DK149894B - Cephalosporinforbindelser til anvendelse som mellemprodukter og fremgangsmaade til fremstilling af disse forbindelser - Google Patents

Description

149894

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte cephalosporin-forbindelser til anvendelse som mellemprodukter ved fremstilling af cephalexin, og opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af de omhandlede cephalosporinforbindelser.

U.S.A. patent nr. 3 275 626 beskriver en fremgangsmåde til omdannelse af et penicillinsulfoxid til et desacetoxycephalosporin ved opvarmning under sure betingelser. Det fremkomne cephalosporin har en methylgruppe i 3-stillingen, og i 7-stillingen sidder den substituent, som var i penicillinudgangsmaterialets 6-stilling. Amidogruppen i 7-stillingen kan fraspaltes på egnet vis til opnåelse af 7-aminoforbindeisen. Acylering af 7-aminogruppen med en 2 149894 egnet acylgruppe resulterer i dannelsen af antibiotisk aktive cephalo sporiner.

For at beskytte carboxylgruppen i molekylet under reaktionen foretrækkes det at anvende en ester af penicillinet. Den anvendte estergruppe bør være let at fjerne efter reaktionens afslutning, da de frie cephalosporinsyrer er mere aktive end cephalosporin-esteme.

De hidtil anvendte estergrupper har haft én eller flere ulemper.

Det kan for eksempel være vanskeligt at fjerne gruppen for at gendanne den frie carboxylgruppe, eller gruppen kan spalte fra under reaktionen, hvilket fører til uønskede biprodukter, og endelig kan de under reaktionen optrædende mellemprodukter være viskose olier, som er vanskelige at have med at gøre. Af typiske tidligere anvendte estere kan nævnes methyl-, benzyl- og 2,2,2-trichlorethyl-estere.

Det har nu vist sig, at anvendelse af p-nitrobenzylesteren i syntesen af cephalexin og visse nye cephalosporinmellemprodukter ved ringudvidelse af et penicillinsulfoxid ved opvarmning under sure betingelser, fulgt af en sidekædefraspaltning, og fjernelse af p-nitrobenzylgruppen og beskyttelsesgruppen på sidekædeaminogruppen resulterer i forøgede udbytter og lettere omgang med mellemprodukterne. p-Nitrobenzylesteren har en stærk tendens til at få adskillige mellemprodukter til at krystallisere, hvilket letter isoleringen af disse samt forøger produktrenheden og udbyttet. Denne estergruppe er endvidere stabil over for syrer, således at der ikke opstår uønskede biprodukter under ringudvidelsen eller sidekæde-fraspaltningen på grund af partiel deesterifikation. p-Nitrobenz-ylgruppen fjernes let under dannelse af cephalexin ved·reduktion i surt medium, en ren, mild reaktion, som ikke forårsager nedbrydning

O

ogA -isomerisering.

De omhandlede cephalosporinforbindelser til anvendelse som mellemprodukter ved fremstilling af cephalexin er ejendommelige ved, at de har den i krav l’s kendetegnende del anførte almene formel I.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af disse mellemprodukter, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 2 anførte.

3 149894

Alle de nye forbindelser, der fremstilles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er p-nitrobenzylestere af cephalosporinforbindelser, og de er nyttige mellemprodukter ved fremstilling af cephalexin ud fra penicilliner. p-Nitrobenzylestergruppen giver disse forbindelser gode egenskaber, herunder tendens til krystallisation og stabilitet under de anvendte reaktionsbetingelser, men gruppen er endvidere let at fjerne ved hydrogenering eller kemisk reduktion under sure betingelser.

Fjernelse af den aminobeskyttende gruppe i phenylglycinet og substitution med hydrogen eiler hydrogen og p-toluensulfonsyre resulterer i forbindelser, hvori R1 betegner hydrogen eller hydrogen og p-toluensulfonsyre. Hvis også p-nitrobenzylestergruppen fjernes opnås cephalexin.

Penicillinsulfoxidesteren, der anvendes som udgangsmateriale, kan fremstilles på vilkårlig egnet vis, for eksempel ved, at man oxiderer den fri penicillinsyre som beskrevet i U.S.A. patent nr.

3 197 466, fulgt af en esterificering af sulfoxidet ved omsætning med et p-nitrobenzylhalogenid, eller ved at. man først fremstiller esteren af penicillinet, hvorpå man oxiderer penicillinesteren til sulfoxidet.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af de omhandlede cephalosporiner opvarmes denne penicillinsulfoxidester under sure betingelser til en temperatur på 75 - 175°C for eksempel som beskrevet i U.S.A. patent nr. 3 275 626. Denne behandling resulterer i udvidelse af penicillinkemen under dannelse af den tilsvarende cephalosporinforbindelse. Denne type forbindelse er kendt som et desacetoxycephalosporin, da forbindelsen er substitueret i 3-stillingen med en methylgruppe i stedet for med en acetoxymethyl-gruppe som i cephalosporin C.

Penicillinsulfoxidesteren, der anvendes som udgangsmateriale ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, indeholder phenylglycylside-kæden med delformlen: ^ CH- N-' NHR* , 4 149894

Ved. behandlingen sker en omlejring til p-nitrobenzylesteren af cephalexin. Det bemærkes, at aminogruppen i phenylglycy1sidekæden beskyttes under omlejringen af penicillinkernen til cephalosporinkernen.

Da denne omlejring sker under sure forhold, forotrøkkøs det som aminobeskyttende gruppe at anvende p-nitrobenzyloxycarbonylgruppen, der er syrestabil. Både p-nitrobenzyloxycarbonylgruppen og p-nitro-benzylestergruppen fjernes ved reduktion og omsætning med en syre under dannelse af cephalexin. Det er derfor muligt at gå s£ra penicillinsulfoxidesteren til cephalexin uden sidekædefraspaltning og reacylering.

Ved fremstilling af cephalexin ud fra de omhandlede mellemprodukter fraspaltes benzyl- eller phenoxymethyl- s idekæden på desacetoxy-cephalosporinet under dannelse af 7-aminoforbindelsen. Denne forbindelse er p-nitrobenzylesteren af 7-aminodesacetoxycephalosporin-syre. Denne sidekædefraspaltning kan foretages ved en vilkårlig egnet fremgangsmåde, f.eks. som beskrevet i U.S.A. patenterne nr.

3 188 311, 3 207 755 og 3 234 223, britisk patent nr. 1 119 806 og hollandsk patent nr. 6 513 095.

Derefter acyleres den frie aminogruppe med phenylglycin, hvorved der i 7-stillingen indføres en gruppe med formlen:

Q"L

og hvori R* er en blokerende gruppe. Denne acylering udføres under anvendelse af velkendte acyleringsmetoder, hvorved phenylglycinet aktiveres med et carbodiimid eller anvendes i form af et syrechlo-rid eller bromid eller blandet anhydrid som f.eks. isobutyl eller sek.-butyl, blandet anhydrid. Det er indlysende, at phenylglycinets aminogruppe beskyttes vinder acyleringsreaktionen med en sædvanlig aminobeskyttende gruppe som f.eks. trimethylsilyl, tert.-butoxy-carbonyl, benzyloxycarbonyl, p-nitrobenzyloxycarbonyl eller den med methylacetoacetat dannede enamin.

Til sidst fjernes de blokerende grupper i aminen og carboxylgruppen for at opnå cephalexin. Den fremgangsmåde, der anvendes til fjernelse af den blokerende gruppe i aminen, afhænger af den benyttede gruppe, og kan f.eks. bestå i sur hydrolyse eller hydrogenolyse.

149894 5 p-Nitrobenzylgruppen fjernes let ved reduktion i et surt medium.

Samme behandling vil fjerne visse aminblokerende grupper, som f.eks. enamingrupperne, og vil derfor sørge for fjernelse af begge blokerende grupper. Reduktionen kan ske kemisk, f.eks. ved anvendelse af zink og saltsyre, eller ved katalytisk hydrogenering under anvendelse af katalysatorer som f.eks. palladium, platin eller oxiderne heraf.

Selv om reaktionsmekanismen ikke er fuldt opklaret, synes der at ske en partiel reduktion af p-nitrobenzylgruppen, hvilket fører til et syrelabilt mellemprodukt. Dette spaltes let i nærværelse af en syre, hvorved den frie cephalosporinsyre dannes.

Den foreliggende opfindelse illustreres nærmere i de følgende eksempler. Eksempel 1 illustrerer fremstillingen af udgangsmaterialet, eksempel 2-4 illustrerer fremstillingen af de omhandlede mellemprodukter, og eksempel 5-9 illustrerer fremstillingen af cephalexin ud fra disse mellemprodukter. Den i eksempel 1 som udgangsmateriale anvendte p-nitrobenzylester af penicillin V-l-oxid fremstilles som følger:

En blanding af 37,0 g penicillin V-l- oxid, 15,0 ml trimethylamin og 22,0 g p-nitrobenzylbromid i 300 ml acetone omrøres i 4 timer ved stuetemperatur. Et krystallinsk stof begynder at fælde ud i løbet af den første time, og blandingen bliver tyktflydende i løbet af den første reaktionsperiode. Til blandingen sættes 600 ml vand, der omrøres i 1/2 time, og det udfældede bundfald isoleres og vaskes med vand og ether. Efter tørring vejer de farveløse krystaller 47 g, smp.: 186° - 196°C. Produktet vises ved hjælp af tyndtlagschromatografi at bestå af en forbindelse, hvis struktur og renhed fastlægges ved NMR-spektroskop!.

p-Nitrobenzylchlorid reagerer analogt under dannelse af den ønskede ester, såfremt der tilsættes en lille smule kaliumiodid som promotor. Dimethylformamid eller dimethylacetamid er bedre opløsningsmiddelmedier end acetone i dette tilfælde. Der kan foretages en esterificering med p-nitrobenzylalkohol ved hjælp af phosgen-metoden.

6 U9S94

Eksempel 1

En opløsning af 10,o g af p-nitrobenzylesteren af penicillin V-l-oxid, der fremstilles som anført ovenfor, 1,0 g p-toluensulfon-syr emonohydr at, 10,0 ml eddike syr eanhydr id og 400 ml dimethylacet-amid opvarmes på dampbad i 16 timer. Den ravfarvede opløsning inddampes på dampbad i vakuum, og den tilbageblevne sirup tilsættes 150 ml methanol, hvorved der sker en næsten øjeblikkelig udkrystallisation af produktet. Efter afkøling i adskillige timer isoleres de brune krystaller, som vaskes med methanol og tørres. Råproduktet vejer 6,25 g, smp.: 172 - 180°C. Ved omkrystallisation i acetonitril opnås rent.p-nitrobenzyl-3-methyl-7-phenoxyacetamido--cephem-4-carboxylat i form af fine, farveløse nåle, smp.: 191° -193°C. Renhed og struktur bestemmes ved tyndtlagschromatografi og NMR-spektroskopi.

Eksempel 2

En blanding af 4,84 g af produktet fra eksempel 1 og 3,80 g p-toluensulfonsyre, monohydrat i 100 ml methanol koges under til-bagésvaling i 5 timer. Efter afkøling genvindes ureageret udgangsmateriale ved filtrering (1,15 g). Moderluden inddampes til ca. 50 ml under reduceret tryk, og der tilsættes ether for at fremkalde krystallisation. Efter afkøling isoleres og tørres det voksagtige, noget ustabile p-toluensulfonsyresalt af p-nitrobenzyl-3-methyl-7-amino-å^-cephem-4-carboxylat. Dette produkt vejer 2,57 g og har et smeltepunkt på 100° - 105°C. Produktets identitet påvises ved hjælp af tyndtalgschromatografi, omdannelse til den frie base, smp.: 174° - 176°C, og omdannelse til hydrochloridet, smp.: (dekomp.) 197° - 200°C.

Eksempel 3

Si suspension af 30,0 g natrium-N-(2-methoxycarbonyl-l-methyl-vinylamino)-D-a-phenylglycin i 500 ml tørt acetonitril afkøles til -10°C og omsættes under omrøring med 1,0 ml N-methylmorpholin og derpå med 11,0 ml ethylchlorformiat. Denne blanding omrøres i 30 minutter, og 38,7 g af hydrochloridet fra eksempel 2 tilsættes, hvorefter der dråbevis tilsættes 14,0 ml triethylamin i løbet af

7 14989A

10 minutter. Blandingen omrøres i 1 1/2 time ved -10°C, hvorefter der hurtigt tilsættes 1500 ml vand dråbevis, og omrøringen fortsættes i yderligere 1/2 time. Det udfældede hvide stof isoleres, vaskes med vand og tørres. Det rene p-nitrobenzyl-3-methyl-7-[2- (2-methoxycarbonyl-l-methylvinylamino) -2-D-phenylacetamido ]-A^-cephem-4-carboxylat vejer 58,0 g, smp.: 158 - 162°C. Omkrystallisation i varm methanol øger smeltepunktet til 188 - 190°C.

Produktet vises ved hjælp af tyndtalgschromatografi at bestå af en enkelt forbindelse, og strukturen bekræftes ved NMR-spektroskopi.

Eksempel 4

Fremgangsmåden i eksempel 3 gentages under anvendelse af 6,0 g af natriumsaltet af phenylglycin blokeret med tert.-butyloxycarb-onylgruppen, 0,1 ml N-methylmorpholin, 100 ml acetonitril, 2,20 ml ethylchlorformiat, 7,74 g af produktet fra eksempel 2 og 2.8 ml triethylamin. Der isoleres 10,1 g råprodukt, smp.: 120° -126°C. Omkrystallisation i acetonitril øger smeltepunktet til 130 - 132°C.

Eksempel 5

Produktet fra eksempel 3 vinderkastes en hydrogenering vinder sure forhold for at fjerne både den enaminblokerende gruppe og p-nitrobenzylgruppen. I en Parr-hydrogeneringsbeholder anbringes 5.8 g af produktet fra eksempel 3, 2,0 g 5% palladium på alu-miniumoxid, 30 ml 1,0 N saltsyre og 70 ml methanol. Blandingen omrystes i en rystemaskine i 1/2 time og hydrogeneres derpå under 3,4 atm. hydrogentryk. Efter at hydrogenoptagelsen er afsluttet, filtreres blandingen, og det meste methanol afdestille-res vinder reduceret tryk. Den vandige blandings pH indstilles på 8 med koncentreret ammoniumhydroxid, og blandingen ekstraheres med adskillige portioner ethylacetat. Den vandige fraktions pH indstilles derefter på 4,5 med vandig saltsyre, og krystallisationen sættes i gang ved tilsætning af 3 - 4 rumfang acetonitril. 2,30 g af det rene cephalexin isoleres som et let gråligt krystallinsk stof. Renhed og struktur bekræftes ved NMR-spektroskop! , 8 14089Λ

Eksempel 6 p-Nitrofcenzylgruppen fjernes fra produktet fra eksempel 4 ved hydrogenering. Til hydrogeneringsbeholderen sættes 5,8 g af det dobbeltblokerede cephalexin fra eksempel 4, 2,0 g 5% palladium på aluminiumoxid, 25 ml 3A ethanol og 75 ml methanol. Denne blanding hydrogeneres i et Parr-apparat under 3,4 atm. hydrogentryk.

Efter at hydrogenoptagelseh er afsluttet, filtreres blandingen, og katalysatoren vaskes med methanol. Filtrat og vaskevæske blandes sammen og inddampes i vakuum. Den gule sirupsagtige inddampningsrest opløses i 150 ml ethylacetat og ekstraheres med 100 ml af en mættet natriumhydrogencarbonatopløsning. Den vandige ekstrakt omrøres med 150 ml ethylacetat, medens pH indstilles på ca. 1,5 med koncentreret saltsyre. Ethylacetatlaget fraskilles, og det vandige lag ekstraheres med endnu en portion ethylacetat. De sammenblandede ethylacetatekstrakter tørres over magnesiumsulfat og inddampes mider reduceret trvk til ca.

50 ml. Opløsningen filtreres og fortyndes med 200 ml isopropyl-ether, hvorefter der tilsættes benzen, indtil der opstår en uklarhed. Efter adskillige timers afkøling isoleres det farveløse faste stof og tørres. Det tert.-butyloxycarbonylblokerede cephalexin vejer 2,60 g. Strukturen og renheden bekræftes ved MR- spektr o skopi.

Såfremt phenylglycinets aminogruppe er beskyttet af den enamin-blokerende gruppe, fjernes den blokerende gruppe let ved efter acyleringen at omsætte med p-toluensulfonsyre, monohydrat. Det isolerede produkt er p-nitrobenzylesteren af p-toluensulfonsyre-saltet af cephalexin. Dette illustreres af det følgende eksempel.

Eksempel 7

En omrørt blanding af 30,0 g natrium-N-(2-methoxycarbonyl-l-methylvinylamino)-D-oc-phenylglycin og 500 ml acetonitril afkøles-til -15°C og omsættes med 9»0 ml methylchlorformiat og derefter med 0,5 ml N-methylmorpholin. Efter 15 minutters forløb tilsættes 38,7 g af hydrochloridet fra eksempel 2, og derefter tilsættes dråbevis 14,0 ml triethylamin i 40 ml acetonitril i løbet af 30 minutter. Reaktionsblandingen omrøres i yderligere 9 149894 2 timer, medens temperaturen gradvis får lov til at stige til ca. 20°C. Der sættes 25 g p-toluensulfonsyre til reaktions-blandingen, og omrøringen fortsættes i ca. 2 timer. Det farveløse krystallinske bundfald af p-toluensulfonsyresaltet af p-nitrobenzyl-3-methyl-7-phenylglycylamido-4 -cephem-4-carboxylat isoleres og tørres. Udbyttet er 62,0 g, smp.: 211° - 216°C (dekomp.). Produktet er tilstrækkeligt rent til omdannelse til cephalexin uden yderligere behandling.

Eksempel 8

En blanding af 6,54 g af produktet fra eksempel 7, 50 ml aceto-nitril, 10 ml vand og 200 mg platinoxid hydrogeners under 3»4 atm. hydrogentryk. Oparbejdelse af reaktionsblandingen som beskrevet i eksempel 5 giver 2,81 g cephalexin.

Eksempel 9

En blanding af 6,54 g af produktet fra eksempel 7, 50 ml aceto-nitril, 10 ml vand og 1,3 g zink omrøres i 2 - 3 timer, medens pH holdes på 1 ved periodisk tilsætning af koncentreret saltsyre. Reaktionsblandingen filtreres, og pH indstilles på ca. 4.5, hvorved der udfældes 1,90 g cephalexin.

Claims (2)

149894

1. Cephalosporinforbindelser til anvendelse som mellemprodukt ved fremstilling af cephalexin, kendetegnet ved, at de har den almene formel: / \ R-C-RH-CH-CH CH9 t » » ^ 0=C - BT C-CH, C02 CH2-fyR02 hvor R er 0-?- RHR' , hvori R1 er 0 II CH^OC-CH=C- , J i CH-, O , , s (oh3)5-o-o-o- , /ΓΛ s Ogh-T nV-CH2-0-C- , hydrogen eller hydrogen og p-toluensulfonsyre.

2. fremgangsmåde til fremstilling af de i krav 1 angivne cephalosporinforbindelser, kendetegnet ved, at en penicillin-sulfoxidester med formlen: