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Verfahren zur Herstellung von neuen therapeutisch wertvollen
Verbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von neuen, therapeutisch wertvollen Verbindungen und insbesondere synthetisch hergestellten antibiotisch wirksamen Verbindungen, die mit den bekannten Antibiotika von Tetracyclintypus und Kanamycin verwandt sind.
Kanamycin ist ein stabiles, basisches, wasserlösliches bekanntes Antibiotikum, das zuerst von Umezawa und Mitarb. beschrieben worden ist (The Journ. of Antibiotics, Japan, Serie A, X : 181-188, September 1957). Antibiotika vom Tetracyclintypus sind ebenfalls bekannt und stellen stabile, basische Antibiotika dar.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, neue antibiotisch wirksame Verbindungen zu schaffen, die, verglichen mit den Antibiotika von Tetracyclintyp als solchen, ein verbessertes Wirkungsspektrum im Blut ergeben und dadurch verbesserte pharmazeutische und therapeutische Eigenschaften aufweisen.
Die neuen synthetischen Antibiotika werden gemäss der Erfindung in der Weise hergestellt, dass man Kanamycin mit wenigstens einem Moläquivalent (A) Formaldehyd, einem Polymer des Formaldehyds oder einem Formaldehyd abgebenden Stoff und wenigstens einem Moläquivalent (B) eines Antibiotikums des Tetracyclintyps zur Umsetzung bringt. Vorzugsweise werden 1, 2,3 oder 4 Moläquivalente des Antibiotikums des Tetracyclintyps je 1 Moläquivalent Kanamycin und einer Menge von Formaldehyd, einem Polymer desselben bzw ; einem Formaldehyd abspaltenden Mittel angewendet, die ausreicht, um der Reaktionsmischung 1 Moläquivalent in bezug auf die bei der Reaktion verwendete Menge des Antibiotikums vom Tetracyclintyp zuzuführen. Das Verfahren wird üblicherweise in Lösung ausgeführt, z.
B. unter Verwendung einer wässerigen Lösung von Kanamycin und einer Lösung des Antibiotikums vom Tetracyclintyp, z. B. einer Lösung von amphoterem Tetracyclin, in einem organischen Lösungsmittel, wie Methanol oder Äthylenglykolmonomethyläther. Die Reaktion erfolgt im allgemeinen bei Zimmertemperatur im Verlaufe weniger Minuten bis zu wenigen Stunden. Ein Erhitzen der Reaktionsmischung ist zwar nicht notwendig, aber es ist auch nicht nachteilig ; die Anwendung einer Kühlung der Reaktionsmischung ist oft vorteilhaft. Das feste Reaktionsprodukt kann z. B. durch Abfiltrieren oder Lyophilisieren isoliert werden.
Es wird angenommen, dass bei den beim Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung erhaltenen Reaktionsprodukten das KanamycinmolekUl über eine Methylengruppe mit wenigstens einem Molekül vom Tetracyclintyp verbunden ist ; die Methylengruppe steht wieder mit dem Stickstoffatom einer primären Aminogruppe des Kanamycin und mit dem Stickstoffatom der Carboxamidgruppe des Antibiotikums vom Tetracyclintyp in Verbindung.
Die gemäss der Erfindung bevorzugt hergestellten Produkte enthalten ein Kanamycinmolekül, das mit wenigstens einem, aber nicht mehr als 4 Molekülen eines Antibiotikums vom Tetracyclintyp durch 1 - 4 Methylengruppen verbunden ist, wobei diese Methylengruppen sowohl an das Stickstoffatom einer primären Aminogruppe des Kanamycins als auch an das Stickstoffatom der Carboxamidogruppe eines Antibiotikums vom Tetracyclintyp gebunden ist und jede primäre Aminogruppe und Carboxamidogruppe nicht mehr als einen solchen Methylensubstituenten enthält.
Im Rahmen der Erfindung wird die Bezeichnung"N-Tetracyclylmethyl"für ein Radikal verwendet, das die folgende Formel aufweist :
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Verbindungen mit Tetracyclin als Beispiel für Antibiotika vom Tetracyclintyp erläutert ; das gleiche Verfahren ist aber auch auf andere, antibakteriell aktive Antibiotika vom Tetracyclintyp, wie z. B. auf 5-Oxytetracyclin, 7-Chlortetracyclin, Anhydrotetracyclin, 7-Bromtetracyclin, 6-Desoxytetracyclin und 6-Desmethyldesoxytetracyclin, anwendbar.
Beispiele für gemäss der Erfindung hergestellte Verbindungen sind die freien Basen Mono-, Di-, Tri- undTetra- (N'-tetracyclylmethyl)-kanamycin, Mono-, Di-, Tri-undTetra- (N'-oxytetracyclylmethyl)- - kanamycin, Mono-, Di-, Tri- und Tetra- (N' -chlortetracyc1ylrnethyl) -kanamycin, Mono-, Di-, Tri-
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(anhydrotetracyclylmethyl)-kanamycin,methyl)-kanamycin, Mono-, Di-, Tri- und Tetra- (desoxytetracyc1ylmethyl) -kanamycin und Mono-, Di-, Tri-und Tetra- (6-desmethyldesoxytetracyclylmethyl)-kanamycin und deren nichttoxische Säureadditionssalze. Die Säureadditionssalze der basischen synthetischen Antibiotika sind leicht mittels üblicher Methoden herzustellen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die üblichen Gemische von Kanamycin A und Kanamycin B verwendet werden, welche man direkt durch Fermentation und Extraktion erhält ; gewünschten- falls kann aber sowohl reines Kanamycin A als auch reines Kanamycin B oder eine Mischung beliebiger Anteile der beiden Kanamycinkomponenten verwendet werden ; alle sind annähernd gleich wirksam, mit Ausnahme der Wirksamkeit gegen Mycobakterien, in welchem Falle reines Kanamycin A bevorzugt verwendet wird.
Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren gemäss der Erfindung.
Beispiel 1 : Zu einer Lösung von 8, 9 g (0, 020 Mole) Tetracyclin in 150 ml Methanol und 0, 56 ml 37% gem wässerigem Formalin gibt man auf einmal eine Lösung von 9, 85 g (0, 020 Mole) Kanamycin in 25 ml Wasser. Die Mischung wird dann 10 Minuten im Wasserbad erhitzt, filtriert, in einem Eisbad gekühlt und das gefällte Produkt, N'-Tetracyclylmethyl-kanamycin, wird abfiltriert, in 300 ml tert.-Bu- tylalkohol aufgeschlämmt und vom Alkohol getrennt. Es werden 12 g des Reaktionsproduktes erhalten, das beim Erhitzen auf über 1700C langsam dunkel wird, sich aber unterhalb 240 C nicht zersetzt.
Beispiel 2 : Zu 100 ml Äthylenglykolmonomethyläther gibt man unter Rühren langsam 8, 88 g (0, 020 Mole) Tetracyclin und dann 1, 33 ml (0, 021 Mol) einer Lösung von 46, 5% Formaldehyd in Methanol. Schliesslich wird der ersten Lösung eine weitere Lösung von 9, 7 g (0, 020 Mole) Kanamycin A in 20 ml Wasser zugesetzt. Nach 30 Minuten dauerndem Rühren und anschliessendem Abkühlen im Eisbad wird das Reaktionsprodukt, N'-Tetracyclylmethyl-kanamycin, abfiltriert, mit 50 ml Aceton gewaschen und dann getrocknet. Es werden 15 g eines Reaktionsproduktes erhalten, das in Wasser löslich ist und beim Erhitzen auf 1700C dunkel wird, sich jedoch unter 2500C nicht zersetzt. Es zeigt eine spezifische
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Beispiel 3 : Zu einer Lösung von 51 ml (0, 802 Mol) 46, 51eigen Formaldehyd in Methanol, die in 3, 82 l Äthylenglykolmonomethyläther gelöst ist, gibt man langsam 340 g (0, 767 Mole) Tetracyclin mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 2%. Die Mischung wird bis zum Klarwerden gerührt. Dann wird eine Lösung von 372 g (0,770 Mole) Kanamycin A in 900 ml Wasser hergestellt und auf einmal zu der Tetracyclinlösung gegeben. Es wird bei Zimmertemperatur einige Minuten gerührt, wobei die Lösung trüb wird ; die Lösung wird dann in ein Eisbad gebracht, worin sie 30 Minuten verbleibt und auf 10 - 150C abgekühlt wird.
Das dabei ausfallende N'-Tetracyclylmethyl-kanamycin wird abfiltriert, dreimal in 1100 ml Aceton aufgeschlämmt und im Vakuum bei Zimmertemperatur getrocknet, wobei 531 g eines Reaktionsproduktes erhalten werden, das beim Erhitzen auf Temperaturen oberhalb 1700C langsam dunkel wird.
Dieses Produkt bildet durch einfaches Auflösen in Wasser eine stabile, wässerige Lösung mit einem PH-Wert von 8, 0, z. B. nach Zugabe von 8, 0 Wasser zu 5, 67 g, die ausgezeichnete Blutspiegelwerte
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mit Breitbandaktivität nach intramuskulärer Injektion liefert. Bei Analysen, bei welchen zwischen Kanamycinaktivität und Tetracyclinaktivität unterschieden werden kann, z. B. unter Verwendung von kanamycinresistenten bzw. tetracyclinresistenten Organismen, wurde ermittelt, dass dieses Produkt in wasserfreiem Zustand eine biologische Wirksamkeit von etwa 515 y Kanamycinaktivität je mg und etwa 510 y Tetracyclinhydrochloridäquivalente je mg aufweist.
Beispiel 4 : Zu einer Lösung von 8, 88 g (0, 020 Mole) Tetracyclinbase in 110 ml Äthylenglykolmonomethyläther gibt man 0,67 ml (0, 01 Mol) einer Lösung von 46, 5% Formaldehyd in Methanol. Die Lösung wird zur Entfernung der geringen Mengen des unlöslichen Materials, das in dem Tetracyclin enthalten ist, filtriert und das klare Filtrat wird dann mit einer Lösung von 4,86 g (0, 01 Mol) Kanamycin A in 25 ml Wasser versetzt. Nach etwa 20 Minuten dauerndem Rühren bei Zimmertemperatur und etwa 1 Stunde dauerndem Rühren im Eisbad wird das Fällungsprodukt, nämlich Di- (N'-tetracyclylmethyl)- - kanamycin, abfiltriert, mit 50 ml kaltem Aceton gewaschen und gewogen, wobei 9,0 g erhalten werden.
Dieses Produkt wird beim ErhitzelI oberhalb 1950C dunkel, zersetzt sich aber unterhalb 2500C nicht
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monomethyläther gibt man I, 34 ml (0, 020 Mole) einer Lösung von 46, 5% Formaldehyd in Methanol.
Die Lösung wird abfiltriert, um die geringen Mengen des unlöslichen, im Tetracyclin enthaltenen Materials zu entfernen und das klare Filtrat wird dann mit einer Lösung von 4, 86 g (0, 01 Mol) Kanamycin A in 25 ml Wasser versetzt. Nach 20 Minuten dauerndem Rühren bei Zimmertemperatur und anschliessendem Isttindigem Rühren in einem Eisbad wird das Fällungsprodukt, Di- (N'-tetracyclylmethyl)-kanamycin, abfiltriert.
Beispiel 6 : Zu einer Lösung von 35, 2 g (0, 08 Mole) Tetracyclin in 200 ml Äthylenglykolmonomethyläther gibt man 5, 1 ml (0,08 Mole) einer Lösung von 46, 5% Formaldehyd in Methanol (Wassergehalt etwa 10%). Die klare Lösung wird einige Stunden gerührt, wobei insgesamt 19, 2 g (0, 0398 Mole) Kanamycin A in 60 ml Wasser zugegeben werden. Nach weiterem 30 Minuten dauerndem Rühren bei Zimmertemperatur und anschliessendem 30 Minuten dauerndem Rühren in einem Eisbad wird das Fäl-
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wird und sich oberhalb 2200C zersetzt. Das Produkt ist in Wasser und in verdünnter Salzsäure wenig löslich. Beim biologischen Test zeigt es eine Aktivität von 378 y Kanamycin je mg (theor. 350) und 520 γ Tetracyclin je mg (theor. 635).
Beispiel 7 : Zu einer Lösung von 35, 2 g (0, 08 Mole) Tetracyclin in 200 ml Äthylenglykolmonomethyläther gibt man 5, 1 ml (0, 08 Mole) einer Lösung von 46, 5% Formaldehyd in Methanol (Wassergehalt etwa 100/0). Die klare Lösung wird wenige Minuten gerührt und es werden insgesamt 19, 2 g (0, 0398 Mole) Kanamycin A in 60 ml Wasser zugegeben. Nach 30 Minuten Rühren bei Zimmertemperatur und anschliessendem 30 Minuten dauerndem Rühren in einem Eisbad wird das Fällungsprodukt, Di- (N'-tetra- cyclylmethyl)-kanamycin, abfiltriert.
Beispiel 8 : Zu einer Lösung von 13, 3 g (0, 03 Mole) Tetracyclin in 150 ml Äthylenglykolmonomethyläther gibt man 2, 01 ml (0, 031 Mole) einer Lösung von 46, 50/0 Formaldehyd in Methanol. Dann wird die Lösung mit 4, 86 g (0, 01 Mol) Kanamycin A in 25 ml Wasser versetzt. Nach 2sttindigem Rühren in einem Eisbad wird das Fällungsprodukt, Tri- (N-tetracyclylmethyl)-kanamycin, abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Dabei'werden 14, 2 g eines Produktes erhalten, das oberhalb 200 C dunkel wird und in Wasser, in Dimethylformamid, in Pyridin sowie in Methanol unlöslich ist.
Beispiel 9: Zu 8, 88 g (0, 020 Mole) Tetracyclinbase in 100 ml Äthylenglykolmonomethyläther gibt man 1, 33 ml (0, 021 Mole) einer 46,5%igen Lösung von Formaldehyd in Methanol. Nach Klarwerden der Lösung werden 2,43 g (0, 005 Mole) Kanamycin A, die in 20 ml Wasser gelöst sind, zugegeben. Es wird etwa 55 Minuten bei Zimmertemperatur und anschliessend etwa 30 Minuten in einem Eisbad gerührt, worauf das wasserunlösliche Fällungsprodukt. Tetra- (N'-tetracyclylmethyl)-kanamycin, abfiltriert wird ; es werden 8, 5 g eines Produktes erhalten, das bei etwa 180 C dunkel wird und sich unterhalb 2200C nicht zersetzt.
Beis pi el 10 : Zu einer Lösung von 35, 2 g (0,0793 Mole) Tetracyclinbase in 400 ml Äthylenglykolmonomethyläther werden 4,32 ml (0,068 Mole) einer 46% eigen Lösung von Formaldehyd in Methanol und dann eine Lösung von 9,62 g (0,0199 Mole) Kanamycin A in 25 ml Wasser zugegeben. Die Lösung wird 1 Stunde bei Zimmertemperatur gerührt und dann im Eisbad gekühlt. Das Fällungsprodukt, Tetra-
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-(N'-tetracyclylmethyl)-kanamycin, wird abfiltriert.
Dabei werden 25,5 g eines Produktes erhalten, das in verdünnter Salzsäure und sehr verdünnter Essigsäure löslich und in Wasser unlöslich ist, beim Erhitzen oberhalb 180 C langsam dunkel wird, beim Erhitzen auf 100 C 9, 00% flüchtige Stoffe verliert und im biologischen Versuch eine Aktivität von 655 y Tetracyclinhydrochloridäquivalente je mg und ein Äquivalent von 249 y Kanamycin je mg zeigt.
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4 H20 Berechnet :Beispiel 11 : Zu einer Lösung von 35, 2 g (0,0793 Mole) Tetracyclinbase in 400mlÄthylenglykolmonomethyläther gibt man 5,1 ml (0,08 Mole) einer 46, 5% eigen Lösung von Formaldehyd in Methanol und dann eine Lösung von 9, 62 g (0, 0199 Mole) Kanamycin A in 25 ml Wasser.
Die Lösung wird 1 Stunde bei Zimmertemperatur gerührt und dann in einem Eisbad gekühlt. Das Fällungsprodukt, Tetra- (N'-tetra- cyclylmethyl)-kanamycin, wird abfiltriert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von neuen therapeutisch wertvollen Kanamycinverbindungen und deren Säureadditionssalzen, dadurch gekennzeichnet, dass man Kanamycin mit wenigstens einem Moläquivalent (A) Formaldehyd, einem Polymer des Formaldehyds oder einem Formaldehyd abgebenden Stoff und wenigstens einem Moläquivalent (B) eines Antibiotikums des Tetracyclintyps zur Umsetzung bringt und gewünschtenfalls die erhaltenen Verbindungen aus Kanamycin und den Antibiotika des Tetracyclintyps in deren Säureadditionssalze überführt.