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Verfahren zur Herstellung von neuen Penicillinderivaten
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von neuen Verbindungen mit antibakteriellen Eigenschaften, die als Nährstoffzusatz zur tierischen Nahrung, als Mittel zur Behandlung der Mastitis beim Vieh und als Therapeutikum bei infektiösen Erkrankungen, hervorgerufen durch grampositive und gramnegative Bakterien, sowohl bei Tieren als auch bei Menschen angewendet werden können, und sie be-
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Antibakterielle Stoffe wie Benzylpenicillin haben sich in der Vergangenheit als ausserordentlich wirksam gegen Infektionen mit grampositiven Bakterien erwiesen ; jedoch besitzen diese Stoffe den grossen Nachteil, dass sie in wässerigen Säuren unstabil sind, beispielsweise bei oraler Anwendung, und dass sie gegen zahlreiche Bakterienstämme unwirksam sind, beispielsweise gegen die meisten gramnegativen Bakterien.
Die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen sind dadurch besonders wertvoll, dass sie sowohl gegen grampositive als auch gegen gramnegative Bakterien eine starke antibakterielle Wirksamkeit aufweisen, u. zw. bei parenteraler und oraler Anwendung, und dass ausserdem gegen Säuren und Penicillinase widerstandsfähig sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Säuren der allgemeinen Formel
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worin R und R Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Alkoxy-, Phenyl-oder Halogenphenylgruppen bedeuten und von deren nicht toxischen Salzen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass 6-Aminopenicillansäuremit etwa der äquimolekularen Menge einer Säure oder deren funktionellem Derivat der allgemeinen Formel
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umgesetzt wird, und wobei das gewünschte Penicillin für den Fall, dass
X nicht-NI-4 ist, durch Hydrierung in Gegenwart eines Katalysators erhaltenwird, wonach man das gebildete Penicillin aus der Reaktionsmischung gewinnt.
In die Erfindung eingeschlossen sind auch die pharmazeutisch anwendbaren ungiftigen Salze von Carbonsäuren der Verbindungen der Formell einschliesslich der ungiftigen Metallsalze wie Natrium, Kalium, Calcium und Aluminium, die Ammoniumsalze und die substituierten Ammoniumsalze, beispielsweise die ungiftigen Salze von Aminen wie Trialkylamine einschliesslich des Triäthylamin, Procain,
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benzyläthylendiamin, Dehydroabiäthylamin, N, N-bis-Dehydroabiäthyläthylendiamin, niedere N-A1kylpiperidine (z. B. N-Äthylpiperidin) u. a. Amine, die zur Bildung von Salzen mit Benzylpenicillin verwendet wurden.
Ferner sind in die Erfindung die ungiftigen sauren Additionssalze dieser Amine einschliesslich der mineralsauren Salze wie Hydrochlorid, Hydrobromid, Hydrojodid, Sulfat, Sulfamat und Phosphat sowie die sauren organischen Additionssalze wie Mallat, Acetat, Citrat, Oxalat, Succinat, Benzoat, Tartrat, Fumarat, Malat, Mandelat, Ascorbat u. ähnl. eingeschlossen. Auch die leicht hydrolysierenden Ester oder Amide, die durch chemische oder enzymatische Hydrolyse in die freie Säure umgewandelt werden, sind in die Erfindung mit einbezogen.
Der hierin verwendete Ausdruck "niedere Alkylgruppe" bezeichnet sowohl gerade als auch verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1-6 Kohlenstoffatomen wie Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Amyl, Hexyl usw. In gleicher Weise bezieht sich der Ausdruck"niedere" als Teil der Beschreibung einer andern Gruppe wie "niedere Alkoxygruppe" auf den Alkylteil dieser Gruppe.
Das a-Kohlenstoffatom der Acylgruppe (an dem die a-Aminogruppe hängt) ist ein asymmetrisches Kohlenstoffatom, und deshalb können die erfindungsgemässen Verbindungen in zwei optisch aktiven, isomeren Formen (dem d-und 1-Diastereoisomeren) und auch als Mischung der beiden optisch aktiven Formen auftreten. Obwohl das d-Isomere die bevorzugte Form darstellt, sind alle isomeren Formen dieser Verbindungen in die Erfindung eingeschlossen. Gleichfalls einbezogen in die Erfindung sind die leicht hydrolysierenden Ester, die durch chemische oder enzymatische Hydrolyse in die freien Säuren übergeführt werden.
Im Zusammenhang mit den vorstehendenBetrachtungen über die Diastereoisomeren dieser Erfindung soll darauf hingewiesen werden, dass ausser den beiden, die durch das asymmetrische Kohlenstoffatom der Seitenkette bedingt sind, noch viele andere Isomere wegen des asymmetrischen Kohlenstoffatoms im Kern der 6-Aminopenicillansäure möglich sind. Diese Isomeren sind jedoch nicht bedeutend, da die 6-Aminopenicillansäure als Produkt eines Fermentationsverfahrens durchwegs eine Konfiguration aufweist ; diese 6-Aminopenicillansäure wird zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindung verwendet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wonach die Penicilline von Formel I hergestellt werden können, besteht in der Umsetzung von 6-Aminopenicillansäure oder deren neutraler Salze wie Natrium-, Kalium- oder Triäthylaminsalze mit einem salzsauren Chlorid des entsprechenden a- (Thi- enyl)-glycins der allgemeinen Formel
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worin
R 2 und R 3 die obige Bedeutung besitzt.
Das salzsaure (x- (Thienyl)-glycylchlorid kann durch Umsetzung des entsprechenden a- (Thienyl) - - glycins, das in einem geeigneten Lösungsmittel suspendiert und auf OOC abgekühlt wurde, mit etwa
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der äquimolekularen Menge Phosphorpentachlorid hergestellt werden. Das salzsaure a- (Thienyl)-glycylchlorid scheidet sich als Niederschlag ab und kann durch Filtrieren gewonnen werden. Dieses Produkt wird langsam einer Lösung einer etwa äquimolekularen Menge von 6-Aminopenicillansäure oder deren Salz in Wasser oder einem wässerigen Medium mit niedrigem PH - Wert zugesetzt und auf einer Temperatur von etwa 00C gehalten.
Nach Beendigung des Zusatzes des salzsauren Chlorids wird die
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lation im Vakuum entfernt.
Die verbleibende wässerige Lösung der gewünschten 6- [ct-Arnino-ct- (thienyl)-acetamido]-peni- cillansäure wird zur Entfernung der unlöslichen Bestandteile filtriert, das Filtrat auf etwa 50C abgekühlt, mit etwa einem Viertel des Volumens Methylisobutylketon überschichtet und unter Rühren bis zu einem pH-Wert von etwa 2 angesäuert. Die Methylisobutylketon-Schicht wirdabgetrenntundverworfen. Dann wird die wässerige Schicht auf etwa 00C abgekühlt und mit einer Lösung von Dioctylnatriumsulfosuccinat in Methylisobutylketon extrahiert. Der Extrakt wird filtriert und auf einen pi-Wert von etwa 5 bis 6 gebracht, bei dem sich ein Niederschlag der gewünschten 6 substituierten Penicillansäure bildet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wonach die Penicilline von Formel I hergestellt werden können, besteht in der Umsetzung von 6-Amino-penicillansäure, vorzugsweise in Form eines neutralen Salzes wie dem Natriumsalz oder dem Triäthylaminsalz, mit einem < x- (Thienyl) - et- - (aminosubstituiertem)-Acetylchlorid der allgemeinen Formel
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worin R 2, R sund R 6 die oben angegebene Bedeutung hat und R60CO- eine blockierende Gruppe zum Schutze derAminogruppeodereinfunktionelles Äqui- valent dieser Säure darstellt, die als Acylierungsmittel für die primäre Aminogrup- pe der 6-Aminopenicillansäure wirken kann, worauf die blockierende Gruppe von der Aminogruppe durch Hydrierung unter milden Bedingungen,
um eine Zerstörung des Penicillinkernes zu vermeiden, abgetrennt wird.
Solche funktionelle Äquivalente sind die entsprechenden Säurebromide, die Säureanhydride und die gemischten Anhydride mit andern Carbonsäuren einschliesslich der Monoester und besonders der
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inerten Träger wie Kohlenstoff, Bariumcarbonat, Strontiumcarbonat oder Diatomeenerde entfernt werden. Die Hydrierung erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck in Gegenwart eines Lösungsmittels wie Wasser, einem nicht reduzierenden organischen Lösungsmittel wie Äthanol oder Dioxan oder einer wässerigen Lösung dieser Stoffe, wobei der pH-Wert der Reaktionsmischung im wesentlichen neutral ist, beispielsweise also zwischen 5 und 9 liegt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wonach die Verbindungen der Formel I hergestellt werden können, besteht in der Umsetzung der entsprechenden a-(Thienyl)-a-aminoessig- säure mit 6-Aminopenicillansäure in Gegenwart eines Carbodiimids, in dem eine Lösung eines Carbodiimids wie N, NI- Dicy c10hexyldiimid oder N, NI- Diisopropyldiimid, in Dioxan oder andern Lösungsmitteln wie Tetrahydrofuran, Methylenchlorid usw. zu einer Lösung einer etwa äquimolakularen Menge eines neutralen Salzes der 6-Aminopenicillansäure in einer wässerigen Lösung von Dioxan, Tetrahydrofuran, Methylenchlorid usw. gegeben wird.
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Eine Lösung einer etwa äquimolekularenMenge a- (Thienyl)-ct-aminoessigsäure wirdlangsam zugesetzt und die Mischung unter Kühlen 1 - 2 h gerührt. Dicyclohexylharnstoff, der sich als Niederschlag abscheidet, wird durch Filtrieren entfernt. Das Filtrat wird der Gefriertrocknung unterworfen und der so erhaltene Feststoff in wenig Wasser gelöst. Der PH-Wert wird auf etwa 6 - 7 eingestellt und die Lösung zum Entfernen der unlöslichen Bestandteile filtriert. Die sich ergebende wässerige Lösung der gewünschten 6- [a-Amino-a- (thienyl) -acetamido] -penicillansäure kann zwecks Isolierung der Substanz wie oben beschrieben behandelt werden.
Die substituierten a- (Thienyl) -a-aminoessigsäuren und die entsprechenden Acetylchloride, die bei der Herstellung der Verbindungen dieser Erfindung verwendet werden, können nach vielen synthetischen Verfahren hergestellt werden, die allgemein bekannt sind. Die meisten dieser Ausgangsverbindungen sind vorbeschrieben und viele sind im Handel erhältlich. Erörterungen über Verfahren zur Herstellung dieser Ausgangsverbindungen findet man beispielsweise in dem Wert "Chemystry of Carbon Compounds", E. H. Rodd, Vol. IVA [1957]. Die Herstellung von a - (2-Thienyl) -glycin und a- (3-Thienyl) -glycin ist für die Darstellungsverfahren erläuternd. Die Säuren können nach denVerfahren, dieindenBer.,19,2115 [1886] und in den C.
A. 53,4249 b beschrieben sind, hergestellt werden.
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(Thienyl)-a- (aminosubstituierten)-actylhalogenideChlorkohlensäure hergestellt werden. So ergibt die Umsetzung äquivalenter Mengen von a - Thienylglycin mit Benzylchlorcarbonat eine α-(Carbonbenzyloxyamino)- thienylessigsäure. Diese kann entsprechend der oben stehenden Formel III in das saure Chlorid übergeführt werden, wobei R eine Benzylgruppe ist, Wahlweise kann diese Säure auch in das funktionell äquivalente Acylierungsmittelwie in das Säureanhydrid und das gemischte Anhydrid mit andern Carbonsäuren oder in Monoester und besonders in niedere aliphatische Carbonsäureester übergeführt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wonach Penicilline der Formel I hergestellt werden können, besteht in der Umsetzung von 6-Aminopenicillansäure mit einem a- (Thienyl)-a-azidoacetylchlorid der allgemeinen Formel
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worin
R und R3 die oben beschriebene Bedeutung hat oder einem funktionellen Derivat dieser Säure, das als Acalisierungsmittel für die primäre Aminogruppe der 6-Aminopenicillansäure dienen kann, und anschliessender Hydrierung der Azidogruppe unter milden Bedingungen, um die
Zerstörung des Penicillinkernes zu vermeiden.
Solche funktionell äquivalente Acylierungsmittel und ihre Herstellung ist oben beschrieben worden.
Die α- (Thienyl)-α-azidoessigsäure kann nach einem Verfahren hergestellt werden, das von W. Huber inJourn. Am. Chem. Soc. 77, 112-116 [1955] beschrieben wurde.
Die oben beschriebenen Acylierungsreaktionen können in einem Temperaturbereich von ungefähr - 50 bis 40 C erfolgen. Zwecks Erzielung bester Ausbeuten bei verhältnismässig kurzen Reaktionszeiten wird die Acylierung vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr-15 bis 100e durchgeführt.
Beim Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der obigen Formel I liegen die Verbindungen mitunter in wässeriger Lösung in Form ihrer Natrium- oder Kaliumsalze vor. Diese Verbindungen in wässeriger Phase können dann in die freien Säuren durch Zusetzen einer verdünnten Mineralsäure wie beispielsweise 5 n-HSO bis zu einem pH-Wert von 2, vorzugsweise in der Kälte unter einer Ätherschicht, übergeführt werden. Die freie Säure kann dann mit einem mit Wasser nicht mischbarenorganischen Lösungsmittel wie Äther extrahiert und der Extrakt, falls erwünscht, rasch in der Kälte mit Wasser gewaschen und mit wasserfreien NaSO getrocknet werden, worauf die freie Säure aus der Ätherlösung gewonnen wird.
Das Produkt im Ätherextrakt in Form der freien Säure kann in jedes gewünschte Metall- oder Aminsalz übergeführt werden, insbesondere in die pharmazeutisch verträglichen, oben beschriebenen ungiftigen Aminsalze, indem es mit der entsprechenden Base, beispielsweise einer freien Base wie Procain oder einer Lösung von Kalium-2-äthylhexanoat in trockenem n-Butanolbehan-
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delt wird. Diese Salze sind gewöhnlich inLösungsmitteln wie Äther unlöslich und können durch einfaches Filtrieren gewonnen werden.
Die nachfolgenden Beispiele dienen nur zur Erläuterung der Erfindung und schränken diese nicht ein.
Beispiel 1: Herstellung von d, 1-6-[α-Amino-(2-thienyl)-acetamido]-penicillansäure, α-(2-Thienyl)-glycin (5 g, 0,032 Mol, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Ber. 19, 2115 [1886] wird in 35 ml Methylenchlorid suspendiert und unter Rühren auf-7 C in Gegenwart von Calciumchlorid als Trockenmittel abgekühlt. Phosphorpentachlorid (10 g, 0,048 Mol) werden auf einmal zugesetzt, wobei die Temperatur auf -30C ansteigt. Die Mischung wird 1/2 h lang gerührt, wobei die Temperatur zwischen-5 und 00C gehalten wird ; dann werden 15 ml Methylenchlorid zugesetzt, während das
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wird schnell gerührt, und ein purpurfarbener Brei wird erhalten.
Das Produkt, salzsaures d, l-a- (2-Thienyl) - - glycylchlorid wird durch Filtrieren unter vermindertem Druck gesammelt, dreimal mit Methylenchlo- rid gewaschen und im Vakuum über PO getrocknet. Das Gewicht der Substanz beträgt 5,9 g, was einer zuigen Ausbeute entspricht.
Der pH-Wert der Lösung von 6-Aminopenicillansäure (4, 1 g 0,019 Mol) in 80 ml Wasser wird auf 6,3 durch Zusatz einer wässerigen Lösung von NaOH von 10 Gew. -0/0 unter Rühren eingestellt. Die Lösung wird dann mit 340 ml Aceton verdünnt und auf -50C abgekühlt, Der PH- Wert der Lösung wird nun rasch durch Zusatz von 6n-HCl zu der gut gerührten Mischung auf 2, 5 eingestellt. Zu dieser Lösung wird salzsaures d, 1-α-(2-Thienyl)-glycylchlorid (5,9 g, 0,028 Mol) innerhalb von 20min zugesetzt, wäh-
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von lomiger NaOH auf 4,5 eingestellt. Das Aceton wird unter vermindertem Druck bei 30 - 340C entfernt, und die Lösung zur Entfernung unlöslicher Anteile filtriert.
Das Filtrat, das einen pH-Wert von 4 aufweist, wird auf 50C abgekühlt, der pH-Wert durch Zusatz 10%figer NaOH auf 7 eingestellt, mit 20 ml Methylisobutylketon überschichtet und mit piger HSO auf einen pH-Wertvon 2 angesäuert,
Bei Entfernung der Methylisobutylketonschicht klärt sich die Farbe der restlichen wässerigen Schicht auf. Diese wässerige Schicht wird erneut mit 20 ml Methylisobutylketon extrahiert, wobei die Extrakte verworfen werden. Die wässerige Schicht wird nun auf 00C abgekühlt und bei einem pH-Wert von 2 mit einer 10%igen Lösung von Dictylnatriumsulfosuccinat (5,3 g; 0,013 Mol) in Methylisobutylketon extrahiert.
Der Methylisobutylketon-Extrakt wird durch Dekantieren abgetrennt, durch wasserfreies NaSO filtriert und durch Verdampfen unter reduziertem Druck bei 300C leicht eingeengt. Anschliessend wird er auf einen pH-Wert von 5,3 durch Zusatz von Triäthylamin gebracht. Die sich bildende feste Substanz wird durch Filtrieren unter vermindertem Druck gesammelt, mit Äther aufgeschlämmt, erneut filtriert und im Vakuum über P20s getrocknet. Das Produkt, d, 1-6-[α-Amino-(2-Thienyl)-acetami- do]-penicillansäure wiegt 2, 6 g und besitzt eine ss-Lactamstruktur, wie eine Infrarotanalyse ergab; es schmilzt unter Zersetzung bei 186-1900C und hemmt den Staph. aureus Smith bei einerKonzen- tration von 0, 2 mcg/ml.
Beispiel 2: Herstellung von d,1-6-[α-Amino-(3-thienyl)-acetamido]-penicillansäure.
α-(3-Thienyl)-glycin (5 g: 0, 032 Mol, erhalten nach dem Verfahren in C. A. 53, 4249 b), wird in 35 ml Methylenchlorid suspendiert und auf -70C unter Rühren in Gegenwart von Calciumchlorid als Trockenmittel abgekühlt. Phosphorpentachlorid (10g ; 0, 048 Mol) wird auf einmal zugesetzt, wobei die Temperatur auf -30C ansteigt. Die Mischung wird 1/2 h gerührt, wobei die Temperatur zwischen - 5 und 00C beträgt ; dann werden unter Rühren von abermals 1/2 h bei -5 - 0 C 15 ml Methylenchlorid zugegeben. Anschliessend werden 10 Tropfen Dimethylformamid und weitere 20 m1 Methylenchlorid zur Verdünnung der Mischung zugesetzt. Die Mischung wird nun rasch gerührt, und es ergibt sich ein purpurfarbener Brei.
Das Produkt, salzsaures d,1-α-(3-Thienyl)-glycinchlorid, wird durch Filtrieren unter vermindertem Druck gesammelt, dreimal mit Methylenchlorid gewaschen und im Vakuum über P, 0s getrocknet. Das Gewicht der Substanz beträgt 5,9 g, was einer Ausbeute von 72%entspricht.
Der PH-Wert einer Lösung von 6-Aminopenicillansäure (4, 1 g, 0,019 Mol) in 80 ml Wasser wird durch Zusatz von 10%iger NaOH unter Rühren auf 6, 3 eingestellt. Die Lösung wird nun mit 340 ml Aceton verdünnt und auf -50C abgekühlt. Durch Zugeben von 6n-HCl zu der gut gerührten Lösung wird der pH-Wert der Lösung rasch auf 2,5 eingestellt. Zu dieser Lösung wird salzsaures d. l- 0'. - (3- - Thienyl)-glycylchlorid (5, 9g ; 0, 028 Mol) innerhalb von 20min zugesetzt, wobei der pH-Wert durch Zusetzen von 10%iger NaOH auf 2 - 2, 5 gehalten wird.
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Nach Beendigung des Zusatzes wird die Lösung weitere 5 min gerührt und der pH-Wert durch Zugabe von 10%iger NaOH auf 4, 8 eingestellt. Das Aceton wird unter vermindertem Druck bei 30 bis 340C entfernt und die Lösung zur Entfernung der unlöslichen Bestandteile filtriert. Das Filtrat. das einen pH-Wert von 4 aufweist, wird auf 50C abgekühlt, der pH-Wert durch Zusetzen 10%iger NaOH auf 7 eingestellt, die Lösung mit 20 ml Methylisobutylketon überschichtet und mit 20%iger H2SO4 auf einen pro-vert von 2 angesäuert. Bei Entfernung der Methylisobutylketonschicht klärt sich die Farbe der zurückbleibenden wässerigen Schicht auf. Diese wässerige Schicht wird erneut mit 20 ml Methylisobutylketon extrahiert, und das Extrakt wird verworfen.
Die wässerige Schicht wird nun auf 0 C abgekühlt und bei einem PH-Wert von 2 mit einer 10% igen Lösung von Dioctylnatriumsulfonsuccinat (5,3 g; 0,013 Mol) in Methylisobutylketon extrahiert.
Der Methylisobutylketon-Extrakt wird durch Dekantieren abgetrennt, durch wasserfreies Na SO filtriert und durch Verdampfen unter vermindertem Druck bei 300C leicht eingeengt. Durch Zusatz von Triäthylamin wird er dann auf einen PH- Wert von 5, 3 gebracht. Die sich bildende feste Substanz wird durch Filtrieren unter vermindertem Druck gesammelt, mit Äther aufgeschlämmt. erneut filtriert und im Vakuum über P2O5 getrocknet. Das Gewicht der d,1-6-[α-Amino-(3-thienyl)-acetamido]-pe- nicillansäure beträgt 2, 6 g ; die Verbindung weist die ss-Lactamstruktur auf, wie eine Infrarotanalyse ergab, und hemmt den Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0, 001 Gew.-%.
Beispiel 3: Herstellung von d,1-6-[α-Amino-(3-thienyl)-acetamido]-penicillansäure. α-(3-Thienyl)-glycin (4,8 g; 0,03 Mol) wird in 55 ml Methylenchlorid suspendiert undauf-100C unter Rühren in Gegenwart von Calciumchlorid als Trockenmittelabgekühlt. Phosphorpentachlorid (9, 4g ; 0, 045 Mol) wird auf einmal zugesetzt, wobei die Temperatur auf -30C ansteigt. Die Mischung wird 45 min gerührt, wobei die Temperatur zwischen-10 und 50C beträgt. Dann werden 10 Tropfen Dimethylformamid zugesetzt und abermals 45 min gerührt. Das salzsaure d, l-ct- (3-Thienyl)-glycylchlorid wird durch Filtrieren unter vermindertem Druck gesammelt, dreimal mit Methylenchlorid gewaschen und im Vakuum über PO getrocknet.
Das Gewicht der Substanz beträgt 3, 8 g, was einer Ausbeute von 60% entspricht,
Der PH-Wert einer Lösung von 6-Aminopenicillansäure (2,6 g ; 0, 012 Mol) in 50 ml Wasser wird durch Zusatz von l Obiger Natronlauge unter Rühren auf 7 eingestellt. Die Lösung wird nun mit200ml Aceton verdünnt und auf 70C abgekühlt. Durch Zugeben von 6n-HCI zu der gut gerührten Lösung wird der pH-Wert rasch auf 3 eingestellt. Zu dieser Lösung wird salzsaures d, l- < x" (3-Thieny1) -glycy1chlo- rid (3, 8 g ; 0, 018 Mol) innerhalb von 20 min zugesetzt, wobei der pH-Wert durch Zugabe von 100/oiger NaOH auf 3-3, 5 gehalten wird.
Nach Beendigung des Zusatzes von salzsaurem Chlorid wird die Lösung noch 15 min und der PHWert durch Zugabe von 100/0iger NaCH auf 7 eingestellt. Das Aceton wird untervermindertem Druck bei 370C entfernt und die Lösung zur Entfernung der unlöslichen Bestandteile filtriert. Durch Zusetzen von 20% iger H SO wird das Filtrat auf einen pH-Wert von 2 eingestellt, und zweimal mit Methylisobutylketon extrahiert ; die Extrakte werden verworfen. Die wässerige Schicht wird nun auf 00C abge- kühlt und mit einer 10% igen Lösung von Dioctylnatriumsulfosuccinat (3,3 g; 0,0075 Mol) inMethylisobutylketon extrahiert.
Das Methylisobutylketon wird durch Dekantieren abgetrennt, durch wasserfreies Na SO. filtriert und durch Verdampfen unter vermindertem Druck bei 300C leicht eingeengt. Durch Zusatz von Tri- äthylamin wird er dann auf einen PH- Wert von 6, 5 gebracht. Die sich bildende feste Substanz wird durch Filtrieren unter vermindertem Druck gesammelt, mit Äther aufgeschlämmt, erneut filtriert und im Vakuum über P. O, getrocknet. Das Gewicht der d, 1-6-[α-Amino-(3-thienyl)-acetamido]-peni- cillansäure beträgt 0, 9 g ; die Verbindung schmilzt bei 177 - 1800C unter Zerfall, weist die ss - Lac- tamstruktur auf, wie eine Infrarotanalyse ergab, und hemmt den Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0, 001 Gew.-%.
Beispiel 4: Herstellung von 6-[α-Amino-(5-äthyl-2-thienyl)-acetamido]-penicillansäure.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, ausser dass α-(5-äthyl-2-thienyl)-glycin, hergestellt gemäss C. A. 49,8244 c, für a- (2-thienyl) -glycin eingesetzt wird. Die Substanz weist 6-Lactam- struktur auf, wie durch Infrarotanalyse ermittelt wurde, und hemmt den Staph. aureusSmithbeieiner Konzentration von 0,001 Gew.-%.
Beispiel 5 : Herstellung von 6- [α-Amino-(5-methyl-2-thienyl)-acetamido]-penicillansäure.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, ausser dass α-(5-Methyl-2-thienyl)-glycin, herge- stellt gemäss C. A. 49,8244 d, für a- (2-Thieny1) -glycin eingesetzt wird. Die Substanz weist die ss Lactamstruktur auf, wie durch Infrarotanalyse ermittelt wurde und hemmt den Staph. aureus Smith
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Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, ausser dass (5-t-Butyl-2-thienyl)-glycin, hergestellt gemäss C. A. 51,4944 b, für a- (2-Thienyl) -glycin eingesetzt wird. Das Produkt weist die ss -Lactam- struktur auf, wie durch. Infrarotanalyse ermittelt wurde, und hemmt den Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gel.-%.
Beispiel 7 : Herstellung von 6- [α-Amino-(2,5-dimethyl-3-thienyl)-acetamido]-penicillan- säure.
Das Verfahren vonBeispiel 2 wird wiederholt, ausser dass α-(2,5-Dimethyl-2-thienyl)-glycin, herge- stellt gemäss C. A. 51,4944 a [1957], für a- (2-Thienyl) -glycin eingesetzt wird. Das Produkt weist die ss-Lactamstruktur auf, wie durch Infrarotanalyse ermittelt wurde, und hemmt den Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gew. -0/0.
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Eine Probe von d, 1-α-(3-Thienyl)-glycin wird in bekannter Weise zu einem optisch aktiven Isomeren umgesetzt, das als Hydrochlorid isoliert wurde.
Das erhaltene (-)-α-(3-Thienyl)-glycinhydro-
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Zu einer Lösung von 11 g (0,068 Mol) (-)-a- (3-Thienyl)-glycinhydrochlorid und 8, 2 g (0, 21Mol) Natriumhydroxyd in 80 ml Wasser bei 50C werden 12, 8 g (0, 075 Mol) Carbobenzoxychlorid zugesetzt. Die Mischung wird 2 h kräftig gerührt und mit Äther extrahiert ; die wässerige Schicht wird nun abgetrennt, mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 2 eingestellt und mit Äthylacetat extrahiert. Die or- ganische Schicht wird über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck ein- gedampft ; es ergeben sich 13, 8 g N-Carbobenzoxy-(-)-α-(3-thienyl)-glycin, das bei 122-1240C schmilzt.
Äthylchloroformiat (4,0 g ; 0,037 Mol) wird innerhalb von 5 min tropfenweise zu einer gerührten Mischung von 10,9 g (0,037 Mol) N-Carbobenzoxy-(-)-α-(3-thienyl)-glycin, 40 g (0,037 Mol) 2,6-Lutidin und 100 ml Dimethylformamid bei 50C gegeben ; das Rühren wird weitere 15 min fortgesetzt.
Eine Lösung von 8 g (0,037 Mol) 6-Aminopenicillansäure in 75 ml Wasser sowie 25 ml 2,6-Lutidin werden auf einmal bei 50C zugesetzt. Die Mischung wird 15 min gerührt, mit 300 ml Wasser verdünnt und mit verdünnter Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 2 angesäuert. DasPenicillinwirdmit Äther extrahiert, mit Wasser gewaschen und abermals mit 200 ml einer verdünnten wässerigen Natriumcarbonatlösung extrahiert. Dann werden zur Einstellung des PH-Wertes auf 7 einige Tropfen Essigsäure zugesetzt. Die Mischung wird bei einem Druck von 3,5 kg/cm2 innerhalb von 20 min bei 250C unter Verwendung von Palladium auf Kieselgur als Katalysator hydriert. Der PH- Wert wird mit verdünnter Schwefelsäure auf 2 verringert und der Katalysator durch Filtrierenabgetrennt.
DasFiltratwird mit einer Lösung von 8 g Dioctylnatriumsulfosuccinat in 150 ml Methylisobutylketon extrahiert. die organische Schicht entfernt und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das Trockenmittel wird abfiltriert und der l1i- Wert des Filtrats durch Zusatz von Triäthylamin auf 4,5 eingestellt. Die sich bildende feste Substanz wird mit 5 ml Wasser aufgeschlämmt und abfiltriert. Durch Lösen in 10ml Wasser, das zur Erhöhung des PH- Wertes auf 8,5 genügend Ammoniumhydroxyd enthält, und Ausfällen durch Einstellen des pH-Wertes mit Essigsäure, wird sie umkristallisiert.
Die 6- [(-)-α-Amino-(3-thienyl)- - acetamido]-penicillansäure wird durch Filtrieren gesammelt ; das Gewicht beträgt 750 mg, die Verbindung schmilzt unter Zerfall bei 2050C und hemmt den Staph. aureus Smith bei einer Konzentration von 0,001 Gel.-%.
Beispiel 9 : Herstellung von d, 1-6- [α-Amino-(3-thienyl)-acetamido]-penicillansäure.
α-Azido-(3-thienyl)-essigsäure wird mit der äquimolakularen Menge Thionylchlorid bei Rückfluss- temperatur umgesetzt, und das entstandene α-Azido-(3-thienyl)-acetylchlorid wird durch Destillation unter vermindertem Druck abgetrennt, a-Azido- (3-thienyl)-acetylchlorid (24, 2g ; 0, 12 Mol) in 15 ml Aceton wird langsam einer gerührten Lösung von 26,2 g (0, 12 Mol) 6-Aminopenicillansäure und 29, 4 g (0,35 Mol) Natriumbicarbonat in 500 ml einer gleichvolumigen Mischung von Wasser und Aceton bei 00C zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird auf 0 - 50C gehalten und 3 h gerührt.
Der pH-Wert der Mischung wird mit Natriumbicarbonat auf 7 eingestellt ; dann wird diese zur Entfernung des Acetons mit Äther extrahiert und mit verdünnter Salzsäure auf einen pu-Wert von 2,5 angesäuert.
Das Azidopenicillin wird mit Äther extrahiert, mit Wasser ausgewaschen und anschliessend erneut mit verdünnter wässeriger Natriumcarbonatlösung extrahiert. Mit einigen Tropfen Essigsäure wird der PH- Wert auf 7 eingestellt, und die Mischung wird hydriert und isoliert, wie im Beispiel 7 beschrie-
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ben wurde. Die d, l-6- [a-Amino- (3-thienyl)-acetamido]-penicillansäure weist die ss-Lactamstruktur auf, wie die Infrarotanalyse ergab. Sie schmilzt unter Zerfall bei 177-180 C und hemmt den Staph.
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-0/0.Eine Mischung von 25 g (0, 157 Mol), d,1-α-Amino-(2-thienyl)-essigsäure und 43,6 g (0,188 Mol) d-10-Camphersulfonsäure in 250 ml Aceton wird zum Sieden erhitzt, um die festen Stoffe in Lösung zu bringen.
Die heisse Lösung wird zur Entfernung sämtlicher unlöslichen Anteile filtriert und das Filtrat im Eisbad gekühlt. Der sich ergebende kristalline Niederschlag wird abfiltriert, mit Aceton gewaschen und an der Luft getrocknet ; es ergeben sich 27, 2 g des diastereoisomeren Camphersulfonats der Aminosäure. Dieses Salz wird in etwas Wasser gelöst, der pH-Wert mit konzentriertem NH OH auf 6, 3 eingestellt und die Mischung im Eisbad gekühlt.
Das kristalline Produkt, (-) -a-Amino - (2- -thienyl)-essigsäure, wird abfiltriert, mit Wasser und Aceton gewaschen, zweimal aus Isopropanol um-
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<tb>
<tb> Analyse <SEP> für <SEP> C <SEP> H <SEP> NO <SEP> S <SEP>
<tb> Berechnet <SEP> Gefunden
<tb> C <SEP> 45, <SEP> 8 <SEP> 45, <SEP> 5 <SEP>
<tb> H <SEP> 4,49 <SEP> 4,52
<tb> N <SEP> 8,91 <SEP> 8,80
<tb>
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<tb>
<tb>
-a-AmAnalyse <SEP> für <SEP> C14H17N3O4S2 <SEP> . <SEP> 3 <SEP> H2O
<tb> Berechnet <SEP> Gefunden
<tb> C <SEP> 41, <SEP> 3 <SEP> 41, <SEP> 6 <SEP>
<tb> H <SEP> 5,68 <SEP> 5,90
<tb>
Beispiel 11: Herstellung von d,1-6-[α-Amino-α-(3,5-dichloro-2-thienyl)-acetamido]-peni- cillansäure. a-N-Carbobenzyloxychlorid (0,06 Mol) wird langsam unter kräftigem Rühren einer gekühlten Lo- sung von d,1-α-Amino-α-(3,5-dichlor-2-thienyl)-essigsäure (0,05 Mol) in 100 ml 4'igerNatronlau- ge zugesetzt, während die Temperatur auf 3 - 50C gehalten wird. Die Mischung wird 2 h lang kräftig gerührt, mit Äther extrahiert, und die wässerige Schicht wird abgetrennt, mit Salzsäure auf PH 2 angesäuert und mit Äthylacetat extrahiert.
Die organische Schicht wird über wasserfreiem Magnesium-
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a -- (3, 5-dichlor-2-thienyl)-essigsäure erhalten wird.
Diese Säure (0,025 Mol), Thionylchlorid (0,3 Mol) und 2 Tropfen Pyridin werden langsam unter Rühren auf ungeführ 600C erwärmt ; an diesem Punkt setzt eine heftige Reaktion ein. Wenn die Reaktionswärme nachlässt (nach ungefähr 5 min), wird die Reaktionsmischung etwa 1 h unter Rückfluss erhitzt. Dann wird das überschüssige Thionylchlorid unter vermindertem Druck entfernt und das Produkt, a-N-Carbobenzyloxyamino-a- (3, 5-dichlor-2-thienyl) -acetylchlorid, durch Destillation unter vermindertem Druck als ein Öl erhalten.
Eine Lösung der letztgenannten Substanz (0, 02 Mol) in 30 ml Aceton wird tropfenweise einer kräftig gerührten Lösung von 6-Aminopenicillansäure (0,02 Mol) und Natriumbicarbonat (0,02 Mol) in einem Gemisch von 50 ml Wasser und 25 ml Aceton bei 00C zugesetzt. Nachdem alles Säurechlorid zugesetzt ist, wird die Reaktionsmischung 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wird dann mit 100 ml Methyl-isobutylketon extrahiert, die wässerige Schicht auf PH 2 angesäuert und noch-
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und mit trockenem Äther verdünnt. Dann wird Kalium-2-äthylhexanoat zugesetzt und das Produkt, das Kaliumsalz der 6- [a-Carbobenzyloxyamino-a- (3, 5-diclúor-2-thienyl) -acetamido] - penicillansäure, durch Filtrieren gewonnen.
Das N-Carbobenzyloxyaminopenicillin wird in 25 ml Wasser suspendiert, das PH auf 7 eingestellt und die Mischung unter einem Druck von 3,5 kg/cm2 während 20 min bei 250C hydriert, wobei 5 g 300/0iges Palladium auf Celit als Katalysator verwendet wird. Das I1I wird mit Schwefelsäure auf 2 ein- gestellt und der Katalysator wird abfiltriert. Das Filtrat wird mit einer Lösung von 5 gDioctylnatrium- sulfosuccinat in Methylisobutylketon extrahiert ; die organische Schicht wird abgetrennt und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, Das Trocknungsmittel wird abfiltriert und das PH des Filtrats durch Zusatz von Triäthylamin auf 4,5 eingestellt.
Der gebildete Feststoff wird abfiltriert und umkristallisiert, indem man ihn in 5 ml Wasser, dessen pH mit Ammoniumhydroxyd auf 8, 5 eingestelltworden war, löst und durch Ansäuern auf PH 5 mittels Essigsäure ausfällt. Das Produkt, 6- [a-Amino-a- -(3,5-dichlor-2-thienyl)-acetamido]-penicillansäure, wird abfiltriert und getrocknet, Es enthält die ss-Lactamgruppe, wie sich durch Infrarotanalyse nachweisen lässt, und hemmt Staphylococcus aureus Smith in einer Konzentration von 0,001 Gew.-%.
Beispiel 12: Herstellung von d,1-6-[α-Amino-α-(5-phenyl-2-thienyl)-acetamido]-penicil- lansäure.
Nach der Arbeitsweise des vorhergehenden Beispiels wird d,1-α-Amino-α-(5-phenyl-2-thienyl)- - essigsäure (0, 06 Mol) mitCarbobenzyloxychlorid (0,07 Mol) unter Bildung von a-N-Carbobenzyl- oxyamino-a- (5-phenyl-2-thienyl)-essigsäure umgesetzt.
6-Aminopenicillansäure (0, 05 Mol) und Triäthylamin (0,05 Mol) werden in einer Mischung von 225 ml Wasser und 400 ml Dioxan gelöst. Die Mischung wird auf 100c abgekühlt und mit einer Lösung von N, N'-Dicyclohexylcarbodiimid (0,05 Mol) in 125 ml Dioxan und 45 sec später mit einer Lösung von a-N-Carbobenzyloxyamino-a- (5-phenyl-2-thienyl)-essigsäure (0,05 Mol) in einer Mischung von 125 ml Wasser und 125 ml Dioxan versetzt. Das. Gemisch wird 1 1/2 h bei 100C gerührt und filtriert, um Dicyclohexylharnstoff zu entfernen ; das Filtrat wird lyophilisiert, wobei rohe, trockene 6- [α-Carbobenzyloxyamino-α-(5-phenyl-2-thienyl)-acetamido]-penicillansäure erhalten wird.
Das rohe N-Carbobenzyloxyaminopenicillin wird in 25 ml Wasser suspendiertundhydriertundge-
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- a - (5-phenyl-do]-penicillansäure.
Es wird die allgemeine Arbeitsweise des vorhergehenden Beispiels befolgt, nur dass d, l-a-Ami- no-α-[5-(p-chlorphenyl)-2-thienyl]-essigsäure an Stelle von a-Amino- a- (5-phenyl-2 - thienyl) -es- sigsäure eingesetzt wird. Das Produkt, d, l-6- [α-amino-α-(5-{p-chlorophenyl}-2-thienyl)-acetami- do]-penicillansäure, besitzt laut Infrarotanalyse die -Lactamstruktur und hemmt das Wachstum von Staphilococcus aureus Smith in einer Konzentration von 0,001 Gew.-%.
Beispiel 14 : Herstellung von d,1-6-[α-Amino-α-(5-methoxy-2-thienyl)-acetamido]-peni- cillansäure. d,1-α-Amino-α-(5-methoxy-2-thienyl)-essigsäure (0,1 Mol) wird in 200 ml 1 n Natriumhydroxydlösung und 800 ml Wasser gelöst. Die Lösung wird auf 50C abgekühlt und mit25ml Carbobenzyloxychlorid versetzt. Die Lösung wird 20 min kräftig gerührt. wobei die Temperatur zwischen 0 und 50C gehalten wird, und anschliessend filtriert. Das PH des Filtrats wird auf 3, 9 eingestellt und das weisse feste Produkt, α-N-Carbobenzyloxyamino-α-(5-methoxy-2-thienyl)-essigsäure, abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet.
6-Aminopenicillansäure (0,035 Mol) und Natriumbicarbonat (0,035 Mol) werden in 175 ml Wasser gelöst und dann mit 275 ml Tetrahydrofuran versetzt, wonach die Lösung auf 100C abgekühlt wird. Dann wird eine Lösung von N,N'-Dichlohexylcarbodiimid (0,035 Mol) in 90 ml Tetrahydrofuran und nach 1 min eine Lösung von α-N-Carbobenzyloxyamino- (5-methoxy-2 - thienyl) -essigsäure (0, 035 Mol) in 90 ml Tetrahydrofuran und 45 ml Wasser zugesetzt, Die Mischung wird 45minbei100C gerührt und dann filtriert, um Dicyclohexylharnstoff zu entfernen. Das Tetrahydrofuranwirduntervermindertem Druck entfernt und der wässerige Rückstand filtriert.
Das Filtrat wird dreimal mit je 150ml Äthylacetat extrahiert, das PH der Lösung auf 2 eingestellt und die Lösung noch dreimal mit je 150ml
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Äthylacetat extrahiert. Dann wird das PH der wässerigen Lösung auf 3, 5 eingestellt und es wird wieder dreimal mit je 150 ml Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatextrakte werden vereinigt, über wasser- freiem Natriumsulfat getrocknet und filtriert.
Das Filtrat wird mit Kalium-2-äthylhexanoat (12,6 g) in Form einer 50% eigen Ätherlösung versetzt. Das Äthylacetat wird unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand mit 11 trockenem
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Das N-Carbobenzyloxyaminopenicillinsalz (0,006 Mol) wird in 75ml Wasser gelöst und 45 min bei 25 C unter einem Wasserstoffdruck von 3, 15 kg/cm2 unter Verwendung von 3 g 30%igem Palladium auf Diatomeenerde als Hydrierungskatalysator hydriert. Nach der Hydrierung wird das PH der Lösung auf 2, 2 eingestellt und der Katalysator abfiltriert. Das PH des Filtrats wird auf 4, 4 eingestellt und die Lösung wird zur Entfernung des Wassers lyophilisiert.
Das resultierende trockene Material wird durch eine Ionenaustauschsäule (Carbonsäuretyp H+-Form) geschickt und das Eluat wird einer Blitzdestillation zur Entfernung des Wassers unterzogen. Das Produkt, d, 1-6-[α-Amino-α-(5-methoxy-2-thienyl)-acet- amido]-penicillansäure besitzt gemäss Infrarotanalyse die B-Lactamstruktur. Es hemmt das Wachstum von Staphylococcus aureus Smith in einer Konzentration von 0,001 Gel.-%.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von neuen Penicillinderivaten der allgemeinen Formel
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worin R2 und R3 Wasserstoff, Halogen, Alkyl-, Alkoxy-, Phenyl- oder Halogenphenylgruppen bedeuten und vonderennichttoxischenSalzen, dadurchgekennzecihnet,dass6-Aminopeni- cillansäure mit etwa der äquimolakularen Menge einer Säure oder deren funktionellem
Derivat der allgemeinen Formel
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worin 11 R und R wie oben definiert sind und X-NH2'-Na oder -NH-C-O-R bedeutet, wobei R6 für eine Allyl-, tert.
Butyl-, Phenyl- oder Benzylgruppe steht, in einem gegebenenfalls wasserhaltigen organischen Lösungsmittel bei einer Temperatur zwischen-50 bis +40 C umgesetzt wird, und wobei das gewünschte Penicillin für den Fall, dass
X nicht-NH ist, durch Hydrierung in Gegenwart eines Katalysators erhalten wird, wo- nach man das gebildete Penicillin aus der Reaktionsmischung gewinnt.