<Desc/Clms Page number 1>
L'invention est relative à certains agents antimicrobiens nouveaux ainsi que des procédés pour leur préparation. Elle concerne, plus particulièrement, un groupe d'antibiotiques constitué par la 6-désoxy-6-déméthyl- et la 6-désoxy- tétracycline.
Les antibiotiques, à savoir la tétracycline et l'oxytétracycline, sont des composés de valeur qui possèdent un degré élevé d'activité antimicrobienne et qui ont une valeur commerciale très nette comme agents thérapeutiques pour le traitement de maladies infectieuses. La 6-déméthyl-tétracycline et ses êpimères C-4, que l'on a étudié dans les derniers temps, ont une valeur appréciable comme agents antimicrobiens et on prétend qu'ils sont un peu plus stables dans des con- ditions acides que la tétracycline et ses épimères C-4
On a découvert maintenant un groupe de nouveaux composés antibiotiques du groupe tétracycline qui sont encore plus stables que les composés 6-déméthyl susdits et ont un degré élevé d'activité antimicrobienne.
Ce sont la 6-désoxy-6- déméthyltétracycline, la 6-désoxytétracycline, la 6-désoxyoxytétraoycline, la 6- désox-4-désdiméthylaminotétracycline et la 6-désoxy-4-désdiméthylamino-oxytétra- cycline. Ces composés sont préparés par l'hydrogénation catalytique sélective, dans des conditions acides, de matières initiales constituées par la 6-déméthyl- tétracycline et des sels d'addition acides ou des dérivés de celle-ci, la tétrar cycline, l'oxytétracycline, leurs sels d'addition acides, des complexes avec des sels métalliques polyvalents, leurs 4-desdiméthylamino analogues et les complexes avec des sels métalliques polyvalents de ceux-ci.
Les matières initiales déméthylées sont obtenues de la manière décri- te dans le J.A.C.S., 79 4561 (1957).
N'importe quel milieu stable et inerte pour la réaction peut être uti- lisé pour l'hydrogénation qui intervient pour le procédé selon l'invention. On peut utiliser des milieux qui sont des solvants pour le réactif antibiotique, qui sont stables dans les conditions d'hydrogénation, qui ne gênent pas l'efficacité du catalyseur et qui ne réagissent pas avec l'antibiotique. Des solvants appro- priés comprennent l'eau, les alcanols inférieurs contenant jusqu'à quatre atomes de carbone environ, tels que le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol, le butanol, etc., les éthers cycliques et à chaîne rectiligne, solubles dans l'eau, tels que le dioxane, le tétrahydrofurane, l'éther diéthylène glycol monoéthylique, le 2- éthoxyéthanol, etc.
Les sels d'addition avec des acides de la tétracycline, de la 6-démé- thyltétracycline et de l'oxytétracycline peuvent être réduits directement dans les milieux susdits. Quand on utilise les produits de base libre, les composés desdi- méthylamino ou sels métalliques complexes polyvalents comme matières initiales, il est nécessaire d'y ajouter une trace d'un acide minéral qui font fonction d'un activeur de catalyseur. On utilise une teneur comprise entre environ 0,1% en envi- ron 5 % en poids d'un acide minéral tel que l'acide chlorhydrique, bromhydrique, sulfurique, phosphorique, etc, dans des solvants indiqués plus haut. Dans le cas de complexes avec des sels métalliques polyvalents, la formation du complexe in situ fournit une acidité suffisante pour faciliter la réaction.
Ceci est obtenu en ajoutant une quantité stoéchiométrique, généralement d'environ une demie à une proportion moléculaire du sel métallique, à une solution du composé antibiotique dans le milieu de réaction.
Des sels métalliques appropriés, qui conviennent à cet effet, compren- nent le chlorure de magnésium, de calcium, d'aluminium, oobalteux, stanneux, stannique, de zinc, ferrique et de nickel, le bromure d'aluminium, le sulfate de magnésium et le phosphate de calcium.
Bien entendu, des anions, qui sont réductibles, tels que le nitrate, le perchlorate, le permanganate, etc, doivent être écartés aussi bien pour le choix du sel métallique polyvalent que pour le sel d'addition acide antibiotique.
L'hydrogénation dans des conditions acides est une des caractéristiques
<Desc/Clms Page number 2>
qui distinguent le procédé en question des hydrogénations antérieures de la chlo rotétracycline pour l'obtention de la tétracycline. Ces dernières ont lieu dans des conditions neutres ou basiques. Quand on utilise un acide alcanoique inférieur, contenant de deux à environ six atomes de carbone, tels que l'acide acétique, propionique, butyrique, valérique, isovalérique ou caproîque comme milieu solvant, il n'est pas nécessaire d'ajouter un acide minéral. Le solvant lui-même fournit le caractère acide du milieu.
L'usage d'un complexe avec un sel métallique poly- valent comme substratum présente l'avantage de réduire au minimum les réactions secondaires comprenant l'hydrogénation du système 11, 12-/3-dicétone-énol du com- posé antibiotique formé par la tétracycline.
Des solvants appropriés sont choisis à la suite d'expériences simples.
On détermine d'abord si le constituant antibiotique est soluble jusqu'à un certain degré dans le milieu liquide et, après que cette sélection préliminaire a eu lieu, on procède à des hydrogénations sur une petite échelle pour déterminer si le cata- lyseur est affecté ou non, d'une manière nuisible et à un degré notable, par le milieu liquide.
Des catalyseurs à base de métaux précieux sont utilisés pour le procé- dé en question. Ces catalyseurs comprennent ceux à base de platine, de palladium et du ruthénium, du type avec support ou non. Un support approprié est constitué par du carbone. Les catalyseurs peuvent être formés préalablement ou formés in situ par préréduction d'un sel approprié du composé catalytique. Des exemples de catalyseurs préférés sont ceux formés par 5% de palladium sur du carbone, par 5% de platine sur du carbone, par 5% de ruthénium sur du carbone ou par du chlo- rure de palladium, du chlorure de platine, de l'oxyde de platine, et de l'oxyde de ruthénium. Ces dernières matières, dans lesquelles le métal est à fêtât combi- né et non-élémentaire, nécessitent une réduction préalable, avant que l'hydrogéna- tion puisse avoir lieu.
Ceci est obtenu simplement en mettant en suspension la matière destinée à former le catalyseur dans le milieu d'hydrogénation, en hydro- génant cette matière, en ajoutant le substratum et en continuant l'hydrogénation.
Suivant une variante, tous les constituants peuvent être incorporés à la fois dans le milieu avant que l'hydrogénation ne commence. La première méthode présen- te l'avantage qu'elle permet à l'opérateur de déterminer séparément la quantité d'hydrogène absorbés pendant les phases de la réduction préalable et du traite- ment. Le degré d'hydrogénation de l'antibiotique peut ainsi être réglé plus aisé- ment. On préfère parfois terminer l'hydrogénation du substratum de l'antibiotique tétracycline après qu'environ une mole d'hydrogène ait été absorbée.
Une grande variété de conditions d'hydrogénation peuvent être adoptées en se servant d'appareils ordinaires. Par exemple, des hydrogénations atmosphéri- ques peuvent avoir lieu dans un appareil ordinaire, dans lequel un volume d'hydro- gène est contenu dans un réservoir sur lequel est branché un manomètre permettant de mesurer le volume d'hydrogène consommé. Suivant une variante, on peut utiliser une bouteille de citrate, de magnésie, et un appareil à secousses mécanique, muni d'un manomètre calibré, ou encore un autoclave à pression élevée du type avec agi- tateur ou à secousses.
Des pressions de l'ordre de 0 à 140 kg/cm2 peuvent être utilisées. Des hydrogénations sous haute pression sont peu commodes pour des préparations sur une petite échelle, car il est difficile de mesurer exactement la consommation d'hydrogène, mais on les préfère pour la production sur une grande échelle, une pression de 105 kg/cm2 convenant à cet effet.
L'hydrogénation, pour le procédé faisant l'objet de l'invention, a lieu avantageusement à la température ambiante et donne des résultats satisfai- sants. La température de l'hydrogénation, toutefois, ne parait pas être critique en ce qui concerne le résultat final, bien qu'elle affecte la vitesse de la réac- tion. Des températures aussi basses qu'environ 0 et aussi élevées que 80 à 90 sont satisfaisantes. Généralement, environ 4 à 48 heures sont nécessaires pour que les réaction soit complète. La durée nécessaire est influencée par l'activité
<Desc/Clms Page number 3>
du catalyseur utilisé et par la température.
L'absorption d'au moins une mole d'hydrogène par mole de substratum est nécessaire pour que la réaction soit com- plète Bien entendu, quand on a recours à la chlorotétracycline et aux substrata apparentés, une mole supplémentaire d'hydrogène doit être fournie pour obtenir une déshalogénation préliminaire. La tétracycline ou le composé apparenté est d'abord formé au cours de cette hydrogénation. Ceci constitue une deuxième caractéristi- que qui distingue le présent procédé des hydrogénations antérieures de la chloro- tétracycline dans des conditions neutres ou alcalines en vue d'obtenir la tétra- cyoline. Ce procédé constitue une réaction très rapide qui devient complète en des périodes aussi courtes que 30 minutes au moins.
Une variante du procédé pour la préparation des composés en question consiste à hydrogéner des esters aloanoiques 6-inférieurs des matières initiales susindiquées. Ces esters sont préparés par l'antibiotique tétracycline avec un anhydre d'acides aliphatiques inférieurs, tels que l'anhydrique acétique, propioni- que ou butyrique dans une base organique tertiaire telle que la pyridine ou la qui- noléine. Il est nécessaire de chauffer le mélange pendant des périodes relative- ment longues, par exemple de 4 à 24 heures sur un bain de vapeur à 90-100 . Le polyester amorphe ainsi obtenu, dans lequel le groupement 6 et d'autres groupe- ments hydroxyle sont estérifiés, est ensuite hydrogéné d'une manière analogue à celle utilisée pour les composés antibiotiques eux-mêmes.
Les acides alcanoîque inférieurs sont les milieux préférés mais, pour l'hydrogénation, des esters d'au- tres milieux liquides, répondent aux conditions indiquées plus haut, peuvent égale- ment être utilisés avec succès.
Le catalyseur est enlevé, après que la réaction est devenue complète, par filtration ou oentrifugation, et le produit est obtenu par divers moyens com- prenant l'addition d'un non solvant, par évaporation du solvant ou par congélation et séchage de la solution à l'état congelé. Généralement, on obtient un mélange contenant à la fois le produit et la matière initiale. Ces mélanges peuvent être séparés aisément par chromatographie en se servant de diverses combinaisons de solvants. Un système solvant approprié pour la séparation à l'aide de chromato- graphie sur papier est constitué par un mélange solvant de 20:10:3 (v/v/v) de ni- trométhane-chloroforme-pyridine saturée avec un tampon au citrate pour un pH=3,5.
Le papier est saturé avec la phase aqueuse qui est alors la phase stationnaire.
Un autre système solvant utile, qui est utilisé d'une manière analogue est un mé- lange 20s3 (v/v) de toluène-pyridine saturé avec un tampon au phosphate-citrate pour un pH=4,2.
Comme les sels acides des matières initiales et les produits obtenus selon l'invention ont une solubilité appréciable dans l'eau, ce solvant peut être utilisé d'une manière très avantageuse commp milieu de réaction, soit seul soit en mélange avec un solvant compatible. Après hydrogénation et après réglage du pH de la solution formée pour une valeur d'environ 6, on obtient le composé amphoté- rique qui se sépare du moment qu'on adopte une solution ayant une concentration suffisante. Sans cela, la solution peut être concentrée pour en séparer le déri- vé antibiotique solide.
Les composés amphotériques, obtenus selon l'invention et préparés com- me décrit plus haut, peuvent être convertis en sels d'addition acides, en sels métalliques, en complexes avec des sels métalliques polyvalents, des compositions avec d'autres antibiotiques, etc. La préparation de ces substances peut se faire par des méthodes qui ont déjà été appliquées pour la tétracycline, l'oxytétracy- cline et la chlorotétracycline excepté que les composés, préparés selon l'inven- tion, sont notablement plus stables que les anciens composés et qu'ils ne doivent pas être traités avec autant de soins. Des méthodes pour ces préparations ont été décrites d'une manière étendue dans des brevets et dans la littérature scientif- que.
Les usages de ces nouveaux composés sont également comparables à ceux des antibiotiques connus du genre tétracycline (bien que'les nouveaux composés présen- tent l'avantage bien défini d'une stabilité plus grande), notamment en thérapeuti-
<Desc/Clms Page number 4>
que, dans des aliments et nourritures et pour la conservation de ces derniers.
Bien que d'autres catalyseurs puissent être utilisés, le palladium paraît être le plus efficace. Le catalyseur peut être préparé à l'avance ou dans le mélange de réaction. Le catalyseur formé par du palladium sur du charbon de bois est particulièrement efficace. Le catalyseur peut être formé dans le mélange de réaction, par exemple en mettant en suspension dans le solvant que l'on veut utiliser un support approprié, tel que du charbon de bois, en ajoutant une quanti- té appropriée de chlorure palladeux ou d'un autre sel approprié du palladium et en hydrogénant le mélange. Le composé de palladium est réduit en métal qui est alors absorbé par le support et remplit ensuite sa fonction normale. Le composé antibiotique¯peut être ajouté avant ou après que le catalyseur ait été dormé par réduction.
En général, on utilise au moins environ un pour cent en poids du cata- lyseur (en tant que métal actif) en se basant sur la quantité de composé antibio- tique employée.
Au lieu d'utiliser la 6-déméthyltétracycline, ou un sel de celle-ci, comme matière initiale pour le procédé, on peut avoir recours à un ester du compo- sé dans lequel le groupement 6-hydroxyle est acylé. L'acylation du composé antibio- tique est obtenue par des réactifs, tels que l'anhydride acétique, dans une base organique tertiaire (par exemple la pyridine ou la quinoléine). Des groupements autres que le groupement 6-hydroxyle, tels que les groupements 12-et 12a-hydroxyle, peuvent être acylés en même temps selon les conditions utilisées. Toutefois, dès que l'hydrogénation sélective du groupement acyloxy, tel que celui occupant la position 6, est terminée, les groupements acyle restants peuvent être hydrolysés.
Ceci peut être obtenu, par exemple, en utilisant une solution diluée, par exemple 1n, d'hydroxyde de sodium. L'hydrolyse est terminée, par exemple, en une heure ou moins à la température ambiante. Comme les composés 6-désoxy-6-déméthyle ont une stabilité fortement accrue, on ne rencontre aucune difficulté avec des réactions dégradantes secondaires au cours de cette hydrolyse. Il n'est pas essentiel, dans tous les cas, que les groupements acyle soient enlevés,puisque les dérivés acy- lés possèdent souvent une activité appréciable par eux-mêmes et qu'ils sont des agents antimicrobiens de valeur. Divers groupements acyle peuvent être utilisés tels que des groupements aliphatiques, aromatiques, alcoyle, aryle, aralcyle, alcoyle hétérocyclique, etc.
Des exemples comprennent des groupements acétyle, propionyle, butyryle, phénylacétyle, thiazolyacétyle, succinoyle phtaloyle et autres.
Bien que le procédé d'hydrogénation pour la préparation des composés 6-méthyl-6-désoxy et 6-désoxy puisse se faire avantageusement à la température ambiante, il est possible d'utiliser des températures plus basses, jusqu'à envi- ron 0 ou plus élevées jusqu'à environ 70 ou jusqu'à la température à laquelle la décomposition de la matière initiale ou du produit commence. La vitesse d'hy- drogénolyse dépend, jusqu'à un certain degré, de facteurs liés entre eux, tels que la température, la concentration du réactif, la proportion du catalyseur, la na- ture du milieu solvant, etc.
La 6-désoxyoxytétracycline est un composé organique stable et biolo- giquement actif comme les autres composés obtenus selon l'invention. L'activité biologique est mesurée par un essai biologique ordinaire à dilution en série en se servant du Klebsiella pneumoniae comme organisme d'essai. Les spectres d'ab- sorption dans l'ultra-violet de la 6-désoxy-oxytétracycline et son épimère C-4 sont, en substance, identiques à celui de l'oxytétiacycline et de son épimère C-4 quand ils sont mesurés dans une solution méthanolique en l'absence d'acide.
Ceci concorde avec la forme structurelle donnée puisque la configuration des sub- stituants sur les atomes de carbone occupent les positions 10, 11 et 12 et dans le noyau A de l'antibiotique détermine le spectre d'absorption de l'ultra-violet par ces composés. L'enlèvement du groupement hydroxyle en C-6 n'a que peu d'effet sur ce chromophore. La matière est stable pour une solution à 7% d'acide chlo- rhydrique dans du méthanol à 60 pendant des périodes supérieures à 30 minutes, ces conditions étant celles qui produisent une décomposition supérieure à 90 % de
<Desc/Clms Page number 5>
la substance apparentée. Les antibiotiques apparentés à base de tétracycline et contenant le groupement C-6 tertiaire, par contre, ne sont stables dans ce milieu que pendant 2 à 4 minutes.
EMI5.1
La 6-désoxytétracyclineg la 6-désoxy-6-dêméthyltétracycline, leurs C-4 épimères et leurs composés 4-désdiméthylamino sont, d'une manière analogue, des substances biologiquement actives et stables dont les spectres d'absorption dans l'ultra-violet sont, en substance, identiques à ceux des composés 6-hydroxy apparentés quand ceux-ci sont mesurés dans du méthanol acidifié et leur stabili- té pour les acides est fortement augmentés.
Comme dit plus haut, les nouveaux composés obtenus selon l'invention possèdent une stabilité notablement plus grande que les composés à partir desquels ils sont préparés et cette stabilité plus grande présente un avantage important pour la préparation des doses utilisées pour l'administration des antibiotiques.
Par exemple, des solutions aqueuses ayant des pH acides peuvent être préparées sous une forme qui peut être administrée aisément et qui contient des agents don- nant de la saveur et des colorants et ces solutions restent stables à la tempéra- ture ambiante pendant une période notablement plus longue que dans des composés apparentés. Ceci permet la conservation des solutions à des températures ambiantes pendant une période considérable. Les composés 6-désoxy et 6-désoxy-6-déméthyle possèdent une activité microbiologique comparable, in vitro et in vivo, à celle des composés apparentés.
Les composés 6-désoxy en question possèdent, in vitro et in vivo, une activité microbiologique comparable à celle des composés apparentés. Ils peuvent être incorporés dans diverses compositions analogues à celles obtenues avec les composés apparentés, avec l'avantage que leur stabilité pour les acides est amé- liorée, de sorte que leurs propriétés pour leur conservation sont meilleures. Des compositions et dérivés analogues peuvent être préparés à partir des composés 6-désoxy en question par les méthodes utilisées pour les composés apparentés.
EMI5.2
Ils sont utiles en'thérapie',' dans des aliments ou nourritures:," :pour la conservation d'aliments et 'pour -2a pratique vétérinaire. ,1,' ' l r : . 1
La dose usuelle à administrer par la bouche, des composés 6-désoxy en question, est de 1 à 2 g par jour pour un adulte moyen. Les produits peuvent être incorporés dans des capsules et des comprimés contenant généralement de 100 à 250 mg de l'antibiotique basés sur leur activité. On prépare des suspensions ou des solutions dans divers véhicules avec des concentrations comprises entre 25 et 100 mg/mL. Pour l'administration par injection intramusculaire ou intraveineuse, la dose journalière est réduite à environ 0,5 g. Des doses pour injections intra- musculaires comprenent des solutions de l'antibiotique avec des concentrations de l'ordre de 50 à 100 mg/ml.
L'administration par injection intraveineuse se fait à l'aide de solu- tions isotoniques ayant une concentration antibiotique d'environ 10 mg/ml. Les deux genres de produits utilisés pour l'injection sont avantageusement mis sur le marché sous la forme de compositions solides pour pouvoir être reconstitués.
Dans tous les cas, la dose utilisée doit, évidemment, être prescrite par le méde- cin traitant, afin de convenir aux besoins particuliers du malade. Des doses plus faibles sont utilisées pour les enfants.
Les exemples donnés ci-dessous servent à expliquer avec plus de dé- tails, pour les spécialistes dans ce domaine, des méthodes spécifiques pour la préparation selon 1'invention, de nouveaux composés antibiotiques 6-désoxy-tétra- cycline de valeur.
EXEMPLE 1.-
EMI5.3
Préparation de la 6-désoxyoxytétracycline.- On dissout 4 g d'oxytétracycline amphotérique dans 150 ml d'acide acé-
<Desc/Clms Page number 6>
tique glacial et ils sont hydrogénés sous une pression absolue de 2,8 kg/om2 pen- dant 24 heures à la température ambiante et en présence de 2 g d'un catalyseur formé par 5% de palladium sur du carbone. Le catalyseur est séparé par filtration, il est lavé avec du solvant frais le filtrat et les eaux de lavage mélangés sont congelés et séchés à l'état congelé.
Le produit obtenu est un mélange contenant de 1'oxytétracycline n'ayant pas réagi, de 6-désoxy-oxytétracycline, de 4-épi-oxy- tétracycline et de 6-désoxy-4-épi-oxytétracycline Ce mélange est séparé par chro- matographie sur papier en utilisant un système solvant 20:10:3 (v/v/v/) nitromé- thane-chloroforme-pyridine saturé avec un tampon au citrate pour un pH=3,5. Le papier est humecté par une couche du tampon au citrate pour un pH=3,5, après avoir été mis en contact avec le mélange solvant, et le chromatogramme est développé avec le mélange solvant.
Le constituant 6-désoxy se sépare sur le chromatogramme sur papier sous la forme d'une tache distincte ayant une valeur Rf d'environ 0,33 que l'on peut comparer à une valeur Rf de 0,18 pour 1'oxytétracycline n'ayant pas- réagi. Le chromatogramme sur papier est découpé et, la matière 6-désoxy est extrai- te du papier avec une proportion 0,01 moléculaire d'acide chlorhydrique. Le spec- tre d'absorption dans l'ultraviolet du composé désoxy est, en substance, identi- que, quand il est mesuré dans une solution à 1% de méthanol contenant 0,01 mole par litre d'hydroxyle de sodium, à celui de 1'oxytétracycline ce qui montre que C=10, C-11, c=12 et le noyau A chromophore n'ont pas été troublés.
Une partie de cette solution dans l'acide dilué est acidifiée avec une quantité supplémen- taire d'acide chlorhydrique concentré de manière à obtenir une concentration de 5 % de HC1 dans le milieu, l'ensemble étant chauffé sur un bain de vapeur à 70 pendant 30 minutes. Le spectre d'absorption et l'activité biologique sont essèn- tiellement inchangés par ce traitement, ce qui est une caractéristique du consti- tuant 6-désoxy. La partie restante de la solution est concentrée jusqu'à siccité, ce qui donne les chlorhydrates biologiquement actifs de la 6-désoxy-oxytêtracy- cline et 6-désoxy-4-épi-oxytétracycline. L'activité biologique est mesurée à l'ai- de d'un essai Klabsiella pneumoniae.
La séparation du produit d'hydrogénation brut, obtenu par chromato- graphie sur papier en utilisant le système 20:3 (v/v) toluène-pyridine saturé avec un tampon au phosphate-citrate pour un pH=4,2, en humectant préalablement le papier avec la phase aqueuse, est satisfaisante. Pour ce système, le produit 6-désoxy a une valeur Rf approximativement égale à 0,02
EXEMPLE II.-
On procède comme dans l'exemple 1 en utilisant de la tétracycline ou de la 6-déméthyltétracycline (P.Sensi et autres, Il Farmico, Ed SC.10.fasc6. pages 337 paru en 1954) à la place de 1'oxytétracycline Dans chaque cas, on ob- tient un mélange contenant entre autres de la matière initiale n'ayant pas réagi, de la 6-désoxytétracycline et son épimère C-4.
Les constituants de ces mélanges sont séparés par chromatographie sur papier comme décrit dans l'exemple I. Les composés 6-désoxy élués du chromatogramme sur papier sont identifiés en évaluant leur stabilité contre les acides, comme décrit dans l'exemple I, et en comparant l'absorption dans l'ultraviolet et l'activité biologique de la matière traitée par l'acide avec celles du produit initial non traité, élué du chromatogramme sur papier.
EXEMPLE III.-
On procède comme dans l'exemple I en remplaçant l'oxytétracycline, utilisée dans cet exemple, par la 4-désdiméthylaminotétracycline ou la 4-désdimé- thylamino-oxy-tétracycline. Les composés 4-épi de ces produits n'existent évidem- ment pas. Les matières initiales, à savoir les composés 4-désdiméthylamino, sont préparés comme décrit dans le brevet E.U.A. n 2.786.077 déposé le 22 octobre 1954.
EXEMPLE IV
Le sel calcique de la 6-désocytétracycline est préparé en traitant
<Desc/Clms Page number 7>
deux parties en poids de 6-désoxytétracycline avec une demi-partie en poids de chlorure de calcium dans 250 parties d'eau. La concentration en ions d'hydrogène est réglée de manière telle que le pH soit égal à 5-6 par addition d'une solution aqueuse diluée (10%) d'hydroxyde de sodiumo La solution est laissée au repos afin- que la cristallisation puisse avoir lieu. Une solution diluée additionnelle de bi- oxyde de sodium est ajoutée pendant la cristallisation pour maintenir le pH à la, valeur désirée.
Le pH est ensuite réglé pour que le mélange soit neutre et celui- ci est maintenu à la température ambiante pendant une demi-heure environ, après quoi le produit est recueilli, lavé à l'eau et séché.
EXEMPLE V
Des sels métalliques des composés antibiotiques amphotériques 6-dé- soxytétracycline décrits dans les exemples 1 à III, sont préparés en traitant la matière amphotérique avec une solution aqueuse de l'hydroxyde métallique en utilisant un équivalent de cet hydroxyde. De cette manière, on prépare les sels de calcium, de baryum, de magnésium, de sodium, d'aluminium et de zinc ainsi que d'autres sels métalliques.
EXEMPLE VI.-
Les sels d'addition acides de la 6-désoxytétracycline, de la 6-déso- ' xy-6-déméthyltétracycline et de la 6-désoxy-oxytétracycline sont préparés en ajou- tant un acide minéral aux solutions méthanoliques du composé amphotérique 6-déso- xy- désiré. Par suite, de la stabilité remarquable des produits en question pour les acides, la concentration de l'acide utilisé n'est pas critique. Les produits sont isolés par évaporation des solutions aqueuses et, plus avantageusement,par- l'addition d'un non-solvant. tel que de l'éther anhydre. Quand on a recours à l'é- vaporation, il est préférable d'utiliser une quantité stoéchiométrique de l'acide afin que le produit ne soit pas contaminé par l'acide en excès. Si l'acide utili- sé est volatil, l'usage d'un excès de cet acide ne crée aucune difficulté.
Les composés 60-désoxy-4-désdiméthylamino ne forment évidemment pas de sels d'addition acides puisqu'ils n'ont pas un caractère basique. On prépare de cette manière les sels d'addition acides suivants @ les chlorhydrates, les bromhydrates, les sulfa- tes, les ni traies les sulfosalicylates et les phosphates.
EXEMPLE VII-
Les complexes de sels métalliques sont préparés en dissolvant les composés antibiotiques amphotétriques 6-désoxytétracycline, décrits plus haut, dans un alcool aliphatique inférieur, de préférence du méthanol, et en traitant la solution avec un sel métallique approprié, dissous de préférence dans du mé- thanol.
Les complexes sont séparés, dans certains cas, par simple filtration, mais généralement, comme ils sont souvent solubles dans l'alcool, par évaporation du solvant ou par addition d'un non-solvant comme l'éther diéthylique. La propor- tion du sel métallique utilisée est telle qu'un atome-gramme du métal soit pré- sent par mole de l'antibiotique 6-désoxytétracycline. De cette manière, on prépa- re des composés de sels métalliques en utilisant les sels métalliques suivants : chlorure de calcium? de cobalt, ferrique ou de zinc, nitrate de calcium, sulfate de magnésium, chlorure cuivrique, bromure de magnésium, chlorure d'aluminium, trichlorure d'antimoine chlorure d'arsenic et chlorure de mercure.
EXEMPLE VIII.-
On procède comme dans l'exemple I en remplaçant l'acide acétique par de l'acide propionique comme solvant d'hydrogénation.
EXEMPLE IX.-
On procède comme dans l'exemple I en remplaçant l'acide acétique par de l'acide butyrique comme solvant d'hydrogénation.
EXEMPLE X
On procède comme dans l'exemple I en utilisant un appareil d'hydrogé-
<Desc/Clms Page number 8>
nation à haute pression et en travaillant sous une pression absolue d'hydrogène de 140 kg/om2. On obtient, en substance, les mêmes constituants dans le mélange de réaction que pour l'exemple 1 et ces constituants sont donc séparés de la manière décrite.
EXEMPLE XI
On procède comme dans l'exemple 1 en remplaçant le catalyseur au pal- ladium utilisé par les catalyseurs suivants 5 % de palladium sur du carbone; 5% de ruthénium sur du carbone; chlorure de platine ; oxyde de platine et oxyde de ruthénium.- EXEMPLE XII.-
On dissout 10 g de chlorhydrate d'oxyétracycline dans 150 ml de mé- thanol et on ajoute 4 g de catalyseur 5% de palladium sur du carbone. Le mélange, contenu dans une bouteille autoclave placée dans un appareil à secousses mécani- que et reliée à un réservoir d'hydrogène par l'intermédiaire d'un manomètre cali- bré, est agité dans une atmosphère d'hydrogène sous une pression absolue de 2,8 kg/om2 pendant 16 heures et à la température ambiante.
Le catalyseur est ensuite filtré et le filtrat est conventré jusqu'à siccité, ce qui donne 8,8 g du produit dont les constituants actifs sont constitués par environ 50 % d'oxytétracycline' et 50 % de 6-désoxy-oxytétraoyoline, ce qui résulte de l'observation qu'une moi- tié seulement de l'activité biologique mesurée par l'essai au K.pneumoniae, est perdue quand 12 mg du produit sont traités pendant 30 minutes avec 10 ml de métha- nol bouillant contenant 2 ml d'acide chlorhydrique concentré.
Des expériences de contrôle montrent que, dans ces conditions, 99 % de 1'oxytétracycline présents sont détruits. La 6-désoxy-oxytétracycline est sé- parée de la partie principale aqueuse à 5 % d'acide chlorhydrique. Ce traitement convertit 1'oxytétréacycline n'ayant pas réagi en un mélange de a et p-apo-oxyté- tracyclines qui est soluble dans une solution aqueuse de bicarbonate de sodium.
La 6-désoxyoxytétracycline est faiblement soluble dans le bicarbonate de sodium aqueux et peut être extrait de celui-ci. Le constituant 6-désoxy pur est ensuite isolé en mélangeant le produit brut, traité par l'acide, avec un excès d'une solu- tion de bicarbonate de sodium et en extrayant le produit pur hors de cette solu- tion à l'aide de butanol. L'évaporation de l'extrait dans le butanol donne une 6- désoxy-oxytétracyoline et son 4-épimère qui ont une activité biologique élevée.
EXEMPLE XIII
L'exemple XII est répété en remplaçant le chlorhydrate d'oxytétraoy- cline par du chlorhydrate de tétracycline. Un rendement de 10 % en une matière solide jaune, biologiquement active, est obtenu; cette matière étant insoluble dans une solution de bicarbonate de sodium. Ce produit a une activité, obtenue par un bio-essai avec du K. penumoniae, de 290 mcg/ml et est notablement .plus so- luble dans les solvants organiques non polaires que la tétracycline. Une portion de ce produit, conservée pendant 4 jours à la température ambiante dans 10 ml de méthanol, contenant 2 ml d'acide chlorhydrique concentré, n'a rien perdu de son activité.
Le composé 6-désoxy pur est séparé de cette préparation fortement active par chromatographie sur papier en utilisant le système solvant formé par un mé- ' lange 20:3 (v/v) du toluène et de pyridine saturé avec un tampon au phosphate- citrate pour un PH=4,2, dont question plus haut. La valeur du Rf est d'environ 0,38.
La solubilité accrue dans l'huile, de ce produit et d'autres obtenus selon l'invention, est avantageuse si on la compare aux produits apparentés con- tenant du 6-OH, pour l'établissement de certains genres de doses comme celles pour des solutions dans l'huile d'arachide ou l'huile de sésame pour des injections.
EXEMPLE XIV.-
On dissout 10 g d'oxytétracycline amphotérique et 2,4 g de chlorure -de calcium anhydre dans 150 ml de méthanol. et on procède à l'hydrogénation comme
<Desc/Clms Page number 9>
décrit dans l'exemple XIII Le produit obtenu après évaporation du mélange de ré- action filtré, contient le sel complexe chlorure de calcium de la 6-désoxytétra- cycline.
Par le traitement avec de l'acide chlorhydrique aqueux et du bicarbona- te de sodium, comme décrit dans l'exemple XII, on obtient le complexe au chloru- re de calcium et il reste un échantillon purifié de 6-désoxy-oxtétracycline EXEMPLE XV-
On procède comme dans l'exemple XIV en remplaçant le chlorure de calcium par les sels suivants chlorure de magnésium, d'aluminium, cobalteux, stanneux, stannique, de zinc, ferrique ou de nickel, bromure d'aluminium, sulfate de magnésium et phosphate de calcium.
EXEMPLE XVI
On dissout 5 g de chlorhydrate de 6-déméthyltétracycline dans 200 ml d'acide acétique contenant 2 % d'acide perchlorique (en poids). On ajoute 3 g de noir animal (Darco G 60) au mélange et, ensuite, 0,5 g de chlorure palladeux.
Le mélange est placé dans un appareil d'hydrogénation sous une pression de 70 kg/cm2. L'hydrogénation commence et est interrompue quand une mole d'hydrogène a été absorbée,. Ceci demande plusieurs heures. Le mélange est filtré, le filtrat est concentré jusqu'à avoir un petit volume, de l'eau est ajoutée et le pH du mé-- lange est réglé à environ 6. On obtient la séparation de la 6-désoxy-6-déméthylté- tracycline amphotérique. Cette matière est filtrée, lavée avec un petit volume d'eau froide et séchée. Ce composé a une activité très grande comme agent anti- bactérien.
EXEMPLE XVII.-
On dissout 10 g de 6-déméthyltétracycline amphotérique dans un mélange de 200 ml de dioxane et 200 ml d'éthanol. On ajoute 5 g du catalyseur 10% de palladium sur du charbon de bois et on procède à l'hydrogénation du mélange sous une pression de 1,05 kg/om2.'En moins de 4 heures l'absorption d'une mole d'hy- drogène est complète. On sépare le catalyseur par filtration et le produit est ob- tenu en enlevant les solvants sous vide et en ajoutant de l'eau au résidu. Le composé, faiblement soluble, est séparé par filtration, lavé avec un petit volume d'eau froide et séché sous vide. On constate qu'il est fortement actif en l'es- sayant pour diverses bactéries Gram-négatives et Gram-positives.
EXEMPLE XVIII.-
Le composé amphotérique, préparé comme décrit dans l'exemple XVII, est converti en une série de sels par l'addition d'échantillons amphotériques a un léger excès de l'acide choisi dans de l'eau. Les sels sont obtenus, à par- tir de la solution aqueuse, par une évaporation faite avec soin et par addition d'un non solvant tel que l'acétone. De cette manière, on peut préparer le chlor- hydrate, le bromhydrate, le sulfate, le nitrate, le sulfosalicylate, le tannate et d'autres sels.
EXEMPLE XIX.-
On dissout 4 g de 6-déméthyltétracycline dans 150 ml d'acide acéti- que glacial, on traite avec 2 g d'un catalyseur à 5 % de palladium sur du carbone et on soumet l'ensemble à des secousses avec de l'hydrogène sous une pression de 2,8 kg/cm2 pendant 24 heures. Le catalyseur est enlevé par filtration, la solu- tion est évaporée jusqu'à siccité sous une pression réduite. La matière solide, finement divisée et biologiquement active, ainsi obtenus présente des avantages remarquables pour certaines doses. Elle est constituée par un mélange contenant de la 6-désoxy-6-déméthyltétracycline et de la C,4-épi-6-désoxy-6-déméthyltétra- cycline.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to certain novel antimicrobial agents as well as to processes for their preparation. It relates more particularly to a group of antibiotics consisting of 6-deoxy-6-demethyl- and 6-deoxy-tetracycline.
Antibiotics, namely tetracycline and oxytetracycline, are valuable compounds which possess a high degree of antimicrobial activity and which have clear commercial value as therapeutic agents for the treatment of infectious diseases. 6-Demethyl-tetracycline and its C-4 epimers, which have recently been studied, have appreciable value as antimicrobial agents and are claimed to be somewhat more stable under acidic conditions than tetracycline and its C-4 epimers
We have now discovered a group of new antibiotic compounds of the tetracycline group which are even more stable than the above 6-demethyl compounds and have a high degree of antimicrobial activity.
These are 6-deoxy-6-demethyltetracycline, 6-deoxytetracycline, 6-deoxyoxytetraoycline, 6-deox-4-dedimethylaminotetracycline and 6-deoxy-4-desdimethylamino-oxytetracycline. These compounds are prepared by the selective catalytic hydrogenation, under acidic conditions, of starting materials consisting of 6-demethyl-tetracycline and acid addition salts or derivatives thereof, tetrar cyclin, oxytetracycline, their acid addition salts, complexes with polyvalent metal salts, their analogs 4-desdimethylamino and complexes with polyvalent metal salts thereof.
The demethylated starting materials are obtained as described in J.A.C.S., 79 4561 (1957).
Any stable and inert medium for the reaction can be used for the hydrogenation which takes place for the process according to the invention. Media can be used which are solvents for the antibiotic reagent, which are stable under hydrogenation conditions, which do not interfere with the effectiveness of the catalyst, and which do not react with the antibiotic. Suitable solvents include water, lower alkanols containing up to about four carbon atoms, such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, etc., cyclic and straight chain ethers, soluble in water, such as dioxane, tetrahydrofuran, monoethyl diethylene glycol ether, 2-ethoxyethanol, etc.
The acid addition salts of tetracycline, 6-demethyltetracycline and oxytetracycline can be reduced directly in the above media. When using the free base products, desdimethylamino compounds or polyvalent complex metal salts as starting materials, it is necessary to add thereto a trace of a mineral acid which functions as a catalyst activator. A content of between about 0.1% to about 5% by weight of a mineral acid such as hydrochloric, hydrobromic, sulfuric, phosphoric, etc., is used in the solvents indicated above. In the case of complexes with polyvalent metal salts, formation of the complex in situ provides sufficient acidity to facilitate the reaction.
This is achieved by adding a stoichiometric amount, generally about one-half to a molecular proportion of the metal salt, to a solution of the antibiotic compound in the reaction medium.
Suitable metal salts which are suitable for this purpose include magnesium, calcium, aluminum, oobaltous, stannous, stannic, zinc, ferric and nickel chloride, aluminum bromide, magnesium sulfate. and calcium phosphate.
Of course, anions, which are reducible, such as nitrate, perchlorate, permanganate, etc., must be ruled out both for the choice of the polyvalent metal salt and for the antibiotic acid addition salt.
Hydrogenation under acidic conditions is one of the characteristics
<Desc / Clms Page number 2>
which distinguish the process in question from the previous hydrogenations of chlo rotetracycline to obtain tetracycline. The latter take place under neutral or basic conditions. When using a lower alkanoic acid, containing from two to about six carbon atoms, such as acetic, propionic, butyric, valeric, isovaleric or caproic acid as the solvent medium, it is not necessary to add a mineral acid. . The solvent itself provides the acidic character of the medium.
The use of a complex with a polyvalent metal salt as a substratum has the advantage of minimizing the side reactions comprising the hydrogenation of the 11, 12- / 3-diketone-enol system of the antibiotic compound formed by tetracycline.
Appropriate solvents are chosen following simple experiments.
It is first determined whether the antibiotic component is soluble to some degree in the liquid medium and, after this preliminary selection has taken place, small scale hydrogenations are carried out to determine whether the catalyst is affected. or not, in a detrimental manner and to a significant degree, by the liquid medium.
Precious metal catalysts are used for the process in question. These catalysts include those based on platinum, palladium and ruthenium, of the supported or unsupported type. A suitable support consists of carbon. The catalysts can be formed beforehand or formed in situ by prereduction of an appropriate salt of the catalytic compound. Examples of preferred catalysts are those formed by 5% palladium on carbon, 5% platinum on carbon, 5% ruthenium on carbon, or by palladium chloride, platinum chloride, or platinum oxide, and ruthenium oxide. These latter materials, in which the metal is combined and non-elemental, require prior reduction before hydrogenation can take place.
This is achieved simply by suspending the material for forming the catalyst in the hydrogenation medium, hydrogenating this material, adding the substratum and continuing the hydrogenation.
Alternatively, all of the constituents can be incorporated into the medium at once before the hydrogenation begins. The first method has the advantage that it allows the operator to separately determine the amount of hydrogen absorbed during the pre-reduction and treatment phases. The degree of hydrogenation of the antibiotic can thus be more easily controlled. It is sometimes preferred to complete the hydrogenation of the tetracycline antibiotic bedrock after about one mole of hydrogen has been absorbed.
A wide variety of hydrogenation conditions can be adopted using ordinary apparatus. For example, atmospheric hydrogenations can take place in an ordinary apparatus, in which a volume of hydrogen is contained in a tank to which is connected a manometer making it possible to measure the volume of hydrogen consumed. According to a variant, it is possible to use a bottle of citrate, of magnesia, and a mechanical shaking device, provided with a calibrated pressure gauge, or else a high pressure autoclave of the type with stirrer or shaker.
Pressures of the order of 0 to 140 kg / cm2 can be used. High pressure hydrogenations are inconvenient for small scale preparations, as it is difficult to accurately measure hydrogen consumption, but they are preferred for large scale production, a pressure of 105 kg / cm2 suitable for this effect.
The hydrogenation, for the process forming the subject of the invention, advantageously takes place at ambient temperature and gives satisfactory results. The temperature of the hydrogenation, however, does not appear to be critical with respect to the end result, although it does affect the rate of the reaction. Temperatures as low as about 0 and as high as 80 to 90 are satisfactory. Usually about 4 to 48 hours are needed for the reaction to be complete. The time needed is influenced by the activity
<Desc / Clms Page number 3>
catalyst used and temperature.
The absorption of at least one mole of hydrogen per mole of substrate is necessary for the reaction to be complete Of course, when chlorotetracycline and related substrates are used, an additional mole of hydrogen must be provided. to obtain a preliminary dehalogenation. Tetracycline or the related compound is first formed during this hydrogenation. This is a second feature which distinguishes the present process from previous hydrogenations of chlorotetracycline under neutral or alkaline conditions to obtain tetracycline. This process is a very rapid reaction which becomes complete in periods as short as at least 30 minutes.
A variant of the process for the preparation of the compounds in question is to hydrogenate 6-lower aloanoic esters of the above starting materials. These esters are prepared by the antibiotic tetracycline with an anhydrous of lower aliphatic acids, such as acetic, propionic or butyric anhydrous in a tertiary organic base such as pyridine or quinoline. It is necessary to heat the mixture for relatively long periods, for example 4-24 hours on a 90-100 steam bath. The amorphous polyester thus obtained, in which the 6 group and other hydroxyl groups are esterified, is then hydrogenated in a manner analogous to that used for the antibiotic compounds themselves.
Lower alkanoic acids are the preferred media, but for hydrogenation esters of other liquid media, which meet the above conditions, can also be used successfully.
The catalyst is removed, after the reaction has become complete, by filtration or entrifugation, and the product is obtained by various means including the addition of a non-solvent, by evaporation of the solvent or by freezing and drying the solution. in the frozen state. Usually, a mixture is obtained which contains both the product and the starting material. These mixtures can be easily separated by chromatography using various combinations of solvents. A suitable solvent system for the separation using paper chromatography is a 20: 10: 3 (v / v / v) solvent mixture of ni-tromethane-chloroform-pyridine saturated with a citrate buffer. for a pH = 3.5.
The paper is saturated with the aqueous phase which is then the stationary phase.
Another useful solvent system, which is used in an analogous manner is a 20s3 (v / v) mixture of toluene-pyridine saturated with phosphate-citrate buffer to pH = 4.2.
As the acid salts of the starting materials and the products obtained according to the invention have an appreciable solubility in water, this solvent can be used in a very advantageous manner as a reaction medium, either alone or in admixture with a compatible solvent. After hydrogenation and after adjusting the pH of the solution formed to a value of about 6, the amphoteric compound is obtained which separates as long as a solution of sufficient concentration is adopted. Otherwise, the solution may be concentrated to separate the solid antibiotic derivative therefrom.
The amphoteric compounds obtained according to the invention and prepared as described above can be converted into acid addition salts, metal salts, complexes with polyvalent metal salts, compositions with other antibiotics, etc. The preparation of these substances can be carried out by methods which have already been applied for tetracycline, oxytetracycline and chlorotetracycline except that the compounds, prepared according to the invention, are notably more stable than the old compounds and that they should not be treated with so much care. Methods for these preparations have been extensively described in patents and in the scientific literature.
The uses of these new compounds are also comparable to those of known tetracycline antibiotics (although the new compounds have the well-defined advantage of greater stability), especially in therapy.
<Desc / Clms Page number 4>
that, in foods and foods and for the conservation of the latter.
Although other catalysts can be used, palladium appears to be the most effective. The catalyst can be prepared in advance or in the reaction mixture. The catalyst formed by palladium on charcoal is particularly effective. The catalyst can be formed in the reaction mixture, for example by suspending in the solvent to be used a suitable carrier, such as charcoal, adding an appropriate amount of palladium chloride or sodium chloride. another suitable salt of palladium and hydrogenating the mixture. The palladium compound is reduced to a metal which is then absorbed by the carrier and then performs its normal function. The antibiotic compound can be added before or after the catalyst has been dormant by reduction.
In general, at least about one percent by weight of the catalyst (as the active metal) is used based on the amount of antibiotic compound employed.
Instead of using 6-demethyltetracycline, or a salt thereof, as the starting material for the process, an ester of the compound in which the 6-hydroxyl group is acylated can be used. The acylation of the antibiotic compound is achieved by reagents, such as acetic anhydride, in a tertiary organic base (eg pyridine or quinoline). Groups other than the 6-hydroxyl group, such as 12- and 12a-hydroxyl groups, can be acylated at the same time depending on the conditions used. However, as soon as the selective hydrogenation of the acyloxy group, such as that occupying the 6 position, is complete, the remaining acyl groups can be hydrolyzed.
This can be achieved, for example, by using a dilute solution, for example 1n, of sodium hydroxide. Hydrolysis is completed, for example, in an hour or less at room temperature. As the 6-deoxy-6-demethyl compounds have a greatly increased stability, no difficulty is encountered with secondary degrading reactions during this hydrolysis. It is not essential in all cases that the acyl groups be removed, since the acylated derivatives often possess appreciable activity on their own and are valuable antimicrobial agents. Various acyl groups can be used such as aliphatic, aromatic, alkyl, aryl, aralkyl, heterocyclic alkyl, etc.
Examples include acetyl, propionyl, butyryl, phenylacetyl, thiazolyacetyl, succinoyl phthaloyl, and the like.
Although the hydrogenation process for the preparation of the 6-methyl-6-deoxy and 6-deoxy compounds can advantageously be carried out at room temperature, it is possible to use lower temperatures, down to about 0. or higher to about 70 or to the temperature at which decomposition of the starting material or product begins. The rate of hydrogenolysis depends, to a certain extent, on interrelated factors, such as temperature, reactant concentration, proportion of catalyst, nature of solvent medium, etc.
6-Deoxyoxytetracycline is a stable and biologically active organic compound like the other compounds obtained according to the invention. Biological activity is measured by an ordinary serial dilution bioassay using Klebsiella pneumoniae as the test organism. The ultraviolet absorption spectra of 6-deoxy-oxytetracycline and its C-4 epimer are, in substance, identical to that of oxytetiacycline and its C-4 epimer when measured in a methanolic solution in the absence of acid.
This agrees with the structural form given since the configuration of the substitutes on the carbon atoms occupying positions 10, 11 and 12 and in the A ring of the antibiotic determines the absorption spectrum of ultraviolet by these compounds. Removal of the C-6 hydroxyl group has little effect on this chromophore. The material is stable for a 7% solution of hydrochloric acid in methanol at 60 for periods greater than 30 minutes, such conditions being those which produce a decomposition greater than 90% of
<Desc / Clms Page number 5>
the related substance. Related tetracycline antibiotics containing the tertiary C-6 group, on the other hand, are only stable in this medium for 2 to 4 minutes.
EMI5.1
6-deoxytetracycline, 6-deoxy-6-demethyltetracycline, their C-4 epimers and their 4-desdimethylamino compounds are, in an analogous manner, biologically active and stable substances whose absorption spectra in the ultraviolet are, in substance, identical to those of the related 6-hydroxy compounds when these are measured in acidified methanol and their stability for acids is greatly increased.
As said above, the new compounds obtained according to the invention have a notably greater stability than the compounds from which they are prepared and this greater stability presents an important advantage for the preparation of the doses used for the administration of antibiotics.
For example, aqueous solutions having acidic pHs can be prepared in a form which can be administered easily and which contains flavoring agents and coloring agents and such solutions remain stable at room temperature for a substantial period of time. longer than in related compounds. This allows the solutions to be stored at ambient temperatures for a considerable period. The 6-deoxy and 6-deoxy-6-demethyl compounds possess comparable microbiological activity, in vitro and in vivo, to that of related compounds.
The 6-deoxy compounds in question possess, in vitro and in vivo, a microbiological activity comparable to that of related compounds. They can be incorporated in various compositions analogous to those obtained with the related compounds, with the advantage that their stability for acids is improved, so that their properties for their preservation are better. Analogous compositions and derivatives can be prepared from the 6-deoxy compounds in question by the methods used for related compounds.
EMI5.2
They are useful in 'therapy', 'in foods or foods :, ": for food preservation and' for veterinary practice., 1, '' l r:. 1
The usual oral dose of the 6-deoxy compounds in question is 1 to 2 g per day for an average adult. The products can be incorporated into capsules and tablets generally containing 100 to 250 mg of the antibiotic based on their activity. Suspensions or solutions are prepared in various vehicles with concentrations between 25 and 100 mg / mL. For administration by intramuscular or intravenous injection, the daily dose is reduced to approximately 0.5 g. Doses for intramuscular injections include solutions of the antibiotic with concentrations of the order of 50 to 100 mg / ml.
Administration by intravenous injection is carried out using isotonic solutions having an antibiotic concentration of about 10 mg / ml. The two types of products used for injection are advantageously marketed in the form of solid compositions in order to be able to be reconstituted.
In all cases, the dose used must, of course, be prescribed by the attending physician, in order to suit the particular needs of the patient. Lower doses are used for children.
The examples given below serve to explain in more detail, to those skilled in the art, specific methods for the preparation according to the invention of new valuable 6-deoxy-tetracyclin antibiotic compounds.
EXAMPLE 1.-
EMI5.3
Preparation of 6-deoxyoxytetracycline - 4 g of amphoteric oxytetracycline are dissolved in 150 ml of acetic acid.
<Desc / Clms Page number 6>
glacial tick and they are hydrogenated under an absolute pressure of 2.8 kg / ² for 24 hours at room temperature and in the presence of 2 g of a catalyst formed by 5% palladium on carbon. The catalyst is separated by filtration, it is washed with fresh solvent, the filtrate and the mixed washings are frozen and dried in the frozen state.
The product obtained is a mixture containing unreacted oxytetracycline, 6-deoxy-oxytetracycline, 4-epi-oxy-tetracycline and 6-deoxy-4-epi-oxytetracycline This mixture is separated by chlorine. Matography on paper using a 20: 10: 3 (v / v / v /) nitromethane-chloroform-pyridine solvent system saturated with citrate buffer at pH = 3.5. The paper is moistened with a layer of the citrate buffer for a pH = 3.5, after having been brought into contact with the solvent mixture, and the chromatogram is developed with the solvent mixture.
The 6-deoxy component separates on the paper chromatogram as a distinct spot having an Rf value of about 0.33 which can be compared to an Rf value of 0.18 for oxytetracycline n '. having not reacted. The paper chromatogram is cut out and the 6-deoxy material is extracted from the paper with a 0.01 molecular proportion of hydrochloric acid. The ultraviolet absorption spectra of the deoxy compound is, in substance, the same, when measured in a 1% solution of methanol containing 0.01 moles per liter of sodium hydroxyl, to that oxytetracycline showing that C = 10, C-11, c = 12 and chromophore ring A were not disturbed.
Part of this solution in dilute acid is acidified with an additional quantity of concentrated hydrochloric acid so as to obtain a 5% concentration of HCl in the medium, the whole being heated on a steam bath at 70 ° C. during 30 minutes. The absorption spectrum and biological activity are essentially unchanged by this treatment, which is a characteristic of the 6-deoxy component. The remainder of the solution is concentrated to dryness, yielding the biologically active hydrochlorides of 6-deoxy-oxytetracycline and 6-deoxy-4-epi-oxytetracycline. The biological activity is measured using a Klabsiella pneumoniae assay.
The separation of the crude hydrogenation product, obtained by chromatography on paper using the 20: 3 (v / v) toluene-pyridine system saturated with a phosphate-citrate buffer for a pH = 4.2, by pre-wetting the paper with the aqueous phase is satisfactory. For this system, the 6-deoxy product has an Rf value approximately equal to 0.02
EXAMPLE II.-
The procedure is as in Example 1 using tetracycline or 6-demethyltetracycline (P. Sensi et al., Il Farmico, Ed SC.10.fasc6. Pages 337 published in 1954) in place of oxytetracycline in In each case, a mixture is obtained which contains, inter alia, unreacted starting material, 6-deoxytetracycline and its C-4 epimer.
The constituents of these mixtures are separated by paper chromatography as described in Example I. The 6-deoxy compounds eluted from the paper chromatogram are identified by evaluating their stability against acids, as described in Example I, and by comparing ultraviolet absorption and biological activity of the acid-treated material with those of the untreated initial product eluted from the paper chromatogram.
EXAMPLE III.-
The procedure is as in Example I, replacing the oxytetracycline, used in this example, by 4-desdimethylaminotetracycline or 4-desdimethylamino-oxy-tetracycline. Of course, the 4-ear compounds of these products do not exist. The starting materials, namely the 4-desdimethylamino compounds, are prepared as described in U.S. Patent No. n 2,786,077 filed October 22, 1954.
EXAMPLE IV
The calcium salt of 6-desocytetracycline is prepared by processing
<Desc / Clms Page number 7>
two parts by weight of 6-deoxytetracycline with one half part by weight of calcium chloride in 250 parts of water. The concentration of hydrogen ions is adjusted so that the pH is equal to 5-6 by adding a dilute aqueous solution (10%) of sodium hydroxide o The solution is left to stand so that crystallization can take place. An additional dilute solution of sodium bioxide is added during crystallization to maintain the pH at the desired value.
The pH is then adjusted so that the mixture is neutral and this is kept at room temperature for about half an hour, after which the product is collected, washed with water and dried.
EXAMPLE V
Metal salts of the amphoteric antibiotic 6-de-soxytetracycline compounds described in Examples 1 to III are prepared by treating the amphoteric material with an aqueous solution of the metal hydroxide using one equivalent of this hydroxide. In this way, the calcium, barium, magnesium, sodium, aluminum and zinc salts as well as other metal salts are prepared.
EXAMPLE VI.-
The acid addition salts of 6-deoxytetracycline, 6-deo-xy-6-demethyltetracycline and 6-deoxy-oxytetracycline are prepared by adding a mineral acid to the methanolic solutions of the amphoteric compound 6-deo. - xy- desired. Therefore, from the remarkable stability of the products in question for acids, the concentration of the acid used is not critical. The products are isolated by evaporation of the aqueous solutions and, more preferably, by the addition of a non-solvent. such as anhydrous ether. When evaporating is used, it is preferable to use a stoichiometric amount of the acid so that the product is not contaminated with the excess acid. If the acid used is volatile, the use of an excess of this acid does not create any difficulty.
The 60-deoxy-4-desdimethylamino compounds obviously do not form acid addition salts since they do not have a basic character. The following acid addition salts are prepared in this manner: hydrochlorides, hydrobromides, sulfates, salts, sulfosalicylates and phosphates.
EXAMPLE VII-
The metal salt complexes are prepared by dissolving the amphotetric 6-deoxytetracycline antibiotic compounds, described above, in a lower aliphatic alcohol, preferably methanol, and treating the solution with a suitable metal salt, preferably dissolved in methanol. thanol.
The complexes are separated, in some cases, by simple filtration, but generally, as they are often soluble in alcohol, by evaporation of the solvent or by the addition of a non-solvent such as diethyl ether. The proportion of the metal salt used is such that one gram atom of the metal is present per mole of the antibiotic 6-deoxytetracycline. In this way, metal salt compounds are prepared using the following metal salts: calcium chloride? cobalt, ferric or zinc, calcium nitrate, magnesium sulfate, cupric chloride, magnesium bromide, aluminum chloride, antimony trichloride arsenic chloride and mercury chloride.
EXAMPLE VIII.-
The procedure is as in Example I, replacing acetic acid with propionic acid as the hydrogenation solvent.
EXAMPLE IX.-
The procedure is as in Example I, replacing acetic acid with butyric acid as the hydrogenation solvent.
EXAMPLE X
The procedure is as in Example I using a hydrogenation apparatus.
<Desc / Clms Page number 8>
nation at high pressure and working under an absolute hydrogen pressure of 140 kg / om2. Substantially the same constituents are obtained in the reaction mixture as in Example 1 and these constituents are therefore separated as described.
EXAMPLE XI
The procedure is as in Example 1, replacing the palladium catalyst used by the following catalysts 5% palladium on carbon; 5% ruthenium on carbon; platinum chloride; Platinum oxide and ruthenium oxide - EXAMPLE XII.-
10 g of oxyetracycline hydrochloride is dissolved in 150 ml of methanol and 4 g of 5% palladium on carbon catalyst is added. The mixture, contained in an autoclave bottle placed in a mechanical shaking device and connected to a hydrogen reservoir by means of a calibrated manometer, is stirred in a hydrogen atmosphere under an absolute pressure of 2.8 kg / om2 for 16 hours and at room temperature.
The catalyst is then filtered off and the filtrate is conventional to dryness, which gives 8.8 g of the product, the active constituents of which consist of approximately 50% oxytetracycline 'and 50% 6-deoxy-oxytetraoyoline, which results from the observation that only half of the biological activity measured by the K. pneumoniae test is lost when 12 mg of the product is treated for 30 minutes with 10 ml of boiling methanol containing 2 ml concentrated hydrochloric acid.
Control experiments show that under these conditions 99% of the oxytetracycline present is destroyed. The 6-deoxy-oxytetracycline is separated from the main 5% hydrochloric acid aqueous part. This treatment converts unreacted oxytetreacycline to a mixture of α and p-apo-oxyte-tracyclines which is soluble in aqueous sodium bicarbonate solution.
6-Deoxyoxytetracycline is sparingly soluble in aqueous sodium bicarbonate and can be extracted from it. The pure 6-deoxy component is then isolated by mixing the crude, acid-treated product with an excess of sodium bicarbonate solution and extracting the pure product out of this solution using of butanol. Evaporation of the butanol extract gives a 6-deoxy-oxytetracyoline and its 4-epimer which have high biological activity.
EXAMPLE XIII
Example XII is repeated replacing the oxytetraoycline hydrochloride with tetracycline hydrochloride. A yield of 10% of a yellow solid, biologically active, is obtained; this material being insoluble in sodium bicarbonate solution. This product has an activity, obtained by bioassay with K. penumoniae, of 290 mcg / ml and is notably more soluble in nonpolar organic solvents than tetracycline. A portion of this product, stored for 4 days at room temperature in 10 ml of methanol, containing 2 ml of concentrated hydrochloric acid, has not lost any of its activity.
Pure 6-deoxy compound is separated from this strongly active preparation by paper chromatography using the solvent system formed by a 20: 3 (v / v) mixture of toluene and pyridine saturated with phosphate-citrate buffer. for a PH = 4.2, which question above. The value of Rf is approximately 0.38.
The increased solubility in oil, of this and others obtained according to the invention, is advantageous when compared to related products containing 6-OH, for establishing certain kinds of doses such as those for. solutions in peanut oil or sesame oil for injections.
EXAMPLE XIV.-
10 g of amphoteric oxytetracycline and 2.4 g of anhydrous calcium chloride are dissolved in 150 ml of methanol. and the hydrogenation is carried out as
<Desc / Clms Page number 9>
described in Example XIII The product obtained after evaporation of the filtered reaction mixture contains the calcium chloride complex salt of 6-deoxytetracycline.
By treatment with aqueous hydrochloric acid and sodium bicarbonate, as described in Example XII, the calcium chloride complex is obtained and a purified sample of 6-deoxy-oxtetracycline remains. EXAMPLE XV -
The procedure is as in Example XIV, replacing the calcium chloride with the following salts: magnesium, aluminum, cobaltous, stannous, stannic, zinc, ferric or nickel chloride, aluminum bromide, magnesium sulfate and phosphate calcium.
EXAMPLE XVI
5 g of 6-demethyltetracycline hydrochloride are dissolved in 200 ml of acetic acid containing 2% perchloric acid (by weight). 3 g of animal charcoal (Darco G 60) are added to the mixture and, then, 0.5 g of palladium chloride.
The mixture is placed in a hydrogenation apparatus under a pressure of 70 kg / cm2. Hydrogenation begins and is terminated when one mole of hydrogen has been absorbed. This takes several hours. The mixture is filtered, the filtrate is concentrated to a small volume, water is added and the pH of the mixture is adjusted to about 6. The separation of 6-deoxy-6-demethylated is obtained. - amphoteric tracycline. This material is filtered, washed with a small volume of cold water and dried. This compound has very high activity as an anti-bacterial agent.
EXAMPLE XVII.-
10 g of amphoteric 6-demethyltetracycline are dissolved in a mixture of 200 ml of dioxane and 200 ml of ethanol. 5 g of the 10% palladium catalyst on charcoal are added and the mixture is hydrogenated under a pressure of 1.05 kg / om2. In less than 4 hours the absorption of one mole of hydrogen is complete. The catalyst is filtered off and the product is obtained by removing the solvents in vacuo and adding water to the residue. The poorly soluble compound is filtered off, washed with a small volume of cold water and dried in vacuo. It is found to be highly active by testing for various Gram-negative and Gram-positive bacteria.
EXAMPLE XVIII.-
The amphoteric compound, prepared as described in Example XVII, is converted to a series of salts by adding amphoteric samples to a slight excess of the selected acid in water. The salts are obtained from the aqueous solution by careful evaporation and the addition of a non-solvent such as acetone. In this way, the hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, sulfosalicylate, tannate and other salts can be prepared.
EXAMPLE XIX.-
4 g of 6-demethyltetracycline are dissolved in 150 ml of glacial acetic acid, treated with 2 g of a 5% palladium on carbon catalyst and the whole is shaken with hydrogen. under a pressure of 2.8 kg / cm2 for 24 hours. The catalyst is removed by filtration, the solution is evaporated to dryness under reduced pressure. The solid, finely divided and biologically active material thus obtained has remarkable advantages for certain doses. It consists of a mixture containing 6-deoxy-6-demethyltetracycline and C, 4-epi-6-deoxy-6-demethyltetracycline.
CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.