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Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Amino-penicillansäure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Amino-penicillansäure sowie diese chemotherapeutisch verwendbaren Derivate selbst.
Es wurde gefunden, dass Verbindungen der allgemeinen Formel I
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worin R Wasserstoff, einen Alkyl- oder Alkenylrest mit höchstens 4 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkyl-oder-alkenylrest mit höchstens 6 Kohlenstoffatomen oder einen monocyclischen, gegebenenfalls durch höchstens je 3 Alkyl-, Alkoxy- oder Halogengruppen substituierten aromatischen Rest, und 1) Wasserstoff oder einen Alkylrest von höchstens 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, welcher auch mit R zu einem zweiwertigen aliphatischen Rest mit 2 - 7 Kettengliedern und 2 - 8 Kohlenstoffatomen verbunden sein kann, und deren Salze mit anorganischen und organischen Basen eine ausgezeichnete antibakterielle Wirksamkeit gegen gram-positive Bakterien besitzen.
Diese Wirksamkeit erstreckt sich auch auf Stämme dieser Bakterien, die gegenüber Penicillin G resistent sind.
Alle diese Verbindungen sind gegen Mineralsäuren beständig : beispielsweise zersetzt sich während mehrstündiger (3 - 10 h) Einwirkung wässeriger Salzsäure vom PH 2 bei zirka 20 - 250C weniger als die Hälfte der aktiven Substanz.
Zur Herstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel 1 setzt man 6-Amino-penicillansäure oder ein Salz derselben mit einer Säure der allgemeinen Formel II
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worin R. und R die oben angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart wasserbindender Mittel oder mit de-
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ren Halogeniden oder Anhydriden in Gegenwart säurebindender Mittel oder mit entsprechenden Aziden oder aktivierten Estern um.
Als säurebindende Mittel kommen im erfindungsgemässen Verfahren insbesondere Natrium- oder Ka- lium-bicarbonat, -carbonat oder -hydroxyd in wässerig-organischem Medium sowie tertiäre organische Basen wie Triäthylamin oder Pyridin in organischem Medium, z. B. in Dioxan, Tetrahydrofuran, Aceton
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können z. B. p-Nitro-phenylester verwendet werden.
Die Isolierung der Reaktionsprodukte aus wässerig-organischen Reaktionsmedien erfolgt beispielsweise durch Ansäuern in der Kälte und Aufnehmen der ausgeschiedenen 6-Acylamino-penicillansäure in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel.
Aus diesem kann die genannte Säure z. B. mit einer wässerigen Natrium- oder Kaliumbicarbonatlö- sung extrahiert und die erhaltene wässerige Lösung des Natrium- bzw. Kaliumsalzes der 6-Acylamino- - penicillansäure unter Vakuum bei niedrigen Temperaturen eingedampft, vorzugsweise lyophilisiert werden. Zur Herstellung von Salzen mit organischen Basen kann man z. B. letztere mit den freien Säuren in organischen Lösungsmitteln umsetzen oder die Alkalisalze der Säuren mit Salzen der organischen Basen, z.
B. den Hydrochloriden, in Wasser zusammenbringen und die ausgefallenen Salze abtrennen und trocknen.
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und Hydrolyse der entstandenen, gegebenenfalls a-substituierten oder ct, a-disubstituierten a- (Adamant- - l-oxy)-essigsäureestem, z. B. durch Erhitzen in einer alkanolischen Alkalilauge erfolgen. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Ester besteht darin, dass man eine Alkalimetallverbindung des l-Adamantols mit einem entsprechend der Definition für R. und 1) substituierten a-Brom-essigsäureester, a-Chlor-essigsäureester oder cc-Tosyloxy-essigsäureester in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie z. B.
Diäthylenglykoldimethyläther, in der Wärme umsetzt.
R ist in den Verbindungen der allgemeinen Formeln I und II beispielsweise Wasserstoff, ein niederer Alkylrest wie der Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sek. Butyl- oder Isobutylrest, ein Alkenylrest wie der Allyl- oder Methallylrest, ein Cycloalkyl- oder Cycloalkenylrest wie der Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, l-oder 2-Cyclohexenylrest, ein Aryl- oder substituierter Arylrest wie der Phenyl-, p-Tolyl-, 3,4-Dimethyl-phenyl-, p-Fluor-phenyl-, 0- oder p-Chlor-phe- nyl-, p-Brom-phenyl-, m- oder p-Trifluormethyl-phenyl-, p-Methoxy-phenyl-, p-Äthoxy-phenyl-, 3, 4-Dimethoxy-phenylrest.
R ist z. B. Wasserstoff, einer der oben genannten niederen Alkylreste oder zusammen mit Ei ein Äthylen-, Trimethylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen-, Hexamethylen- oder Heptamethylenrest oder ein methyl- und/oder isopropylsubstituierter Pentamethylenrest.
Bei den erfindungsgemäss herstellbaren Salzen von Säuren der allgemeinen Formel I handelt es sich beispielsweise um Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Magnesium- oder Calciumsalze, oder Salze von organischen Basen wie Diäthylamin, Triäthylamin, Diäthanolamin, N-Äthyl-diäthanolamin, Pyrrolidin, Piperidin, N-Äthyl-piperidin, l- (ss-Hydroxyäthyl)-piperidin, Morpholin, Procain, Benzylamin, Dibenzylamin, l-Phenyl-propyl- (2)-amin und weitere Amine, die oft zur Herstellung von Penicillansalzen Verwendung finden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Herstellung der neuen Derivate der 6-Amino-penicillansäure näher. Die Temperaturen sind darin in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1 : a) 16 g (75 mMol) 1-Brom-adamantan werden mit 80 ml Glykolsäure-n-butylester und 10 ml Collidin 15 h unter Rückfluss gekocht. Nach dem Abdestillieren des überschüssigen Glykolsäureesters bei 860/ 16 Torr wird das Reaktionsprodukt in 500 ml Äther gelöst, die Lösung dreimal mit je 500 ml Wasser, einmal mit 500 ml 0,5n-Salzsäure und zuletzt wieder mit 500 ml Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat
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getrocknet und eingedampft. Der zurückbleibende rohe a- (Adamantan-1-oxy) -essigsäure-n-butylester wird in 500 ml Äthanol mit 25 g Natronlauge und 50 mlWasser 12 h unter Rückfluss gekocht. Hierauf wird das Äthanol abgedampft, der Rückstand mit 500 ml Wasser, Aktivkohle und Hyflo (gemahlene Diatomeen-
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Nach Umkristallisation aus Cyclohexan erhält man 11g(72% der Theorie) α-(Adamant-1-oxy)-essig- säure als weisse Kristalle vom Smp. 129 - 1320. b) 0, 97 g (Adamant-l-oxy)-essigsäure und 0,7 ml Triäthylamin werden in 12 ml Dioxan und 10 ml
Aceton gelöst und auf 0 - 50 gekühlt. Dazu gibt man tropfenweise 0, 63 ml Chlorameisensäureisobutylester, gelöst in 5 ml Dioxan, rührt das Ganze 15 min bei 00 und filtriert dann vom Triäthylamin-hydro- chlorid ab. Zum Filtrat, das auf 00 gekühlt wird, gibt man eine Lösung von 1, 16 g 86, 1%piger 6-Amino- penicillansäure in 10 ml Wasser und 1 ml Triäthylamin. Die Reaktionslösung wird 60 min bei Zimmer- temperatur gerührt.
Hierauf werden 10 ml Wasser, das 1 g Natriumbicarbonat enthält, zugegeben und das Ganze zweimal mit je 25 ml Äther gewaschen. Die wässerige Phase überschichtet man mit 20 ml
Methyl-isobutyl-keton und stellt mit 10n-Schwefelsäure auf PH 2, 1 ein. Beim Rühren geht der grösste
Teil des Reaktionsproduktes als freie Säure in die organische Phase über. Die Schichten werden getrennt und der wässerige Teil wird noch zweimal mit je 5 ml Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Alle Methyl - - isobutyl-keton-Auszüge werden vereint, mit 5 ml Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat getrocknet.
Die Methyl-isobutylketon-Lösung wird nun mit piger Natriumbicarbonat-Lösung geschüttelt, bis der wässerige Teil das PH 6, 8-7, 0 erreicht hat. Man trennt die Phasen und schüttelt die organische Phase nochmals mit 5 ml Wasser aus. Die vereinigten wässerigen Anteile werden mit 25 ml Äther gewaschen und am Rotationsverdampfer von gelöstem Äther befreit. Die auf diese Weise erhaltene, klare und fast farblose Lösung des Natrium-Salzes von (Adamant-l-oxy)-methyl-penicillin wird bei tiefer Temperatur am Hochvakuum eingedampft bzw. lyophilisiert. Das Produkt, ein weisses voluminöses Pulver, hemmt das Wachstum von Staphylococcus aureus NCTC 7447 (National Collection of Type Cultures, England) im
Agar-Inkorporationstest in einer Konzentration von weniger als 0,01 biglml.
Beispiel 2 : a) 1, 14 g a- (Adamant-1-oxy) -propionsäure (= 10% Überschuss, bezogen auf 6-Amino-penicillansäu- re, Herstellung analog Beispiel 1, Smp. 110 - 1120 aus Benzin) werden in 5 ml Thionylchlorid gelöst und während 30 min unter Rückfluss gekocht. Man dampft das überschüssige Thionylchlorid unter Vakuum ab, löst den Rückstand in Benzol und dampft erneut ein. Den Rückstand trocknet man 1 h am Hochvakuum und verwendet anschliessend das rohe Säurechlorid ohne Reinigung für die folgende Reaktion. b) 1, 16 g 86, l%ige 6-Aminopenicillansäure werden in 25 ml Wasser, das 3 g Natriumbicarbonat ent- hält, gelöst und auf 0 - 50 gekühlt. Dazu gibt man tropfenweise das oben hergestellte Säurechlorid in
20 ml Aceton.
Nach der Zugabe, die etwa 10 min beansprucht, entfernt man das Eisbad und rührt das
Reaktionsgemisch 60 min bei Zimmertemperatur. Die Lösung wird nun mit 2 x 10 ml Äther extrahiert und dann mit 20 ml Methyl-isobutyl-keton überschichtet. Durch tropfenweises Zugeben von 10n-Schwe- felsäure stellt man den PH der wässerigen Phase auf 2, 1 ein. Die dabei ausfallende freie Säure von α-(Adamant-1-oxy)-äthyl-penicillin geht in die organische Phase über. Die Schichten werden getrennt und die wässerige Phase zweimal mit je 5 ml Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Man vereinigt die Me- thyl-isobutyl-keton-Lösungen und wäscht sie mit 5 ml Wasser. Das Alkali-Salz des a- (Adamant-l-oxy) - - äthyl-penicillins wird anschliessend auf gleiche Art wie im Beispiel 1 beschrieben gewonnen.
Es hemmt das Wachstum von Staphylococcus aureus NCTC 7447 im Agar-Inkorporationstest bei einer Konzentration
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hergestellte Penicillin hat ähnliche Eigenschaften wie das aus dem Racemat gewonnene.
Beispiel 3 : a) Aus 1, 29 g ct- (Adamant-l-oxy)-ss-methyl-buttersäure (= lOgo Überschuss, bezogen auf 6-Aminopenicillansäure, Herstellung analog Beispiel la, Smp. 96 - 980, aus Hexan/Cyclohexan) wird das Säurechlorid auf die gleiche Art, wie im Beispiel 2 beschrieben, hergestellt. b) 1, 16 g 86, 1' ige 6-Aminopenicillansäure werden in 30 ml wasserfreiem Chloroform und 2 ml Tri- äthylamin suspendiert und 30 min bei Zimmertemperatur gerührt. Die Lösung wird filtriert und das Filtrat auf 00 gekühlt. Dazu tropft man innerhalb von 5 min das in 10 ml Chloroform gelöste Säurechlorid und rührt das Reaktionsgemisch 1 h bei Zimmertemperatur.
Die klare hellgelbe Lösung wird am Rotationsverdampfer eingedampft (Wasserbadtemperatur 25 ) und der Rückstand in 30 ml Wasser und 50 ml Methyl-isobutyl-keton aufgenommen. Der PH des wässerigen Anteils wird mit 10n-Schwefelsäure unter Rühren auf 2, 1 eingestellt und die Phasen werden getrennt. Die
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wässerige Schicht wird mit 5 ml Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Durch Ausschütteln mit weiger Na- triumcarbonatlösung gewinnt man, wie im Beispiel 2 beschrieben, das Natrium-Salz von a- (Adamant- - l-oxy)-isobutyl-penicillin. Das Produkt, ein weisses, amorphes Pulver, ist nach Mikroanalyse und iodo- metrischer Titration 85-90o rein.
Im Agar-Inkorporationstest zeigt es folgende minimalen hemmenden Konzentrationen gegenüber Staphylococcus (R = hochresistent, r = schwach resistent, s = empfindlich ge- gen Penicillin G) :
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<tb>
<tb> Staphylococcus- <SEP> aureus <SEP> aureus <SEP> aureus <SEP> aureus <SEP> lactis <SEP> aureus
<tb> Stamm <SEP> Gigy <SEP> 5001 <SEP> Geigy <SEP> 5002 <SEP> Geigy <SEP> 5003 <SEP> Geigy <SEP> 5005 <SEP> NCTC <SEP> 8340 <SEP> Smith
<tb> R <SEP> r <SEP> R <SEP> r <SEP> s <SEP> s
<tb> Konzentration
<tb> in <SEP> g/ml <SEP> 1-10 <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> 1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1-1
<tb>
Im IR-Spektrum (Kaliumbromid) zeigt die Substanz eine starke Bande bei 5, 65 Il, die typisch für den ss-Laktamring ist.
Indem man an Stelle von 1, 29 g a- (Adamant-l-oxy) -ss-methyl-buttersäure, das ein Racemat dar-
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man z. B. auf folgende Art :
300 mg des Natriumsalzes von a- (Adamant-l-oxy) -isobuty1-penicillin werden in 10 ml Wasser ge- löst und mit 40 ml Äther überschichtet. Das Ganze kühlt man in Eis und säuert die wässerige Lösung unter
Rühren an (PH 2, 1). Die Schichten werden getrennt und die wässerige Schicht mit 5 ml Äther extrahiert.
Die vereinigten Ätherauszüge werden zweimal mit je 3 ml Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat ge- trocknet. Man kühlt die Lösung auf -15 bis -200 und gibt eine Lösung von 70 mg N-Äthyl-piperidin in 3 ml Äther zu. Das in feinen Tröpfchen ausfallende N-Äthyl-piperidinium-Salz befreit man mittels Zen- trifugieren von der Mutterlauge und löst es in 5 ml Dioxan. Das Dioxan wird bei tiefer Temperatur im
Hochvakuum wieder entfernt, wobei ein weisses hygroskopisches Pulver zurückbleibt. Bei in vitro-Versu- chen zeigt es die gleiche Aktivität wie das entsprechende Natriumsalz (s. Beispiel 3).
Beispiel 5 : Das l-Phenyl-propyl- (2)-ammonium-Salz von α-(Adamant-1-oxy)-isobutyl-peni- cillin gewinnt man leicht in reiner Form auf folgende Weise :
300 mg des Natriumsalzes von cx- (Adamant-l-oxy)-penicillin werden in 3 ml Wasser gelöst und im
Eisbad gekühlt. Dazu gibt man tropfenweise eine Lösung von 115 mg l-Phenyl-propyl- (2)-amin-hydro- chlorid in 3 ml Wasser. Der sofort entstehende flockige, weisse Niederschlag wird durch Zentrifugieren oder rasches Absaugen der Mutterlauge gewonnen. Man löst ihn in absolutem Benzol und lyophilisiert die
Lösung. Das dabei in fast quantitativer Ausbeute entstehende weisse Pulver ist in Wasser mässig löslich, in organischen Lösungsmitteln jedoch leicht löslich.
Gegen Staphylococcen hat es die gleiche Wirksamkeit (bei in vitro-Versuchen) wie das entsprechende Natriumsalz (s. Beispiel 3).
Beispiel 6 : Auf analoge Weise wie in den Beispielen 1 - 3 beschrieben werden aus den entspre-
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:g) ot- (Adamant-l-oxy)-sek. butyl-penicillin, h) -(Adamant-l-oxy-n-butyl-penicillin, i) ct- (Adamant-l-oxy)-p-chlorbenzyl-penicillin sowie j) ll (Adamant-1'-oxy)-cyclopent-1-yl]-penicillin.
Im IR-Spektrum erhalten alle diese Verbindungen eine starke Bande bei 5, 62 - 5, 65/l (Kaliumbro- mid).
Die minimalen hemmenden Konzentrationen aller dieser Penicilline gegen Staphylococcus aureus NCTC 7447 liegen bei in vitro-Versuchen bei 0, l p g/ml oder darunter.