CH308692A - Verfahren zur Herstellung von N,N'-Dibenzyl-äthylendiamin-dipenicillin G. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     NN'-Dibenzyl-äthylendiamin-dipenicillin    G.    Es wurde gefunden, dass gewisse substi  tuierte     Alkylendiamine    eine     bronehodilatato-          risehe    und     antihistaminische    Wirkung be  sitzen, und dass sie als Zwischenprodukte für  die Herstellung wertvoller organischer Ver  bindungen verwendbar sind. Es wurde ausser  dem gefunden, dass viele dieser Verbindungen  zur Abtrennung von Penicillin aus     wässrigen     Lösungen durch Salzbildung verwendbar  sind. Zahlreiche dieser Salze sind in     wässri-          gem    Medium praktisch unlöslich oder zum  mindesten schwerlöslich.

   Auf Grund dieser       Löslichkeitseigenschaften    ist es möglich, Peni  cillin zu isolieren und zu reinigen, da, wie  sich gezeigt hat, das Penicillin durch     Anla.ge-          rmrg    von 2 Molekülen desselben an diese Di  amine nahezu quantitativ aus seinen Lösun  gen isoliert werden kann.  



  Es wurde ferner gefunden, dass diese prak  tisch unlöslichen oder     sehwerlösliehen        Peni-          rillinsalze    pharmakologisch sehr wertvoll sind,  da sie verhältnismässig wenig toxisch sind  und, wenn sie mit Körperflüssigkeiten in Be  rührung kommen, das Penicillin langsam ab  geben und sich deshalb für die Bekämpfung  ,von bakteriellen Infektionen     gut    eignen.

   Auf  diese -Weise gelingt es ohne Schwierigkeit,  eine langandauernde antibiotische Wirkung       aufrechtzuerhalten.    Durch Verwendung dieser  neuen     Penicillinsalze    kann man die zur Auf  rechterhaltung der gewünschten Blutspiegel  konzentration an Penicillin erforderliche Zahl  der Injektionen erheblich     reduzieren.       Die in Betracht stehenden, bisher unbe  kannten     Salze    von Penicillin mit mono- oder       di-substituierten        Alkylendiaminen    lassen sich  z.

   B. in der Weise herstellen, dass man wasser  lösliche Salze der     Alkylendiamine    bildet, indem  man letztere mit einer Säure zur     Reaktion     bringt, die wasserlöslichen     Alkylendiamin-          salze    isoliert und in einem     wässrigen    Medium  löst und der     wässrigen    Lösung ein Penicillin  salz zusetzt, wobei die in Wasser schwer- bis       unlöslichen    Penicillin -     Alkylendiamin    -     Salze     ausfallen.  



  Es kommen Diamine der folgenden       Formeln    in Betracht: R     NH(CH2)nNH2;          R-NH(CH2)"NH-R;        RRIN(CH2)nNH2,     in welchen R und     R,        aliphatische,    aroma  tische,     alicyclische    oder     heterocyclische    Reste  mit oder ohne     Substituenten    am Ring bedeu  ten; n ist eine ganze Zahl, vorzugsweise     2-12.     



  Als Beispiele von wichtigen     Alkylendiami-          nen,    die zur Isolierung von     Penicillinsalzen     verwendbar sind, seien genannt:     N,N'=Di-          benzyl-äthylendiamin    und seine in den Benzol  ringen substituierten Derivate. Auch durch       alicyclische    oder     heterocyclische    Ringe substi  tuierte     Alkylendiamine    kommen in Betracht,  wobei diese Ringe ebenfalls weitere     Substi-          tuenten    enthalten können. Ferner können  auch die     Alkylketten    substituiert sein.

   Als       Substituenten    kommen in Betracht:     Alkyl-,          Alkoxy-,    Halogen-,     Nitro-,        Amino-,        Oxy-    oder       Hydroxylgruppen.         Zur Herstellung der substituierten Di  amine kann man z. B. von einem Aldehyd  oder     Keton    ausgehen, gegebenenfalls in einem  Lösungsmittel, wie z. B. Alkohol oder Benzol,  gelöst. Dem Aldehyd oder     Keton    wird das       Alliylendiamin,    gewöhnlich in     wässriger    Lö  sung, zugesetzt.

   Das Reaktionsprodukt, ein       Diamin    der Formel     R=N        (CH2)"H=Rl,    wird  isoliert und dann durch katalytische Reduk  tion oder unter Verwendung einer reduzieren  den Kombination von Metall und Alkohol  oder Metall und Säure hydriert.  



  Die polysubstituierten Basen können fer  ner auch durch Umsetzung eines     Alkyl.en-          dihalogenids,    wie z. B. des     Dibromids,        Di-          ehlorids    oder     Dijodids,    mit dem entsprechen  den Amin hergestellt werden.  



  Substituierte     Äthylendiamine    können auch  so erhalten werden, dass man ein     Salz    des       Äthylendiamins    mit einer Säure, wie z. B.  das     Dihydrochlorid,        Dihydrobromid,        Dinitrat,          Diformiat,        Diacetat,    mit Formaldehyd     (ent-          weder    in Form seiner     wässrigen    Lösung oder  in Form eines festen     Polymers,    wie     Paraform-          aldehyd)    und mit einer Verbindung, die ein  aktives Wasserstoffatom enthält, wie z.

   B.       Thiophenen,        Picolinen,        Chinaldinen,        Pheno-          len,        aliphatischen        Nitroverbindungen,    organi  schen Säuren und Estern und     offenkettigen     und     cyclischen    Aldehyden und     Ketonen,    in  ungefähr äquivalenten Mengen in einem Lö  sungsmittel, wie z. B.

   Wasser, Alkohol oder  andern organischen Lösungsmitteln oder Ge  mischen derselben, zur Reaktion bringt, wo  bei     N,N'-disubstituierte        Äthylendiaminsalze     erhalten werden, die durch Behandlung mit  Alkali in die freien Basen übergeführt wer  den können.  



  Substituierte     Äthylendiamine    werden fer  ner auch durch Umsetzung von Äthylen  diamin oder von dessen     Diformiat    mit. einem  Aldehyd oder     Keton    und Ameisensäure in  Ameisensäure als Lösungsmittel erhalten. Be  sonders gute Resultate werden erzielt bei Ver  wendung von     Äthylendiamin-diformiat,    einem  neuen Salz des     Äthylendiamins,    und von  Äthanol, andern Alkoholen, andern organi  schen Lösungsmitteln oder Wasser an Stelle    von Ameisensäure als Lösungsmittel.

   Bei die  ser Reaktion entstehen sowohl     N-substituierte     als auch     N,N'-disubstituierte        Äthy        lendiamine.     Durch geeignete Variierung der Reaktions  zeit und der Mengenverhältnisse der Reak  tionsteilnehmer kann man entweder das     N-          subst.ituierte    oder das     X,N'-disubstituierte          Äthylendiamin    als Hauptprodukt der Reak  tion entstehen lassen.

   Durch Verwendung       äqtlimolekularer    Mengen des Aldehyds oder       Ketons    und des     Äthylendiamin-diformiats     wird die Bildung der     N-substituierten        Äthy-          lendiamine    begünstigt, während durch Ver  doppelung der Menge des Aldehyds oder       Ketons    und Erhöhung der Reaktionszeit die  Bildung der     N,N'-disubstituierten        Äthylen-          diamine    begünstigt wird.  



  Die substituierten     Alkylendiamine    wer  den zweckmässig in Form eines Salzes     (Mono-          oder        Disalz)    für die Umsetzung mit dem  Penicillin verwendet. Die Salze können erhal  ten werden, indem man die freie Base in  einem Lösungsmittel, wie z. B. Äther, löst und  der Lösung 1 oder 2 Äquivalente Säure zu  setzt.  



  Die Verwendung der     Disalze    ist im allge  meinen vorzuziehen, da in diesem Fall 2     Mol     Penicillin gebunden werden, während bei Ver  wendung des Monosalzes nur 1     11o1    Penicillin  gebunden wird.  



  Zur Herstellung der Salze aus den freien  substituierten     Alkylendiaminbasen    können an  organische Säuren, z. B.     Salzsäure,    Schwefel  säure, Phosphorsäure, Salpetersäure und       Bromwasserstoffsäure,    oder organische Säu  ren, z. B. Essigsäure,     Milchsäure,    Bernstein  säure, Apfelsäure,     Akonitinsä.ure,        Amino-          essigsäure    und Weinsäure, verwendet werden.

    Die     Diaminsalze    dieser organischen Säuren  sind besonders gut geeignet, da ihre Löslich  keit in Wasser 5 Gewichtsteile auf 100     Volum-          teile    Wasser bei etwa 30  C übersteigt.  



  Zur Herstellung der     Penicillinsalze    ist es  im allgemeinen zweckmässig, die     Diaminsalze     in einem     wässrigen    Medium zu lösen und mit  einer     wässrigen        Penicillinsalzlösung    umzu  setzen. Es hat sich in diesem Fall als vorteil  haft erwiesen, verhältnismässig gut lösliche           Diaminsalze        zrr    verwenden, da dann das zu  verarbeitende Flüssigkeitsvolumen kleiner ist  und infolgedessen die Verluste geringer sind,  als wenn     schwerlösliche    Salze verwendet wer  ; den.

   Man kann, wie gesagt, auch Salze mit  anorganischen Säuren verwenden, um die       Penieillinverbindungen    herzustellen. Es hat  sieh jedoch gezeigt, dass die Löslichkeit der  Salze mit anorganischen Säuren gering ist,  das heisst weit unter 5 Gewichtsprozent liegt.

         Die        eine        Löslichkeit        von        etwa        10        %        oder        mehr     aufweisenden     Diacetate    haben sich als beson  ders günstig     erwiesen,    wenn es     darum    geht,  mit verhältnismässig kleinen     Flüssigkeits-          @-olumen    und demgemäss hohen Konzentratio  nen zu arbeiten.  



  Alle bekannten löslichen     Penicillinsalze     können mit den substituierten Diaminen ver  bunden werden. So kann man beispielsweise  die Alkali- oder     Erdalkalimetallsalze    von       Penieillin    G, Penicillin F, Penicillin X oder       Penieillin    K verwenden. Es wird jedoch vor  zugsweise das Natrium- oder     Kaliumsalz    von       Penieillin    G verwendet.  



  Die so erhaltenen     Penicillin-Alkylendi-          amin-Salze    sind in den meisten üblichen La  boratoriumslösungsmitteln unlöslich, besitzen       jedoeh    eine sehr beträchtliche Löslichkeit in       Dimethylformamid.    Durch Ausfällen der  Salze aus diesem Lösungsmittel     :durelr    ent  sprechend dosierte Zugabe von Wasser kann  die     Teilehengrösse    auf jeden     gewünschten          Weil    gebracht werden.

   Die     Umkristallisie-          rung    kann auch aus einem Gemisch von     Ace-          Ion    und     Formamid    vorgenommen werden.  



  Die     Penicillinsalze    besitzen zum Teil     sol-          ehe    Löslichkeitseigenschaften, dass man sie in  irgendeinem Stadium der     Penicillingewinnung     für die Isolierung von Penicillin heranziehen  ,kann. Da eine grosse Zahl dieser Verbindun  gen, insbesondere jene mit höherem     Moleku-          largewieht,    in Wasser entweder unlöslich. oder  nur wenig löslich sind, ist eine Ausfällung  aus dem     gepufferten        Penicillinextrakt        mög-          ]ich.    So könnte man z.

   B. das     N,N'-Dibenzyl-          ä.1        hy        lendiamin    in Form der freien Base zum  Ausfällen von Penicillin aus den     Amylaeetat-          extraktionsflüssigkeiten    verwenden, da die    Base in diesem Medium löslich ist. Für die  Ausfällung aus Wasser kann das     Diacetat     oder ein anderes wasserlösliches Salz verwen  det werden.  



  Werden die     Diamin-penicillinsalze    für  therapeutische Zwecke verwendet, so kann  man ihnen für Injektionszwecke entweder ein  Verteilungsmittel, wie z. B.     Hyaluronidase,     ein     Suspendierungsmittel,    wie z. B.     Carboxy-          methylcellulose    oder Pektin, oder ein pflanz  liches Öl zusammen mit Bienenwachs oder     gel-          förmigem        Aluminiummonostearat    beimischen.  Die Präparate können im übrigen praktisch  in der gleichen Weise wie alle andern bekann  ten     schwerlöslichen        Penicillinsalze    behandelt  werden.  



  Die     Diamin-penicillinsalze    sind, wie ge  sagt, in Wasser schwerlöslich bis praktisch  unlöslich. Auf Grund dieser Löslichkeits  eigenschaften unterscheiden sich diese Salze  in ihrer therapeutischen Wirksamkeit hin  sichtlich des Blutspiegels, der sofort oder  nach einiger Zeit messbare Werte aufweisen  kann. Dem Kliniker ist damit eine grosse  Auswahl von     Penicillinprodukten    zur Verfü  gung gestellt, die zu sehr verschiedenen Zei  ten nach der Injektion zu wirken     beginnen.          -V#Teitere    Variationsmöglichkeiten sind dadurch  gegeben, dass man schnellwirkende und     lang-          sarnwirkende    Verbindungen mischen kann.  



       Gegenstand,    des Patentes ist nun ein Ver  fahren zur Herstellung von     N,N'-Diben7yl-          äthylendiamin-dipenicillin    G, das dadurch  gekennzeichnet ist,     dass    man     N,N'-Dibenzyl-          äthylendiamin    oder ein Salz desselben mit  Penicillin G oder einem Salz desselben zur  Umsetzung bringt.  



  Das     N,N'-Dibenzyl-äthylendiamin-dipeni-          cillin    G ist in Wasser schwerlöslich und weist  einen Schmelzpunkt von 120-123  C auf.  



  <I>Beispiel:</I>       Äthylendiamin    (15 g, 0,25     17=o1)        wird     tropfenweise in 100     cm3    98- bis 100     o/aiger     Ameisensäure in einen     Zweihalskolben    von  500     cm3    Inhalt, der mit einem     Zulaufrohr     und einem     Rückflusskühler    mit Trockenrohr  versehen ist und in einem Eisbad gekühlt  wird, eingetragen. Nach beendeter Zugabe      der Base werden 53 g     Benzaldehyd    (0,5     Mol)     auf einmal zugesetzt.

   Das Eisbad wird ent  fernt, worauf der Kolben auf     Rüekflusstempe-          ratur    erhitzt wird. Die Geschwindigkeit der  Kohlendioxydentwicklung ist anfänglich zu  gross, um gemessen     werden    zu können. Nach  20 Minuten beträgt. die Geschwindigkeit. etwa  100 cm?, pro Minute, um dann in einer Stunde  rasch auf 8     cms/Min.    zu sinken.. Das Erhitzen  unter     Rückfluss    wird während 35 Stunden       fortgesetzt.     



  Bei einem zweiten, ähnlichen Versuch, der  sich vom ersten nur dadurch unterschied, dass       100        cm-'        88-        bis        90        %iger        Ameisensäure        ver-          wendet    wurden, war die Geschwindigkeit der  Kohlendioxydentwicklung etwas kleiner.  



  Aus dem Reaktionsgemisch wird die Amei  sensäure unter vermindertem Druck entfernt.  Der viskose, bernsteinfarbene Rückstand wird  mit Salzsäure (200     em3,    6-n) versetzt und  unter     Rückfluss    erhitzt. Nach 15 Minuten  muss infolge     Stossens    das Gemisch gekühlt  und filtriert werden; das dabei erhaltene kri  stalline     Dihydrochlorid        schmilzt    nach Wa  schen mit     Isopropanol    und Trocknen bei etwa  300  C.

   Die Mutterlaugen werden     Mährend     1 Stunde unter     Rüekfluss        erhitzt.    und dann  abgekühlt, wobei eine zusätzliche Menge des  bei etwa 300  C schmelzenden Produktes er  halten wird. Das Filtrat wird im Vakuum auf  etwa 100 cm?, eingeengt, abgekühlt und mit       40        %igem        Natriumhydroxyd        alkalisch        gestellt.     Das obenauf schwimmende Öl wird mit Äther  extrahiert, getrocknet und aus einem mit  Glaswolle beschickten und in einem Sandbad  auf 320  C erhitzten Destilliergefäss fraktio  niert destilliert.

   Die bei 106  C/0,6-0,7 mm       überdestillierende    Fraktion besteht. aus N  Benzyl-äthylendiamin     (Dipikrat        Smp.    222  C).  Das     N,\,T"'-Dibenzyl-äthylendiamin    wird bei  177-206  C/0,6-1,0 mm als farblose Flüssig  keit aufgefangen.  



  Das kristalline     Dihydrochlorid    wird mit       wässrigem        Natriumhydroxyd    in die freie Base  übergeführt und über     Natriumhydroxyd    bei  l53-158  C/0,5 mm destilliert. Das farblose  Destillat erstarrt zu weissen Kristallen vom       Smp.        24-25     C.    Die Base wird sodann in das     Diaeetat     übergeführt.  



  Einer in einem Eisbad auf     0-4'    C gekühl  ten Lösung von 60 g     Natriumpenicillin        (s    in  800     enr3    destilliertem     Wasser    wird tropfen  weise unter Rühren eine Lösung von 35 g des       Dibenzyl    -     äthylendiamin    -     diacetats    in  200     cm3    destilliertem Wasser zugesetzt. Der  dicke Brei wird abgesaugt, zweimal mit.  100     cm3    kaltem Wasser gewaschen, durch Ab  saugen getrocknet und zur Beendung der  Trocknung in dünner Schicht ausgebreitet.  Das Gewicht des Produktes beträgt 80 g.  



  Das an der Luft getrocknete Pulver weist  einen breiten Schmelzbereich auf, indem es  bei l00  C sintert und oberhalb 110  C zu  einer trüben Flüssigkeit schmilzt., die bei       135         C        klar        wird.        Es        enthält        7,7-9,6        %     Wasser (Kristallwasser), das durch Trocknen  in einer     Fiseher-Pistole    entfernt. werden kann.

    Die Analyse der getrockneten Probe ergibt die       folgenden        Werte:        C        63,86,        H        6,41,        S        6,7-1%.     Für     (C16Hrs0.rN.S)z.        C16H'oN@    berechnet:

         C        63,8,        H        6,20,        S        7,08        %.        Der        Asehegehalt     ist     vernachlässigbar.    Die biologische Analyse  ergibt, auf das trockene Produkt bezogen,  1235 Einheiten pro mg (berechnet: 1307).  



  Das     Penicillinsalz    kann auch durch Zu  gabe von     nichtwässrigen    Lösungen des freien  Penicillins G zu     nichtwässrigen    Lösungen des  freien     N,N'-Dibenzy        1-ä.thy        lendiamins    herge  stellt werden, wobei als Lösungsmittel z. B.  Äther, Aceton,     Äthylessigester,    Essigsäure  amylester in Betracht kommen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellunc von N,N'-Di- benzyl-äthylendiamin-dipenieillin G, dadurch gekennzeichnet, dass man N,N' - Dibenzyl- äthylendiamin oder ein Salz desselben mit Penicillin G oder einem Salz desselben zur Umsetzung bringt. Das N,N'-Dibenzyl-äthylendiamin-dipeni- cillin G ist in Wasser schwerlöslich und weist einen Schmelzpunkt. von 120-123 C a af.