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AMERICAN CYANAMID COMPANY; résidant à NEW YORK.
PERFECTIONNEMENTS A LA PRODUCTION DE DERIVES DE LA CHLORTETRACYCLINE
La présente invention est relative à la production d'un nouveau dérivé de la chlortétracycline (vendue, sous la désignation commerciale "Au- réoymince") et aux sels de ce dérivé.
Le nouveau dérivé de la chlortétracycline a la formule empiri- que C22H24N2O8 et la formule de structure probable suivante :
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Suivant l'invention, le composé de formule C22H24N2O8 est pro- duit par hydrogénation de la chlortétracycline, jusqu'à ce qu'au moins 1 mol. d'hydrogène ait été absorbée pour chaque mol. de chlortétracycline.
Le nouveau composé de formule C22H24N2O8 est amphotère et for- me de sels tant avec les acides qu'avec les bases. Ainsi,ce nouveau com- posé forme des sels avec des acides organiques et inorganiques et peut être obtenus sous la forme de chlorhydrate, bromhydrate, sulfate, nitrate, phos- phate, ascorbate, citrate,succinate, .acétate, sulfamate et autres sels d'addition avec les acides, de nature similaire. Le nouveau composé ampho- tère suivant l'invention forme également des sels avec des bases, telles que celles des métaux alcalins ou alcalino-terreux, les bases ammoniques et les aminés. Comme exemples de tels sels, on peut citer les sels de cal- cium, d'éthylène diamine, de sodium, de pipéridine, de potassium et de li- thium.
Des sels ou à proprement parler des complexes sont également formés par le nouveau composé amphotère suivant la présente invention avec des sels basiques de l'acide borique, tels que le borate de sodium.
Les sels des types décrits plus haut présentent de la valeur dans les procédés d'isolement et de purification, étant donné que, dans chaque cas, ils peuvent être aisément neutralisés, de manière à produire le composé amphotère libre. Ces sels possède également des propriétés an- tiseptiques- et chimiothérapeutiques et peuvent, en fait, être, dans maints cas, employés de préférence au composé amphotère libre.
Les composés suivant la présente invention possèdent, dans une grande mesure, les propriétés avantageuses, à la fois de la chlorté- tracycline et de l'oxytétracyline (vendue sous la dénomination commer- ciale "Terramycine"). La chlortétracycline et ses sels constituent peut être les antibiotiques connus les plus actifs, mais présentent l'inconvé- nient d'être quelque peu instables en solution aqueuse à pH : 7,4. Bien que n'étant pas aussi active que la chlortétracycline, l'oxytétracyline a l'avantage d'être considérablement plus stable dans ces conditions.
Comme on le comprendra, la stabilité en solution aqueuse a pH :7,4 con- stitue une caractéristique désirable, car ce pH est fréquemment voisin de celui du sang., tandis qu'il constitue le pH auquel de nombreux essais sont exécutés. En fait, la stabilité accrue de l'oxytétracyline en so- lution aqueuse à cette valeur de pH lui confère très fréquement une ac- tivité apparente plus grande que celle de la chlortétracycline. En réa- lité, il est surprenant que les nouveaux composés suivant la présente in- vention aient dans certains cas, des activités voisines de celles de la chlortétracycline et soient plus stables que l'oxytétracycline.
Le tableau suivant montre les activités comparées du chlorhy- drate de chlortétracycline, du chlorhydrate d'oxytétracyline et du chlor- hydrate du nouveau composé amphotère suivant l'invention. Le choix des microorganismes est fait délibérément, de manière à montrerle,large, do- maine d'activité du nouveau composé suivant l'invention. Toutes les dé- terminations ont été faites en appliquant un essai, de 24 heures,,de dif- fusion dans la gélose, sauf en ce qui concerne les mycobactéries, auquel cas les déterminations ont été faites après 48 heures. Les , chiffres don- nés dans le tableau suivant constituent une mesure exprimée en millimètres, de la distance entre le bord de la boîte et le bord de la zone d'inhibi- tion.
Toutes les plaques sont constituées, sauf indication contraire, par de l'agar ou gélose nutritive.
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Spectres antibiotiques comparatifs
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chlortétracycline (A)y oxytétracycline (T) et composé de formule GzHZI20g suivant l'invention (D)
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agas 100 /ml. : 10 V /ml.
## :-----------:---........- -.q ...------........--.-
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<tb> pH <SEP> A <SEP> T <SEP> D <SEP> A <SEP> T <SEP> D
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.- ## # . , , # :¯¯¯ :¯# ! . '# --¯.-3- 1¯- .1 Il '1----- 111"11 II 1 11 ...-s--- -. "If ""'''-''- ---- ------ ---- ------
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<tb> Gram <SEP> négatif- <SEP> Baguet- <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
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tes E.Typhosa i 7,8 : 2,1 : 2,3,: 2,6 0 : 0 0 : 6,0 . 5,4 : 4,21: 4,3 3,2 lent lent K.pneumoniae (N .8) : !,O : 3,6 : 3,7 3,9: lent : lent : lent : 6, 0 : 8,9 6,7 7,4 2,4 lent : lent o 0 m o : m o o . m m fil # # # # K.pneumoniae (N 2$) : 7,$ : 3,fil : 5,6 4,4 lent : lent lent : 6,0 : 7,2 : 5,8 5,8 1,.,31: 2,1.1 : 2,0 #### # E.coli (14 29) : 7,8 : 2,6. : 2,2. 2,11: 0: fil 0 z 6,0 493 1 3e81 3,$.lui lent lent lent
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<tb>
<tb>
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Alcaligenes spo(l'fll3) m Ï9$ ô 3,5 : 2,1 : 2,4: lent 0 : lent 0 : 6,0 :
0 6,? : 4,5 4" 5,4 : o 3973 : 295 3 z * o m # # # Gram positif - co- i 7,8 5, 6 : 592 595 256 1,3 : 2,2 ques S.aureus s 6,fl s 10,1 8,4 9,0 s 'ï,z :: 4,4 : 5,5 i 's S.albus (résistant : 7,$ : lent 0 : 0 : 0 0 : 0 a 1.'.Aure oycmnPr et a. é é i : la Terramycine) o : 6, fl 0,53: lent 0 's 0 : 0 0 Sohemolyticus s % ....
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<tb>
S.hemolyticus
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(0-203) 7e42 L2,l : i 11, V : 1 11,4 * 8,2 6,3 ': * 7,0 ehemol icus :: 7,4z .: .1., fl : lfl,1 10,0 ; 7$ $ ': 7,3 ': 7,1 (NY-5 ....
(ici-5) , S.lutea 'g 7,8 : z: 7,6 7,0 7,5 s 3,5 : 3,. ,: 3,1 . 6,0 ]2,9 :: Zfl,2 : 11,1 :: 8,5 5,95 41 618 o # # 0 e # Gram positif - ba- 7,8 'g 7,4 ': 7,0 7,1 5,1 i 4,2 : 4,5 guettes B.cereus g 6,0 : 7Z,6 10,4 1fl,9 :11,0 : $,1 : 9,4 II) o B.subtilus (N 17) : 7,8 : 7,6 7,2 7,0 3,4 : 1,7 : : a 5 m 6,0 13,7 9,8 11,7 : 9,6 : 5,0 : 7,1 : 9 Mycobactéries M. : : Tuberculosis (TB 8 N 607) ï 6,0, 12$1 9a2 : 9e8 6,8 : 3,3 : 4,0 o a #
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1 - zone diaprée; 2 - gélose ou agar d'infusion de cervelle; 3 - zone claire contenant des colonies dans la zone d'inhibition; 4 - milieu contenant de la glycérine, en plus de la gélose nutritive.
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Le tableau ci-dessus montre que le nouveau composé suivant l'invention présente, dans deux cas, une activité supérieure à celle du chlorhydrate de chlortétracycline et du chlorhydrate d'oxytétraeycline; dans vingt-cinq cas., le nouveau composé suivant la présente invention pré- sente une activité supérieure à celle de l'oxytétracycline, mais inférieu- re à celle de la ohlortétracycline dans un cas, le nouveau composé est plus actif que la chlortétracycline, mais moins actif que l'oxytétracyline; dans douze cas,le nouveau composésuivant l'invention présente une activité au moins aussi grande que celle de l'oxytétracyline;
et funs six cas seulement, le nouveau composé présente une activité légèrement inférieure à celle de la chlortétracycline et de l'oxytétracycline. Compte tenu de la stabili- té et d'autres avantages des nouveaux composés suivant la présente inven- tion, on concevra que ces composés présentent une grande valeur.
Le tableau suivant montre le résultat d'essais, en vue de déter- miner la stabilité relative de la chlortétracycline, de l'oxytétracycline et du nouveau composé suivant l'invention de formule C22H24H2O8. Les es- sais ont été effectués sur des solutions aqueuses préparées à partir des chlorhydrates des trois composés dans un phosphate tampon à pH : 7,4. Un es- sai turbidimétrique standard avec du Staphylococcus auréus (Ann. New-York Academy of Sciences, 5, P.218 (1940) ) a été employé dans chaque cas.
TABLEAU II.
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<tb>
Temps <SEP> en <SEP> heures
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> pH <SEP> 7,4 <SEP> : <SEP> C22H24N2O8: <SEP> Chlortétra- <SEP> : <SEP> Oxytétra-
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<tb> 37 C. <SEP> <-<: <SEP> :cycline <SEP> cycline
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<tb> : <SEP> : <SEP> :
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<tb> 0 <SEP> 24,8 <SEP> 100 <SEP> : <SEP> 20
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> 12 <SEP> : <SEP> 20,7 <SEP> : <SEP> 1,83 <SEP> : <SEP> 13,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24 <SEP> : <SEP> 12,2 <SEP> : <SEP> 0,3 <SEP> : <SEP> 8,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 36 <SEP> : <SEP> 6,2 <SEP> 0,167 <SEP> 5,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 2,16 <SEP> 0,98 <SEP> 1,84
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 84 <SEP> 1,21 <SEP> 0,2 <SEP> :
<SEP> 0.94
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<tb> Les <SEP> valeurs <SEP> ont <SEP> été <SEP> claculées <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> de <SEP> Inactivité <SEP> du <SEP> chlorhydrate <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chlortétracycline <SEP> en <SEP> microgrammes <SEP> par <SEP> cc.
<tb>
Pour constituer une matière thérapeutique à efficacité maximum, un composé doit être relativement stable pendant au moins 12 heures, sensi- blement dans n'importe quelle condition, susceptible de se présenter. On remarquera, en considérant le tableau donné ci-dessus, que le nouveau com- posé suivant l'invention est, dans les conditions des essais, considérable- ment plus stable que la chlortétracycline et notablement plus stable que l'oxytétracycline. Au bout de 12 heures, la chlortétracycline a perdu 98,17% de son activité et l'oxytétracycline a perdu 33,5 % de son activi- té au bout de la même période, mais le nouveau composé suivant l'invention n'a perdu que 16,5 % de son activité.
En fait, la stabilité remarquable
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du nouveau compose amphotère suivant l'invention en solution aqueuse à pH s 7,4 peut constituer la base d'un essai simple ayant pour but de dé- couvrir sa présence.
Les sels d'addition avec les acides du nouveau composé ampho- tère suivant la présente invention se préparent d'une manière analogue à celle dont se préparent les sels analogues de la chlortétracycline et de l'oxytétracycline. Ainsi, les sels d'addition avec les acides peuvent se préparer en ajoutant l'acide voulu, minéral ou organique, à la matière am- photère dans de l'eau,puis en évaporant la solution résultante sous vide et à température réduite. Dans certains cas, les sels d'addition avec les acides peuvent être avantageusement préparés en ajoutant l'acide désiré à une pâte de la matière amphotère libre dans un solvant organique, tel que le butanol, puis en permettant au sel de cristalliser dans le mélange.
Ou- tre qu'ils sont très actifs et très stables, ces nouveaux sels ont l'avan- tage d'être, dans la plupart des cas, plus solubles que les sels correspon- dants de chlortétracycline ou d'oxytétracycline. La solubilité dans l'eau., bien que ne constituant pas toujours un avantage, est très désirable dans maints cas. Ainsi, lors de la préparation d'une matière à administrer par voie parentérale, il est nécessaire de disposer d'une matière présen- tant une solubilité dans l'eau relativement élevée. L'excellente stabili- té et la solubilité dans l'eau des sels d'addition avec les acides de la matière amphotère suivant l'invention les rendent idéalement propres à être utilisés pour préparer des compositions à administrer par la voie parenté- rale.
Quant aux sels de bases, ils se préparent similairement par des méthodes analogues à celles selon lesquelles on prépare les sels basiques de chlortétracyoline et d'oxytétracyline. Lés sels, relativement insolu- bles dans l'eau, de bases, telles que celles de métaux alcalino-terreux, peu- vent se préparer en ajoutant une base choisie à une solution aqueuse de la matière amphotère libre ou à un sel d'addition avec un acide de cette¯ ma- tière et en permettant au sel insoluble dans 7'eau, résultant de la matière chimiothérapeutique, de précipiter dans la solution.
Pour préparer les sels hydrosolubles de bases, tels que les sels de métaux. alcalins et ceux de¯bases aminées, il est ordinairement nécessaire d'éliminer partiellement le solvants par évaporation à température et sous pression réduites, pour produire la précipitation du sel. Les sels de bases du nouveau composé amphotère suivant la présente invention sont très similaires aux sels ana- logues de la chlortétracyline, sauf qu'ils sont généralement plus solu- bles dans l'eau, les sels de calcium et de magnésium étant approximative- ment dix fois plus solubles que les sels correspondants de chlortétracycli- ne, et sont fréquemment plus enclins à subir une oxydation superficielle.
En plus de leurs propriétés chimiques et chimiothérapeutiques caractéristiques, les nouveaux composés suivant la présente invention, peu- vent se caractériser aussi par leurs propriétés physiques. Ces composés se révèlent différents de tous les autres composés connus et apparaissent comme des entités chimiques nouvelles à la fois par leur forme cristalline, leur spectre infra-rouge et leur spectre ultra-violet.
Lorsqu'elle est recristallisée dans une solution méthanol-eau, à température ambiante, la matière amphotère libre cristallise sous forme d'un trihydrate. Les cristaux du trihydrate sont jaunes et affectent une forme carrée à tubulaire. Les indices de réfraction sont les suivants : #= 1,530 ¯ 0,003;ss = 1,646¯ 0,003 ; # = 1,798 ¯ 0,003. L'angle optique 2 V est de 80 - 85 et le signe optique est positif. Le triha- drate perd son eau de cristallisation par chauffage sous vide, pour donner la matière anhydre sous forme de cristaux hygroscopiques jaunes. Le chlor- hydrate de la nouvelle matière amphotère suivant l'invention, après cris- tallisation dans du butanol aqueux à température ambiante, forme des cris- taux orthorhombiques et tabulaires en forme.
Les indices de réfraction
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de ce chlorhydrate sont les suivants : 4. - 1,6Ô2 -¯ 0, 005; ,¯ >:::.1684. :!:. 0S002 ï ft" = l9ll. 0,003. Les angles optiques sont les suivants : 2 V = 64 ¯ 5 et 2 E = 128 + 5 . Le signe 1 optique dudit chlorhydrate est négatif.
Les nouveaux composés suivant la présente invention sont .opti- quement actifs et possèdent des rotations spécifiques caractéristiques..
On a noté cependant que la rotation optique diminue, lorsqu'on les laisse au repos à température ambiante et les lectures doivent se faire sur une so- luyion fraîchement préparée. La rotation spécifique, mesurée peu après la préparation d'une solution du chlorhydrate de la matière amphotère dans
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HC1 0,1 N, est L & 3 20 - - 257,9 .
La nouvelle matière chimiothérapeutique suivant l'invention présente des bandes d'absorption caractéristiques dans l'ultra-violet.
Un échantillon du chlorhydrate dissous à raison de 20 grammes par ce dans de l'acide chlorhydrique aqueux 1 N, révèle des absorptions maxima à 220 millimicrons, 268 millimicrons et 358 millimicrons. Des absorptions mini- ma se produisent à 233 millimicrons et 298 millimicrons. En général, ces bandes d'absorption maximum et minimum ne sont pas nettement définies et des observateurs différents peuvent choisir le point exact d'inflection à des longueurs d'ondes quelque peu différentes. -
Gomme dans l'ultra-violet, les nouveaux agents chimiothérapeu- tiques suivant la présente invention possèdent également des spectres d'ab- sorption caractéristiques dans l'infra-rouge.
Un échantillon de chlorhydra- te introduit dans de l'huile hydrocarbonée présente les caractéristiques sui- -.antes : bande d'absorption OH et NH au voisinage de 3300 cm ; bande car- bonyle amide possible près de 1676 cm-1; fréquence d'étalement C = C possi-
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ble au voisinage de 1622 cm l; vibration de flexion pour NH possible â. - 1588 c 1, d'autres marques caractéristiques apparaissent au voisinage de 824 cm l; . 864 cm 1 952 cmil ; 967 cm. 1 ;
1228 cn. 1 et 1247 eml Le trihydrate de la matière amphotère présente une forte bande OH ou NE au
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voisinage de 3300 cm 1, une bande carbonyle amide possible de 16701 cm -1, une fréquence d-'étalement 0 = C possible au --voisinage de 1625 cm" , une vibration de flexion NH possible près de 1593 cl 1 et d'autres maxima caractéristiques au voisinage de 728 ex 19 782 cm" -, 806 cm, -1 -824 cm -1 ,- 862 cm" , 962 cm 1, 995 cm 1 et 1180 cm. 1.
Bien que le spectre infra-rou- ge du trihydrate soit quelque peu similaire au spectre infra-rouge du dihy-
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drate d'oxytétracycline, les deux composés peuvent être distingués aisément par-leurs spectres infra-rouges. Ainsi, le dihydrate d'oxytétracycline ré- vèle une forte bande unique dans la région de 725 cm-1, tandis que le tri- hydrate du nouveau composé amphotère suivant la présente invention révèle une forte bande triple au voisinage de 925 à 975 cm-1.
La matière amphotère anhydre libre, malaxée dans de l'huile hydrocarbonée, présente une forte bande OH ou NH à 3300 - 3400 cm-1, une bande carbonyle amide possible près de 1655 cm-1, une fréquence d'étale- ment C = C possible au voisinage de 1613 cm-1, une vibration pour NH possi- ble vers 1580 cm-1 et d'autres maxima caractéristiques près de 703 cm-1,
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722 cm. 1, 785, cai 1, 862 cm l, 950 cm 1, 1178 em 1 et 1228 ci 1. Le spec- tre infra-rouge de la matière amphotère anhydre montre qu'elle est quel- que peu apparentée à la chlortétracycline, mais, dans ce cas également, les deux composés peuvent être aisément distingués par leur spectre d'absorption.
Ainsi, la chlortétracycline révèle une forte bande double au voisinage de
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950 cm-1, tandis que la matière amphotère anhydre suivant l'invention ne révèle qu'un faible point d'inflection. Par ailleurs, tandis que la chlortétracycline révèle une forte bande triple au voisinage de 800 cm , la nou- velle matière amphotère anhydre suivant l'invention ne révèle qu'un faible point d'inflection.
Des bandes d'asborption infra-rouge additionnelles dans la ban- de de 650 cm-1 à 12 00 cm-1 caractéristique du chlorhydrate sont montrées à la figure 1; des bandes d'absorption caractéristiques additionnelles dans la même bande pour le trihydrate de la matière amphotère sont montrées à la figure 2. tandis que des bandes d'absorption additionnelles pour la matière amphotère anhydre sont représentées à la figure 3 des dessins ci--annexés.
Dans ces figures, on a porté en abscisse la fréquence en cm et en ordon- née le pourcentage de transmission.
La matière amphotère libre est soluble dans le méthanol et le bêta-méthoxyéthanol (environ 200 mgr par ce) et quelque peu soluble dans l'éthanol et le n-butanol. La matière amphotère libre n'est que très lé- gèrement soluble dans l'eau et relativement insoluble dans des solvants, tels que éther, benzène et éther de pétrole. Le chlorhydrate est soluble dans l'eau àraison de 100 à 200 mgr par ce. légèrement soluble dans le mé-
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thanol et très légèrement soluble dans le beta-méthoxyéthanol, l'éthanol et le n-butanol. Le chlorhydrate est relativement insoluble dans d'autres solvants organiques courants.
Le sel de calcium du nouveau composé ampho- tère suivant l'invention est soluble dans l'eau à raison d'environ 890 gram- mes par ce à pH = 8,55 et le sel de magnésium est soluble dans l'eau à rai- son d'environ 1,000 gammas par ce à pH :7,0.
Pour obtenir les nouveaux composés par le procédé suivant l'in- vention,on peut réduire catalytiquement la chlortétracycline, en présence d'hydrogène.
Comme catalyseurs appropriés, pouvant être utilisés dans le procédé suivant l'invention, on peut citer les suivants :métaux du groupe VIII de la quatrième période,par exemple palladium, et métaux du groupe VIII de la sixième période, par exemple platine. Dans certains cas, le mé- tal peut évidemment être originellement présent sous forme de son oxyde, mais ceci équivaut à employer le métal librecar l'oxyde est réduit en mé- tal par l'hydrogène présent dans le mélange réactionnel. Le catalyseur le plus avantageux s'avère être le palladium sur charbon de bois. Le cataly- seur est efficace en quantités catalytiques, mais un excès n'est pas préju- diciable.
La réduction se fait, de préférence,dans un solvant inerte.
Gomme solvants, on peut employer les alcools aliphatiques inférieures, les éthers glycoliques'et d'autres liquides organiques, dans lesquels la chlor- tétracycline est soluble. Comme exemples spécifiques de solvants appropriés,
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on.peut citer le beta-méthoxyéthanol, le bêta-éthoxyéthanol, le n-butanol, le méthanol et l'éthanol.
D'excellents résultats ont été obtenus, en em- ployant un mélange contenant environ 1¯ kilogramme de chlortétracycline par 3 litres d'un solvant constitué par du 1) -méthoxyéthanol ou du ss -étho- xyéthanol. De bons résultats ont été obtenus, en employant un mélange con- tenant approximativement 10 gr de chlortétracycline par 60 ce d'un solvant constitué par du méthanol avec une petite quantité de triéthylamine. La réduction peut aussi être exécutée en solution aqueuse et une réduction sa- tisfaisante a été obtenue en employant un mélange contenant 15 gr de chlor- tétracycline par litre de solvant aqueux. Toutefois, en raison de la solu- bilité limitée de la chlortétracycline en solution aqueuse, ce procédé n'est pas celui que l'on préfère employer.
La réduction peut se faire sensiblement à n'importe quelle tem- pérature et à n'importe quelle pression. Si on se préoccupe de n'avoir qu'une décomposition minimum, de faibles températures, par exemple de 0 C,
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peuvent être employées, bien que des températures de réaction de 1000C ou même plus élevées puissent être employées, sans que se produisent des per- tes prohibitives. En générale des températures de réaction de l'ordre de 20 - 40 C sont préférées. Le procédé suivant l'invention présente l'avan- tage de ne pas nécessiter des pressions élevées, quelle que soit la tempé- rature employée et le procédé peut être exécuté à toute pression convena- ble.
Ainsi, la réduction peut avoir lieu à des pressions allant de 1 à 10 atmosphères ou davantage. Pour des raisons de facilité, on préfère opérer à des pressions de 1 à 3 atmosphères.
La durée de réaction est mesurée le mieux par la quantité d'hy- drogène absorbée, étant donné que cette durée peut varier largement en fonction d'un certain nombre de facteurs, tels que la température, la pres- sion et le type et l'état du catalyseur. La réaction est théoriquement complète, lorsque 1 mole d'hydrogène a été absorbée pour chaque mole de chlortétracycline originellement présente dans le mélange réactionnel.
Tou- tefois, étant donné que la réaction n'est pas sélective à 100 % et étant donné qu'une petite quantité d'hydrogène est ordinairement dissipée, et n'intervient pas dans la réaction envisagée,des rendements plus élevés sont souvent obtenus,lorsqu'on emploie un petit excès d'hydrogène, par exemple un excès de 0,1 à 0,2 mole,pour chaque mole de chlortétracycline. On pré- fère employer de 1,0 à 1,2 mole d'hydrogène pour chaque mole de chlortétra- cycline originellement présente dans le mélange réactionnel. On n'éprouve que peu de difficulté à contrôler la réaction, car la vitesse d'absorption de l'hydrogène diminue sensiblement lorsqu'une mole environ d'hydrogène a été absorbée par mole de chlortétracycline.
En fait, avec un catalyseur de palladium, dans les conditions optima, il est difficile d'arriver à ce que mélange réactionnel absorbe plus que la quantité optimum d'hydrogène. Avec un catalyseur au platine, il ne faut surveiller ou contrôler la réaction qu'avec un peu plus de soin. La réaction ne doit ordinairement pas être poussée au delà du point où environ 1,5 ou 1,6 mole d'hydrogène a été ab- sorbée pour chaque mole de chlortétracycline, bien qu'il soit possible, dans certains cas, d'obtenir de petites quantités du produit désiré, lors- que deux ou même trois moles d'hydrogène ont été absorbées.
Le m-'lange réactionnel peut être à n'importe quel pH, auquel la chlortétracycline est relativement stable, c'est-à-dire que ce pH peut être compris entre 1 et 9 environ. Toutefois, on a constaté que le pro- ¯ duit de réaction désiré est isolé plus aisément sous forme pure, lorsque. la réduction est exécutée à un pH neutre ou alcalin. Les réductionsà des pH neutre ou alcalins présentent l'avantage de permettre généralement l'ob- tention de rendements plus élevés,tandis que des périodes de réaction plus courtes sont ordinairement requises. Pour ces raisons, le pH du mé- lange réactionnel est, de préférence, de 7 à 8,5 environ.
L'invention sera plus particulièrement illustrée par les exem- ples spécifiques suivants. Dans ces exemples, toutes les parties sont don- nées en poids, sauf indication contraire.
EXEMPLE I.
Préparation de la matière amphotère libre.
25 gr de chlortétracycline libre sont dissous dans 300 ce de ss-méthoxyéthanol. La solution est traitée à l'aide d'environ 2 gr de Nprit-A et le mélange est filtré. Au filtrat, on ajoute 5 gr de cataly- seur de charbon de bois à 10 % de palladium et le mélange est agité avec de l'hydrogène à température ambiante et sous pression atmosphérique.
Après 50 à 60 minutes, 1,25 litre d'hydrogène (soit à peu près un équiva- lent molaire) a été absorbé et la vitesse d'absorption de l'hydrogène est devenue négligeable.
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Le catalyseur est séparé par filtration et le filtrat est di- luéà l'aide de 1600 ce d'eau,contenant 20 gr d'acétate de sodium. Le produit cristallise par refroidissement et après deux heures le produit cristallisé est filtré et séché. On obtient ainsi 16,3 gr de produit cris- tallisé.
0,5 gr de ce produit brut est recristallisé à deux reprises par dissolution dans environ 5 ce d'éthanol chaud, dilution de la solution au moyen d'environ 25 ce d'eau et refroidissement du mélange. Lorsqu'on essaie de déterminer le point de fusion du produit, qui a été recristalli- sé à deux reprises,on constate que le produit commence à se contracter à
168 - 169 C, après quoi le produit gonfle et prend une teinte foncée à 172 C.
Au lieu du ss -méthoxyéthanol employé comme solvant dans l'exemple donné ci-dessus, on peut employer d'autres solvants. Ainsi, des résultats tout aussi satisfaisants peuvent être obtenus en employant du ss -éthoxyéthanol. De même, une quantité équivalente d'autres catalyseurs, par exemple un catalyseur d'oxyde de platine, peut être employée.
EXEMPLE II.
2 gr de chlortétracycline libre sont dissous dans 25 ce d'acide acétique glacial. La solution est traitée à l'aide de charbon de bois et filtrée. 200 mgr de catalyseur de charbon de bois à 10 % de palladium sont ajoutés et le mélange est agité, pendant 23 heures, avec de l'hydrogène.
La quantité totale d'hydrogène absorbée est de 130 cc (excès d'environ 15% d'une mol.). Le catalyseur est séparé par filtration et le filtrat est di- lué avec 125 ce d'éther. On obtient ainsi un précipité jaune, qui est sé- paré par filtration et séché. Le produit séché pèse 1,01 gr.
Cet exemple illustre une réduction en milieu acide. Un tel pro- cédé n'est pas préféré. Lorsque la matière amphotère libre.obtenue a été transformée en chlorhydrate et recristallisée dans le butanol aqueux, on constate, par essai microbiologique et déterminations d'adsorptions en ul- tra-violet, que le produit est beaucoup moins pur que le composé préparé par le procédé décrit dans l'exemple I.
EXEMPLE III.
Préparation-du chlorhydrate,
Dans 20 ce de butanol on met en suspension 2 gr de la matière amphotère libre préparée dans l'exemple I.. A cette suspension, on ajoute 0,5 ce d'acide chlorhydrique concentré. Le chlorhydrate cristallise lente- ment. Les cristaux sont recueillis par filtration et remis en suspension dans 50 ce de butanol aqueux. On ajoute lentement de la triéthylamine.. jusqu'à ce que la matière soit dissoute. La solution obtenue est filtrée et le filtrat est acidifié à l'aide d'acide chlorhydrique. Les cristaux résultants du chlorhydrate, C22H24N2O8.HCl, sont recueillis, lavés au bu- tanol et à l'éther, et séchés.
De manière similaire, on peut préparer d'autres sels d'addition avec des acides du composé amphotère suivant la présente invention. Ainsi, en utilisant, au lieu d'acide - chlorhydrique, de l'acide sulfurique ou de l'acide nitrique, en quantité équivalente, on peut préparer le sulfate ou le nitrate dudit composé amphotère.
EXEMPLE IV.
Préparation du sel de calcium.
Une millimole du nouveau composé amphotère suivant l'invention,
<Desc/Clms Page number 10>
est mise en suspension dans une solution aqueuse contenant une millimole de chlorure de calcium et une quantité mesurée d'acide chlorhydrique, suf- fisante pour obtenir une solution, estalors ajoutée. A cette solution, on ajoute une quantité molaire d'hydroxyde de sodium égale à quatre fois la quantité de HCl précédemment ajoutée. Le précipité résultant du sel de calcium est recueilli par filtration.
D'autres sels, relativement insolubles dans l'eau, du nouveau composé amphotère avec des bases peuvent être préparés de manière identique.
Ainsi, le sel de magnésium est préparé par le procédé décrit plus haut, en utilisant une millimole de chlorure de magnésium au lieu de chlorure de cal- cium.
EXEMPLE V.
5 gr du composé amphotère libre préparé par le procédé décrit dans l'exemple I et 1/100 è de mole de borate de sodium sont mis en suspen- sion dans 200 ce d'eau. On obtient ainsi une solution pratiquement limpi- de. La solution est filtrée et additionnée d'acétone. On obtient ainsi un précipité, qui est redissous dans l'eau (pH ajusté à 7,4), reprécipité au moyen d'acétone et séché. Le précipité résultant de borate est une pou- dre jaune-clair, soluble dans l'eau.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de production d'un nouveau dérivé de la chlortétracycli- ne, caractérisé en ce qu'on hydrogène de la chlortétracycline jusqu'à ce qu'au moins une mol. d'hydrogène ait été absorbée pour chaque mol. de ehlor- tétracycline.
<Desc / Clms Page number 1>
AMERICAN CYANAMID COMPANY; residing in NEW YORK.
IMPROVEMENTS IN THE PRODUCTION OF CHLORTETRACYCLINE DERIVATIVES
The present invention relates to the production of a novel derivative of chlortetracycline (sold under the trade designation "Au-réoymince") and to the salts of this derivative.
The new derivative of chlortetracycline has the empirical formula C22H24N2O8 and the following probable structural formula:
EMI1.1
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According to the invention, the compound of formula C22H24N2O8 is produced by hydrogenation of chlortetracycline, until at least 1 mol. of hydrogen was absorbed for each mol. of chlortetracycline.
The new compound of formula C22H24N2O8 is amphoteric and forms salts with both acids and bases. Thus, this new compound forms salts with organic and inorganic acids and can be obtained in the form of hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, phosphate, ascorbate, citrate, succinate, acetate, sulfamate and other salts. addition with acids, of a similar nature. The novel amphoteric compound according to the invention also forms salts with bases, such as those of alkali or alkaline earth metals, ammonia bases and amines. Examples of such salts are the calcium, ethylene diamine, sodium, piperidine, potassium and lithium salts.
Salts or properly speaking complexes are also formed by the novel amphoteric compound according to the present invention with basic salts of boric acid, such as sodium borate.
Salts of the types described above are of value in isolation and purification procedures, since in each case they can be easily neutralized, so as to produce the free amphoteric compound. These salts also have antiseptic and chemotherapeutic properties and can, in fact, in many cases be used in preference to the free amphoteric compound.
The compounds according to the present invention possess, to a great extent, the advantageous properties of both chlortetracycline and oxytetracyline (sold under the tradename "Terramycin"). Chlortetracycline and its salts may be the most active known antibiotics, but have the disadvantage of being somewhat unstable in aqueous solution at pH: 7.4. Although not as active as chlortetracycline, oxytetracyline has the advantage of being considerably more stable under these conditions.
As will be appreciated, stability in aqueous solution at pH: 7.4 is a desirable characteristic because this pH is frequently near that of blood, while it is the pH at which many tests are performed. In fact, the increased stability of oxytetracyline in aqueous solution at this pH value very often gives it an apparent activity greater than that of chlortetracycline. In fact, it is surprising that the new compounds according to the present invention have in some cases activities similar to those of chlortetracycline and are more stable than oxytetracycline.
The following table shows the compared activities of chlortetracycline hydrochloride, oxytetracyline hydrochloride and hydrochloride of the novel amphoteric compound according to the invention. The choice of microorganisms is made deliberately, so as to show the broad field of activity of the new compound according to the invention. All determinations were made by applying a 24 hour agar diffusion test, except for mycobacteria, in which case the determinations were made after 48 hours. The figures given in the following table constitute a measurement, expressed in millimeters, of the distance between the edge of the box and the edge of the inhibition zone.
All plates are made, unless otherwise specified, of nutrient agar or agar.
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EMI3.1
Comparative antibiotic spectra
EMI3.2
chlortetracycline (A) y oxytetracycline (T) and compound of formula GzHZI20g according to the invention (D)
EMI3.3
agas 100 / ml. : 10 V / ml.
##: -----------: ---........- -.q ... ------ ........--. -
EMI3.4
<tb> pH <SEP> A <SEP> T <SEP> D <SEP> A <SEP> T <SEP> D
<tb>
EMI3.5
.- ## #. ,,  #: ¯¯¯: ¯ #! . '# --¯.-3- 1¯- .1 Il' 1 ----- 111 "11 II 1 11 ...- s --- -." If "" '' '-''- - --- ------ ---- ------
EMI3.6
<tb> Gram <SEP> negative- <SEP> Baguet- <SEP>: <SEP>: <SEP>:
<tb>
EMI3.7
tes E. Typhosa i 7.8: 2.1: 2.3 ,: 2.6 0: 0 0: 6.0. 5.4: 4.21: 4.3 3.2 slow slow K. pneumoniae (N. 8):!, O: 3.6: 3.7 3.9: slow: slow: slow: 6.0: 8.9 6.7 7.4 2.4 slow: slow o 0 mo: moo. mm wire # # # # K. pneumoniae (N $ 2): 7, $: 3, wire: 5.6 4.4 slow: slow slow: 6.0: 7.2: 5.8 5.8 1, ., 31: 2.1.1: 2.0 #### # E.coli (14 29): 7.8: 2.6. : 2.2. 2.11: 0: wire 0 z 6.0 493 1 3e81 3, $. Him slow slow slow
EMI3.8
<tb>
<tb>
EMI3.9
Alcaligenes spo (l'fll3) m Ï9 $ ô 3.5: 2.1: 2.4: slow 0: slow 0: 6.0:
0 6 ,? : 4.5 4 "5.4: o 3973: 295 3 z * om # # # Gram positive - co- i 7.8 5, 6: 592 595 256 1.3: 2.2 ques S. aureus s 6 , fl s 10,1 8,4 9,0 s 'ï, z :: 4,4: 5,5 i' s S.albus (resistant: 7, $: slow 0: 0: 0 0: 0 a 1 . '. Aure oycmnPr and a. É i: Terramycin) o: 6, fl 0.53: slow 0' s 0: 0 0 Sohemolyticus s% ....
EMI3.10
<tb>
S. hemolyticus
<tb>
EMI3.11
(0-203) 7e42 L2, l: i 11, V: 1 11.4 * 8.2 6.3 ': * 7.0 ehemol icus :: 7.4z.: .1., Fl: lfl, 1 10.0; $ 7 ': 7.3': 7.1 (NY-5 ....
(here-5), S. lutea 'g 7.8: z: 7.6 7.0 7.5 s 3.5: 3 ,. ,: 3.1. 6.0] 2.9 :: Zfl, 2: 11.1 :: 8.5 5.95 41 618 o # # 0 e # Gram positive - ba- 7.8 'g 7.4': 7.0 7.1 5.1 i 4.2: 4.5 guettes B. cereus g 6.0: 7Z, 6 10.4 1fl, 9: 11.0: $, 1: 9.4 II) o B. subtilus (N 17): 7.8: 7.6 7.2 7.0 3.4: 1.7:: a 5 m 6.0 13.7 9.8 11.7: 9.6: 5.0 : 7.1: 9 Mycobacteria M.:: Tuberculosis (TB 8 N 607) ï 6.0, 12 $ 1 9a2: 9e8 6.8: 3.3: 4.0 oa #
EMI3.12
1 - variegated area; 2 - agar or brain infusion agar; 3 - clear zone containing colonies in the zone of inhibition; 4 - medium containing glycerin, in addition to nutrient agar.
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The above table shows that the new compound according to the invention exhibits, in two cases, an activity greater than that of chlortetracycline hydrochloride and of oxytetraeycline hydrochloride; in twenty-five cases., the new compound according to the present invention exhibits an activity superior to that of oxytetracycline, but inferior to that of ohlortetracycline in one case, the new compound is more active than chlortetracycline, but less active than oxytetracyline; in twelve cases, the new compound according to the invention exhibits an activity at least as great as that of oxytetracyline;
and in only six cases, the new compound exhibits slightly lower activity than chlortetracycline and oxytetracycline. In view of the stability and other advantages of the new compounds according to the present invention, it will be appreciated that these compounds are of great value.
The following table shows the result of tests, with a view to determining the relative stability of chlortetracycline, of oxytetracycline and of the new compound according to the invention of formula C22H24H2O8. The tests were carried out on aqueous solutions prepared from the hydrochlorides of the three compounds in a phosphate buffer at pH: 7.4. A standard turbidimetric test with Staphylococcus aureus (Ann. New York Academy of Sciences, 5, P.218 (1940)) was employed in each case.
TABLE II.
EMI4.1
<tb>
Time <SEP> in <SEP> hours
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> pH <SEP> 7.4 <SEP>: <SEP> C22H24N2O8: <SEP> Chlortétra- <SEP>: <SEP> Oxytétra-
<tb>
<tb>
<tb> 37 C. <SEP> <- <: <SEP>: cyclin <SEP> cyclin
<tb>
<tb>: <SEP>: <SEP>:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> 24.8 <SEP> 100 <SEP>: <SEP> 20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 12 <SEP>: <SEP> 20.7 <SEP>: <SEP> 1.83 <SEP>: <SEP> 13.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 24 <SEP>: <SEP> 12.2 <SEP>: <SEP> 0.3 <SEP>: <SEP> 8.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 36 <SEP>: <SEP> 6.2 <SEP> 0.167 <SEP> 5.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 2.16 <SEP> 0.98 <SEP> 1.84
<tb>
<tb> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 84 <SEP> 1.21 <SEP> 0.2 <SEP>:
<SEP> 0.94
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> The <SEP> values <SEP> have <SEP> been <SEP> slammed <SEP> on <SEP> the <SEP> base <SEP> of <SEP> Inactivity <SEP> of <SEP> hydrochloride <SEP > of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chlortetracycline <SEP> in <SEP> micrograms <SEP> by <SEP> cc.
<tb>
To be a therapeutic material of maximum effectiveness, a compound must be relatively stable for at least 12 hours, substantially under any condition which may occur. It will be noted, by considering the table given above, that the new compound according to the invention is, under the test conditions, considerably more stable than chlortetracycline and notably more stable than oxytetracycline. After 12 hours the chlortetracycline lost 98.17% of its activity and the oxytetracycline lost 33.5% of its activity at the end of the same period, but the new compound according to the invention did not. lost only 16.5% of its business.
In fact, the remarkable stability
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of the new amphoteric compound according to the invention in aqueous solution at pH s 7.4 can form the basis of a simple test the aim of which is to discover its presence.
The acid addition salts of the novel amphacteric compound according to the present invention are prepared in a manner analogous to that in which the analogous salts of chlortetracycline and oxytetracycline are prepared. Thus, acid addition salts can be prepared by adding the desired acid, mineral or organic, to the amber material in water, then evaporating the resulting solution in vacuo at reduced temperature. In some cases, addition salts with acids can be advantageously prepared by adding the desired acid to a paste of the free amphoteric material in an organic solvent, such as butanol, and then allowing the salt to crystallize in the mixture. .
Besides being very active and very stable, these new salts have the advantage of being, in most cases, more soluble than the corresponding salts of chlortetracycline or oxytetracycline. Solubility in water, while not always an advantage, is very desirable in many cases. Thus, in preparing a material for parenteral administration, there is a need for a material having relatively high water solubility. The excellent stability and water solubility of the acid addition salts of the amphoteric material according to the invention make them ideally suited for use in preparing compositions for parenteral administration.
As for the base salts, they are prepared similarly by methods analogous to those according to which the basic salts of chlortetracyoline and oxytetracyline are prepared. The relatively water insoluble salts of bases, such as those of alkaline earth metals, can be prepared by adding a selected base to an aqueous solution of the free amphoteric material or to an addition salt. with an acid of this material and allowing the water insoluble salt resulting from the chemotherapeutic material to precipitate out of solution.
For preparing water soluble salts of bases, such as metal salts. alkali and those of amino bases, it is usually necessary to partially remove the solvent by evaporation at reduced temperature and pressure, to produce precipitation of the salt. The base salts of the novel amphoteric compound according to the present invention are very similar to the analogous salts of chlortetracyline, except that they are generally more soluble in water, the calcium and magnesium salts being approximately ten times more soluble than the corresponding chlortetracycline salts, and are frequently more prone to surface oxidation.
In addition to their characteristic chemical and chemotherapeutic properties, the new compounds according to the present invention can also be characterized by their physical properties. These compounds turn out to be different from all the other known compounds and appear as new chemical entities both by their crystalline form, their infra-red spectrum and their ultra-violet spectrum.
When it is recrystallized from a methanol-water solution at room temperature, the free amphoteric material crystallizes in the form of a trihydrate. The crystals of the trihydrate are yellow and have a square to tubular shape. The refractive indices are as follows: # = 1.530 ¯ 0.003; ss = 1.646¯ 0.003; # = 1.798 ¯ 0.003. The 2 V optical angle is 80 - 85 and the optical sign is positive. The trihydrate loses its water of crystallization on heating in vacuo to give the anhydrous material as yellow hygroscopic crystals. The hydrochloride of the novel amphoteric material according to the invention, after crystallization from aqueous butanol at room temperature, forms orthorhombic and tabular crystals in shape.
Refractive indices
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EMI6.1
of this hydrochloride are as follows: 4. - 1.6O2 -¯ 0.005; , ¯> :::. 1684. :!:. 0S002 ï ft "= 1911. 0.003. The optical angles are as follows: 2 V = 64 ¯ 5 and 2 E = 128 + 5. The optical sign 1 of said hydrochloride is negative.
The novel compounds according to the present invention are optically active and possess characteristic specific rotations.
It has been noted, however, that optical rotation decreases when allowed to stand at room temperature and readings should be taken on a freshly prepared solution. The specific rotation, measured shortly after the preparation of a hydrochloride solution of the amphoteric material in
EMI6.2
HCl 0.1 N, is L & 3 20 - - 257.9.
The novel chemotherapeutic material according to the invention exhibits characteristic absorption bands in the ultraviolet.
A sample of the hydrochloride dissolved at 20 grams per cc in 1N aqueous hydrochloric acid revealed maximum absorptions at 220 millimicrons, 268 millimicrons and 358 millimicrons. Minimal absorptions occur at 233 millimicrons and 298 millimicrons. In general, these maximum and minimum absorption bands are not clearly defined and different observers can choose the exact point of inflection at somewhat different wavelengths. -
Gum in the ultra-violet, the new chemotherapeutic agents according to the present invention also possess characteristic absorption spectra in the infra-red.
A sample of hydrochloride introduced into hydrocarbon-based oil has the following characteristics: OH and NH absorption band in the region of 3300 cm; carbonyl amide band possible near 1676 cm-1; spread frequency C = C possible
EMI6.3
wheat in the neighborhood of 1622 cm l; bending vibration for NH possible â. - 1588 c 1, other characteristic marks appear in the vicinity of 824 cm l; . 864 cm 1952 cmil; 967 cm. 1;
1228 cn. 1 and 1247 eml The trihydrate of the amphoteric material has a strong OH or NE band at the
EMI6.4
neighborhood of 3300 cm 1, a possible carbonyl amide band of 16701 cm -1, a spreading frequency of 0 = C possible around 1625 cm ", a bending vibration NH possible near 1593 cl 1 and other characteristic maxima in the vicinity of 728 ex 19 782 cm "-, 806 cm, -1 -824 cm -1, - 862 cm", 962 cm 1, 995 cm 1 and 1180 cm. 1.
Although the infra-red spectrum of trihydrate is somewhat similar to the infra-red spectrum of dihy-
EMI6.5
oxytetracycline drate, the two compounds can be easily distinguished by their infra-red spectra. Thus, the oxytetracycline dihydrate reveals a strong single band in the region of 725 cm-1, while the trihydrate of the novel amphoteric compound according to the present invention reveals a strong triple band in the vicinity of 925 to 975 cm-1. 1.
The free anhydrous amphoteric material, mixed in hydrocarbon oil, exhibits a strong OH or NH band at 3300 - 3400 cm-1, a possible carbonyl amide band near 1655 cm-1, a spreading frequency C = C possible in the neighborhood of 1613 cm-1, a vibration for NH possible around 1580 cm-1 and other characteristic maxima near 703 cm-1,
EMI6.6
722 cm. 1, 785, cai 1, 862 cm l, 950 cm 1, 1178 em 1 and 1228 ci 1. The infra-red spectrum of anhydrous amphoteric material shows that it is somewhat related to chlortetracycline, but , in this case also, the two compounds can be easily distinguished by their absorption spectrum.
Thus, chlortetracycline reveals a strong double band in the vicinity of
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950 cm-1, while the anhydrous amphoteric material according to the invention reveals only a weak point of inflection. On the other hand, while the chlortetracycline reveals a strong triple band in the neighborhood of 800 cm, the new anhydrous amphoteric material according to the invention reveals only a weak point of inflection.
Additional infrared absorption bands in the 650 cm-1 to 1200 cm-1 band characteristic of the hydrochloride are shown in Figure 1; Additional characteristic absorption bands in the same band for the trihydrate of the amphoteric material are shown in Figure 2, while additional absorption bands for the anhydrous amphoteric material are shown in Figure 3 of the accompanying drawings. .
In these figures, the frequency in cm has been plotted on the abscissa and the transmission percentage on the ordinate.
The free amphoteric material is soluble in methanol and beta-methoxyethanol (about 200 mgr per cc) and somewhat soluble in ethanol and n-butanol. The free amphoteric material is only very slightly soluble in water and relatively insoluble in solvents, such as ether, benzene and petroleum ether. The hydrochloride is soluble in water at a rate of 100 to 200 mgr per cc. slightly soluble in
EMI7.1
thanol and very slightly soluble in beta-methoxyethanol, ethanol and n-butanol. The hydrochloride is relatively insoluble in other common organic solvents.
The calcium salt of the novel amphoteric compound according to the invention is soluble in water at the rate of approximately 890 grams per cc at pH = 8.55 and the magnesium salt is soluble in water at rai - sound of about 1,000 gammas per this at pH: 7.0.
To obtain the new compounds by the process according to the invention, the chlortetracycline can be catalytically reduced in the presence of hydrogen.
As suitable catalysts which can be used in the process according to the invention, the following may be mentioned: metals of group VIII of the fourth period, for example palladium, and metals of group VIII of the sixth period, for example platinum. In some cases the metal may of course be originally present as its oxide, but this is equivalent to employing the free metal since the oxide is reduced to metal by the hydrogen present in the reaction mixture. The most advantageous catalyst turns out to be palladium on charcoal. The catalyst is effective in catalytic amounts, but an excess is not detrimental.
The reduction is preferably carried out in an inert solvent.
As solvents, the lower aliphatic alcohols, glycol ethers and other organic liquids in which the chlor-tetracycline is soluble can be employed. As specific examples of suitable solvents,
EMI7.2
we can mention beta-methoxyethanol, beta-ethoxyethanol, n-butanol, methanol and ethanol.
Excellent results have been obtained using a mixture containing about 1 ½ kilogram of chlortetracycline per 3 liters of a solvent consisting of 1) -methoxyethanol or ss -ethoxyethanol. Good results have been obtained using a mixture containing approximately 10 grams of chlortetracycline per 60 cc of a solvent consisting of methanol with a small amount of triethylamine. The reduction can also be carried out in aqueous solution and a satisfactory reduction has been obtained by employing a mixture containing 15 g of chlor-tetracycline per liter of aqueous solvent. However, due to the limited solubility of chlortetracycline in aqueous solution, this method is not the preferred one.
The reduction can take place at substantially any temperature and at any pressure. If we are concerned with having only minimum decomposition, low temperatures, for example 0 C,
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can be employed, although reaction temperatures of 1000C or even higher can be employed, without prohibitive losses occurring. In general reaction temperatures of the order of 20-40 ° C are preferred. The process according to the invention has the advantage of not requiring high pressures, whatever the temperature employed and the process can be carried out at any suitable pressure.
Thus, reduction can take place at pressures ranging from 1 to 10 atmospheres or more. For reasons of ease, it is preferred to operate at pressures of 1 to 3 atmospheres.
The reaction time is best measured by the amount of hydrogen absorbed, since this time can vary widely depending on a number of factors, such as temperature, pressure and type and l state of the catalyst. The reaction is theoretically complete, when 1 mole of hydrogen has been absorbed for each mole of chlortetracycline originally present in the reaction mixture.
However, since the reaction is not 100% selective and since a small amount of hydrogen is usually dissipated, and does not intervene in the reaction envisaged, higher yields are often obtained, when a small excess of hydrogen, eg 0.1 to 0.2 mole excess, is employed for each mole of chlortetracycline. It is preferred to employ 1.0 to 1.2 moles of hydrogen for each mole of chlortetracyclin originally present in the reaction mixture. Little difficulty is experienced in controlling the reaction, as the rate of hydrogen uptake decreases substantially when about one mole of hydrogen has been taken up per mole of chlortetracycline.
In fact, with a palladium catalyst, under optimum conditions, it is difficult to get the reaction mixture to absorb more than the optimum amount of hydrogen. With a platinum catalyst, the reaction should only be monitored or controlled with a little more care. The reaction should ordinarily not be carried out beyond the point where about 1.5 or 1.6 moles of hydrogen has been absorbed for each mole of chlortetracycline, although it is possible in some cases to obtain small amounts of the desired product, when two or even three moles of hydrogen have been absorbed.
The reaction mixture can be at any pH at which chlortetracycline is relatively stable, i.e., this pH can be between about 1 and 9. However, it has been found that the desired reaction product is more readily isolated in pure form when. the reduction is carried out at neutral or alkaline pH. Reductions to neutral or alkaline pH have the advantage of generally providing higher yields, while shorter reaction times are usually required. For these reasons, the pH of the reaction mixture is preferably from about 7 to 8.5.
The invention will be more particularly illustrated by the following specific examples. In these examples all parts are given by weight unless otherwise indicated.
EXAMPLE I.
Preparation of the free amphoteric material.
25 g of free chlortetracycline are dissolved in 300 cc of ss-methoxyethanol. The solution is treated with approximately 2 g of Nprit-A and the mixture is filtered. To the filtrate, 5 g of 10% palladium charcoal catalyst is added and the mixture is stirred with hydrogen at room temperature and at atmospheric pressure.
After 50 to 60 minutes, 1.25 liters of hydrogen (roughly one molar equivalent) had been absorbed and the rate of hydrogen uptake became negligible.
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The catalyst is filtered off and the filtrate is diluted with 1600 cc of water, containing 20 g of sodium acetate. The product crystallizes on cooling and after two hours the crystallized product is filtered off and dried. 16.3 g of crystallized product are thus obtained.
0.5 g of this crude product is recrystallized twice by dissolving in about 5 cc of hot ethanol, diluting the solution with about 25 cc of water and cooling the mixture. When trying to determine the melting point of the product, which has been recrystallized twice, it is found that the product begins to contract at
168 - 169 C, after which the product swells and takes on a dark shade at 172 C.
Instead of ss -methoxyethanol used as solvent in the example given above, other solvents can be used. Thus, equally satisfactory results can be obtained by employing ss -ethoxyethanol. Likewise, an equivalent amount of other catalysts, for example a platinum oxide catalyst, can be employed.
EXAMPLE II.
2 g of free chlortetracycline are dissolved in 25 cc of glacial acetic acid. The solution is treated with charcoal and filtered. 200 mgr of 10% palladium charcoal catalyst are added and the mixture is stirred for 23 hours with hydrogen.
The total amount of hydrogen absorbed is 130 cc (about 15 mol% excess). The catalyst is filtered off and the filtrate is diluted with 125 cc of ether. A yellow precipitate is thus obtained, which is separated by filtration and dried. The dried product weighs 1.01 gr.
This example illustrates reduction in an acidic medium. Such a method is not preferred. When the free amphoteric material obtained has been converted into the hydrochloride and recrystallized from aqueous butanol, it is found, by microbiological test and adsorption determinations in ultra-violet, that the product is much less pure than the compound prepared by the process described in Example I.
EXAMPLE III.
Preparation-hydrochloride,
In 20 cc of butanol are suspended 2 g of the free amphoteric material prepared in Example I. To this suspension are added 0.5 cc of concentrated hydrochloric acid. The hydrochloride crystallizes slowly. The crystals are collected by filtration and resuspended in 50 cc of aqueous butanol. Triethylamine is slowly added until the material is dissolved. The solution obtained is filtered and the filtrate is acidified with hydrochloric acid. The resulting crystals of the hydrochloride, C22H24N2O8.HCl, are collected, washed with butanol and ether, and dried.
Similarly, other acid addition salts of the amphoteric compound according to the present invention can be prepared. Thus, by using, instead of hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid, in an equivalent amount, the sulfate or the nitrate of said amphoteric compound can be prepared.
EXAMPLE IV.
Preparation of calcium salt.
One millimole of the new amphoteric compound according to the invention,
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is suspended in an aqueous solution containing one millimole of calcium chloride and a measured quantity of hydrochloric acid, sufficient to obtain a solution, is then added. To this solution is added a molar amount of sodium hydroxide equal to four times the amount of HCl previously added. The precipitate resulting from the calcium salt is collected by filtration.
Other relatively water-insoluble salts of the novel amphoteric compound with bases can be prepared in an identical manner.
Thus, the magnesium salt is prepared by the process described above, using one millimole of magnesium chloride instead of calcium chloride.
EXAMPLE V.
5 g of the free amphoteric compound prepared by the process described in Example I and 1/100 th of a mole of sodium borate are suspended in 200 cc of water. In this way a practically clear solution is obtained. The solution is filtered and added with acetone. A precipitate is thus obtained, which is redissolved in water (pH adjusted to 7.4), reprecipitated with acetone and dried. The resulting borate precipitate is a light yellow powder, soluble in water.
CLAIMS.
1. Process for the production of a new derivative of chlortetracycline, characterized in that chlortetracycline is hydrogenated until at least one mol. of hydrogen was absorbed for each mol. of chloretetracycline.