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Neues Verfahren zur Herstellung von 7-Aminocephalosporansâure und ihren Derivaten
Gegenstand der Anmeldung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von 7-Amino-cephalosporansäure und ihren Derivaten mit freier 7-Aminogruppe der Formel 1
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und deren Estern. worin R eine an der Reaktion nicht beteiligte Gruppe darstellt. R ist beispielsweise eine veresterte Oxygruppe, vor allem die Acetoxygruppe, oder eine mit der Carboxylgruppe unter Bildung eines Lactonringes veresterte Oxygruppe.
Die Ester der Verbindungen der Formel I leiten sich von Alkoholen oder Phenolen ab. Bevorzugt sind Alkohole oder Phenole, die aus dem Ester leicht abgespalten werden können. Alkalisch leicht abspaltbare Alkohole und Phenole sind beispielsweise solche, die elektronenanziehende Substituenten, wie die Nitrogruppe, die Cyanogruppe, die Sulfogruppe oder veresterte Carboxylgruppen, aufweisen, z. B. Cyanmethylalkohol, p-Nitrophenol, 2, 4-Dinitrophenol und 2, 4, 6-Trinitrophenol. Weiter kommen hydrogenolytisch abspaltbare Alkohole, wie Benzylalkohol oder p-Nitrobenzylalkohol, in Betracht.
Besonders geeignet sind durch saure Hydrolyse leicht abspaltbare Alkohole, wie Tetrahydropyranol, tert.-Butylalkohol, oder elek- tronenliefernde Substituenten, wie Hydroxy-, Alkoxy-, Halogen-, Merkapto-, Phenyl-, Alkoxyphenol-oder tert. -Butylreste, in a-Stellung aufweisende Alkanole, z. B. p-Methoxybenzylalkohol, Di-p-methoxyphenyl-methanol, Triphenylmethanol und insbesondere Diphenylmethanol.
Die Herstellung der 7 - Amino - cephalosporansäure und ihrer Derivate mit freier Aminogruppe aus Cephalosporin C bietet erhebliche Schwierigkeiten, da die Amidgruppe des ss-Lactamringes gegenüber hydrolysierenden Agentien viel empfindlicher ist als die Amidgruppe in 7-Stellung. Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von 7 - Aminòeephalosporansäure und deren Derivaten mit freier 7-Aminogruppe sind nicht befriedigend.
Es wurde nun gefunden, dass man 7-Amino-cephalosporansäure und ihre oben genannten Derivate in guter Ausbeute erhält, wenn man Cephalosporin C oder seine Derivate der Formel II
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worin R die angegebene Bedeutung hat, deren funktionellen Gruppen blockiert sind, mit Imidhalogenid bildenden Mitteln behandelt, das Imidhalogenid in den Iminoäther überführt und diesen hydrolysiert und gegebenenfalls die die Carboxylgruppe blockierende Gruppe abspaltet.
In den Verbindungen der Formel II wird die Aminogruppe beispielsweise durch Niederalkyl-, Aryloder Acylreste, vorzugsweise durch Reste, die die Basizität der Aminogruppe herabsetzen, blockiert. Die Arylreste, beispielsweise Naphthyl- oder Phenylreste, können unsubstituiert oder substituiert, z. B.
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tyryl, fernerAroylreste, wieBenzoyl, sowiedurchNitro-, Cyano-, Sulfogruppen, Halogenatome, Niederal- kyl-oder Niederalkoxygruppen substituiertes Benzoyl, und vorzugsweise N, N-Phthaloyl, in Betracht ; weiter können Arylniederalkanoylreste, wie Phenylacetyl, oder der Carbobenzoxy-oder tert.-Butyloxycarbonyl- rest oder auch der Benzol- oder Toluolsulfony1rest zur Blockierung der Aminogruppe verwendet werden.
Die freien Carboxylgruppen werden durch Veresterung blockiert. Als Esterkomponentedienen die oben zur Veresterung der Carboxylgruppe des Kernes genannten Alkohole oder Phenole. Man kann auch lediglich die Carboxylgruppe des Kernes durch Veresterung schützen und die Aminogruppe und Carboxylgruppe der Seitenkette zusammen durch Ringbildung, z. B. Bildung eines Imidazolidinringes blockieren. So kann man beispielsweise von 7-[4-(1-Phenyl-2-thiono-5-oxo-imidazolidin-4-yl)-butyryl]-amino-cephalosporansäureestern ausgehen.
Die Reaktion kann, ausgehend z. B. von Phthaloylcephalosporin C-estern und Phosphorpentachlorid, wie folgt dargestellt werden :
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COOR bedeutet eine Estergruppe, wie oben erwahnt, R OH ein Alkanol, insbesondere ein Niederalkanol, wie Methanol, Äthanol, Propanol oder Neopentylalkohol, oder Benzylalkohol.
Imidhalogenid bildende Mittel sind vor allem Säurehalogenide, insbesondere-chloride, die sichvom Phosphor, Schwefel, Kohlenstoff oder deren Sauerstoff säuren ableiten, z. B. Phosphoroxychlorid, Phosphorpentachlorid, Phosphortrichlorid, Thionylchlorid, Phosgen, Oxalylchlorid, Brenzcatechyl-phosphortrichlorid.
Die Umsetzung der Cephalosporine mit den genannten Imidhalogenid bildenden Mitteln wird vorzugsweise in Gegenwart tertiarer Amine, z. B. Triäthylamin, Pyridin, Dimethylanilin, vorgenommen.
Die Imidhalogenide werden erfindungsgemäss mit Alkoholen in Gegenwart dieser tertiären Amine zu Iminoäthern umgesetzt.
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schwachen Säuren mit Alkali- oder Erdalkalimetallen.
Die Estergruppe des 7-Amino-cephalosporansäureesters kann nur unter Bedingungen abgespalten werden, die der hohen Empfindlichkeit des Moleküls Rechnung tragen. In dieser Beziehung besonders günstig ist die Spaltung des Benzhydrylesters mittels Trifluoressigsäure und Anisol, ferner die Spaltung des Nitrobenzyl-oder Benzylesters mittels katalytisch erregten Wasserstoffes.
Die Erfindung betrifft auch diejenigen Modifikationen des Verfahrens, nach denen man von einem auf irgend einer Verfahrensstufe erhältlichen Zwischenprodukt ausgeht und die fehlenden Verfahrensschritte durchführt oder das Verfahren auf irgend einer Stufe abbricht.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1 : 674 mg (1 mMol) kristallisierter Phenylacetylcephalosporin C-dibenzylester werden in 20 mlMethylenchlorid, enthaltend 674 mg (6 mMol) Pyridin, gelöst und nach Versetzen mit einer Lösung von 308 mg (2 mMol) Phosphoroxychlorid in 15 ml Methylenchlorid 16 h bei 230 stehen gelassen. Man versetzt mit 2 ml absolutem Äthanol und lässt weitere 6 h stehen. Dann wird das Gemisch bei 0, 1 mm Quecksilbersäule eingedampft und in 20 ml Dioxan mit 10 ml äloiger, wässeriger Phosphorsäure 19 h bei 200 hydrolysiert. Nach Verdünnen mit Wasser wird das Dioxan im Vakuum entfernt, die wässerige Lösung mit festem Trikaliumphosphat auf PH 3, 3 gestellt und dreimal mit Chloroform-Äther-(1: 3) extrahiert.
Die mit Phosphatpuffer PH 3, 3 gewaschenen organischen Extrakte zieht man dreimal mit 30/0iger Phosphor- säure aus. Der Chloroform-Äther-Auszug enthalt 540 mg Ausgangsmaterial (nachgewiesen durch Dünnschichtchromatogramm an Silicagel in den Systemen 1 und II, vgl. Tabelle 1). Aus der wässerigen Lösung vom PH 3, 3 lassen sich, nach Einstellung auf PH 8,5, mit Essigester 19,9 mg Cephalosporin C-dibenzylester extrahieren (identifiziert im Dünnschichtchromatogramm in den Systemen I und n durch Vergleich mit authentischem Material, das man aus Cephalosporin C durch Überführung in N-tert.-Butyloxycarbonylcephalosporin C, Veresterung zum Dibenzylester und Abspaltung der tert.-Butyloxycarbonylgruppe mit Trifluoressigsäure erhält, vgl. Tab. I).
Der phosphorsaure, wässerige Extrakt wird mit Trikaliumphosphat auf PH 8,5 gestellt und mit Essigester extrahiert. Man trocknet die organische Phase mit Natriumsulfat und dampft zur Trockne ein. Der
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Rückstand, 47 mg, ist gemäss Dünnschichtchromatogramm in den Systemen I und II einheitlich und be- steht aus 7-Amino-cephalosporansäurebenzylester, vgl. Tab.
I. DasIR-AbsorptionsspektruminMethylen- chlorid zeigt unter anderen Banden bei 2,83 mg (NH-Gruppe), 5, 62 m (ss-Lactam) und 5,77 mil (Ester), im Gegensatz zum Ausgangsmaterial aber keine Banden bei 2, 98 ; 5,95 und 6,70 mg. i Für den Strukturbeweis des 7-Amino-cephalosporansäure - benylesters stellte man davon ein kristallines Derivat her, das mit authentischem Material identifiziert wurde :
400 mg (1,1 mMol) 7-Amino-cephalosporansäure-benzylester werden in 10 ml Methylenchlorid bei
Gegenwart von 50 mg (0,6 mMol) Pyridin mit 126 mg (1,2 mMol) Chloräthylisocyanat 17 h bei 220 reagieren gelassen.
Man dampft im Vakuum ein, nimmt den Rückstand in Chloroform-Äther (1 : 3) auf und wäscht mit 5% wässeriger Phosphorsäure und 10% wässeriger Dikaliumhydrogenphosphatläsung. Der neutrale Extrakt gibt beim Trocknen über Natriumsulfat und Eindampfen im Vakuum 461 mg (= 90% d.
Th.)
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(6-Chlorathylureido)-cephalosporansâure-benzylester ausAceton-Âtherfarblose Nadein,Tabelle I
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<tb>
<tb> Dünnschichtchromatogramme <SEP> an <SEP> Silicagel <SEP> : <SEP>
<tb> N-Phenylace- <SEP> Cephalospo- <SEP> 7-Amino-cephatyl-cephalo-rinC-di-losporansauresporin <SEP> C-di-benzy <SEP> lester <SEP> benzylester
<tb> benzylester
<tb> System <SEP> I <SEP> : <SEP>
<tb> n-ButanolEssigsäure
<tb> (10 <SEP> : <SEP> 1) <SEP> ge- <SEP> Rf <SEP> = <SEP> 0,76 <SEP> Rf <SEP> = <SEP> 0,52 <SEP> Rf <SEP> = <SEP> 0,57
<tb> sättigt <SEP> mit
<tb> Wasser
<tb> System <SEP> II <SEP> : <SEP>
<tb> Benzol-Aceton
<tb> (6 <SEP> : <SEP> 4) <SEP> Rf <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP> Rf <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> Rf <SEP> = <SEP> 0,55
<tb> Indikator <SEP> :
<SEP>
<tb> NinhydrinCollidin <SEP> fleischfarben <SEP> rotviolett <SEP> graugelb
<tb> Indikator <SEP> : <SEP>
<tb> Jodstärke <SEP> positiv <SEP> positiv <SEP> positiv
<tb>
Das Jodstärke-Reagens wird nach R. Thomas, Nature 191 [1961], S. 1161 hergestellt.
Der 7 - Amino - cephalosporansäure - benzylester wird durch Hydrierung in Eisessig und in Gegenwart von Palladiumkohle (10%) in 7-Amino-cephalosporansäure übergeführt.
Der als Ausgangsmaterial verwendere Phenylacetylcephalosporin C-dibenzylester kann wie folgt hergestellt werden :
534 mg (1 mMol) N-Phenylacetyl-cephalosporin C werden in 50 ml Dioxan mit 2,5 mMol Phenyldiazomethan in 15 ml Äther während 1 h bei 220 verestert. Man dampft im Vakuum ein, nimmt in Chloroform-Äther (1 : 3) auf und wäscht mit 10% wässeriger Phosphorsäure, 10% wässeriger Dikaliumhydrogenphosphatlösung und gesättigter Kochsalzlösung. Die eingedampfte organische Phase wird mit Äther verrieben und gibt 539 mg in Äther schwer löslichen N-Phenylacetyl-cephalosporin C-dibenzylester, der aus Aceton kristallisiert wird, F. 156-157 .
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Bcispiel 2 : 200 mg (0, 3 Mol) kristallisierter N-Phenylacetyl-cephalosporin C-dibenzylester werden in 13 ml Methylenchlorid bei 220 4 Tage mit 100 mg (0, 65 Mol) Phosphoroxychlorid und 158 mg (2 mMol) Pyridin unter Feuchtigkeitsausschluss und Stickstoffatmosphäre reagieren gelassen. Man
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l durchgeführte- cephalosporansäure-benzylester.
In gleicherWeise werden der Dimethyl-, Diäthyl- undDi-n-butylester von N-Phenylacetyl-cephalosporin C in die entsprechenden 7 - Amino - cephalosporansäureester übergeführt. Diese haben folgende Rf-Werte im Papierchromatogramm, System I (n-Butanol-Essigsäure 10 : 1, gesättigt mit Wasser) : Methylester :RfI=0,13;Äthylester:RfI=0,15;n-Butylester:RfI=0,16;gelbbrauneFärbungmitNin- hydrin-Collidin oder bioautographischer Nachweis mit Staph. aureus nach Besprühen mit 1-m. Pyridin in Aceton-Wasser (1 : 1) und loigem Phenylacetylchlorid in Aceton. Das UV-Spektrum zeigt ein Maximum bei 263 mp (e = 8 000).
Die als Ausgangsstoffe verwendeten Diester werden durch Umsetzung von in Methanol gelöstem N-Phenylacetyl-cephalosporin C mit einer 5% igen âtherischen Diazomethan-, Diazoathan-oder Diazobutanlösung hergestellt. Die Rf-Werte der N-Phenylacetyl-cephalosporin C-diester im Papierchromato-
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den in 20 ml Methylenchlorid zusammen mit 316 mg (4,0 Mol) Pyridin und 200 mg (1,3 mMol) Phosphoroxychlorid 88 h bei 250 unter Feuchtigkeits- und Lichtausschluss stehen gelassen. Dann versetzt man mit 2 ml absolutem Alkohol, lässt weitere 8 h stehen, gibt 1 ml Pyridin dazu und dampft im Vakuum ein.
Zur Hydrolyse wird der Rückstand in 20 ml Dioxan und 10 ml 2% wässeriger Phosphorsäure aufgenommen und 15 h bei 220 stehen gelassen. Aufarbeitung wie in Beispiel 1 gibt 65 mg (0, 179 Mol) reinen 7 -Amino -cephalosporansäure -benzylester.
Der als Ausgangsmaterial verwendete N-Carbobenzoxy-cephalosporin C-dibenzylester wird wie folgt erhalten :
4,73 g (10 mMol) Cephalosporin C-natriumsalz werden in 200 ml lOwasserigerNatriumbicarbo- natlösung gelöst, mit 150 ml Aceton und bei 00 mit einer Lösung von 2, 30 g (13,5 mMol) Chlorameisensäure-benzylester in 50 ml Aceton langsam versetzt. Man rührt weitere 30 min bei 00, 1 h bei 220 und dampft sodann das Aceton im Vakuum ab. Die wässerige Phase wird zuerst mit Essigester gewaschen, dann bei PH 2, 0 unter Aussalzen (Natriumchlorid) mit Essigester extrahiert. Der über Natriumsulfat getrockneteExtraktgibtbeimEindampfen4,437gN-Carbobenzoxy-cephalosporinC. Dünnschichtchromatogramm an Silicagel im System I : Rf = 0, 30.
4, 42 g (8, 05 mMol) N-Carbobenzoxy-cephalosporin C werden in 100 ml Dioxan gelöst, mit 110 ml einer Lösung von 19, 0 mMol Phenyldiazomethan in Dioxan versetzt und 1 1/2 h bei 220 reagieren gelassen. Dann verdampft man im Vakuum zur Trockne und verreibt den Rückstand mit Petroläther-Äther
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: 1).waschen. Man trocknet die organische Phase über Natriumsulfat, dampft ein (4, 96 g) und kristallisiert aus Aceton-Äther. Man erhält so kristallinen N-Carbobenzoxy-cephalosporin C-dibenzylester, F. 133 bis 1350.
Beispiel 4 : 216 mg (0,296 mMol) kristalliner N-2,4-Dinitrophenyl-cephalosporin C-dibenzylester werden in 11 ml Methylenchlorid zusammen mit 158 mg (2,0 mMol) Pyridin und 100 mg (0,65 mMol) Phosphoroxychlorid 8 Tage bei 230 unter Feuchtigkeits-und LichtausschluB stehen gelassen. Nach Zugabe von 2 ml absolutem Alkohol lässt man weitere 8 h stehen, versetzt mit 1 ml Pyridin und verdampft im Vakuum zur Trockne. Der Rückstand wird 16 h bei 220 mit einem Gemisch von 20 ml Dioxan und 10 ml 3'igerwasseriger Phosphorsaure hydrolysiert. Zu Beispiel 1 analoge Aufarbeitung gibt 62 mg (0,171 mMol = 580/0 d. Th.) reinen 7-Amino-cephalosporansäure-benzvlester.
Der als Ausgangsmaterial verwendete N-2,4-Dinitrophenyl-cephalosporin C-diebenzylester kann wie folgt hergestellt werden :
11,63 g N-2, 4-Dinitrophenyl-cephalosporin C werden in 125 ml Dioxan gelöst und bei 220 unter Rühren während 25 min mit 250 ml einer 2'%) igen Losung von Phenyldiazomethan in Äther versetzt. Nach beendeter Zugabe lässt man noch 20 min stehen und engt dann im Vakuum weitgehend ein. Der in Chloroform aufgenommene Rückstand wird hierauf je dreimal mit 2 n. Salzsäure, 1-n. Natriumbicarbonatund Wasser gewaschen. Trocknen der organischen Phase und Eindampfen liefern 15,54 g Rohprodukt. Durch
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Verreiben mit Äther entfernt man die. in Äther löslichen Anteile (2, 42 g).
Die in Äther nicht löslichen
Anteile (12, 84 g) geben aus Aceton-Äther 9, 98 g kristallinen N-2, 4-Dinitrophenyl-cephalosporin C-di- benzylester, der nach Umkristallisation bei 109-111 schmilzt ; [cd = +31, 50 1 (c = 1 in Chlo- roform).
In gleicher Weise werden der Dimethyl-, Diäthyl- und Di-n-butylester von N-2, 4-Dinitrophenyl- - cephalosporin C in den 7-Amino-cephalosporanäsure-methyl-, äthyl- bzw. -n-butylester überge- führt.
Die als Ausgangsstoffe verwendeten Diester können durch Umsetzung einer methanolischen Lösung von N -2, 4-Dinitrophenyl-cephalosporin C mit einer 5%igen ätherischen Lösung von Diazomethan, Diazo- äthan oder Diazobutan hergestellt werden.
Die Rf-Werte der N-2, 4-Dinitrophenyl-cephalosporin C-diester imPapierchromatogramm in den Sy- stemen I bzw. III sind : Dimethylester : Rf I = 0,73; Rf III = 0,76; Diäthylester : Rf I = 0, 78 ; Dibu- tylester : Rf I = 0, 82 ; Rf III = 0, 85. F. 103 - 1040.
Beispiel 5 : 216mg (0, 296mMol) kristalliner N-2, 4-Dinitrophenyl-cephalosporin C-dibenzyl- ester werden in 11 ml Methylenchlorid zusammen mit 158 mg (2, OmMol) Pyridin und 100 mg (0,65 Mol)
Phosphoroxychlorid 8 Tage bei 200 unter Feuchtigkeitsausschluss im Dunkeln stehen gelassen. Man ver- setzt mit 2 ml absolutem Alkohol, lässt weitere 8 h stehen und gibt dann ein Gemisch von 26 ml Dioxan und 13 ml 5) iger wâsseriger Phosphorsâure hinzu. Die im Vakuum bis zur Einphasigkeit vom Methylen- chlorid befreite Lösung wird zur Hydrolyse 16 h bei 220 stehen gelassen. Man verdünnt mit Wasser, befreit im Vakuum vom organischen Lösungsmittel, stellt auf PH 3, 3 und extrahiert mit Benzol-Essigester (2 : 1).
Diese organische Phase wird mit 3% iger wâsseriger Phosphorsâure ausgezogen und die Phosphorsäurelösung nach Einstellen des PH auf 8, 5 mit Essigester extrahiert. Der über Natriumsulfat getrocknete und einge- dampfte Essigesterextrakt enthält 53 mg (= 49% d.Th.) reinen 7-Amino-cephalosporansäure-benzyl- ester.
Beispiel 6 : Nimmt man 2 ml Methanol statt 2 ml Äthanol für die im übrigen gleich wie in Bei- spiel 5 durchgeführte Reaktion und Aufarbeitung, so erhält man 59 mg (= 55% d. Th.) 7-Amino-cephalo- sporansâure-benzylesier.
Beispiel 7 : 203 mg (0,296 mMol) N-Phthaloyl-cephalosporin C-dibenzylester werden in Methy- lenchlorid mit Pyridin und Phosphoroxychlorid wie in Beispiel 5 reagieren gelassen und wie dort hydroly- siert und aufgearbeitet. Man erhält 48 mg (= 450/0 d. Th.) reinen 7-Amino-cephalosporansäurebenzylester.
Der als Ausgangsstoff verwendete N-Phthaloyl-cephalosporin C-dibenzylester kann wie folgt herge- stellt werden : 473 mg (1 mMol) Cephalosporin C werden in 10 ml einer 10'eigen, wässerigen Dikaliumhydrogenphos- phatlösung aufgenommen und das PH des Gemisches mit Trikaliumphosphat auf 9 gestellt. Man gibt 4 ml
Aceton, dann unter Rühren 6 ml Aceton, enthaltend 285 mg (1,3 mMol) N-Carbäthoxyphthalimid, zu und rührt 1 h bei 22 , wobei das PH durch Zugabe von weiterem Trikaliumphosphat konstant gehalten wird. Anschliessend verdünnt man mit Wasser, stellt mit Phosphorsäure auf PH 7, entfernt das Aceton im
Vakuum und wäscht die wässerige Lösung 3mal mit Essigester aus. Sodann stellt man die wässerige
Phase mit Phosphorsäure auf PH 2 und extrahiert das Produkt mit Essigester.
Der über Natriumsulfat ge- trocknete und eingedampfte Extrakt enthält 505 mg (= 93% d. Th.) N-Phthaloyl-cephalosporin C.
Nach Dünnschichtchromatogramm an Silicagel im System I ist das Produkt einheitlich ; Rf = 0, 21 (farbloser Fleck auf violettemUntergrund nach Besprühenmit Jod -Stärke -Reagens; Ausführung R. Thomas,
Nature 191 [1961]. S. 1161).
5 g (9, 16 mMol) N-Phthaloyl-cephalosporin C werden in 100 ml Dioxan gelöst, unter Rühren mit
160 ml einer ätherischen Lösung von 22 mMol Phenyldiazomethan versetzt und 1/2 h reagieren gelassen.
Nach Zugabe von 2 ml Eisessig dampft man im Vakuum ein, nimmt in Chloroform-Äther (1 : 3) auf und wäscht nacheinander mit 5%iger wässeriger Phosphorsäure, 10%iger wässeriger Dikaliumphosphatlösung und gesättigter, wässeriger Kochsalzlösung. Die über Magnesiumsulfat getrocknete organische Phase gibt
8, 52 g Eindampfruckstand, der zuerst mit Petroläther, dann mit Äther digeriert wird. Der in den beiden
Lösungsmitteln unlösliche Rückstand (5, 06 g) enthält N-Phthaloyl-cephalosporin C-dibenzylester. Das Produkt ist nach Dünnschichtchromatogramm an Silicagel (System Il : Rf = 0,74) einheitlich und absorbiert im UV.-Absorptionsspektrum bei 264 mu (e = 8 200).
Beispiel8 :660mg(1mMol)N-Benzoyl-cephalosporinC-dibenzylesterwerdenin40mlMethylenchlorid zusammen mit 593 mg (7, 5 mMol) Pyridin und 368 mg (2,4 mMol) Phosphoroxychlorid 7 Tage bei 250 unter Licht- und Feuchtigkeitsausschluss stehen gelassen. Dann versetzt man mit 7 ml abs. Äthanol, lässt weitere 8 h stehen, gibt 3 ml Pyridin dazu und dampft im Vakuum ein. Zur Hydrolyse wird der
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Rückstand in 70 ml Dioxan und 35 ml 3% iger wasseriger PhosphorsSure aufgenommen und 15 h bei 220 stehen gelassen. Aufarbeitung wie in Beispiel 1 gibt 114 mg (= 32% d. Th.) reinen 7-Amino-cephalo- sporansâure-benzylester.
Der als Ausgangsstoff verwendete N-Benzoyl-cephalosporin C-dibenzylester kann wie folgt hergestellt werden :
Eine Lösung von 5 g (10,5 Mol) Cephalosporin C-natriumsalz in 150 ml 10% iger wasseriger Dikaliumhydrogenphosphatlösung wird mit 100 ml Aceton und bei 0 - 50 langsam mit einer Lösung von 2, 1 g (15 mMol) Benzoylchlorid in 21 ml Aceton versetzt. Man belässt 1/2 h bei 0 - 50 sowie 1/2 h bei 220 (Wasserbad) und entfernt dann das Aceton im Vakuum. Die wässerige Phase wird mit Essigester gewaschen, bei PH 3, 3 mit Benzol gewaschen und schliesslich bei PH 2, 0 mit Essigester extrahiert.
Der Extrakt gibt beim Trocknen über Natriumsulfat und Eindampfen 4, 24 g (= 78% d. Th.) N-Benzoyl-cephalosporin C, das aus Essigester in Nadeln kristallisiert, F. 113 - 1170.
Zur Veresterung werden 3, 5 g (6,7 mMol) N-Benzoyl-cephalosporin C in 150 ml Dioxan gelöst und während 45 min mit einer Lösung von 13, 5 mMol Phenyldiazomethan in 90 ml Äther reagieren gelassen.
Man dampft ein, nimmt in Chloroform-Äther (1 : 3) auf und wäscht nacheinander mit 10exiger wässeriger Phosphorsäure, 10%iger wässeriger Dikaliumhydrogenphosphatlösung und gesattigter Kochsalzlosung. Trocknen der organischen Phase, Eindampfen und Verreiben des Rückstandes mit Äther gibt 4, 35 g N-Benzoyl-cephalosporin C-dibenzylester, der aus Aceton kristallisiert, F. 178 - 1810.
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9 : 746 mg (1 mMol) N-Phthaloyl-cephalosporin C-di- (p-methoxy-benzylester) werdenin40 ml Methylenchlorid bei 220 8 Tage mit 538 mg (6,8 Mol) Pyridin und 338 mg (2, 2 Mol) Phosphoroxychlorid reagieren gelassen. Man lässt mit 6 ml Alkohol 8 h bei 220 stehen und versetzt zur Hydrolyse mit 120 mIDioxan-Wasser (2 : 1).
Analog Beispiel 5 durchgeführte Hydrolyse und Aufarbeitung mit BenzolEssigester (5 : 2) gibt 184 mg (48% d. Th.) 7-Amino-cephalosporansäure-p-methoxy-benzylester. Dünn- schichtchromatogramm an Silicagel im System n : Rf= 0, 50 ; im System 1 : Rf = 0, 72. Der Ester wird durch 5minütige Einwirkung von wasserfreier Trifluoressigsäure zur 7-Amino-cephalosporansäure gespalten.
Der als Ausgangsstoff verwendete N-Phthaloyl-cephalosporin C-di-(p-methoxy-benzylester) kann wie folgt hergestellt werden:
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73Dioxan gelost. Nach dem Abkühlen auf 100 wird in einer Portion eine Lösung von 2, 88 g (14 mMol) Dicyclohexylcarbodiimid in 20 ml Dioxan zugesetzt. Man lässt das Gemisch 30 min bei 100 und 1 h bei Raumtemperatur stehen. Der gebildete Dicyclohexylharnstoff wird abfiltriert, das Filtrat lyophilisiert, der Rückstand in Benzol-Essigester (5 : 2) aufgenommen, viermal mit l00/oiger wässeriger sekundärer Kaliumphosphat-und zweimal mit Kochsalzlösung gewaschen. Der über Natriumsulfat getrocknete und eingedampfte Extrakt enthält 3, 44 g (92,4%) N-Phthaloyl-cephalsporin C-di-(p-methoxy-benzylester). Das Produkt wird in Benzol-Petroläther (6 : 4) aufgenommen und an Silicagel (Merck) gereinigt.
Die Substanz lässt sich mit Benzol-Chloroform (2 : 8) eluieren.
Gemäss Dünnschichtchromatogramm an Silicagel in n -Butylacetat als Fliessmittel ist das Produkt einheitlich ; Rf = 0, 55 (farbloser Fleck auf violettem Untergrund nach Besprühen mit Jod-Stärke-Reagens vgl. R. Thomas, Nature 191 [1961], S. 1161).
Die Substanz kristallisiert in Drusen aus Methylenchlorid-Petroläther, F. 124 - 1270. UV. -Absorp- tionsspektrum in Feinsprit : X 258 mbi (e = 8 700).
Beispiel 10 2,63 g (3 mMol) kristalliner N-Phthaloyl-cephalosporin C-dibenzhydrylester werden in 110 ml Methylenchlorid 10 Tage mit 1, 58 g (20 mMol) Pyridin und 1, 00 g (6,5 mMol) Phosphoroxychlorid bei 200 reagieren gelassen. Man versetzt mit 20 ml Methanol und lässt weitere 8 1/2 h stehen.
Dann wird 260 ml Dioxan und 130 ml 5%ige wässerige Phosphorsäure zugegeben, kurz aufgeschütelt und im Vakuum bis zur Homogenität eingeengt. Man lässt 15 h bei 220 stehen, verdünnt mit 50 ml Wasser und dampft das Dioxan im Vakuum ab. Die wässerige Phase (140 g) wird mit 70 ml Alkohol versetzt und dreimal mit Benzol-Essigester (5 : 2) ausgeschüttelt. Die organischen Phasen werden viermal mit 2-n. Salzsäure-Alkohol (2 : 1) gewaschen. Die vereinigten wässerigen Phasen werden auf PH 6 neutralisiert, im Vakuum vom Alkohol befreit und bei PH 8,0 mit Essigester extrahiert, der über Natriumsulfat getrocknet und dann eingedampft wird. Man erhält so 871 mg (= 66% d.Th.) 7-Amino-cephalosporansäure-benzhydrylester.
Das IR.-Absorptionsspektrum (Methylenchlorid) zeigt im Carbonylgebiet nur Banden bei 5,63, 5,76 und 5,78 u (Schulter). Im Dünnschichtchromatogramm an Silicagel im System I ist Rf = 0,58 und im System Benzol-Aceton (7 : 3) : Rf = 0,51.
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entfernt das Methylenchlorid im Vakuum bis zur Homogenität und lässt 17 h bei 22 hydrolysieren. Wie in
Beispiel 12 durchgeführte Aufarbeitung gibt 17, 7 g rohen 7-Amino-cephalosporansäure-benzhydrylester, der sofort verseift wird. Man nimmt in 17 ml Anisol auf, versetzt unter Kühlen mit 85 ml Trifluoressig- säure und dampft anschiessend bei 0, 1 mm Hg ein. Die Kontaktzeit mit der Säure beträgt zirka 15 min.
Eine Lösung des Eindampfrückstandes in 100 ml Essigester sowie zirka 30 ml tige wässerige Trikalium- phosphatlösung werden gleichzeitig in 100 ml gerührte 3% igue wasserige Dikaliumhydrogenphosphatlösung gegossen (End-pH = 6,5). Man trennt die beiden Phasen und extrahiert die untere mit 2 weiteren Por- tionen Essigester. Die Essigesterauzüge werden zweimal mit je 50 3%iger wässeriger Dikaliumhydrogen- phosphatlösung gewaschen, die vereinigten wässerigen Phasen mit konz. Salzsäure auf PH 3, 5 gestellt und die auf zirka 100 ml eingeengte Lösung bei 00 zur Kristallisation gebracht. Man erhält so 6, 14 g (= 7f11/0
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Th.) sung) : À. 263 mu (e = 8300). [a ]D = +1180 (c = 1 n 0, 5-n. Natriumbicarbonat).
B e i s p i e l 14: In gleicher Weise, wie in Beispiel 13 beschrieben, kann N-Phthaloyl-cephalosporin
C-di-tetrahydropyran-2-yl-ester in 7-Amino-cephalosporansäure-tetrahydropyran-2-yl-ester übergeführt werden. Im Dünnschichtchromatogramm im System 11 ist Rf = 0, 41.
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden : 2, 73 g N-Phthaloyl-cephalosporin C werden mit 10 ml 2, 3-Dihydro-4-pyran übergossen, mit Eis-
Kochsalz-Mischung auf-100 abgekühlt und unter Rühren mit 50 mg p-Toluolsulfonsäure sowie nach
20 min mit weiteren 50 mg p-Toluolsulfonsäure versetzt. Man rührt unter Feuchtigkeitsausschluss 3 h im
Kältebad, verdünnt dann mit 20 ml Dioxan und giesst in dünnem Strahl in einen eiskalten, kräftig gerühr- ten und zirka 10%igen Phosphatpuffer vom PH 9,5. Die im Vakuum vom organischen Lösungsmittel be- freite, wässerige Phase wird mit Benzol-Essigester (5 : 2) extrahiert.
Der durch Zusatz von 5 ml Pyridin basisch gemachte Extrakt gibt beim Trocknen über Natriumsulfat und Eindampfen im Vakuum ein neutrales Rohprodukt, das durch Digerieren mit 1% Pyridin enthaltenden Gemischen von Petroläther und Äther (zuerst 98 : 2, dann 3 : 1) von in den Gemischen löslichen Begleitstoffen befreit wird. Man erhält so 2, 36 g N-Phthaloyl-cephalosporin C-di-tetrahydropyranylester. Die Verbindung weist bei Dünnschichtchromatographie an Silicagel im System Benzol-Aceton (7 : 3) einen Rf-Wert von 0, 40 auf. Das IR.-Ab- sorptionsspektrum in Methylenchlorid zeigt unter anderem Banden bei 5, 64, 5, 75, 5, 82, 5, 91, 7, 27,
7,41, 8,35,3,49,3,86,8,98,9,08,9,41,9,48,9,70,10,65und11,60 .
Beispiel 15 : Verwendet man bei dem Verfahren von Beispiel 13 als Ausgangsstoff N-2, 4-Dinitro- phenyl-cephalosporin C-di-p-nitrophenylester, so erhält man den 7 -Amino -cephalosporansäure -p -nitro- phenylester. Rf-Wert im Papierchromatogramm, System I = 0, 26 ; gelbbraune Färbung mit NinhydrinCollidin oder bioautographischer Nachweis mit Staph. aureus nach Besprühen mit 1-m. Pyridin in AcetonWasser (1 : 1) und 1%igem Phenylacetylchlorid in Aceton. Im UV-Spektrum Maximum bei 263 Mil (e= 7900).
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden : 15 g N -2, 4-Dinitrophel1yl-ccphalosporin C werden in 600 ml abs. Pyridin gelöst, mit 8 g p-Nitrophenol und 20 g N, N'-Dicyclohcxylcarbodiimid versetzt und 14 h bei 220 stehen gelassen. Dann filtriert man vom auskristallisierten Dicyclohexylharnstoff (F. 2200) ab und dampft im Vakuum ein. Die Lösung des Rückstandes in 1 1 Essigester wird mit 2-n. Salzsäure, Wasser und gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, im Vakuum eingedampft, in Aceton aufgenommen und von weiterem, ausgefallenem Dicyclohexylharnstoff durch Filtration befreit. Das eingedampfte Filtrat (22, 8 g) wird an 1 kg Silicagel chromatographiert.
Die mit je 700 ml Benzol-Chloroform (1 : 1) eluierten Fraktionen enthalten 8, 49 g gelben, amorphen N-2,4-Dinitrophenyl-cephalosporin C-di-p-nitrophenylester. Rf-Wert im Dünnschichtchromatogramm an Silicagel, System : Chloroform-Methanol (95 : 5) = 0, 70.
Das IR-Spektrum in Nujol weist unter anderem Banden auf bei 5,63; 5,70; 5,85; 6,00; 6,16; 6,27; 6,56 und 7, 44 lui.
Beispiel 16 : In gleicher Weise, wie in Beispiel 13 beschrieben, wird N-Phenylacetyl-cephalo- sporin C-monomethylester-desacetyllacton behandelt. Man erhält das bereits beschriebene 7-Amino- -cephalosporansäure-desacetyllacton.
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden :
Man löst 1g N-Phenylacetyl-cephalosporin C in 20 ml Dioxan, versetzt unter Rühren mit überschüs- siger ätherischer Diazomethanlösung md lässt 30 min bei 220 stehen. Dann wird mit 0,5 ml Eisessig versetzt und im Vakuum eingedampft. Eine Chloroformlösung des Eindampfrückstandes wird mit 1-n. Salzsäure, 1-n. Natriumbicarbonat und Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Man erhält so 972 mg N-Phenylacetyl-cephalosporin C-dimethylester.
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506 mg N-Phenylacetyl-cephalosporinC-dimethylester werden in 50 ml Methanol-Dioxan (3 : 1) ge- löst, mit 1 ml konzentrierter Salzsäure versetzt und 2 1/2 Tage bei 20 stehen gelassen. Dann verdünnt man mit 60 ml Wasser und engt im Vakuum auf zirka 40 ml ein. Der Chloroformextrakt der sauren wässerigen Phase wird mit 1-n. Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen, über Natriumsulfatgetrocknet und eingedampft. Man erhält so 468 mg Eindampfrückstand, der an 50 g Silicagel chromatographiert
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:(3,0 Mol) Pyridin und 154 mg (1 mMol) Phosphoroxychlorid 6 Tage bei 220 stehen gelassen. Nach Zugabe von 2 ml absolutem Alkohol lässt man weitere 8 h stehen, versetzt mit 1 ml Pyridin und verdampft im Vakuum.
Der Rückstand wird 15 h bei 200 mit einem Gemisch von 20'ml Dioxan und 10 ml 3% niger wässeriger Phosphorsäure hydrolysiert. Zu Beispiel 1 analoge Aufarbeitung gibt 7-Amino-cephalosporan- säure-methylester.
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ester übergeführt.
Die als Ausgangsstoffe verwendeten Ester können wie folgt hergestellt werden :
15 g Cephalosporin C werden in 150 ml Wasser und 150 ml Pyridin gelöst (PH 7, 5), auf 370 erwärmt und mit 11,9 ml 1-n. Natronlauge versetzt (PH 9, 0). Nach Zugabe von 7, 5 ml Phenylisothiocyanat hält man unter Rühren die Temperatur (370) und das PH (9) durch Zutropfen von 1-n. Natronlauge konstant. In den ersten 10 min werden 60% derberechnetenMengeLauge verbraucht. Nach 70 min beträgt der Laugenverbrauch 71% d. Th. Man verdünnt mit 400 ml Wasser und schüttelt dreimal mit je 1 1 Benzol und einmal mit 500 ml Äther aus. Dann stellt man die wässerige Phase mit konz. Salzsäure auf PH 1,7, bringt das dabei ausgefallene Produkt durch Zugabe von 600 ml Dioxan wieder in Lösung und lässt 2 1/2 h bei 220 stehen.
Die im Vakuum etwas eingeengte und dann mit Wasser wieder verdünnte Lösung wird erschöpfend mit Essigester ausgezogen. Die mit gesättigter Kochsalzlösung gewaschenen, dann über Natriumsulfat getrockneten Auszüge geben 17,07 g Eindampfrückstand. Die farblose, amorphe 7- [4- (1-Phenyl-
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2-thiono-5-oxo-imidazolidin-4-yl)-butyryl]-amino-cephalosporansäure ist nach Papierchromatogramm,Durch Behandlung mit Diazomethan, Diazoäthan oder Diazobutan analog dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren erhält man die entsprechenden Alkylester.
B e i s p i e l 18: 1 kg krist. N-Phthalyl-cephalosporin C-di-benzhydrylester wird in 101 abs. Methylenchlorid gelöst, mit 875 ml abs. Pyridin versetzt und auf -100 abgekühlt. Dann gibt man unter Rühren innert 12 min 5, 72 1 einer 10%igen Phosphorpentachlorid-Lösung in abs. Methylenchlorid zu, wobei die Temperatur kurze Zeit auf +30 ansteigt. Man rührt anschliessend 40 min, Hierauf gibt man zu der Lösung innerhalb 3 min 3, 811 abs. Methanol (zirka -200 kalt), wobei die Temperatur des Reakrionsgemisches kurze Zeit auf -20 steigt. Man rührt dann 1/2 h bei -100, erwärmt mittels Wasserbad auf +200 und rührt dann 1 weitere Stunde. Die Lösung wird unter Rühren zu 9, 5 11-n. wässeriger Salzsäure (zirka +100) gegeben und 3/4 h bei 200 gerührt.
Man versetzt mit 1.91 50%iger wässeriger Trikaliumphosphat-Lösung und stellt mit zirka 9,05 12-n. wässeriger Natronlauge auf PH 8, 0. Die Phasen werden getrennt und die wässerige Phase mit 5,71 Methylenchlorid nachextrahiert. Die vereinigten und über 3,5 kg Natriumsulfat getrockneten Methylenchlorid-Extrakte geben beim Eindampfen im Vakuum 1,385 kg Rückstand. Dieser wird in 570 ml abs. Anisol aufgenommen, auf -150 abgekühlt und unter Kühlen und Rühren während 7 min mit 1,66 1 Trifluoressigsäure versetzt. Man lässt die Säure insgesamt 1/2 h einwirken, wobei eine Temperatur von zirka 250 eingehalten wird. In den letzten 5 min fällt aus der bräunlichen Lösung fein verteilte 7-Amino-cephalosporansäure aus.
Dann wird die Lösung rasch zu 20 1 gerührtem,-100 kaltem Methanol gegossen unter gleichzeitiger Zugabe von 2, 71 Triäthylamin. Die Zugabegeschwindigkeiten
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der Trifluoressigsäurelösung und des Triäthylamin sind dabei so zu bemessen, dass das Triäthylamin im Methanol in keinem Moment als Überschuss vorliegt. Mit weiteren 350 ml Triäthylamin wird hierauf das PH der Mischung auf 3,5 gestellt. Man lässt über Nacht bei 00 bis +50 stehen, filtriert und wäscht den Rückstand durch Suspendieren in folgenden Lösungsmitteln : zweimal in je 2 1 Methanol, zweimal in je 2 1 Methylenchlorid und zweimal in je 21 Äther. Nach Trocknen im Vakuum bei Raumtemperatur erhält
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g(in 0, 1-n. Natriumbicarbonat, \ = 263 tmi/e = 8100). max
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Herstellung von 7-Amino-cephalosporansaure und ihren Derivaten mit freier Aminogruppe der Formel I
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deren Estern, worin R eine an der Reaktion nicht beteiligte Gruppe ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -halogenid, bildenden Mitteln, vorzugsweise Säurehalogeniden, die sich vom Phosphor bzw. dessen Sauer- stoffsäuren ableiten, behandelt, das Imidhalogenid in einen Iminoäther, z. B. Niederalkyl- oder Benzyliminoäther, überführt und diesen mit Wasser in saurem Medium verseift und gegebenenfalls die die Carboxylgruppe blockierende Gruppe abspaltet.
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