3[(A102)i2] ■ 3OH2O

5Â

13X

Na86[(A102)86(Si02) • IO6-XH2O

10Â

s

10

15

20

25

30

' 35

40

45

1

50

55

60

65

7

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Die Molekularsiebe sind in im wesentlichen wasserfreier Form erhältlich; sie können in dieser Form verwendet oder vor der Verwendung durch Erhitzen auf hohe Temperaturen (etwa 500°C oder darüber) auf einen Wassergehalt von 0±2% dehy-ratisiert werden, oder sie können auch verwendet werden, wenn sie bis etwa 30% Hydratwasser (auf Gewichtsbasis) enthalten. Die hydratisierten Molekularsiebe werden hergestellt, indem man das ursprüngliche Molekularsieb in einer Kammer oder Umgebung von hoher Luftfeuchtigkeit stehen-lässt, oder indem man das Molekularsieb in Wasser aufschlämmt und den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt dann durch Trocknen im Vakuum oder Trocknen bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur einstellt.

Im allgemeinen erfordert dieses Trocknen etwa 2 bis 5 Stunden; die Zeitdauer ist jedoch nicht ausschlaggebend. Der Wassergehalt kann nach der allgemein bekannten Karl Fischer-Methode oder nach anderen Methoden bestimmt werden.

Die Umwandlung der geschützten Cephalosporinverbindung (XI) in das Imid oder diacylierte Produkt (XII) erfolgt vorzugsweise durch inniges Vermischen der Cephalosporinverbindung mit dem Acylierungsmittel in einem geeigneten Lösungsmittel in Gegenwart des Molekularsiebes. Die Temperatur, bei der diese Reaktion durchgeführt wird, ist nicht besonders ausschlaggebend; Temperaturen von etwa-20 bis +100°C sind im allgemeinen zufriedenstellend. Da die Umsetzung jedoch temperaturabhängig zu sein scheint und bei höheren Temperaturen schneller verläuft, führt man sie vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 50 bis 90°C durch. Als Lösungsmittel für das Reaktionsgemisch eignen sich solche, die keinen reaktionsfähigen Wasserstoff enthalten, wie Chloroform, Ace-tonitril, Methylenchlorid, Dioxan, Benzol, Halogenbenzole, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Dichloräthan und Diäthyläther. Es ist wesentlich, die Aufschlämmung durch Rühren oder auf sonstige Weise während der Umsetzung in Bewegung zu halten.

Die Menge des für die Austauschreaktion erforderlichen Molekularsiebes kann den Arbeitsbedingungen angepasst werden. Im allgemeinen arbeitet man vorzugsweise mit etwa gleichen Gewichtsmengen Ausgangsstoff und Molekularsieb; man kann jedoch auch mit Gewichtsverhältnissen von Ausgangsstoff zu Molekularsieb von 1:0,5 bis 1:2 arbeiten.

Wie bereits erwähnt, kann die ursprüngliche Acylgruppe nach einer Anzahl verschiedener Methoden abgespalten werden. In einigen Fällen, z.B. wenn das Molekularsieb 10 bis 30% Wasser enthält, genügt einfaches Stehenlassen des Reaktionsgemisches für eine Zeitdauer von 30 Minuten bis 30 Stunden. Nach einer kürzeren «Alterungs»-zeit kann man ein Alkanol, ein niederes Alkylthiol oder Benzylalkohol zusetzen. Das Alkanol oder das niedere Alkylthiol kann 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, und vorzugsweise verwendet man Methanol, Äthanol, Isopropanol oder tert.-Butanol. Auch Salzsäure kann zugesetzt werden, um die Spaltung herbeizuführen. Bei der Acylierungsreaktion kommt es je nach den Bedingungen, unter denen sie durchgeführt wird, auch zu einer gewissen «spontanen» Abspaltung der Aminoadipoylgruppe, weil die Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion ist. Längeres Erhitzen des Reaktionsgemisches führt ebenfalls zur Abspaltung der Aminoadipoylgruppe und zur Bildung der gewünschten 7-acylierten Cephalosporinverbindung, besonders wenn das Molekularsieb mehr als 10% Wasser enthält.

Die Abspaltung der Schutzgruppe von der Carboxylfunktion erfolgt gewöhnlich nach bekannten Verfahren. So wird z.B. die Methoxymethylgruppe unter Verwendung von Salzsäure bei 0 bis 10°C, die Trichloräthoxycarbonylgruppe durch Umsetzung mit Zink und Essigsäure und die tert.-Butoxycarbonylgruppe sowie die Benzhydrylgruppe durch Umsetzung mit Trifluores-

sigsäure abgespalten. Andere Abspaltungsmethoden lassen sich ebenso leicht durchführen.

Beispiel 1

3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7ß-thienylacetamido-3-cephem-4-carbonsäure

Stufe A:

7ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure 45,0 ml einer wässrigen Lösung, die 49,5 mg Mononatrium-salz von 7 ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyl-oxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure je ml enthält, werden mit 450 ml Aceton und 450 ml Wasser gemischt. Nach Einstellung des pH-Wertes des Gemisches mit 50-prozentiger Natronlauge auf 9,5 bis 9,6 setzt man 19 g Tosylchlorid in 100 ml Aceton anteilweise zu. Der pH-Wert wird durch häufigen Zusatz von Natronlauge auf 9,5 bis 9,6 gehalten. Nach 15 bis 20 Minuten bleibt der pH-Wert konstant, und man lässt die Sulfonylierung insgesamt 1 Stunde fortschreiten. Während der ganzen Reaktionszeit befindet sich die Lösung auf Temperaturen von 20 bis 23°C.

Sodann wird die Lösung im Eisbad gekühlt und der pH-Wert durch Zusatz von eiskalter 1:1-HC1 auf 7 herabgesetzt. Die Lösung wird mit Äthylacetat extrahiert und die Äthylace-tatschicht ihrerseits mit 100 ml 5-prozentiger Kochsalzlösung extrahiert. Die organische Schicht wird verworfen, und die wässrigen Schichten werden zusammen mit 500 ml Äthylacetat wieder auf einen pH-Wert von 2,5 eingestellt, worauf man die Schichten trennt. Die wässrige Schicht wird dann noch dreimal mit je 500 ml Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatschicht wird mit 100 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen. Die Extrakte werden mit Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel auf ein kleines Volumen abgedampft (Temperatur 30°C).

Die eingeengte Lösung wird in 200 ml auf 40-45°C erwärmtem Isopropanol gelöst und mit 5,8 ml Essigsäure und 21,6 ml Dicyclohexylamin versetzt.

Diese Aufschlämmung lässt man langsam erkalten und über Nacht bei Raumtemperatur stehen. Das Produkt wird abfiltriert, mit 100 ml Isopropanol gewaschen und über Nacht bei Raumtemperatur unter Hochvakuum getrocknet.

Als Produkt erhält man 44,5 g Dicyclohexylaminsalz von 7ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxy-methyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure;

UV: (pH 7,0-Puffer)

Xmax. 2620 E% 94,7

Äquivalentgewicht (durch Titration mit HClO-t) 481,5 (theoretisch 481,5)

Elementaranalyse für C47H74N6O11S2:

C H N

Berechnet: 58,60% 7,74% 8,72%

Gefunden: 58,29% 7,29% 8,73%

Stufe B:

Dimethoxymethylester von 7ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyIoxymethyl-7-methoxy-

3-cephem-4-carbonsäure 20 g des in Stufe A gewonnenen Tosylsalzes werden in einen Dreihalskolben eingegeben. Nach Zusatz von 200 ml Methylenchlorid wird die Aufschlämmung im Eisbad unter Stickstoff auf 0°C gekühlt. Im Verlaufe von 90 Minuten setzt man zu dem Reaktionsgemisch unter gutem Rühren und Kühlen im Eisbad 4,1 ml Chlormethyl-methyläther in 30 ml Methylenchlorid zu. Wenn der Zusatz eine Stunde gedauert s

10

15

20

25

3«

35

40

45

50

55

60

65

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8

hat, setzt man eine Lösung von 1,58 ml Collidin in 5 ml Methylenchlorid zu.

Nach dem Zusatz wird das Gemisch weitere 2 Stunden gerührt, filtriert und der Filterkuchen mit trockenem Methylenchlorid gewaschen. Nach dem Extrahieren mit wässriger Phosphorsäure, Kochsalzlösung, Natriumbicarbonatlösung und wiederum Kochsalzlösung wird der Filterkuchen mit Methylenchlorid gewaschen. Die organische Schicht wird getrocknet, filtriert, auf ein kleines Volumen eingeengt und zum Kristallisieren gebracht. Das Produkt, der Dimethoxymethylester von 7ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxy-methyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, fällt in einer Menge von 9,6 g (Ausbeute 83,5 %) an. Durch Ultraviolettanalyse sowie durch Dünnschichtchromatographie wird festgestellt, dass das Produkt nur eine einzige Komponente enthält.

Stufe C:

3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7ß-thienylacet-amido-3-cephem-4-carbonsäure Zu einer Aufschlämmung von 6,9 g des in Stufe B gewonnenen Tosyl-methoxymethylesters und 7,5 g pulverförmigem Molekularsieb 4A (Teilchengrösse 600 Maschen; auf 17±2% Wasser hydratisiert) in 85 ml 1,2-Dichloräthan setzt man unter Rühren 5 ml destilliertes 2-Thienylacetylchlorid zu. Die Aufschlämmung wird 16 Stunden unter Rühren und unter Stickstoff auf 65°C erhitzt.

Die Reaktion wird durch Dünnschichtchromatographie überwacht. Nach der angegebenen Zeitdauer ist der Hauptbestandteil des Reaktionsgemisches das gewünschte Zwischenprodukt. Nach Zusatz von 0,8 ml Methanol lässt man die Aufschlämmung 2 Stunden stehen. Zu diesem Zeitpunkt ist der 4-Methoxymethylester des gewünschten Produkts die vorwiegende Verbindung in der Aufschlämmung.

Der Ester wird hydrolysiert, indem man die Lösung auf 25°C kühlt, filtriert und mit kaltem Methanol wäscht. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten werden vereinigt und auf 0°C gekühlt. Man setzt eine 0°C kalte Lösung von 20,8 ml konzentrierter Salzsäure und 23,6 ml Methanol zu, erwärmt die Lösung auf 15"C und rührt noch 2 Stunden und 40 Minuten bei 15°C. Zu diesem Zeitpunkt wird eine dünnschichtchro-matographische Analyse durchgeführt. Der pH-Wert des Gemisches wird zunächst durch Hindurchleiten von gasförmigem Äthylenoxid auf 2 bis 2,5 und dann durch Zusatz von festem Natriumhydroxid auf 5 bis 6 eingestellt. Das Gemisch wird filtriert und die Dichloräthanschicht abgetrennt. Die kalte wässrige Schicht enthält das Natriumsalz des Produkts. Diese Schicht wird durch Säulenchromatographie an «IRA-68»-Harz in der Nitratform gereinigt, wobei man mit 0,02-molarer Phosphatpufferlösung von einem pH-Wert von 7,0 eluiert. Die Endausbeute an Produkt beträgt 1,74 g; die Dünnschichtchromatographie ergibt nur einen einzigen Fleck. Der Drehungswinkel beträgt 192°. Das Produkt wird durch NMR-Analyse identifiziert. Als Produkt erhält man die gewünschte 3-Carba-moyloxymethyI-7-methoxy-7ß-thienylacetamido-3-cephem-4-carbonsäure; F. 165-167°C.

Das in diesem Beispiel als Ausgangsstoff verwendete Mono-natriumsalz der 7ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure wird folgendermassen hergestellt:

Herstellung des Mononatriumsalzes von 7ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure Abgeändertes Fermentationsverfahren Stufe 1:

Schrägröhrchen Ein gefriergetrocknetes Rohr mit einer Kultur von Strepto-myces Iactamdurans (NRRL 3802) wird aseptisch geöffnet und der Organismus auf ein Medium der folgenden Zusammensetzung übertragen:

Medium XI:

1 % Melasse (Blackstrap)

1 % Hefe (National Brewer's)

2,5 % Agar (Difco), pH 7,0 Mit Wasser aufgefüllt.

Die Schrägröhrchen werden 7 Tage bei 28°C inkubiert. Wenn die Schrägröhrchen in der Kälte aufbewahrt werden, halten sie sich länger als 13 Wochen.

Stufe 2:

Aussaatstufen: Zweistufiges Aussaatsystem Erste Aussaat:

Die erste Aussaat erfolgt durch direktes Beimpfen von 40 ml 1-prozentiger getrockneter Primärhefe N.F. (pH 7,0) (erhalten von der Yeast Product Corporation) in einem mit Umlenkorganen ausgestatteten 250 ml-Erlenmeyerkolben mit dem Schrägröhrchen der Stufe 1. Die Kolben werden dann 2 bis 3 Tage bei 28°C in einer Schüttelmaschine mit 220 U/min bei einer Amplitude von 5 cm geschüttelt.

Zweite Aussaat:

Ein 2,5-prozentiges Impfgut von der ersten Aussaatstufe wird zu einem Kolben zugesetzt, der 2-prozentiges Hefeauto-lysat (Fleischmann S-150) bei einem pH-Wert von 7,0 enthält. Die Kultur ist in dieser Stufe charakteristisch hell, und die Inkubation, die wie in der ersten Stufe durchgeführt wird, wird nicht über 48 Stunden hinaus ausgedehnt.

Stufe 3:

Produktionsmedium Das Produktionsmedium enthält je Liter destillierten Wassers 30 g lösliche Schlempebestandteile, 7,5 g getrocknete Primärhefe N.F. und 0,25 Vol.-% Schaumverhütungsmittel («Mobilpar-S», emulgiertes Erdölprodukt). Das Medium wird mit etwas konzentrierter Natronlauge auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt, auf Erlenmeyerkolben verteilt und 15 oder 20 Minuten bei 121°C im Autoklaven behandelt. Nach dem Kühlen erhält das Medium 2,5% Impfgut der in Stufe 2 erhaltenen Aussaat. Die Inkubationszeit kann von etwa 50 bis 100 Stunden variieren; eine Inkubationszeit von etwa 72 Stunden wird jedoch bevorzugt. Das Volumen des Produktionsmediums in jedem Kolben kann im Bereich von 30 bis 50 ml variieren; routinemässig arbeitet man jedoch mit 40 ml. Die Menge des Impf gutes kann von 1 bis 5% variieren; in der Praxis arbeitet man jedoch im allgemeinen mit 2,5%.

Stufe 4:

Analyse

Wenn die Fermentation beendet ist, werden die Zellen abzentrifugiert, und die Fermentationsflüssigkeit wird mit Phosphatpufferlösung (pH 7,0) verdünnt. Die Konzentration der 7 ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxy-methyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure in der Fermentationsflüssigkeit wird nach der herkömmlichen biologischen Scheibenmethode bestimmt. Der Analysenorganismus ist Vibrio percolans (ATCC 8461). Filterpapierscheiben werden in die verdünnten Fermentationsflüssigkeiten getaucht und auf die Oberfläche von Agar enthaltenden Petrischalen aufgelegt, die mit dem Analysenorganismus Vibrio percolans (ATCC 8461) beimpft wurden. Auf die Petrischalen werden ferner Scheiben aufgelegt, die zuvor in Standardlösungen getaucht worden sind, die bekannte Konzentrationen von 7ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure enthalten. Die Scheiben

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werden über Nacht bei 28°C inkubiert, worauf man die Durchmesser der Hemmungszonen registriert. Die Produktkonzentration in der fermentierten Flüssigkeit wird durch Interpolieren aus einer Normkurve berechnet, die den Hemmungszonendurchmesser in Abhängigkeit von bekannten Konzentrationen von Standardlösungen des Produkts angibt. Nach diesem Verfahren wird berechnet, dass Streptomyces lactamdurans NRRL-3802 78,6 y/ml 7ß-(D-5-Amino-5-carboxyvalera-mido)-3-carbamoyIoxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbon-säure bei dem abgeänderten Fermentationsverfahren erzeugt.

Stufe 5:

Isolierung

Die gefilterte Fermentationsflüssigkeit wird mit verdünnter Salzsäure auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt, und 2900 ml werden mit einer Geschwindigkeit von 10 ml/min durch eine Säule gegossen, die 100 g stark basisches Anionenaustausch-harz mit einem Polystyrol-Divinylbenzol-Gerüst enthält («Dowex 1x2» in der Chloridform). Das verbrauchte Lösungsmittel wird in Fraktionen zu je 500 ml aufgefangen. Die Harzsäule wird mit Wasser ausgewaschen und mit 3-prozentiger Ammoniumchloridlösung in 90-prozentigem Methanol eluiert. Das Eluat wird in Fraktionen zu 100 ml aufgefangen. Die Aktivität der Fraktionen wird überwacht; die aktivsten Fraktionen werden miteinander vereinigt und nach Einstellung des pH-Wertes mit verdünnter Natronlauge auf 7,2 bis 8,0 mit einer Geschwindigkeit von 14 ml/min an 100 g eines stark basischen Anionenaustauschharzes mit einem Polystyrol-Divinylbenzol-Gerüst adsorbiert («Dowex 1x2» in der Chloridform). Die Säule wird mit Wasser gewaschen und mit 5-prozentiger wässriger Kochsalzlösung eluiert. Das Konzentrat wird auf 500 ml verdünnt, mit verdünnter Salzsäure von einem pH-Wert von 8,8 auf einen solchen von 2,0 gebracht und mit einer Geschwindigkeit von 2,5 ml/min an 25 ml eines stark sauren Kationenaustauschharzes vom Sulfonattyp mit einem Polystyrol-Divinylbenzol-Gerüst («Dowex 50x2» in der Wasserstoffionenform) adsorbiert. Die Säule wird mit 25 ml Wasser gewaschen und dann mit 2-prozentigem Pyridin eluiert, bis der pH-Wert des Säulenablaufs auf 7,0 steigt (54 ml). Das so erhaltene Eluat wird mit verdünnter Natronlauge auf einen pH-Wert von 8,0 eingestellt und im Vakuum eingeengt, um das Pyridin abzutreiben. So erhält man das Mononatriumsalz von 7 ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxy-methyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure.

Elementaranalyse für Ci6H2iN4S09Na:

C H N S

Berechnet: 41,00% 4,50% 12,00% 6,80%

Gefunden: 39,31% 4,76% 11,16% 6,46%

Beispiel 2

3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7ß-phenylacetamido-3-cephem-4-carbonsäure Stufe A:

Dimethoxymethylester von 7ß-[(D-5-tosylamino-5-carboxyvaleryl)-phenylacetylamido]-3-carbamoyl-oxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure Eine Lösung von 9,3 g (10 mMol) Dimethoxymethylester von 7 ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyl-oxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, 10,8 g pul-verförmigem Molekularsieb 12A (auf 20±2% Wasser hydrati-siert) und 5,3 ml (40 mMol) Phenylacetylchlorid in 50 ml Acetonitril wird 20 Stunden auf 40°C erwärmt. Hierauf wird das Gemisch auf Raumtemperatur gekühlt und filtriert. Das Filtrat wird zur Trockne eingedampft und mit Hexan verrührt.

Der unlösliche Rückstand, der den Dimethoxymethylester von 7ß-[(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleryl)-phenylacetylamino]-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure enthält, wird ohne Reinigung in der nächsten Stufe eingesetzt.

Stufe B:

3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7ß-phenylacetamido-3-cephem-4-carbonsäure

Das Produkt der Stufe A wird in 50 ml 1,2-Dichloräthan gelöst. Nach Zusatz von 1,0 ml Methanol wird die Lösung 1 Stunde gerührt. Der Methoxymethylester wird durch Zusatz einer 0°C kalten Lösung von 20 ml konzentrierter Salzsäure in 25 ml Methanol und 3-stündiges Rühren bei 15°C hydrolysiert. Das Produkt wird nach dem Verfahren des Beispiels 1 isoliert und gereinigt. Man erhält 3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7ß-phenylacetamido-3-cephem-4-carbonsäure; F. 159-161°C. Das UV- und das NMR-Spektrum stimmen mit der angegebenen Struktur überein.

Beispiel 3

3-Carbamoyloxymethyl-7-methoxy-7ß-(2-furylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure

Der Dimethoxymethylester von 7ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-ce-phem-4-carbonsäure wird mit 2-Furylacetylchlorid in Gegenwart von 12 g hydratisiertem Molekularsieb 4A (auf einen Wassergehalt von 15±2% hydratisiert) nach dem soeben beschriebenen Verfahren umgesetzt. Die Seitenkette und die Esterschutzgruppe werden ebenfalls nach den beschriebenen Verfahren abgespalten. Als Produkt erhält man 3-Carbamoyl-oxymethyl-7-methoxy-7ß-(2-furylacetamido)-3-cephem-4-car-bonsäure; F. 156-161°C; UV (pH 7,0-Puffer) Xmax. 265 m|i cd 7200; die Ergebnisse der IR- und der NMR-Analyse stimmen mit der angegebenen Struktur überein.

In der gleichen Weise stellt man 3-CarbamoyIoxymethyl-7-methoxy-7 ß-thiophenoxyacetamido-3 -cephem-4-carbonsäure her, indem man Phenylthioacetylchlorid anstelle des 2-Furyla-cetylchlorids verwendet. Kennwerte des Produkts: F. 119— 123°C; UV (pH 7,0-Puffer) X max. 247 m|x co 10 400; das NMR-Spektrum stimmt mit der Struktur überein.

Beispiel 4

3-Acetoxymethyl-7ß-(2-thienylacetamido)-3 -cephem-4-carbonsäure

Stufe A:

7ß-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaler-amido)-3-carby!oxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure

Zu einer Lösung von 2,5 g (0,53 Mol) 7ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbon-säure in 13 ml Aceton und 40 ml 10-prozentiger wässriger Dikaliumphosphatlösung werden 3,35 g (0,159 Mol) Trichlor-äthoxycarbonylchlorid zugetropft. Während des Zusatzes hält man den pH-Wert der Lösung durch allmählichen Zusatz von 17-prozentiger wässriger Natronlauge im Bereich von 8,5 bis 9,0. Nach 30 Minuten wird das Gemisch mit Äthylacetat gewaschen und die wässrige Schicht mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 2,5 angesäuert. Der Niederschlag wird mit Äthylacetat extrahiert, die Lösung über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel abgedampft. So erhält man 2,7 g 7ß-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleramido)-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbon-säure.

Stufe B:

Dibenzhydrylester von 7-(D-5-Trichloräthoxycarbonyl-

amino-5-carboxyvaleramido)-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure

Eine Lösung von 7 ß-(D-5-TrichIoräthoxycarbonylamino-5-

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15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

618443

10

carboxyvaleramido)-3-acetylmethyl-3-cephem-4-carbonsäure in 30 ml Äthylacetat wird mit 2,0 g Diphenyldiazomethan in 25 ml Äther versetzt. Das bremisch wird über Nacht gerührt und das Lösungsmittel abgetrieben. Man erhält 4,0 g Rohprodukt. Das Rohprodukt wird durch Chromatographie an Kieselsäuregel unter Eluieren mit Chloroform gereinigt. So erhält man 2,3 g praktisch reinen Dibenzhydrylester von 7-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvaleramido)-3-acet-oxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure.

NMR:

(Lösungsmittel - CDCb) ô = 2,0 (Methyl, s), 4,9 (IO-H2, Quartett), 3,2 (2—H2, Quartett), 4,95 (6—H, d), 5,92 (7—H), 7,0 (Benzhydryl-Protonen, 2 s).

Stufe C:

Dibenzhydrylester von 7-[(D-5-Trichloräthoxy-carbonylamino-5-carboxyvaleryl)-2-thienylacetyl-amino]-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure Ein Gemisch aus 2,0 g (0,02 Mol) Dibenzhydrylester von 7ß-(D-5-Trichloräthoxycarbonylamino-5-carboxyvalera-mido)-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure, 11,0g Molekularsieb 5A (auf einen Wassergehalt von 23±2% hydra-tisiert), 1,31 g (0,0815 Mol) 2-Thienylacetylchlorid und 6 ml Methylenchlorid wird im Ölbad 20 Stunden unter Stickstoff auf 40-45°C erwärmt. Dann wird das Reaktionsgemisch in 100 ml Hexan gegossen und filtriert. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels hinterbleibt der Dibenzhydrylester von 7-[(D-5-Trichloräthoxy-carbonylamino-5-carboxyvaleryl)-2-thi-enylacetylamino]-3-acetoxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure.

Stufe D:

Benzhydrylester von 3-Acetoxymethyl-7-(2-thienyl-acetamido)-3-cephem-4-carbonsäure Der Dibenzhydrylester von 7-[(D-5-Trichloräthoxycarbonyl. amino-5-carboxyvaleryl)-3-thienylacetylamino]-3-acetoxy-methyl-3-cephem-4-carbonsäure wird in 10 ml Äthylacetat gelöst und die Lösung mit einem Gemisch aus 10 ml 90-prozentiger wässriger Essigsäure und 1,0 g Zinkstaub versetzt. Das Gemisch wird 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, worauf man das Zink abfiltriert. Das Reaktionsgemisch wird nacheinander mit 2 Anteilen Wasser, einer kalten Natriumbicarbonat-lösung und dann mit 15,0 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen. Die Äthylacetatlösung wird über Natriumsulfat getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel abgetrieben. So erhält man 1,9 g Rohprodukt, welches durch Chromatographie an Kieselsäuregel unter Verwendung eines Gemisches aus 50 Teilen Chloroform und 1 Teil Äthylacetat zum Eluieren in 0,380 g Produkt übergeführt wird, welches nach dem Umkristallisieren aus Äthylacetat bei 141,5-143°C schmilzt.

UV: (CH3OH) Xmax. 263 e 7580

Elementaranalyse für C29H26N2O6S2:

C H N

Berechnet: 61,91% 4,66% 4,98%

Gefunden: 62,14% 4,84% 4,92%

Stufe E:

3-(Acetoxymethyl)-7-(2-thienylacetamido) -3-cephem-4-carbonsäure Eine kalte Lösung von 100 mg Benzhydrylester von 3-Acetoxymethyl-7-(2-thienylacetamido)-3-cephem-4-carbon-säure in 1,0 ml Anisol und 0,5 ml Trifluoressigsäure wird 35 Minuten bei 0°C gerührt. Nach Zusatz von 50 ml Tetrachlorkohlenstoff wird das Reaktionsgemisch zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird mit Hexan verrührt. Das Hexan wird abdekantiert und der Rückstand in 10 ml Äthylacetat gelöst, die Lösung auf 1 ml eingeengt und mit Diäthyläther versetzt, wobei sich ein Niederschlag bildet. Der Niederschlag 5 wird aus einem Gemisch aus Diäthyläther und Äthylacetat umkristallisiert, und man erhält 0,025 g 3-(Acetoxymethyl)-7-(2-thienylacetamido)-3-cephem-4-carbonsäure; F. 164°C. Der Mischschmelzpunkt mit einer authentischen Probe beträgt 163°C.

10

Beispiel 5

Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxy-methyl-3-cephem-4-carboxylat Stufe A:

15 Dinatriumsalz von 7 ß-(D-5-Benzoylamino-5-carboxy-valeramido)-3 -carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3 -cephem-4-carbonsäure

500 ml einer wässrigen Lösung von 48,5 mMol des Mono-natriumsalzes von 7ß-(D-5-Amino-5-carboxyvaleramido)-3-20 carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure werden mit 50-prozentiger Natronlauge auf einen pH-Wert von 9,5 eingestellt. Die Lösung wird unter starkem Rühren mit 15 ml (128 mMol) Benzoylchlorid versetzt. Der pH-Wert wird im Verlaufe von 30 Minuten durch Zusatz von Natronlauge 25 nach Bedarf auf 9,5 gehalten.

Dann wird die Lösung mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,0 eingestellt und zweimal mit Äthylacetat gewaschen.

Die wässrige Schicht wird auf 0°C gekühlt und unter Rühren 30 mit 200 ml Isopropanol und 300 ml Äthylacetat versetzt. Dann wird der pH-Wert mit Salzsäure auf 2,0 eingestellt. Die organische Schicht wird verworfen und die wässrige Schicht dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum zu 43,0 g eines dunklen Öles eingeengt.

Das Öl wird in 200 ml Äthanol gelöst und die Lösung mit einer Lösung von 30 g des Natriumsalzes von 2-Äthylhexan-säure versetzt. Die Aufschlämmung wird auf 0°C gekühlt, filtriert und der Filterrückstand mit Äthanol gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 28,8 g Dinatrium-7ß-(D-5-benzoylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carboxylat (Ausbeute 102%), welches zufolge eines chromatographischen Vergleichs mit der reinen Substanz eine Reinheit von 67 % aufweist.

Stufe B:

Dimethoxymethylester von 7ß-(D-5-Benzoylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-

3-cephem-4-carbonsäure Zu einer Aufschlämmung von 20 g Dinatrium-7ß-(D-5-benzoylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyIoxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carboxylat in 200 ml Acetonitril werden bei 0°C 16 ml 6-molarer Chlormethyl-methyläther im Verlaufe von 90 Minuten zugetropft. Nach 1-stündigem Zusatz setzt man 6 ml S-Collidin zu. Die Aufschlämmung wird weitere 2 Stunden bei 0°C gerührt. Dann wird das Gemisch mit 500 ml Methylenchlorid verdünnt und zweimal mit verdünnter Phosphorsäure, einmal mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung und einmal mit 5-prozentiger Kochsalzlösung gewaschen. Die 60 wässrigen Schichten werden ihrerseits mit 50 ml Methylenchlorid gewaschen. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum auf 100 ml eingeengt.

Die Lösung wird durch 200 ml Kieselsäuregel G gegossen, welches mit 200 ml Methylenchlorid gewaschen und dann mit 65 800 ml Äthylacetat eluiert wird. Die Äthylacetateluate werden im Vakuum zu 18,5 g eines gelben Öles eingeengt.

Das Rohprodukt wird aus 50 ml Äthylacetat umkristallisiert, und man erhält 10,0 g Dimethoxymethylester von 7ß-

40

45

50

11

618 443

(D-5-Benzoylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxy-methyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure; Ausbeute 67%.

Stufe C:

Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat Eine Aufschlämmung von 192 mg (0,3 mMol) Dimethoxymethylester von 7ß-(D-5-Benzoylamino-5-carboxyvalera-mido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carbon-säure, 225 mg gepulvertem Linde-Molekularsieb 4A, welches 10+2% Wasser enthält, 0,3 ml 2-Thienylacetylchlorid und 4 ml Dichloräthan wird 4 Stunden unter starkem Rühren auf Rückflusstemperatur erhitzt. Das Gemisch wird auf 65°C gekühlt, im Verlaufe von 2 Stunden mit 10 ml einer 0,05-molaren Lösung von tert.-Butanol in Dichloräthan versetzt und dann noch 1 Stunde auf 65°C gehalten. Das Reaktionsgemisch wird auf 0°C gekühlt, filtriert und der Filterrückstand mit 5 ml Methanol gewaschen. Das Filtrat wird unter Rühren auf 0°C gekühlt, mit 1,4 ml eines Gemisches aus gleichen Teilen Salzsäure und Methanol versetzt und das so erhaltene Gemisch 3 Stunden bei 15°C gerührt. Das Gemisch wird in 10 ml Wasser, die 1,6 g Natriumbicarbonat enthalten, gegossen. Die organischen Phasen werden verworfen. Die wässrigen Phasen ergeben bei der Analyse eine 65-prozentige Produktausbeute an Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat.

Stufe D:

In analoger Weise werden in Stufe A p-Chlorbenzoylchlorid, p-Nitrobenzoylchlorid oder Toluoylchlorid verwendet. In diesen Fällen beträgt die Endausbeute an dem gewünschten Produkt Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carba-moyloxymethyl-3-cephem-4-carboxylat 70%, 68% bzw. 72%.

Beispiel 6

Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyloxy-methyl-3-cephem-4-carboxylat Ein Gemisch aus 2,76 g (4 mMol) Dimethoxymethylester von 7 ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyl-oxymethyI-7a-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, 3 g trockenem Linde-Molekularsieb 4A, das weniger als 2% Wasser enthält, und 2 ml (16 mMol) Thienylacetylchlorid in 34 ml

Dichloräthan wird 5 Stunden bei Rückflusstemperatur gerührt. Nach Zusatz von 0,38 ml (4 mMol) tert.Butanol rührt man noch weitere 2 Stunden. Sodann setzt man weitere 0,095 ml (1 mMol) tert.Butanol zu und rührt das Gemisch noch s V2 Stunde bei Rückflusstemperatur. Das Reaktionsgemisch wird im Eiswasserbad auf 0 bis 5°C gekühlt. Das Molekularsieb wird abgesaugt und mit 40 ml eiskaltem Methanol gewaschen. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten werden vereinigt und auf 0°C gekühlt. Nach Zusatz einer eiskalten Lösung von io 8,3 ml konzentrierter Salzsäure und 9,5 ml Methylalkohol wird die Lösung auf 15°C erwärmt und 2 Stunden und 40 Minuten bei dieser Temperatur gerührt. Sobald die Hydrolyse vollständig ist, wird die Reaktion durch Zusatz einer Suspension von 22 g Natriumbicarbonat in 120 ml Wasser bei 0 bis 5°C unter-is brachen. Die aus zwei Phasen bestehende Lösung wird 10 Minuten gerührt. Der sich bildende schwere Salzniederschlag wird abfiltiert und mit etwas 5-prozentiger Kochsalzlösung, die 0,5 % Natriumbicarbonat enthält, gewaschen. Die Dichloräthanschicht wird abgetrennt und zweimal mit je 20 ml einer 20 Lösung von 0,5 % NaHC03 + 5 % NaCl extrahiert. Die wässrigen Fraktionen werden vereinigt und mit 20 ml Dichloräthan gewaschen. Die Bicarbonatlösung ergibt bei der Analyse durch Flüssigkeitschromatographie 73% Natrium-7-(2-thienylaceta-mido)-7-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carb-25 oxylat und 2,1 % unverändertes Ausgangsmaterial.

Beispiele 7 bis 20 Natrium-7-(2-thienylacetamido)-7a-methoxy-3-carbamoyloxy-methyl-3-cephem-4-carboxylat 30 Nach dem allgemeinen Verfahren des Beispiels 6 werden 4 mMol (2,8 g) Dimethoxymethylester von 7 ß-(D-5-Tosyla-mino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7a-meth-' oxy-3-cephem-4-carbonsäure mit den in der nachstehenden

Tabelle angegebenen Mengen der angegebenen Reaktionsteil-35 nehmer unter den angegebenen Reaktionsbedingungen umgesetzt. In jedem Falle beträgt die Gesamtreaktionszeit 16 Stunden. In allen Fällen wird Linde-Molekularsieb 4A verwendet, das vor der Reaktion auf 700°C erhitzt worden ist und beim Trocknen einen Gewichtsverlust von 3% ergibt. Gemäss der 40 Berechnung ist das Molekularsieb im wesentlichen wasserfrei, indem es weniger als 2 Gew.-% Wasser enthält. Die Reaktionstemperatur beträgt in allen Fällen 67°C.

Beispiel

Molekularsieb 4A, g

Thienylacetylchlorid, mMol

Mittel

Imidspaltung

Menge, mMol

Zeit", h

Endproduktausbeute, %

Ausgangsmaterialausbeute,

7

3

16

HCl

0,4

3

69

4,5

0,8

1

0,8

8

3

16

Isopropanol

3

68

6,2

1

9

3

16

Isopropanol

2,4

3

67

3,1

4b

Isopropanol

2

1

2

1

10

3

16

Isopropanol

5

3

62

10,7

1

2

11

3

16

Isopropanol

5

2

48

6,2

5

2

12

3

16

tert. Butanol

5

3

70

5,8

5

2

13

1,5e

16

tert. Butanol

5

2

69,5

3,6

0d

5

1

14

16

—

5,2

0,4

15

3

16

tert. Butanol

10

1,5

64

4,1

16

3

16

tert. Butanol

10

1,5

58

0,5

618443

12

Fortsetzung der Tabelle

Beispiel

Molekularsieb 4A, g

Thienylacetylchlorid, mMol

Mittel

Imidspaltung

Menge, mMol

Zeit», h

Endproduktausbeute, %

Ausgangsmaterialausbeute, %

17

3

16

tert. Butanol

10

1,5

28

1,1

18

3

16

tert. Butanol

5

1,5

64,5

5,2

19

2e

12

tert. Butanol

5

2

67

8,2

5

20

2e

24

tert. Butanol

5

2

68,5

3,1

5

1

a)

b)

d)

e)

Zeitspanne zwischen den einzelnen Zusätzen der Imidspaltungsmittel

Zusatz erfolgt nach 3stündiger Spaltung mit Isopropanol, und Umsetzung wird vor der endgültigen Imidspaltung weitere 16 Stunden fortgesetzt

Nach der Umacylierung und vor dem Zusatz von Alkohol werden weitere 1,5 kg Molekularsieb zugesetzt

Umacylierungsdauer IV2 h

Nach der Umacylierung werden noch weitere 1 g Molekularsieb zugesetzt

Beispiele 21 bis 25 Man arbeitet nach dem allgemeinen Verfahren der Beispiele 6 bis 20, jedoch bei verschiedenen Reaktionstemperaturen, wie aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich. Das Reaktionsgemisch besteht aus 4 mMol (2,8 g) Dimethoxymethylester von7ß-(D-5-Tosylamino-5-carboxyvaleramido)-3-carba-moyloxymethyl-7a-methoxy-3-cephem-4-carbonsäure, 3 g getrocknetem Linde-Molekularsieb 4A (Wassergehalt weniger 25 als 2 Gew.-%) und 16 mMol Thienylacetylchlorid in 34 ml Dichloräthan.

Beispiel

Umacylierungsdauer, h

Temp., °C

Mittel

Imidspaltung

Menge, mMol

Zeit, h

Endproduktausbeute, Ve

Ausgangsmaterialausbeute, %

21

25

55

Isopropanol

5

8,5

25

7,2

5

3,0

22

16

67

Isopropanol

5

3

70

5,8

5

2

23

7

78

Isopropanol

4

2

71,5

5,2

24

5

86

Isopropanol

4

1,5

67

4,1

25

5

86

Isopropanol

4

2

73

2,1

1

0,5

In allen Fällen ist das Endprodukt Natrium-7-(2-thienylace-tamido)-7a-methoxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-car-boxylat.

Beispiel 26

7-(2-Thienylacetamido)-7-methoxy-3-carbamoyl-oxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure 1 g Natrium-7ß-(D-5-amino-5-carboxyvaleramido)-3-carbamoyloxymethyl-7-methoxy-3-cephem-4-carboxylatwird in ein Reaktionsgefäss eingegeben, welches 20 ml Dichloräthan enthält. Man setzt 1 g Linde-Molekularsieb 4A in Pulverform mit einem Wassergehalt von 15% und 8 mMol (1 ml) Thienylacetylchlorid zu. Die Aufschlämmung wird 8 Stunden auf Rückflusstemperatur erhitzt. Nach dem Abfiltrieren wird das Molekularsieb mit Methanol gewaschen. Die Methanolwaschflüssigkeiten vom Auswaschen des Molekularsiebes werden analysiert und enthalten eine 25-prozentige Ausbeute an dem gewünschten Produkt 7-Thienylacetamido-7a-meth-oxy-3-carbamoyloxymethyl-3-cephem-4-carbonsäure, festgestellt durch Dünnschichtchromatographie und Flüssigkeitschromatographie. Die Dichloräthanschicht des Reaktionsge-45 misches wird mit 5-prozentiger Natriumbicarbonatlösung extrahiert, und es wird durch Dünnschichtchromatographie und Flüssigkeitschromatographie nachgewiesen, dass sie weitere 5 % Endprodukt enthält. Die Dünnschichtchromatographie der organischen Schicht zu diesem Zeitpunkt zeigt die 50 Anwesenheit des gemischten Anhydrides; nach dem Abdampfen des Lösungsmittels wird das gemischte Anhydrid in 50 ml einer 50-prozentigen Lösung von Aceton in Wasser in Gegenwart von 10 Mol-% Pyridin hydrolysiert. Die Dünnschichtchromatographie und die Flüssigkeitschromatographie zeigen, 55 dass sich weitere 13% Endprodukt in Form der freien Säure gebildet haben. Die Gesamtausbeute beträgt 156 mg Säure = 23%.

B

Claims

618 443
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Molekularsieb einen synthetischen Zeolith vom Typ 3A, 4A, 5A oder 13X verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator ein Molekularsieb verwendet, das 0 bis 30 Gew.-% Hydratwasser enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Molekularsieb in der 0,5- bis 2-fachen Gewichtsmenge des Ausgangsmaterials anwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Molekularsieb in der gleichen oder einer etwas grösseren Menge, auf Gewichtsbasis, als das Ausgangsmaterial anwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem gegen die Reaktionsteilnehmer inerten Lösungsmittel durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reaktionsgemisch bei der Umsetzung ständig in Bewegung hält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abspaltung des Substituenten B durch Verlängerung der Reaktionszeit auf etwa 30 Minuten bis 30 Stunden herbeiführt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abspaltung unter Zusatz eines niederen Alkanols oder niederen Alkylthiols nach Beendigung der verlängerten Reaktionszeit durchführt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ri die Methoxygruppe bedeutet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass B eine Aminoadipoylgruppe bedeutet, die an der Amino-funktion und an der Carboxylfunktion Schutzgruppen aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass R' den 2-Thienylacetylrest bedeutet.

13. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel

40

45

(iii b)

COOH

worin Ri, R' und A1 in Anspruch 1 definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Verfahren gemäss 50 Anspruch 1 Verbindungen der Formel oder mit einem Anhydrid einer entsprechenden Carbonsäure, in welcher Formel R3 und X die obige Bedeutung haben, in 55 Gegenwart eines Molekularsiebes als Katalysator umsetzt und -dann den Substituenten B aus der erhaltenen Verbindung der Formel

R1

r' '

(HD

(ii) herstellt, worin R ' eine leicht abspaltbare Schutzgruppe bedeutet, und aus dieser dann den Rest R" durch hydrolytische 65 Spaltung entfernt.

abspaltet.

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel r'n

(HD

coor"

in der Ri Wasserstoff oder Methoxy A' Carbamoyloxy oder niederes Alkanoyloxy und R' eine Acylgruppe der Formel

O

II

R3-CH-C-

X

bedeuten, worin X Wasserstoff, Hydroxy, Amino, eine geschützte Aminogruppe oder eine geschützte Hydroxylgruppe oder Carboxyl und R3 Phenyl, 2-Thienyl, 3-Thienyl, 2-FuryI, 3-Furyl, 1-Tetrazolyl, Ci-C4-niederes Alkylphenyl, Halogen-phenyl, Hydroxyphenyl, Ci-C4-niederes Alkyloxyphenyl bedeuten, während R" eine leicht abspaltbare Schutzgruppe bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel

20

25

30

35

coor"

in der B eine geschützte Aminodipoylgruppe oder eine unter die Definition von R' fallende Acylgruppe bedeutet, die sich von dem gewünschten Substituenten R' im Endprodukt unterscheidet, mit einem molekularen Überschuss eines Acylie-rungsmittels der Formel

O

II

RsCH-C-Halogen
3

618443