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Die Erfindung betrifft die Herstellung halbsynthetischer Macrolide, nämlich Derivate von Erythromycin A und B und Erythromycylamin, welche in der 4"-Stellung einen Acylamidorest aufweisen, und insbesondere 4"-Deoxy-4''-acylamido-derivate von Erythromycin A, dessen 11- und 2'-Monoalkanoyl-und 11, 2'-Dialkanoylestern und 6, 9-Hemiketalderivaten, von Erythromycin B und
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6, 9-Hemiketalderivaten und von Erythromycylamin.
Erythromycin ist ein durch Fermentation gewonnenes Macrolid-Antibiotikum, und in der US-PS Nr. 2, 653, 899 beschrieben. Zahlreiche Derivate von Erythromycin A und B wurden auf der Suche zur Modifizierung ihrer biologischen und/oder pharmacodynamischen Eigenschaften hergestellt.
Verschiedene Monoester und cyclische Anhydride von Erythromycin sind in Antibiotics Annual, 1953-1954, Proc. Symposium Antibiotics (Washington, D. C., USA), Seiten 500-513 bzw. 514-521 beschrieben. In der US-PS Nr. 3, 417, 077 ist der cyclische Carbonatester von Erythromycin A, das Reaktionsprodukt von Erythromycin A und Äthylencarbonat, als aktives, antibakterialles Mittel beschrieben. In der US-PS Nr. 3, 884, 903 sind 4" -Deoxy-4''-oxo-erythromycin-A- und -B-derivate als brauchbare Antibiotika angegeben.
Das 9-Aminoderivat von Erythromycin A, das als Erythromycylamin bekannt ist, wurde in starkem Masse untersucht und Derivate hievon hergestellt. Sulfonamidderivate von Erythromycylamin sind in der US-PS Nr. 3, 983, 103 als antibakterielle Mittel beschrieben. Von N-Alkylderivaten von Erythromycyclamin wurde von Ryden et al., J. Med. Chem., 16 (1973), 1059 angegeben, dass sie antibakterielle Aktivität in vitro und in vivo aufweisen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass bestimmte Acylderivate von 4''-Deoxy-4 I'-amino- derivaten von Erythromycin A und B und Erythromycylamin wertvolle antibakterielle Aktivität sowohl in vitro als auch in vivo bei parenteralen und oralen Applikationswegen aufweisen, insbesondere gegenüber gram-positiven Mikroorganismen. Zahlreiche der hier beschriebenen Verbindungen zeigen ebenfalls eine Aktivität gegenüber gram-negativen Mikroorganismen.
Die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen besitzen die folgende Formel, worin die Wellenlinie, welche den Acylaminorest in der 4''-Stellung bindet, die beiden epimeren Formen wiedergibt und umfasst :
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worin bedeuten :
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X ein Wasserstoff-, Chlor-, Brom- oder Fluoratom, einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoff- atomen oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ;
Y dieselbe Bedeutung wie X besitzt oder einen Trifluormethyl- oder Carbalkoxyrest mit
2 bis 5 Kohlenstoffatomen ; wobei der Heterocyclylrest (heterocyclyl) ein Thienyl-, Pyrazinyl-, Pyridyl-, Furyl-, Imidazolyl-, Thiazolyl-, Isothiazolyl-, Oxazolyl-, Isoxazolyl-, Thiadiazolyl-, Pyrrolylrest oder ein Monomethylderivat dieser Heterocyclylreste ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel
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worin Z die zuvor angegebene Bedeutung besitzt, mit Natriumborhydrid reduziert wird, und dass gegebenenfalls ein pharmazeutisch annehmbares Säureadditionssalz hievon hergestellt wird.
Verbindungen der zuvor angegebenen Formel einschliesslich der epimeren Formen hievon und deren pharmazeutisch annehmbare Salze sind wirksame antibakterielle Mittel gegenüber gram-positiven Mikroorganismen, z. B. Staphylococcus aureus und Streptococcus pyogenes, in vitro, und zahl- reiche Verbindungen sind in vivo bei parenteralen und oralen Applikationswegen aktiv. Zahlreiche der Verbindungen und ihre Salze sind ebenfalls gegenüber bestimmten gram-negativen Mikroorganis- men aktiv, z. B. gegenüber Kokken, z. B. Pasteurella multocida und Neisseria sicca.
Wegen ihrer relativ grösseren Aktivität und Potenz begünstigte Verbindungen sind solche, welche die im folgenden angegebenen Substituenten aufweisen, worin alle Angaben für Z sich auf die Formel (IV) beziehen :
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<tb>
<tb> Formel <SEP> R2 <SEP> R1 <SEP> R3 <SEP> OR4 <SEP> Z
<tb> (IV) <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> (d)-(CH2)m-
<tb> [9(S)-NH2] <SEP> heterocyclyl; <SEP> m=0
<tb>
Bevorzugte erfindungsgemäss hergestellte Verbindungen sind solche, worin Z der Rest
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ist, worin Y ein Wasserstoff-, Chlor- oder Fluoratom, ein 2-Pyrazinyl-, 4-Methyl-5-thiazolyl-, 4-Methyl-5-oxazolyl- und Isoxazolylrest ist.
Die Ausgangsverbindungen werden bequem durch Umwandlung der entsprechenden 9-Oxoverbindungen zu dem entsprechenden 9-Hydrazon und anschliessend durch Reaktion des Hydrazons mit
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salpetriger Säure hergestellt. Das so hergestellte 9-Iminoderivat wird erfindungsgemäss zu dem 9-Aminoderivat mittels Natriumborhydrid reduziert. Das Verfahren umfasst die Reaktion der geeigneten 9-Oxoverbindung mit überschüssigem, wasserfreiem Hydrazin in einem geeigneten Lösungsmittel wie einem Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bei einer Temperatur von etwa 0 bis etwa 100 C. Das Produkt wird durch Abdampfen unter vermindertem Druck zur Entfernung von Lösungsmittel und überschüssigem Hydrazin isoliert. Das 9-Hydrazonderivat wird zu dem 9-Iminoderivat durch Behandlung in einem geeigneten Lösungsmittel, z.
B. einem Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoff-
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isoliert werden, oder es kann in situ zu der gewünschten 9-Aminoverbindung durch Behandlung mit Natriumborhydrid bei einem PH -Wert von etwa 8 reduziert werden. Die Endprodukte werden nach bekannten Methoden, die im folgenden noch beschrieben werden, isoliert. Bei dieser Arbeitsweise wird das bevorzugte 9 (S)-Epimere gebildet.
Säureadditionssalze von erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen werden in einfacher Weise durch Behandlung der Endverbindungen mit wenigstens einer äquimolaren Menge der geeigneten Säure in einem reaktionsinerten Lösungsmittel hergestellt. Wenn mehr als eine Basengruppe in einer Verbindung der Formel (IV) vorliegt, erlaubt die Zugabe von ausreichend Säure zur Absättigung jeder basischen Gruppe die Bildung von Polysäureadditionssalzen. Die Säureadditionssalze werden durch Filtration, falls sie in dem reaktionsinerten Lösungsmittel unlöslich sind, durch Ausfällen unter Zugabe eines Nicht-Lösungsmittels für das Säureadditionssalz oder durch Abdampfen des Lösungsmittels gewonnen.
Typische Vertreter solcher Salze (ohne Einschränkung) sind das Hydrochlorid, Hydrobromid, Phosphat, Sulfat, Formiat, Acetat, Propionat, Butyrat, Citrat, Glycolat, Lactat, Tartrat, Malat, Maleat, Fumarat, Gluconat, Stearat, Mandelat, Pamoat, Benzoat, Succinat, Lactat, p-Toluolsulfonat und Aspartat.
Die Stereochemie der Ausgangsmaterialien ist diejenige des natürlichen Materials. Die Oxydation der 411-Hydroxygruppen der Erythromycine A und B zu einem Keton und die nachfolgende
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nehmer zu den Aminen umgewandelt werden, besteht die Möglichkeit zur Bildung von epimeren
Aminen. Bei der tatsächlichen Durchführung wurde gefunden, dass beide epimere Amine in dem Endprodukt in unterschiedlichen Verhältnissen in Abhängigkeit von der Auswahl der Synthesemethode vorliegen. Falls isolierte Produkte überwiegend aus einem der Epimeren bestehen, kann dieses Epimere nach Methoden wie wiederholter Kristallisation aus einem geeigneten Lösungsmittel bis zu einem konstanten Schmelzpunkt gereinigt werden. Das andere Epimere, das in geringerer Menge in dem ursprünglich isolierten Material vorliegt, ist das überwiegende Produkt in der Mutterlauge.
Es kann hieraus durch den Fachmann an sich bekannten Methoden gewonnen werden, beispielsweise durch Eindampfen der Mutterlauge und wiederholte Umkristallisation des Rückstandes zu einem Produkt von konstantem Schmelzpunkt oder durch Chromatographie. Obwohl das Gemisch der epimeren Amine nach dem Fachmann an sich bekannten Methoden gespalten werden kann, ist es aus praktischen Gründen häufig vorteilhaft, dieses Gemisch so zu verwenden, wie es aus der Reaktion isoliert wurde. Die Verwendung des Epimerengemisches von 411-Aminoreaktionsteilnehmern ergibt selbstverständlich ein Epimerengemisch der acylierten Produkte. Das so gebildete Epimerengemisch kann nach dem Fachmann an sich bekannten Methoden gespalten werden.
Jedoch weisen beide Epimeren einer vorgegebenen Verbindung die gleiche Art von Aktivität auf, und ihre Spaltung, obwohl diese erwünscht ist, ist nicht in jedem Fall erforderlich.
Die hier beschriebenen neuen Verbindungen zeigen eine in-vitro-Aktivität gegenüber einer Vielzahl von gram-positiven Mikroorganismen und gegenüber bestimmten gram-negativen Mikroorganismen wie solchen von sphärischer oder ellipsoider Gestalt (Coccen). Ihre Aktivität kann in einfacher Weise durch in-vitro-Tests gegenüber verschiedenen Mikroorganismen in einem Hirn-Herz-Infusionsmedium nach der üblichen Arbeitsweise der zweifachen Reihenverdünnung bestimmt werden. Ihre in-vitro-Aktivität macht sie für den örtlichen Auftrag in Form von Salben, Cremes od. dgl., für Sterilisationszwecke,. z. B. für Gegenstände in Krankenräumen, und als industrielle Antimikrobenmittel beispielsweise bei der Wasserbehandlung, der Schlammkontrolle und der Konservierung von Anstrichmitteln und Holz geeignet.
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Für die Anwendung in vitro, z. B. für den örtlichen Auftrag, ist es oft vorteilhaft, das ausgewählte Produkt mit einem pharmazeutisch annehmbaren Träger wie einem pflanzlichen oder mineralischen Öl oder einer weichmachenden Creme zusammenzumischen. In ähnlicher Weise können sie in flüssigen Trägern oder Lösungsmitteln wie Wasser, Alkohol, Glykolen oder Mischungen hievon oder in andern pharmazeutisch annehmbaren, inerten Medien aufgelöst oder dispergiert werden, d. h. in Medien, welche keinen schädlichen Einfluss auf den aktiven Inhaltsstoff besitzen. Für solche Zwecke ist es im allgemeinen annehmbar, Konzentrationen an aktiven Inhaltsstoffen von etwa 0, 01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtmittel bzw. Gesamtzusammensetzung, anzuwenden.
Zusätzlich sind viele der neuen Verbindungen gegenüber gram-positiven und bestimmten gram-negativen Mikroorganismen in vivo bei der oralen und/oder parenteralen Applikation bei Tieren einschliesslich Menschen aktiv. Diese Aktivität in vivo ist beschränkter hinsichtlich der empfänglichen Organismen, und sie wird nach der üblichen Arbeitsweise bestimmt, wobei Mäuse von praktisch gleichem Gewicht mit dem Testorganismus infiziert und anschliessend oral oder sub-
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Hervorrufung von 100% Todesfällen, gegeben. Kontrolltests werden gleichzeitig mit Mäusen durch- geführt, welche eine Impfmenge von niederen Verdünnungen erhalten, u. zw. als Prüfung auf eine mögliche Variation der Virulenz des Testorganismus. Die Testverbindung wird 0, 5 h nach der Ein- impfung appliziert und die Gabe wird 4,24 und 48 h später wiederholt.
Die überlebenden Mäuse werden noch 4 Tage nach der letzten Behandlung weiter beobachtet und die Anzahl der überleben- den Tiere wird aufgezeichnet.
Bei der Anwendung in vivo können die neuen Verbindungen oral oder parenteral appliziert werden, z. B. durch subkutane oder intramuskuläre Injektion, u. zw. bei Dosismengen von etwa 1 bis etwa 200 mg/kg Körpergewicht/Tag. Der begünstigte Dosierungsbereich beträgt von etwa 5 bis etwa 100 mg/kg Körpergewicht/Tag, und der bevorzugte Bereich von etwa 5 bis etwa 50 mg/kg Körpergewicht/Tag.
Für die parenterale Injektion geeignete Träger können entweder wässerige Träger wie Wasser, isotonische Salzlösung, isotonische Dextroselösung, Ringer-Lösung sein oder nicht-wässerige Träger wie fette Öle pflanzlichen Ursprungs (Baumwollsaatöl, Erdnussöl, Maisöl, Sesamöl), Dimethylsulfoxyd oder andere nicht-wässerige Träger, welche die therapeutische Wirksamkeit der Präparation nicht negativ beeinträchtigen und in dem ausgewählten Volumen oder den angewendeten Verhältnissen nicht toxisch sind (Glyzerin, Propylenglykol, Sorbit). Zusätzlich können Zusammensetzungen bzw. Mittel hergestellt werden, welche für eine zum Zeitpunkt der Anwendung herzustellende Präparation von Lösungen vor der Applikation geeignet sind. Solche Mittel können flüssige Verdünnungsmittel, z. B.
Propylenglykol, Diäthylcarbonat, Glyzerin, Sorbit usw., Puffer, Hyaluronidase, Lokalanaesthetika und anorganische Salze enthalten, um die gewünschten pharmakologischen Eigenschaften zu erreichen. Diese Verbindungen können ebenfalls mit verschiedenen pharmazeutisch annehmbaren, inerten Trägern einschliesslich festen Verdünnungsmitteln, wässerigen Trägern, nicht-toxischen organischen Lösungsmitteln in Form von Kapseln, Tabletten, Lutschtabletten, Pastillen, Trockenmischungen, Dispersionen, Lösungen, Elixieren und parenteralen Lösungen oder Suspensionen kombiniert werden. Im allgemeinen werden die Verbindungen in unterschied-
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In den folgenden Beispielen wurden keine besonderen Anstrengungen gemacht, die maximale Menge der hergestellten Verbindungen zu gewinnen oder die Ausbeute eines vorgegebenen Produktes zu optimieren. Die Beispiele erläutern lediglich das Verfahren und hienach erhältliche Produkte.
Beim Beispiel 4 wird das Epimerengemisch von 4 I'-eoxy-4 1 I -amino-erythromycin-A als Reak- tionsteilnehmer eingesetzt.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele 1 bis 5 : 4'I-Deoxy-4'l-pivaloylamido-9 (SJ-erythromycylamin
Ein Gemisch von 1, 5 g = 1, 83 mMol 4''-Deoxy-41'-pivaloylamido-erythromycin A, 0, 582 ml = 18, 3 mMol wasserfreiem Hydrazin und 35 ml Methanol wurde unter einer Stickstoffatmosphäre über Nacht unter Rückfluss gekocht. Eine zweite Portion von 0, 582 ml wasserfreiem Hydrazin wurde dann
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hinzugegeben und das Gemisch wurde für weitere 6 h unter Rückfluss gekocht. Das Gemisch wurde unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft, wobei das Hydrazon in Form von 1, 52 g weissem Schaum erhalten wurde.
Zu 0, 760 g = 0,915 mMol des Hydrazons in 20 ml Methanol wurde eine Lösung von 316 mg Natriumnitrit in 2 ml Wasser zugesetzt. Das Gemisch wurde gerührt und auf 0 bis 5 C abgekühlt und dann tropfenweise mit 2, 04 ml = 6,15 mMol 3 n Salzsäure mit einer solchen Zugabegeschwindigkeit behandelt, dass die Temperatur nicht über 100C anstieg oder der PH-Wert unter 4, 0 abfiel.
Das Gemisch wurde nach dem Abschluss der HCl-Zugabe für 5 min gerührt und dann durch Zugabe
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setzt, und das Reaktionsgemisch wurde 30 min bei 5 bis 100C gerührt. Der PH-Wert wurde dann durch Zugabe von 6 n HC1 auf 2, 5 erniedrigt, und das Gemisch wurde 10 min bei 5 bis 10 C gerührt. Es wurden 75 ml Wasser und 25 ml Methylenchlorid zu dem Reaktionsgemisch zugegeben, und der pH-Wert wurde auf 10, 5 eingestellt. Die Methylenchloridphase wurde abgetrennt, und die wässerige Phase wurde mit Methylenchlorid (x25 ml) extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden mit Salzlösung (1 x 25 ml) gewaschen, über Na2 SO. getrocknet und zur Trockne eingedampft, wobei das Rohprodukt in Form von 683 mg Schaum erhalten wurde.
Das Rohprodukt wurde in einem minimalen Volumen von Methylenchlorid-Wasser (9 : 1) aufgelöst und bei %-Werten von 2, 5 ; 3, 3 und 10, 0 extrahiert. Die Dünnschichtchromatographie im System 6 CHCla-1 CHaOH-0, 1 NH4OH zeigte, dass das gewünschte Produkt in dem Extrakt bei PH = 10 vorlag. Der Extrakt bei PH = 10 wurde über Na 2 SO. getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft, wobei 341 mg eines weissen Schaumes erhalten wurden. Dieser wurde durch Auflösen in 30 ml Wasser - 30 ml Äthylacetat und Extraktion des Gemisches bei PH = 4, 8 gereinigt. Die organische Phase wurde abgetrennt, es wurde frisches Äthylacetat zugesetzt, und das Extraktionsverfahren wurde bei PH-Werten von 5, 5 ; 5, 8 und 10, 0 wiederholt.
Der Extrakt bei PH = 10 wurde über Na2 SO. getrocknet, zur Trockne eingedampft, und eine Chlorformlösung des Rückstandes wurde über eine Säule von 12 g mit Formamid imprägnierten Kieselerdegel unter Verwendung von Chloroform als Elutionsmittel chromatographiert. Es wurden Fraktionen von 5 ml aufgefangen. Die Fraktionen 4 bis 30 wurden vereinigt, zur Trockne eingedampft, und der Rückstand wurde mit 30 ml Wasser, 30 ml Äthylacetat aufgelöst. Das Gemisch wurde entsprechend der zuvor vorgegebenen Beschreibung jedoch bei PH-Werten von 6, 0 ; 6, 5 ; 6, 8 und 10 extrahiert. Der Extrakt bei PH = 10 wurde über Na 2 SO. getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft, wobei ein klebriger Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde in 30 ml Methylenchlorid aufgelöst und mit Wasser (2 x 30 ml) bei PH = 10 extrahiert. Die Methylenchloridlösung wurde dann getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft, wobei die Titelverbindung in Form von 123 mg weissem Schaum erhalten wurde.
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5, 94erythromycin-A-derivaten hergestellt. Die Reaktionsgemische der Beispiele 2 bis 5 wurden durch Zugabe hievon von 20 ml Wasser - 30 ml Äthylacetat an Stelle der Zugabe zu Wasser-Methylenchlorid aufgearbeitet.
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Beispiel <SEP> Z <SEP> NMr <SEP> :#CDCl3TMS
<tb> 2 <SEP> CH2-(2-FC6H4) <SEP> 7,25 <SEP> (m, <SEP> 4H); <SEP> 6,03 <SEP> (d, <SEP> 1H),
<tb> 3, <SEP> 68 <SEP> (s, <SEP> 2H) <SEP> ; <SEP> 3, <SEP> 35 <SEP> (s, <SEP> 3H),
<tb> 2, <SEP> 31 <SEP> (s, <SEP> 6H). <SEP>
<tb>
3 <SEP> CH2-(3-ClC5H4) <SEP> 7,33 <SEP> (m, <SEP> 4H) <SEP> ; <SEP> 6, <SEP> 08 <SEP> (d, <SEP> 1H),
<tb> 3,63 <SEP> (s, <SEP> 2H); <SEP> 3,36 <SEP> (s, <SEP> 3H),
<tb> 2, <SEP> 33 <SEP> (s, <SEP> 6H) <SEP>
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<tb> Beispiel <SEP> Z <SEP> NMR <SEP> :#CDCl3TMS
<tb> 4 <SEP> 2-thienyl <SEP> 7,61 <SEP> (m, <SEP> 2H); <SEP> 7,15 <SEP> (m, <SEP> 1H),
<tb> 6,36 <SEP> (d, <SEP> 1H); <SEP> 3,40 <SEP> (s, <SEP> 3H),
<tb> 2,36 <SEP> (s, <SEP> 6H).
<tb>
5 <SEP> CH2- <SEP> (3,4-Cl2C6H3) <SEP> 7,26 <SEP> (m, <SEP> 3H); <SEP> 6,06 <SEP> (d, <SEP> 1H),
<tb> 8,60 <SEP> (s, <SEP> 2H); <SEP> 3,30 <SEP> (s, <SEP> 3H),
<tb> 2,30 <SEP> (s, <SEP> 6H).
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