AT397653B - Verfahren zur herstellung und isolierung von d-alpha-aminoadipinsäure-omega-estern aus cephalosporin c-spaltlösungen - Google Patents

Description

AT 397 653 B

Oie Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Isolierung von D-a-Aminoadipinsäure-u-estem aus Cephalosporin C-Spaftlösungen in Form des N-Chioracetylderivates der Formel

I o worin Ri för Wasserstoff, einen Stickstoffrest der Formel HN+(Rj)a, wobei die Substituenten Ra gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, eine gegebenenfalls substituierte niedere Alkyl-, Cycloalkyl-oder Arylgruppe stehen oder zwei der Substituenten Ra gemeinsam mit dem Stickstoffatom einen Ring bilden, für ein Amidinium- oder ein Guanidiniumsatz und Rz für eine niedere Alkylgruppe stehen. Die Alkylgruppen können linear oder verzweigt sein und besitzen vorzugsweise 1 bis 4 Kohienstoffatome, insbesondere bedeuten sie Methyl oder Ethyl, die gegebenenfalls substituiert sein können, beispielsweise durch Cycloalkyl oder Aryl. Cycioalkyl- und Arylgruppen können unsubstituiert oder substituiert sein, beispielsweise durch Alkyl oder Alkoxy. Cycloaikylgruppen besitzen vorzugsweise 5 oder 6 Ringglleder und bedeuten insbesondere Cyclohexyl, das gegebenenfalls substituiert sein kann, beispielsweise durch niederes Alkyl oder Alkoxy. Arylgruppen bedeuten vorzugsweise Phenyl oder Pyridin, die gegebenenfalls substituiert sein können, beispielsweise durch niederes Alkyl oder Alkoxy. Ri kenn beispielsweise N-Cyctohexylmethyiammonium, durch Alkylgruppe(n) substituiertes Pyridinium oder ein annuliertes Pyrtdlnl-um bedeuten. Wenn R> ein Amidiniumsaiz bedeutet, so kann es beispielsweise für 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]-undec-7-en, wenn Ri ein Guanidtniumsaiz bedeutet, für Tetramethytguanidinium stehen.

Die Verbindungen der Formei i sind unnatürliche, synthetisch schwer zugängliche Aminosäuren (siehe z.B. O.H.R.Barton et al. Tetrahedron 43, 4297 (1987)), wobei zwei der drei funktionellen Gruppen selektiv geschützt sind und die so als chirales Synthon für organische Synthesen vielfältig eingesetzt werden können. So wurde D-a-Aminoadipinsäure, wie in DE-OS 34 21 614 beschrieben, als Baustein biologisch aktiver Peptide verwendet Die Verbindungen der Formel I können auch als Ausgangsmateriai von pharmakologisch interessanten Verbindungen, wie chiralen Piperid<n(on)-Derrvaten eingesetzt werden, die bisher nur über mühevolle Razemattrennung erhalten weiden konnten (vgl, z-B. DE-OS 26 40 074).

Wie hi der Literatur schon länger bekannt (z.B. DE-PS17 70 880), gelingt es auf einfache weise, die D-a-Aminoadipoylsoiten kette von Cephalosporin C durch vorherige Bildung des Silylesters des Cephalosporin C. Behandlung mit Phosphorpentachlorid, Umsetzung mit einem Alkohol und nachfblgende Hydrolyse abzuspaiten. Man erhält dadurch die 7-Aminoc8phaiosporansäiire (7-ACA) und den D-o-Aminoadipinsäure-«-Rs-ester, wob» Ra von der Art des bei der Spaltung verwendeten Alkohols abhängt. Nach Kristallisation und Isolierung der 7-ACA bleibt der D-ö-Aminoadiplnsäure-iu-fli-ester im Filtrat und wird in technischen Prozessen meist verworfen. Durch das hier beschriebene neue Verfahren kann tfie D-a-Aminoadipoylserten-kette in guter Ausbeute und Reinheit einfach und kostengünstig aus dem RI trat der Cephalosporin C-Spalttösung gewonnen werden.

In der Literatur (C. Sklavounos, Organie Preperations and Procedures, 16 (3-4), 165-169 (1884)) ist ein Verfahren beschrieben, bei dem der nach der Cephalosporin C-Spaitung fragesetzte D-cr-Aminoadipinsäu-re-io-methylester zum entsprechenden Lactam zyktisiert und in Form der D-6Oxo-piperidln-2-carbonsäure (OPC) isoliert wird. Dabei sind jedoch lange Reaktionszeiten zur Zyklisierung notwendig. Auch ist die Gewinnung von OPC aufgrund der noch immer guten Wasserlöslichkeit beschwerlich und für eine Durchführung im technischen Maß stab nicht geeignet. Durch saure Hydrolyse von OPC wird daraus D-ot-Aminoadipinsäure hergesteiit, die für einen weiteren sinnvollen synthetischen Einsatz zuerst partiell geschützt werden muß. Dies erfordert wiederum mehrere Reaktionsstufen und ist bei Aminodicarbonsäuren oft mH Schwierigkeiten verbunden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die D-a-Aminoadipinsäure-<a-He-e$ter in der wä&rigen Mutterlauge nach Isolierung der 7-ACA auf einfache Weise mit Chioracetylchlorid zu den Verbindungen der Formel 2 5

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Ia umgesetzt, die durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel fast vollständig aus der wäßrigen ?6 Phase isoliert und durch Kristallisation in Form eines geeigneten Salzes gereinigt werden können. Dadurch werden partiell geschützte Aminosäuren erhalten, wobei zwei der drei funktionellen Gruppen selektiv blockiert sind und die so für weitere synthetische Umsetzungen sehr geeignet sind. Die Chloracetyigruppe kann bei Bedarf unmittelbar nach dieser Isolierung oder bei der Synthese einer der Folgeprodukte nach bekannten Methoden, beispielsweise mit Thiohamstoff oder mit einem NaN-disubstituierten Thiohamstoff, so z.B, mit 2-Aminothiophenol, abgespalten werden. Durch Erhitzen von Verbindungen der Formel la in verdünnter Salzsäure gelangt man zur D-orAminoadipinsäure, die in den physikalischen Eigenschaften mit den in der Literatur angegebenen Werten übereinstimmt.

Das erßndungsgemäSe Verfahren kann ausgeführt werden, indem man das nach der Fällung und Isolierung der 7-ACA anfallende Filtrat, weiches den D-a-Aminoadipinsäure-wRz-ester enthält bei einem pH äs = 4- weitgehend von dem bei der Spaltung verwendeten Alkohol befreit. Die bä der Spaltung verwendete und nach der Entfernung des Alkohols nach vorhandene Base kann durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel bei pH 7 bis 8 entfernt werden. Die weiteren Umsetzungen können aber auch ohne vorherige Entfernung der Base durchgeführt werden. Im allgemeinen wird aber bei vorheriger Extraktion der Base ein reineres Produkt Isoliert. 30 Die erhaltene Lösung wird mit Chloracetyldhlorid in Gegenwart einer Base, vorzugsweise Natriumhydroxid, bei einer Temperatur von -15 bis +15*C umgesetzt wobei vorteil hafterweise die Base gleichzeitig mit dem Chloraceiyichlorid zuzugeben und so ein für die Umsetzung günstiger pH-Wert von 7 bis 9 gehalten wird. Nach Beendigung der Umsetzung wird die Reaktionslösung angesäuert und die Verbindungen der Formel ia durch Verteilung zwischen der wäßrigen und einer organischen Phase extrahiert. Als ExtrakÖons-35 mittel können chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Ester, wie Essigsäureethylester oder Essigsäurebutylester, oder Ketone, wie Methylisobutylketon, Cyclohexarton oder Diethylketon, verwendet werden.

Zur Herstellung von Verbindungen der Formel

worin R'i die gleiche Bedeutung wie Ri außer Wasserstoff besitzt, werden die erhaltenen Verbindungen der Formet la in einem geeigneten Lösungsmittel {gemisch) gelöst und durch Zugaabe einer Base gefällt, es wobei die Verbindungen der Formet Ib In kristalliner Form erhalten werden. Dazu können gängige organische Basen, wie sie eingangs definiert wurden, oder Ammoniak verwendet werden.

Die Verbindungen der Formel Ib können in die freien Säuren der Formel la überführt werden, indem man sie in Wasser löst, die Lösung auf einen pH = 2 bringt und die freie Säure der Formei la mit einem 3

Claims (3)

1. AT 397 653 B organischen Lösungsmittel extrahiert. Die Kristallisation der freien Säuren der Formel la gelingt am besten aus einer konzentrierten Lösung in Methylisobutylketon. in den folgenden Beispielen, die die Erfindung näher erläutern sollen ohne sie einzuschränken, erfolgen alle Temperaturangaben in Celsiusgraden. Beispiel 1: N-Chloracetyl-D-a-amlnoadlplnsaure-M-methylester.NH^ 50 g Cephalosporin C Na-Saiz werden, wie in der Literatur beschrieben (vgl. C. Sklavounos, Org. Prep. Proc. 16(3-4), 165-189 (1964)), unter Verwendung von Methanol zu 7-ACA und D-a-Aminoadipinsäure-u-methylesier gespalten. Nach Isolierung der 7-ACA durch Fällung wird das Filtrat auf einen pH = 4 gestellt und das Methanol bei einer Badtemperatur von 35* unter Vakuum weitgehend abgezogen. Zur Entfernung der im Filtrat noch vorhandenen Base wird der erhaltene Rückstand unter Kühlung auf einen pH = 7 gebracht und zweimal mit Diethylketon extrahiert Die wäßrige Phase wird auf -10* gekühlt und mit 40 mi Chloraoatyfchlorid versetzt Durch gleichzeitige Zugabe einer 20 %igen Natriumhydroxidlösung wird der pH-Wert während der Zugabe zwischen 7 und 8,5 gehalten. Nach Beendigung des Zutropfens wird 15 Minuten nachgerührt und anschließend mit 200 ml Diethylketon extrahiert, welches verworfen wird. Die wäBrige Phase wird mit halbkonzentrierter Salzsäure auf einen pH * 2 gebracht und dreimal mit je 300 ml Diethylketon extrahiert Die vereinigten Diethylketonphasen werden unter Vakuum eingeengt und mit Aktivkohle behandelt. Nach dem Abfiltrieren der Aktivkohle wird mit Diethylketon nachgewaschen und zum erhaltenen gelben Filtrat 65 ml Methanol gegeben. Diese Lösung wird auf 0 bis +5* gekühlt Bei dieser Temperatur wird unter guter Rührung soviel konz. Ammoniak zugetropft, bis ein pH-Wert zwischen 7 und 8 erreicht ist Der ausgefallene Niederschlag wird abfiLtriert, mit 50 ml Diethylketon gewaschen und im Vakuum bei 45' getrocknet Auswaage an Produkt 12,6 g. Ή-NMR (ds-DMSO): 1.4-1.75 <m, 4H, CH2-3 und CHa-4); 2.25 (t, 2H. CH2-5); 2.5 (ds-DMSO); 3.55 {$, 3H. OCH3); 3.8-3.9 (m, 1H, CH-2); 4.1 (s, 2H, CH2CI); 7.1 (br.s, 4H, NH+<); 7.95 (d, 1H, NH). Beispiel a N-ctHoracetyl-D-a-amlnoadipinsäure-ttj-methyiester N-Chloracetyl-D-a-aminoadifMnsäure-ermethyiester.NH«'1' wird ln Wasser gelöst Die Lösung wird bei +5* mit halbkonzentrierter Salzsäure auf einen pH ** 2 gesteift. Danach wird die freie Säure mit Methylisobutyikaton aus dar wäßrigen Lösung extrahiert und das Lösungsmittel soweit im Vakuum eingedampft bis das Produkt auszufcristailisleren beginnt Die Lösung wird einige Stunden in den Kühlschrank gestellt, der ausgefallene Niederschlag abfiltriert, mit Methylisobutylketon gewaschen und im Vakuum bei 45 * getrocknet. Auswaage 8 g. Ή-NMR (CDCia, Tetramethylsilan als interner Standard): 1.6-2.05 (m, 4H, CH2-3 und CH2-4); 2.4 (t 2H, CHa-5); 3.7 (s. 3H, OCHg); 4.1 (s, ChfeCl); 4.5-4.6 (m, 1H. CH-2); 7.4 (d. 1H, NH); 11.1 (br.s, 4H, COOH). Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung und Isolierung von Verbindungen der Formel

   worin Ri für Wasserstoff, einen Sticksioffrest der Formel HN+(Ra)3. wobei die Substituenten Ra gleich oder verschieden sind und jeweils für Wasserstoff, eine gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Cycloalkyl-oder Arylgruppe stehen oder zwei der Substituenten Ra gemeinsam mit dem Siickstoffatom einen Ring bilden, für ein Amidinium· oder ein Guanidiniumsatz und Ra für eine niedere Alkylgruppe stehen, aus 4 AT 397 653 B Spafflösungen von Cephalosporin C, die durch die Aikohoiyse und nachfolgende Hydrolyse von Cephalosporin C-imidoylchloridverbindungen erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach Isolierung der 7-Aminocephalosporansäure erhaltene Filtrat, weiches den D-e-Aminoadipin-säure-«-R2-ester enthält, weitgehend vom Alkohol der Formei Ri OH, wobei Re obige Bedeutung besitzt, befreit, mit Chloracetylchlorid umsetzt, die dabei gebildeten Verbindungen der Formel

   OR2 Ia mit einem organischen Lösungsmittel aus der wäßrigen Phase extrahiert und gewtinschtenfails zur Herstellung von Verbindungen der Formel

   01¾ Tb worin R’t die gleiche Bedeutung wie Ri außer Wasserstoff besitzt, durch Zugabe einer Stickstoffbase aus einem geeigneten lösungsmittelgemiech fällt, wodurch die Verbindungen der Formel Ib in kristalliner und reiner Form erhalten, gegebenenfalls durch Freisetzen der Carbonsäure mit einer Säure in die Verbindungen dar Formel la überführt und diese aus einem geeigneten Lösungsmittel kristallisiert werden können.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zur Extraktion der Verbindungen der Formel ia mit Wasser nicht mischbare Ketone, wie Disthylketon oder Methyfisobutylketon, verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verbindungen der Formel Ib in Form des Ammoniumsaizes gefällt werden. 5