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Verfahren zur Herstellung von ss-Lactamen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ss-Lactamen der allgemeinen Formel I :
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worin R ein Kohlenwasserstoffradikal von höchstens 7 Kohlenstoffatomen, Rl eine Alkylgruppe von höchstens 7 Kohlenstoffatomen oder eine Amino- oder Acylaminogruppe, R ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxylgruppe und X ein gesättigtes zweiwertiges Kohlenwasserstoffradikal von höchstens 3 Kohlenstoffatomen bedeuten.
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Die meisten der bekannten Reaktionen der Isonitrile stellen eine ionische Addition je eines elektrophilen und nucleophilen Partners am"zweiwelligen"Kohlenstoffatom desisonitrils gemäss nachfolgendem Schema dar.
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Imoniumionen sind Reaktionsteilnehmer ausgeprägter elektrophiler Reaktivität und zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Gegensatz zu den meisten ändern elektrophilen Agentien in relativ schwach saurem Medium gebildet werden und reagieren können. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Imoniumionen infolgedessen besonders günstige Reaktionspartner für die stark nucleophilen Isonitrile sind.
Sie reagieren als elektrophiler Partner AG unter gleichzeitigem Einbau eines zur Verfügung stehenden
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haben,- 3-azacykloalken der allgemeinen Formel
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worin R, R und X obgenannte Bedeutung haben, vorzugsweise in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels mit einem Isonitril der allgemeinen Formel R-N=C, in der R obige Bedeutung hat, und Wasser in saurem oder neutralem Milieu umsetzt.
Durch die Erfindung wird eine neue Methode zur Herstellung von ss-Lactamen geschaffen, u. zw. eine Methode, durch welche man unter sehr schonenden Bedingungen den Ringschluss in einfacher und billiger Weise erzielen kann, wobei unter anderem auch Verbindungen mit antimikrobieller Aktivität erhalten werden können.
Die für das Verfahren nach der Erfindung notwendigen Isonitrile sind in jüngster Zeit leicht zugänglich geworden (s. I. Ugi et al., Angew. Chem. 70 [1958], S. 702 ; Chem. Ber. 94 [1961], S. 2814). Für das Verfahren nach der Erfindung kommen aliphatische, aromatische oder araliphatische Isonitrile in Betracht. Beispiele geeigneter Isonitrile sind iso-Propyl-isocyanid, n-Butyl-isocyanid, tert.-Butyl-isocyanid, Cyclohexyl-isocyanid und Benzyl-isocyanid.
Allgemein verläuft die Reaktion nach der Erfindung wie folgt :
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Wie oben erwähnt, stabilisiert sich das Primäraddukt in einer durch seine Konstitution gegebenen Sekundärreaktion zum isolierbaren Endprodukt.
Werden in die Reaktion Imoniumionen eingesetzt, die gleichzeitig eine Carboxylgruppe tragen, so erfolgt zunächst die Bildung eines cyclische Iminoanhydrids. das unter gegebenen Voraussetzungen durch transanulare Acylubertragung in ein Lactam übergeht. Dieser Reaktionstypus kann auch zum Aufbau des Penicillinsystems herangezogen werden.
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Bei Durchführung der Reaktion setzt man die notwendigen Komponenten in beliebiger Reihenfolge zu. Vorzugsweise führt man die Reaktion in geeigneten Lösungsmitteln aus, wie z. B. in Methanol, Benzol, Tetrahydrofuran, Aceton oder Chloroform. Es kann auch überschüssiges Wasser als Lösungsmittel dienen. Die Reaktion erfolgt ganz glatt bei Mischung der Ausgangsmaterialien bei Zimmertemperatur, und es ist in gewissen Fällen erforderlich, Eiskühlung anzuwenden, um die Reaktion zu mässigen.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert, welche die Allgemeingültigkeit der Reaktionsformel und der in den Formeln angegebenen Sekundärreaktionen illustrieren.
'Beispiel l :
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5, 15 g des Natriumsalzes der 2-Äthyl-5, 5-dimethyl- (3-thiazolin)-carbonsäure werden in 10 cm ? Wasser gelöst und mit 20 cms Chloroform versetzt. Unter Eiskühlung und Rühren wird mit 2,75m H2SO4 angesäuert. Die organische Phase wird abgetrennt und unter Eiskühlung mit 2, 7 g Cyclohexyl-isocyanid und 1 cm Wasser versetzt. Nach dreistündigem Stehenlassen bei Raumtemperatur wird das Lösungsmittel und nicht umgesetztes Cyclohexyl-isocyanid bei möglichst niedriger Temperatur, zum Schluss im Hochvakuum abgezogen. Es wird ein glasiger Rückstand von 5, 6 g erhalten, der mit Petroläther extrahiert wird.
Aus dem Extrakt werden nach Einengen 3, 2 g eines Rohproduktes vom Smp. 116 - 1250C erhalten, Nach Sublimieren schmilzt die Substanz bei 146 - 1480C.
In analoger Weise wird bei Verwendung des Äthyl-, Isopropyl-und tert.-Butylisocyanids das entsprechende Äthyl-, Isopropyl-und tert.-Butylamid in Ausbeuten von 56,51 bzw. 48% erhalten.
Beispiel 2 :
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säuert. Die organische Phase wird abgetrennt und das Lösungsmittel im Vakuum abgezogen. 1, 0 g iso- - Propyl-isocyanid in 10 cm3 Tetrahydrofuran und 2 cm3 Wasser wird zu dem festen Rest zugegeben. Nach kurzem Stehen wird das Lösungsmittel in der Kälte absublimiert. Es bleibt ein gelblicher Rückstand von
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3, 5 g, der laut IR-Spektrum (Absorption bei 5, 6-5, 7 p) hauptsächlich aus Benzylpenicillin-isopropyl- - amid besteht.
In analogerweise wird bei Verwendung des Äthyl-, tert.-Butyl-, Cyclohexyl-und Benzyl-isocyanids das entsprechende Äthyl-, tert.-Butyl-, Cyclohexyl-und Benzylamid erhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von ss-Lactamen der allgemeinen Formel I :
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worin R ein Kohlenwasserstoffradikal von höchstens 7 Kohlenstoffatomen, d eine Alkylgruppe von höchstens 7 Kohlenstoffatomen oder eine Amino- oder Acylaminogruppe, R2 ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxylgruppe und X ein gesättigtes zweiwertiges Kohlenwasserstoffradikal von höchstens 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein 2-substituiertes 1-Thia-3-azacykloalken der allgemeinen Formel II :
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worin Rl, R2 und X obgenannte Bedeutung haben, vorzugsweise in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, mit einem Isonitril der allgemeinen Formel R-N=C, in der R obige Bedeutung hat, und Wasser in saurem oder neutralem Milieu umsetzt.