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Verfahren zur Herstellung von 5a-6-Anhydrotetracyclinderivaten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 5a-6-Anhydrotetracyclinderivaten.
Diese Produkte werden dadurch gewonnen, dass der strukturellen Einheit gewisser polycyclischer, oxydierter Verbindungen, zu welchen sowohl das Antibiotikum Oxytetracyclin (Terramycin) als auch bestimmte Derivate davon gehören, ein Mol Wasser entzogen wird. Es handelt sich hiebei also um die Umwandlung antibiotisch wirksamer Stoffe in die entsprechenden Anhydroverbindungen.
Es wurde nun gefunden, dass nicht nur Oxytetracyclin, sondern genau in der gleichen Weise auch gewisse andere Verbindungen dehydratisiert werden können und dabei zu neuen, mikrobiologisch aktiven Produkten führen. Besonders auffallend ist dabei der Umstand, dass im Vergleich zum Ausgangsmaterial oft eine merkliche Änderung des Wirkungsspektrums eintritt. Diese Änderung kann auf eine charakteristische Veränderung der struktureIlenKonfiguration des Produktes gegenüber jener des Ausgangsmaterials zurückgeführt werden.
In der folgenden Tabelle werden die Anhydroverbindungen (als "Anhydrotetracyclinverbindungen" bezeichnet) namentlich aufgeführt. Ausserdem ist daraus die wahrscheinliche Struktur einiger nach dem Verfahren gemäss der Erfindung herstellbarer Verbindungen zu entnehmen.
EMI1.1
EMI1.2
<tb>
<tb>
Rl <SEP> R <SEP> R4
<tb> Anhydioxytetracyclin <SEP> N <SEP> (CH) <SEP> OH <SEP> H <SEP> OH
<tb> Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclin <SEP> H <SEP> OH <SEP> H <SEP> OH
<tb> AnhydiodiacetyloxytetiacycliQ <SEP> N <SEP> (CH) <SEP> OAc <SEP> H <SEP> OAc
<tb> Anhydrodesdimethylaminodesoxyoxytetracyclin <SEP> H <SEP> OH <SEP> H
<tb> Anhydrodesdimethylaminochlortetracyclin <SEP> H <SEP> H <SEP> Cl <SEP> OH
<tb> AnhydiodesdImethyl. <SEP> mdnotetracycUn <SEP> H <SEP> H <SEP> H <SEP> OH
<tb> Anhydromethomycin <SEP> H <SEP> OH <SEP> H <SEP> CH
<tb> Anhydroisodesdimethylaminooxytetracyclin <SEP> H <SEP> OH <SEP> H <SEP> OH
<tb> (trans)
<tb>
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Es ist bekanntgeworden, Anhydrotetracyclmderivate, u. zw. Anhydrochlorteiracyclin bzw.
Anhydrotetracyclin, durch Reaktion in Gegenwart von konzentrierter Salzsäure bei 600 C herzustellen. Zur Herstellung einer der oben angegebenen Verbindungen wäre aber eine derartige Verfahrensweise völlig ungeeignet.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von 5a-6-Anhydrotetracyclinderivaten durch Umsetzung mit sauren Dehydratisierungsmitteln unter Abspaltung eines Wassermoleküls je Molekül der Verbindung und die Erfindung besteht darin, dass die Wasserabspaltung aus Oxytetracyclin, Desdimethylaminooxytetracyclin, Diacetyloxytetracyclin, Desdimethylaminodesoxyoxytetracyclin, Desdimethylaminochlortetracyclin, Desdimethylaminotetracyclin, Methomycin und Isodesdimethylaminooxytetracyclin bei Temperaturen bis zu 50 , vorzugsweise mit Hilfe einer in einem unter den Verfahrensbedingungen inerten polaren organischen Lösungsmittel gelösten Mineralsäure oder einer starken organischen Säure durchgeführt wird.
Eine typische Reaktion hiefür ist die nachfolgend formelmässig dargestellte Umwandlung von Oxytetracyclin in Anhydrooxytetracyclin.
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Die Kombination von Azeton mit wasserfreiem Chlorwasserstoff hat sich bei der Herstellung von Anhydroverbindungen als besonders wirksam erwiesen. Das entstehende Produkt kann mit gleichmässig guter Ausbeute isoliert werden. Bei dieser Kombination werden neue Zwischenverbindungen gebildet, in welchen ein Molekül Azeton mit der Anhydroverbindung vereinigt ist. Mit Hilfe dieser Azetonderivate können die Anhydroverbindungen meistens leicht mit hohem Reinheitsgrad und häufig in kristalline5 Form isoliert werden. Die Azetonderivate sind durch Behandlung mit verdünnter Säure leicht in die freien Anhydroverbindungen überzuführen. Es erweist sich häufig als zweckmässig, die Reaktionsmischung einzuengen, vorzugsweise bei mässiger Temperatur unter Vakuum nach Ablauf der Reaktion.
Auf diese Weise kann das kristalline Azetonderivat gewöhnlich direkt aus der eingeengten Reaktionsmischung erhalten werden. Andere Säuren, die weniger flüchtig als Salzsäure sind, können ebenfalls in Azeton verwendet werden. Es bilden sich dabei auch die Azetonderivate der Anhydroverbindungen, diese Säuren besitzen jedoch nicht den Vorteil der hohen Flüchtigkeit, welche die leichte Verdampfung und die Isolierung der Azetonderivate in besonders reiner, häufig kristallisierter Form ermöglicht.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung kann eine verdünnte Lösung der Ausgangsverbindung (Tetracyclinverbindung) verwendet werden. Unter verdünnter Lösung ist eine solche mit 0, 1 g Substanz auf 100 em3 oder mehr zu verstehen. Fallweise können aber auch Konzentrationen bis zu etwa 20% und auch solche mit weniger als 0, 1 g je 100 cm3 verwendet werden. Im allgemeinen wird wenigstens 1 Mol Säure auf 1 Mol Tetracyclinverbindung angewendet. Ein über diesem Mengenverhältnis liegender Säureanteil ist besonders dann nützlich, wenn die Ausgangsverbindung eine basische Gruppe, z. B. eine Dimethylaminogruppe, besitzt.
Die Anhydroverbindung kann häufig durch Verdünnen der Reaktionsmischung mit Wasser und Neutralisieren der Säure isoliert werden. Wenn das Produkt im Reaktionsmedium unlöslich ist, kann aber auch die Säure neutralisiert und die feste Substanz abgetrennt werden. Wenn das Produkt löslich ist, kann das Lösungsmittel z. B. durch Verdampfen entfernt werden, um die Substanz im festen Zustande zu gewinnen.
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Temperatur, d. i. nicht über 500 C, um die Ausscheidung zu veranlassen. Eine andere Methode zur Gewinnung eines trockenen Produktes ist das Ausfrieren aus wässeriger Lösung und Trocknen unter Vakuum.
Besonders aus angenähert neutralen, wässerigen Lösungen können die Produkte mit Hilfe gewisser Lösungsmittel extrahiert werden. Hiezu können polare, organische Lösungsmittel verwendet werden, z. B. mit Wasser nicht mischbare aliphatische Alkohole, wie Butanol, Amylalkohol, Benzylalkohol usw. Der Lösungsmittelextrakt kann dann eingeengt oder zur Trockene eingedampft werden. Nach einem andern Weg kann ein wässeriges Konzentrat erhalten werden, wenn die alkoholische Lösung in kleinem Volumen mit verdünnter Säure extrahiert wird. Das wässerige Konzentrat wird dann angenähert auf den Neutralpunkt eingestellt, um das Produkt zu fällen. Die Produkte können in Form von Salzen der Säuren, die für die Dehydratisierung verwendet wurden, isoliert werden.
Die Salze können auch aus amphoteren Verbindungen und einer geeigneten starken Säure (z. B. Salzsäure, Schwefelsäure usw. ) hergestellt werden. Ferner können die Salze aus amphoteren Verbindungen mit starken Basen gewonnen werden, z. B. mit Basen der Alkali-und der Erdalkalimetalle.
Die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung erhaltenen Produkte sind neue Verbindungen. Sie sind feste, gelbe, häufig kristalline Substanzen. Sie können aus niedrigen Alkoholen oder aus niedrigen Alkoholen mit Wasser oder Äther umkristallisiert werden.
Aus der folgenden Tabelle ist die mikrobiologische Aktivität von typischen Anhydrotetracyclinverbindungen zu entnehmen, deren Herstellung und Eigenschaften im vorhergehenden beschrieben wurden.
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<tb>
<tb>
Anhydro- <SEP> Anhydro- <SEP> Anhydro- <SEP> Anhydrooxytetra-desdi-desdi-diacetylcyclin <SEP> methyl- <SEP> methy- <SEP> oxytetraamino-amino-cyclin
<tb> oxytetra-chlortetracyclin <SEP> cyclin
<tb> A. <SEP> aerogenes <SEP> (AC <SEP> 2) <SEP> 50,0 <SEP> 12,5 <SEP> 50,0 <SEP> 100,0
<tb> MT <SEP> 2 <SEP> 12,5 <SEP> 12,5 <SEP> 1,56 <SEP> PI <SEP> 12,5
<tb> parent <SEP> 50,0 <SEP> 50,0 <SEP> 100,0 <SEP> 50,0
<tb> E. <SEP> coli <SEP> 25,0 <SEP> 50,0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> I <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Proteus <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 50,0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Pseudomonas <SEP> sp.
<SEP> 50,0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Candida <SEP> albicans <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP> 50,0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0
<tb> Salmonella <SEP> typhosa <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0
<tb> K. <SEP> pneumoniae <SEP> 25,0 <SEP> 25,0 <SEP> 50,0 <SEP> I <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Sal. <SEP> paratyphi <SEP> A <SEP> 25,0 <SEP> 25,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,0
<tb> Sal. <SEP> paratyphi <SEP> B <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> PI <SEP> 50. <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP> 100, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Staph. <SEP> aureus <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> ! <SEP>
<tb> Str. <SEP> faecalis <SEP> 6,25 <SEP> 50,0 <SEP> 0,19 <SEP> 3,1
<tb> Brucella <SEP> bronchiseptica <SEP> 12,5 <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP> 12, <SEP> 5
<tb> B.
<SEP> subtillis <SEP> - <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 1,5
<tb> Ps. <SEP> aeruginosa <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Myco. <SEP> ranae <SEP> 6,25 <SEP> 12,5 <SEP> 0, <SEP> 39 <SEP> 12, <SEP> 5
<tb> n <SEP> smegmatis <SEP> 3, <SEP> 12 <SEP> 12,5 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 12,5
<tb> " <SEP> phlei <SEP> 6, <SEP> 25 <SEP> 12,5 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 12, <SEP> 5
<tb> " <SEP> No. <SEP> 607 <SEP> 6,25 <SEP> 12,5 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 12, <SEP> 5
<tb> "berolinense <SEP> 6,25 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP> PI <SEP> 25,0
<tb> butyricum-12, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 78 <SEP> PI <SEP> 12,5
<tb>
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l : Anhydrodesdimethylaminochlortetracyclin.Beispiel 2 : Anhydrotetracyclin.
Eine Lösung von 15,2 g wasserfreiem Chlorwasserstoff in 600 cm3 reinem Azeton wird auf-5 C gekühlt und dann mit 15 g Oxytetracyclinhydrochlorid gemischt. Die Temperatur der Mischung wird auf etwa 5 C ansteigen gelassen, bis für die optische Drehung ein konstanter Wert von-3000 erreicht wird.
Dies erfordert etwa 9 1/2 Stunden. Wenn einmal das Minimum erreicht ist, erfolgt eine weitere Ver- änderung nur ganz allmählich. Nach Ablauf von insgesamt 11 Stunden werden der Lösung 700 cm3 wasserfreier Äther zugesetzt. Die entstehende glänzende, gelbe Ausscheidung wird durch Filtrieren abgetrennt, mit Äther gewaschen und im Vakuum getrocknet. Es werden 12,9 g, d. s. 78% der theoretischen Menge erhalten. Dieses Produkt ist das Azetonderivat des Anhydrotetracyclinhydrochlorids. Es kann aus einer Mischung von einem Teil wasserfreiem Butanol mit 2 Teilen Dioxan umkristallisiert werden. Das iso-
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Das Azetonderivat kann in das Anhydrooxytetracyclinhydrochlorid umgewandelt werden, indem man es in einer möglichst kleinen Wassermenge löst und ein gleiches Volumen doppelt normale Salzsäure zusetzt.
Das kristallisierte Produkt ist leicht abzutrennen. Die Ausbeute beträgt etwa 75uso.
Beispiel 3 : 5 Gew.-Teile Oxytetracyclinhydrochlorid werden mit einer Lösung von 5 Gew.Teilen trockenem Chlorwasserstoff in 200 Teilen reinem Azeton bei Raumtemperatur behandelt. Die entstehende Lösung wird rasch auf 50 C abgekühlt und 15 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit beträgt die optische Drehung [a]D = -2600. Dann wird wasserfreier Äther im Überschuss zugesetzt, wobei eine gelbe Ausfällung entsteht. Der Niederschlag wird durch Filtrieren abgetrennt, mit Äther gewaschen und getrocknet. Dabei werden 4,8 Gew.-Teile einer glänzenden, gelben, festen Substanz erhalten.
Dieses Produkt wird in 15 Gew.-Teilen W. asser gelöst. Die Lösung wird mit verdünntem, wässerigem Alkali auf einen PH-Wert von 6,7 eingestellt, durch Filtrieren mit Hilfe von Diatomeenerde geklärt und dann lyophilisiert. Das auf diese Weise als Rückstand erhaltene Natriumsalz ist ein lichtgelbes Pulver mit einer biologischen Wirksamkeit von 250 Oxytetracyclin-Einheiten per mg. Es ist in Wasser stark löslich ; der PH-Wert der Lösung liegt bei etwa 7, 4.
Beispiel 4 : 2 Gew.-Teile Oxytetracyclinhydrochlorid werden in 5 Gew.-Teilen Dimethylformamid gelöst und bei 0 C mit einer Lösung von 0, 35 Gew.-Teilen konzentrierter Schwefelsäure in 21 Gew.-Teilen Essigsäureanhydrid behandelt. Die entstehende Lösung wird 18 Stunden hindurch auf 50 C gehalten. Nach Ablauf dieser Zeit wird eine Probe mit Äther versetzt. Das dabei ausfallende Produkt war in Wasser beim Neutralpunkt leicht löslich und zeigte eine biologische Leistung (trocken) von etwa 250 Einheiten je mg. Nun wird der Rest durch Ausfällung mit Äther isoliert. Der Niederschlag wird in der in Beispiel 3 angegebenen Weise in neutrales Natriumsalz übergeführt.
Das schliesslich erhaltene lichtgelbe Pulver hat die gleichen Eigenschaften wie jenes, das durch eine Behandlung mit Azeton-Chlorwasserstoff erhalten wird.
Ähnlich vorzügliche Ergebnisse werden bei Anwendung von freiem Oxytetracyclin an Stelle des Hydrochloridsalzes erhalten.
Beispiel 5 : 2 Gew.-Teile Oxytetracyclinhydrochlorid werden bei 50 C in 20 Teilen einer 3 Gew.-% igen Lösung von trockenem Chlorwasserstoff in Essigsäure behandelt. Nach 4 Stunden langem Stehen bei 50 C wird die Lösung entsprechend Beispiel 4 geprüft. Wenn die Probe hinsichtlich Löslichkeit und Wirksamkeit entspricht, so wird die Reaktionsmischung unmittelbar mit einem das Oxytetracyclin ausfällenden Mittel behandelt. Die so erhaltene Fällung wird entsprechend Beispiel 3 in das aktive Natriumsalz übergeführt.
Beispiel 6 : Anhydrodesdimethylaminodesoxyoxytetracyclin.
5, 0 g Desdimethylaminodesoxyoxytetracyclin werden in 150 cm3 Methanol gelöst. Zu der Lösung werden unter Rühren langsam 20 cm3 konzentrierte Salzsäure zugesetzt. Die tief gelb gefärbte Lösung wird orangefarbig und trüb und nach 45 Minuten hat sich ein dunkler Niederschlag gebildet. Die Mischung wird über Nacht bei Raumtemperatur abstehen gelassen und dann filtriert. Am Filter verbleibt eine geringe Menge einer dunkelroten Substanz. Das Filtrat wird zur Trockene eingedampft. Der Rückstand ist glänzend und tiefgelb. Mit Ferrichlorid in Methanol färbt er sich grünlich bernsteinfarben und mit
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konzentrierter Schwefelsäure intensiv rot. Er wird aus wässerigem Äthylalkohol umkristallisiert.
Das Ultraviolett-Absorptionsspektrum entspricht jenem einer typischen Anhydroverbindung.
Ultraviolett-Absorption (Methanol-HC1): Spitzen bei 225, 267, 323,415 mp ; Schmelzpunkt (unter Zersetzung) 200-2030 C.
Beispiel 7 : Anhydrodiacetyloxytetracyclin.
5, 0 g Diacetyloxytetracyclin werden in 550 cm3 Chloroform gelöst. Durch die gelbe Lösung wird 5 Minuten lang Chlorwasserstoff geschickt, wobei sie allmählich orangefarbig wird. Nach Abstehen über Nacht bei Raumtemperatur wird die Lösung zur Trockene eingedampft, wobei ein glasiger, orange gefärbter Rückstand erhalten wird. Dieser wird aus 0,5 normaler Salzsäure als Hydrochlorid auskristallisiert. Dieses Produkt wird mit Ferrichlorid in Methanol grünlich bernsteinfarben und mit konzentrierter Schwefelsäure intensiv rot. Das Ultraviolett-Absorptionsspektrum ist jenes einer typischen Anhydro-
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:Schmelzpunkt (unter Zersetzung) 189 - 1920 C.
Beispiel 8 : Anhydromethomycin.
1 l reines Azeton, 200 g wasserfreies Kaliumkarbonat, 20 g Desdimethylaminodesoxyoxytetracyclin und 20 g Methyljodid werden in einer 2-Liter-Flasche unter kräftiger Rückflusskühlung 24 Stunden lang erwärmt. Nach Zusatz von weiteren 70 g Methyljodid wird die Erwärmung unter Rückflusskühlung noch 48 Stunden hindurch fortgesetzt. Die Kalisalze, werden dann abfiltriert und in Wasser gelöst. Das Wasser wird mit Äther extrahiert und mit 50% iger Schwefelsäure angesäuert. Durch die Ansäuerung der wässerigen Methomycinlösung bildet sich rasch die entsprechende Anhydroverbindung. Es werden 17, 0 g eines gelben, festen Produktes erhalten. Dieses wird durch Umkristallisieren aus Methylalkohol gereinigt.
Analyse :
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Schmelzpunkt 233 - 2340 C.
Neutraläquhalent 203.
Ultraviolett Spitze (Äthanol-HCl) À 226,268, 300 (Absatz) 327,412 mj, t.
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6,Beispiel 9 : Anhydrodesdimethylaminodesoxyoxytetracyclin.
Desdimethylaminodesoxyoxytetracyclin wird, so wie in Beispiel 2 beschrieben ist, mit einer Lösung von wasserfreiem Chlorwasserstoff in Azeton behandelt. Während des Verlaufes der Reaktion wird das Ultraviolett-Absorptionsspektrum der Lösung beobachtet. Das für die Anhydroverbindung charakteristische Absorptionsspektrum stellt sich allmählich ein. Nach einigen Stunden ist die Umwandlung praktisch vollständig.
Beispiel 10 : Anhydroteiracyclin.
Tetracyclin wird, sowie in Beispiel 9 beschrieben ist, behandelt. Die Bildung der Anhydroverbindung wird mit Hilfe des Ultra\iolett-Absorptionsspektrums verfolgt. Dieses zeigt nach einigen Stunden den völligen Ablauf der Reaktion an.
Beispiel 11 : Anhydrochlortetracyclin.
Chlortetracyclin wird, wie in Beispiel 9 beschrieben ist, mit wasserfreien Chlorwasserstoff enthaltendem Azeton behandelt. Der Verlauf der Reaktion wird durch Beobachtung des Ultra violettAbsorptionsspektrums der Azetonlösung verfolgt. Nach Ablauf einiger Stunden ist die Bildung der Anhydroverbindung vollständig.
Beispiel12 :MustervonDesdimethylaminooxytetracyclin,Desdimethylaminochlortetracyclin und Desdimethylaminotetracyclin werden individuell mit einer Lösung von wasserfreiem Chlorwasserstoff in Azeton, so wie in Beispiel 9 angegeben ist, behandelt. Nach mehrstündigem Abstehen bei 5 C wird jede der Lösungen unter Vakuum konzentriert. Nach der Einengung auf ein kleines Volumen scheiden sich die Azetonderivate des Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclins, Anhydrodesdimethylaminochlortetracyclins und Anhydrodesdimethylaminotetracyclins als feste, gelbe Substanzen aus. Diese Produkte werden isoliert und durch ihre charakteristischen Eigenschaften (einschliesslich Absorptionsspektrum) identifiziert.
Es wurde gefunden, dass jedes dieser Azetonderivate bei Behandlung mit wässeriger Säure leicht in die entsprechende Anhydroverbindung, d. i. Anhydrodesdimethylaminooxytetracyclin, Anhydrodesdimethylaminochlortetracyclin und Anhydrodesdimethylaminotetracyclin, übergeführt werden kann. Die Identität dieser Verbindungen wird durch ihre charakteristischen Eigenschaften bestätigt.