BE1007296A3

BE1007296A3 - Werkwijze voor de bereiding van een beta-lactamderivaat.

Info

Publication number: BE1007296A3
Application number: BE9300750A
Authority: BE
Inventors: Wilhelmus Hubertus Jos Boesten; Harold Monro Moody
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-05-09
Also published as: WO1995003420A1; ATE160589T1; KR960704061A; DE69407049D1; ES2110255T3; EP0712443B1; DE69407049T2; CN1127531A; EP0712443A1

Abstract

Werkwijze voor de bereiding van een beta-lactam-derivaat waarbij in een enzymatische reaktie een beta-lactam-kern wordt gekoppeld met D-fenylglycineamide, en het enzym, het als vaste stof aanwezige fenylglycine en het beta-lactam-derivaat wordt afgescheiden waarbij het mengsel verkregen na de enzymatische reaktie waaruit ten minste het enzym en het als vaste stof aanwezige D-fenylglycine is verwijderd bij een pH tussen 7,5 en 8,5 wordt behandeld met een geschikt aldehyde, waarbij de Schiffse base van D-fenylglycineamide wordt gevormd en de Schiffse base van D-fenylglycineamide wordt afgescheiden. Bij voorkeur vindt de behandeling met een geschikt aldehyde plaats voordat het beta-lactam-derivaat wordt afgescheiden.

Description

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN EEN ss-LACTAMDERIVAAT
De uitvinding betreft een werkwijze voor de bereiding van een ss-lactamderivaat waarbij in een enzymatische reaktie een ss-lactamkern wordt gekoppeld met D-fenylglycineamide, en het enzym, het als vaste stof aanwezige fenylglycine en het ss-lactamderivaat wordt afgescheiden.

De enzymatische koppeling van een ss-lactamkern en een acyleringsmiddel tot een ss-lactamderivaat is beschreven in WO-A-9201061. Als acyleringsmiddelen worden met name esters en amiden van fenylglycine en p-hydroxyfenylglycine beschreven. De winning en zuivering van het produkt geschiedt op bekende wijze, bijvoorbeeld door kristallisatie. Ofschoon het produkt op deze wijze met goed rendement en hoge zuiverheid kan worden verkregen, is het in de praktijk moeilijk om de in het reaktiemengsel achterblijvende stoffen zoals bijvoorbeeld niet omgezet fenylglycineamide, niet omgezette ss-lactamkern, gevormd fenylglycine in oplossing, na kristallisatie in oplossing resterend ss-lactamderivaat, van elkaar te scheiden zodat ze kunnen worden hergebruikt.

Aangezien in de enzymatische koppelingsreaktie, ter verkrijging van een hoge opbrengst van de enzymatische reaktie, fenylglycineamide aanwezig is in een grote overmaat t. o. v. de ss-lactamkern - vaak ligt de optimale molaire verhouding fenylglycineamide tot ss-lactamkern tussen 2 en 9 - is het voor het verkrijgen van een commerciëel aantrekkelijk proces met name van belang om het niet omgezette fenylglycineamide terug te winnen.

De uitvinding voorziet nu in een werkwijze waarmee op eenvoudige wijze het fenylglycineamide in zuivere vorm voor meer dan 85% kan worden teruggewonnen, zelfs vöördat het ss-lactamderivaat wordt afgescheiden.

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door het mengsel verkregen na de enzymatische reaktie waaruit ten minste het enzym en het als vaste stof aanwezige fenylglycine is verwijderd, bij een pH tussen 7, 5 en 8, 5 te behandelen met een geschikt aldehyde, waarbij de Schiffse base van fenyl-glycineamide wordt gevormd, en de Schiffse base van fenyl-glycineamide af te scheiden.

Verrassenderwijze is namelijk gevonden dat op deze wijze de Schiffse base van het fenylglycineamide wordt gevormd, terwijl het aldehyde met de andere verbindingen (amines) geen Schiffse base vormt waardoor de andere verbindingen in het mengsel in oplossing blijven.

Dit is te meer verrassend, omdat het algemeen bekend is dat amines, wanneer ze in aanraking komen met een aldehyde tot Schiffse base reageren en dan als zodanig neerslaan.

De ss-lactamen, die aanwezig zijn in het reaktie-mengsel, blijken echter nagenoeg volledig in oplossing te blijven ; terwijl het fenylglycineamide nagenoeg volledig met het toegevoegde aldehyde blijkt te hebben gereageerd.

Tevens zij vermeld dat in US-A-41722846 een proces beschreven staat voor de scheiding van L-fenylglycine van D-fenylglycineamide via de vorming van een Schiffse base. Deze publicatie leert niets over de mogelijke selectieve afscheiding van fenylglycineamide uit een mengsel dat tevens ss-lactamen bevat. Bovendien wordt de scheiding in de voorbeelden steeds uitgevoerd bij een pH van ongeveer 10, 5, welke pH-waarden prohibitief zijn in de huidige werkwijze, vanwege de instabiliteit van de sslactamderivaten bij zo hoge pH. De pH-waarden in de werkwijze volgens de uitvinding liggen tussen 7, 5 en 8, 5.

Bij dergelijke pH-waarden zal een gedeelte van het fenylglycineamide als zout in het reaktiemengsel aanwezig zijn, waardoor de vorming van Schiffse base wordt bemoeilijkt.

Het mengsel dat wordt verkregen nadat uit het na de enzymatische koppelingsreaktie verkregen reaktiemengsel het enzym en het vaste fenylglycine is verwijderd, zal in het algemeen het gevormde ss-lactamderivaat, fenylglycine-

amide, resterende ss-lactamkern en gevormde fenylglycine bevatten bijvoorbeeld, in hoeveelheden, berekend t. o. v. het gevormde ss-lactamderivaat, van 1-7 eq. fenylglycineamide, 0, 02-1 eq. ss-lactamkern, 0, 1-2 eq. fenylglycine. De uitvinding heeft tevens betrekking op de verwijdering van fenylglycineamide uit een dergelijk mengsel.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft tevens het voordeel dat fenylglycineamide op een eenvoudige wijze, bijvoorbeeld door filtratie of extractie, en in zuivere vorm kan worden verwijderd. Bij voorkeur wordt het fenylglycineamide verwijderd voordat het ss-lactamderivaat, via kristallisatie, wordt gewonnen. Dit heeft nl. het bijkomende voordeel dat de winning van het sslactamderivaat als produkt wordt vereenvoudigd, aangezien de oplosbaarheid van het ss-lactamderivaat hoger is wanneer het fenylglycineamide nog in het mengsel aanwezig is. Het ss-lactamderivaat kan op bekende wijze gewonnen en gezuiverd worden.

Met ss-lactamderivaat wordt binnen het kader van deze uitvinding bedoeld semisynthetische ss-lactam, verkregen door acylering van een ss-lactamkern met een geactiveerde vorm van fenylglycine als acyleringsmiddel.

Zij worden meestal toegepast als antibioticum, zoals bijvoorbeeld Ampicilline, Cefalexine en Cefachlor. Bekende ss-lactamkernen zijn bijvoorbeeld 6-amino-penicillinezuur (6-APA), 7-aminocefalosporinezuur (7-ACA), 7-amino-3chloor-3-cefem-4-carboxylaat, 7-aminodesacetoxycefalosporinezuur (7-ADCA), etc.

De enzymatische koppelingsreaktie kan op bekende wijze worden uitgevoerd, bijvoorbeeld zoals beschreven in WO-A-92/01061.

Als enzym kan in de werkwijze volgens de uitvinding elk geschikt enzym worden toegepast dat de reaktie katalyseert. Het enzym kan bijvoorbeeld zijn afgeleid van bekende microörganismen zoals Acetobacter, Aeromonas, Aphanocladium, Arthrobacter, Bacillus Cephalosporium, Corynebacterium, Escherichia,

Flavobacterium, Pseudomonas, Protaminobacter en Xanthomonas.

Het D-fenylglycineamide dat wordt toegepast in de enzymatische reaktie kan als vrij D-fenylglycineamide worden toegepast of als zout van een zuur, bijvoorbeeld een zuur met een pKa < 5, zoals azijnzuur, mierezuur, zwavelzuur, zoutzuur of salpeterzuur.

De concentratie van reactanten is niet kritisch en wordt bij voorkeur zodanig gekozen dat aan het einde van de enzymatische reaktie alle componenten, met uitzondering van het gevormde fenyglycine, nog net in oplossing zijn. Als oplosmiddel kan water gekozen worden, het gebruik van een organisch oplosmiddel is evenwel ook mogelijk. De temperatuur waarbij de enzymatische reaktie wordt uitgevoerd ligt meestal tussen 0 en 40 C ; de pH ligt meestal tussen 5 en 8, 5.

Bij voorkeur wordt benzaldehyde toegepast bij de vorming van de Schiffse base van fenylglycineamide.

Voordeel van de benzaldehyde is dat de scheiding van de Schiffse base en de terugwinning van benzaldehyde eenvoudig is. Een ander voordeel van benzaldehyde is, dat het niet met water mengbaar is, waardoor het tevens als extractiemiddel veruit de voorkeur heeft boven andere extractiemiddelen omdat de ontstane Schiffse base van het optisch aktief fenylglycineamide oplost in het benzaldehyde en de andere componenten van het reaktiemengsel in de waterfase.

De werkwijze volgens de uitvinding kan ook met andere aldehyden uitgevoerd worden, mits ze voldoen aan de volgende eisen : 1. ze moeten in staat zijn gemakkelijk in wateronoplosbare Schiffse basen van de fenylglycineamide te vormen.

2. de ontstane Schiffse basen moeten gemakkelijk ontleden zonder dat het aldehyde ontleedt.

3. er moet een duidelijk verschil zijn in oplosbaarheid in water of in organische oplosmiddelen tussen de Schiffse base van het fenylglycineamide en de andere componenten

van het reaktiemengsel.

Benzaldehyde en gesubstitueerde benzaldehyden zijn verbindingen die bij uitstek aan al deze voorwaarden zeer goed voldoen.

Onder benzaldehyde wordt tevens verstaan gesubstitueerde benzaldehyden zoals lagere alkylbenzaldehyde, halogeenbenzaldehyde, nitrobenzyaldehyde en alkoxybenzaldehyde.

De reaktie met benzaldehyde onder vorming van Schiffse base kan worden uitgevoerd bij temperaturen van 0-50 C, bij voorkeur 5-45 C. Als men bij de Schiffse base vorming equimoleculaire hoeveelheden benzaldehyde bijvoorbeeld 0, 9-2 in het bijzonder 0, 95-1, 1 equivalent t. o. v. fenylglycineamide toegepast zonder ander oplosmiddel voor de Schiffse base van het amide, dan verkrijgt men een neerslag van de Schiffse base van fenylglycineamide. De andere componenten blijven in de moederloog opgelost. Wordt een overmaat benzaldehyde toegepast dan fungeert het benzaldehyde niet alleen als reaktiemiddel maar ook als oplosmiddel en worden twee lagen verkregen.

Ook kan men mengsels van benzaldehyde en andere oplosmiddelen toepassen, zoals mengsels met tolueen, chloroform, methylisobutylketon, tetrachlooretheen, ethylacetaat en butylacetaat.

Het winnen van het fenyl-glycineamide uit de overeenkomstige Schiffse base kan op eenvoudige wijze uitgevoerd worden door aanzuren met een equimolaire hoeveelheid sterk zuur, bv. zwavelzuur (tot pH = 2-3), waarbij ontleding optreedt van de Schiffse base tot het aldehyde en fenylglycineamide. Het aldus verkregen fenylglycineamide kan teruggevoerd worden naar de enzymatische koppelingsstap.

De uitvinding wordt aan de hand van het volgende voorbeeld nader toegelicht, zonder daartoe te worden beperkt.

Voorbeeld
Aan een 500 ml kolf werd achtereenvolgens toegevoegd (dit komt overeen met een reaktiemengsel verkregen na enzymatische bereiding van Cefalexine gevolgd door afscheiding van enzym en vast fenylglycine) : 0, 56 g 7-ADCA, 15, 1 g cefalexine. 1 H20, 1, 18 g D-fenylglycine, 19, 9 g D-fenylglycineamide. H2SO4, 185, 4 g H2O, 8, 1 g H2S04 (98%) en 19, 8 g 25% ammoniakoplossing.

De pH van deze oplossing (250, 0 g) was 8, 0.

Bij 200C werd onder roeren in 5 minuten 1 eq.

(10, 6 g) benzaldehyde toegevoegd. Na 2 hr werd de ontstane witte vaste stof afgefiltreerd, gewassen met 3x20 ml H20 en gedroogd.

Opbrengst aan D-fenylglycineamide-Schiffse base : 20, 8 g ( > 99% zuiver) ; Cefalexine, fenylglycine en 7-ADCA zijn alle voor minder dan 0, 5% aanwezig.

Claims

CONCLUSIES 1. Werkwijze voor de bereiding van een ss-lactamderivaat waarbij in een enzymatische reaktie een ss-lactamkern wordt gekoppeld met D-fenylglycineamide, en het enzym, het als vaste stof aanwezige fenylglycine en het ss-lactamderivaat wordt afgescheiden, met het kenmerk, dat het mengsel verkregen na de enzymatische reaktie waaruit ten minste het enzym en het als vaste stof aanwezige D-fenylglycine is verwijderd bij een pH tussen 7, 5 en 8, 5 wordt behandeld met een geschikt aldehyde, waarbij de Schiffse base van D-fenyl- glycineamide wordt gevormd, en de Schiffse base van D-fenylglycineamide wordt afgescheiden. EMI7.1
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de behandeling met een geschikt aldehyde plaatsvindt vöördat het ss- lactamderivaat wordt afgescheiden.
3. Werkwijze voor de winning van fenylglycineamide uit een mengsel dat een ss-lactamderivaat, fenylglycine- amide, fenylglycine en een ss-lactamkern bevat, met het kenmerk, dat het mengsel wordt behandeld met een geschikt aldehyde waarbij de Schiffse base van fenylglycine-amide wordt gevormd en de Schiffse base van fenyl-glycineamide wordt afgescheiden.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het mengsel 1-7 equivalent fenylglycineamide, 0, 1-2 equivalent fenylglycine en 0, 02-1 equivalent ss- lactamkern, steeds berekend ten opzichte van de hoeveelheid ss-lactamderivaat, bevat.
5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, waarbij de ss-lactamkern wordt gekozen uit de groep 6-APA, 7-ACA, 7-amino-3-chloor-3-cefem-4-carboxylaat en 7-ADCA.
6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, waarbij als aldehyde benzaldehyde wordt toegepast.
7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, waarbij de behandeling met het aldehyde plaatsvindt bij een temperatuur van 5-45 C. <Desc/Clms Page number 8>
8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-7, waarbij 0, 95-1, 1 equivalent benzaldehyde berekend ten opzicht van de hoeveelheid D-fenylglycineamide wordt toegepast.
9. Werkwijze voor de bereiding van een ss-lactamderivaat en werkwijze voor de afscheiding van D-fenylglycine- amide uit een mengsel, zoals beschreven en toegelicht aan de hand van het voorbeeld.
10. ss-lactamderivaat en D-fenylglycineamide verkregen met een werkwijze volgens een der conclusies 1-9.