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Verfahren zur Herstellung von basischen, wenig toxischen Salzen des Kanamycins Das Kanamycin ist ein basisches Antibiotikum, das von Streptomyces kanamyceticus nov. spec. erzeugt wird. Es enthält vier Aminogruppen und ist dementsprechend zur Bildung von basischen und neutralen Salzen befähigt. Das Kanamycin ist sehr gut wirksam gegen eine Reihe von Bakterien, besonders auch Tuberkulose-Erregern. In der Therapie wurde das Kanamycin bisher nur als Sulfat angewendet.
Es wurde nun gefunden, dass basische Salze aus Kanamycin und ein, zwei oder drei Mol einer Aminosäure oder deren N-Acylderivaten eine erheblich reduzierte Toxizität im Vergleich zum Kanamycin- sulfat besitzen. Als Aminosäuren bzw. deren Acyl- derivate sind besonders Leucin und dessen Acyl- derivate sowie die Pantothensäure, also N-(a,y-Dioxy- ss,ss-dimethylbutyryl)-ss-alanin geeignet.
In den nach dem Verfahren der Erfindung herzustellenden basischen Kanamycin-Salzen können eine, zwei oder drei Amino- gruppen in freier, also in nicht mit Säuren zu Salzen verbundener Form vorliegen. Wenn eine oder zwei Aminogruppen in freier Form in den basischen Salzen des Kanamycins enthalten sind, können die an die anderen basischen Gruppen des Kanamycins gebundenen Säuren gleich oder verschieden sein, jedoch muss wenigstens eine Aminogruppe des Kanainycins mit einer Aminosäure oder einer N-Acylaminosäure unter Salzbildung verbunden sein.
So können beispielsweise eine oder zwei der basischen Gruppen des Kanamycins mit Pantothensäure und zwei oder eine Aminogruppe z. B. mit N-Acetylleucin, Schwefelsäure, Essigsäure usw. zu gemischten basischen Salzen des Kanamycins umgesetzt sein. Auch in solchen gemischten Salzen ist die Toxizität des Kanamycins im Vergleich zu der des Antibiotikums in Form des Sulfates stark vermindert.
Die erzielte Toxizitätsverminderung ergibt sich beispielsweise aus den folgenden Versuchsergebnissen: Wird das Kanamycin in Form des Sulfates weissen Mäusen intravenös verabreicht, so beträgt die DL" (das ist diejenige Menge, nach deren Verabreichung 50 / der Versuchstiere sterben) 195 mg Kanamycin- base/kg Maus. Demgegenüber beträgt die DL" bei Verabreichung des Kanamycins in Form des Kana- mycin-monopantothenat-semi-sulfates 270 mg Kana- mycin Base/kg Maus und in Form des Kanamycin- dipantothenats 275 mg Kanamycinbase/kg Maus.
In den erfindungsgemäss herzustellenden Produkten ist auch die lokale Verträglichkeit des Kanamycins im Vergleich zu der in Form des Sulfates wesentlich verbessert worden. Es wurden je 10 weissen Mäusen für eine Versuchsdauer von 30 Tagen zweimal täglich Kanamycinsulfat, Kanamycin-monopantothenat-semi- sulfat und Kanamycin-dipantothenat in einer Dosierung von 400 mg Kanamycinbase/kg Maus in wässriger Lösung unter die Rückenhaut injiziert.
Dabei zeigten sich bei 8 von 10 mit Kanamycinsulfat behandelten Tieren an den Injektionsstellen im Rücken lochartige Nekrosen, während die mit den Kanamycinpanto- thenaten behandelten Tiere keinerlei Hautveränderungen oder Infiltrate erkennen liessen.
Die Herstellung der neuen Salze des Kanamycins kann durch teilweises Neutralisieren der freien Base mit den Aminosäuren oder deren Acylderivaten erfolgen. Zur Herstellung der gemischten Salze des Kanamycins kann man u. a. so vorgehen, dass man die Base stufenweise (beispielsweise zunächst mit einem Mol Pantothensäure und dann mit einem oder zwei Äquivalenten einer anderen Säure) neutralisiert. Die Neutralisation kann in wässriger oder auch z. B. in alkoholischer Lösung durchgeführt werden.
Die Herstellung der basischen Kanamycinsalze kann auch durch Umsetzen eines Kanamycinsalzes mit einem Salz der Aminosäuren bzw. deren N-Acyl- derivaten erfolgen. Als Salze des Kanamycins werden
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bei dieser Verfahrensvariante vorzugsweise wasserlösliche Salze des Kanamycins, wie z. B. das Sulfat, sowie Verbindungen des Kanamycins mit einem Kationenaustauscher, eingesetzt. Diese Verbindungen des Kanamycins lassen sich leicht z.
B. mit den Erd- alkalisalzen, Alkali- oder Aminsalzen der Amino- säuren oder deren N-Acylderivaten umsetzen. Man kann auch einen mit den Aminosäuren bzw. deren Acylderivaten beladenen Anionenaustauscher mit der Lösung eines Kanamycinsalzes behandeln, um die neuen Salze des Kanamycins zu erhalten.
Die Kanamycinsalze können aus der Reaktionslösung durch Verdampfen des Lösungsmittels gegebenenfalls durch Gefriertrocknung oder auch durch Versetzen der Lösung mit einem, mit dem bei der Umsetzung verwendeten Lösungsmittel mischbaren Stoff, in dem die Kanamycinsalze nicht oder schwer löslich sind, gewonnen werden.
Beispiel I 3,155 g Ba (H0)2 - 8 H2,0 werden in 50 cm3 Wasser gelöst, und in dieser Lösung werden 3,46 g N-Acetyl- leucin gelöst. Die so erhaltene Lösung des Bariumsalzes des N-Acetylleucins wird zu einer Lösung von 6 g Kanamycinmonosulfathydrat in 25 cm3 Wasser langsam unter Umrühren zugefügt. Nach einigem Stehen wird das entstandene Bariumsulfat abgesaugt und das Filtrat der Gefriertrocknung unterworfen. Man erhält so das Kanamycindi-N-acetylleucinat. Das Salz beginnt bei 152 C sich zu zersetzen; bei 195'C schmilzt es unter völliger Zersetzung.
Beispiel 2 Man löst 6,5 g Kanamycinmonosulfathydrat in 40 cm3 Wasser und gibt zu dieser Lösung eine Lösung von 4,76 g Calciumpantothenat in 7 cm3 Wasser. Das Gemisch wird mit 30 cm3 Methanol versetzt. Nach einigem Stehen bei 0 wird das Calciumsulfat abfiltriert und das Filtrat der Gefriertrocknung unterworfen. Man erhält so das Kanamycindipantothenat. Das Produkt schmilzt bei 101-102 unter Zersetzung.
Beispiel 3 Zu einer Lösung von 7,05 g einbasischen Kana- mycinsulfat (C"H3sN40n - 1 1/2 H,S04), die aus einer Lösung von 6,7 g Kanamycinmonosulfathydrat in 40 cm3 Wasser durch Zusatz von 11,2 cm@ n-Schwefel- säure erhalten wurde, gibt man eine Lösung von 2,45 g Calciumpantothenat in 5 cm3 Wasser. Man versetzt mit 20 ml Methanol und lässt einige Zeit unter Kühlung stehen. Die nach Abfiltrieren des Calcium- sulfates erhaltene Lösung wird der Gefriertrocknung unterworfen, wobei das Kanamycinsulfatpantothenat erhalten wird.
Das Produkt schmilzt oberhalb 230 C. Beispiel 4 Man verfährt wie in Beispiel 3, versetzt jedoch statt mit 2,45 g Calciumpantothenat mit einer Lösung von 5,3 g Calciumpantothenat in 7 cm3 Wasser. Nach der Gefriertrocknung erhält man das Kanamycindipan- thenat-semi-sulfat [bzw. das (Di-Kanamycindipan- tothenat)-sulfat] vom Schmelzpunkt 114-118 C unter Zersetzung.
Beispiel 5 Man verfährt wie in Beispiel 3, versetzt jedoch statt mit einer Lösung von 2,45 g mit einer solchen von 8 g Calciumpantothenat. Man erhält nach der Gefriertrocknung das Kanamycintripantothenat, das bei 110-l 12 C unter Zersetzung schmilzt. Beispiel 6 6,5 g Kanamycinmonosulfathydrat werden in 40 cm3 Wasser gelöst und mit einer Lösung von 2,38 g Calciumpantothenat in 5 em3 Wasser versetzt. Nach Zugabe von 20 cm3 Methanol lässt man über Nacht bei O' C stehen, saugt das Caleiumsulfat ab und unterwirft das Filtrat der Gefriertrocknung.
Man erhält so das Kanamycinmonopantothenat-semi-sulfat [bzw. das (Di-Kanamycinmonopantothenat)-sulfat], das bei 111-113 C unter Zersetzung schmilzt.
Beispiel 7 Man löst 10 g Kanamycinbase in 50 cm3 Wasser und gibt eine Lösung von 13,6 g Pantothensäure in 25 cm3 Wasser zu. Nach kurzem Stehen wird die so erhaltene Lösung eingedampft, wobei man das Kanamycintripantothenat, das bei 110-112 C unter Zersetzung schmilzt, in nahezu theoretischer Ausbeute erhält.
Beispiel 8 10 g Kanamycinbase werden in 25 cm3 Wasser gelöst, dann gibt man eine Lösung von 9 g Pantothen- säure in 15 em3 Wasser und daran anschliessend 10,1 cm3 10%ige Schwefelsäure zu. Die Lösung wird einer Gefriertrocknung unterworfen, wobei man das Kana- mycindipantothenatsemisulfat, das bei 114-118 C unter Zersetzung schmilzt, erhält.
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Process for the production of basic, less toxic salts of Kanamycin Kanamycin is a basic antibiotic produced by Streptomyces kanamyceticus nov. spec. is produced. It contains four amino groups and is accordingly capable of forming basic and neutral salts. Kanamycin is very effective against a number of bacteria, especially tuberculosis pathogens. In therapy, Kanamycin has so far only been used as a sulfate.
It has now been found that basic salts of kanamycin and one, two or three moles of an amino acid or its N-acyl derivatives have a considerably reduced toxicity compared to kanamycin sulfate. Particularly suitable amino acids or their acyl derivatives are leucine and its acyl derivatives and pantothenic acid, that is to say N- (α, γ-dioxy- ss, ss-dimethylbutyryl) -ss-alanine.
In the basic kanamycin salts to be prepared by the process of the invention, one, two or three amino groups can be present in free form, that is to say in a form that is not linked to acids to form salts. If one or two amino groups are contained in the basic salts of kanamycin in free form, the acids bonded to the other basic groups of kanamycin can be the same or different, but at least one amino group of kanainycin must be formed with an amino acid or an N-acylamino acid with salt formation be connected.
For example, one or two of the basic groups of kanamycin with pantothenic acid and two or one amino group z. B. be implemented with N-acetylleucine, sulfuric acid, acetic acid, etc. to form mixed basic salts of kanamycin. In such mixed salts, too, the toxicity of kanamycin is greatly reduced compared to that of the antibiotic in the form of sulfate.
The toxicity reduction achieved results from the following test results, for example: If the kanamycin is administered intravenously to white mice in the form of the sulfate, the DL "(that is the amount after administration of which 50% of the test animals die) is 195 mg kanamycin base / kg Mouse. In contrast, the DL "when the kanamycin is administered in the form of the kanamycin monopantothenate semi-sulfate is 270 mg kanamycin base / kg mouse and in the form of the kanamycin dipantothenate 275 mg kanamycin base / kg mouse.
In the products to be produced according to the invention, the local tolerance of the kanamycin has also been significantly improved compared to that in the form of the sulfate. Ten white mice were injected twice daily with kanamycin sulfate, kanamycin monopantothenate semisulfate and kanamycin dipantothenate in a dose of 400 mg kanamycin base / kg mouse in aqueous solution under the dorsal skin for a test duration of 30 days.
In 8 of 10 animals treated with kanamycin sulfate, hole-like necroses were found at the injection sites in the back, while the animals treated with the kanamycin pantothenates did not show any skin changes or infiltrates.
The new salts of kanamycin can be prepared by partially neutralizing the free base with the amino acids or their acyl derivatives. For the preparation of the mixed salts of kanamycin u can. a. proceed in such a way that the base is neutralized in stages (for example first with one mole of pantothenic acid and then with one or two equivalents of another acid). The neutralization can take place in aqueous or z. B. be carried out in alcoholic solution.
The basic kanamycin salts can also be prepared by reacting a kanamycin salt with a salt of the amino acids or their N-acyl derivatives. Used as salts of Kanamycin
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in this process variant, preferably water-soluble salts of kanamycin, such as. B. the sulfate, and compounds of kanamycin with a cation exchanger, are used. These compounds of kanamycin can be easily z.
B. with the alkaline earth salts, alkali or amine salts of amino acids or their N-acyl derivatives. An anion exchanger loaded with the amino acids or their acyl derivatives can also be treated with the solution of a kanamycin salt in order to obtain the new salts of the kanamycin.
The kanamycin salts can be obtained from the reaction solution by evaporating the solvent, optionally by freeze-drying or by adding a substance which is miscible with the solvent used in the reaction and in which the kanamycin salts are insoluble or sparingly soluble to the solution.
Example I 3.155 g of Ba (H0) 2-8 H2.0 are dissolved in 50 cm3 of water, and 3.46 g of N-acetylleucine are dissolved in this solution. The solution of the barium salt of N-acetylleucine thus obtained is slowly added with stirring to a solution of 6 g of kanamycin monosulfate hydrate in 25 cm3 of water. After standing for a while, the barium sulfate formed is filtered off with suction and the filtrate is subjected to freeze-drying. The kanamycin di-N-acetylleucinate is obtained in this way. The salt begins to decompose at 152 C; at 195'C it melts with complete decomposition.
EXAMPLE 2 6.5 g of kanamycin monosulfate hydrate are dissolved in 40 cm3 of water, and a solution of 4.76 g of calcium pantothenate in 7 cm3 of water is added to this solution. 30 cm3 of methanol are added to the mixture. After standing at 0 for some time, the calcium sulfate is filtered off and the filtrate is subjected to freeze-drying. The kanamycin dipantothenate is obtained in this way. The product melts at 101-102 with decomposition.
Example 3 To a solution of 7.05 g of monobasic kana- mycine sulfate (C "H3sN40n - 1 1/2 H, S04), which is obtained from a solution of 6.7 g of kanamycin monosulfate hydrate in 40 cm3 of water by adding 11.2 cm @ n-sulfuric acid is obtained, a solution of 2.45 g of calcium pantothenate in 5 cm3 of water is added, 20 ml of methanol are added and the mixture is left to stand for some time under cooling. The solution obtained after filtering off the calcium sulfate is subjected to freeze-drying whereby the kanamycin sulfate pantothenate is obtained.
The product melts above 230 ° C. Example 4 The procedure is as in Example 3, but instead of 2.45 g of calcium pantothenate, a solution of 5.3 g of calcium pantothenate in 7 cm3 of water is added. After freeze-drying, the kanamycin dipantheneate semi-sulfate [resp. the (di-kanamycin dipantothenate) sulfate] with a melting point of 114-118 C with decomposition.
Example 5 The procedure is as in Example 3, but instead of a solution of 2.45 g, a solution of 8 g of calcium pantothenate is added. After freeze-drying, the kanamycin tripantothenate is obtained, which melts at 110-112 ° C. with decomposition. Example 6 6.5 g of kanamycin monosulfate hydrate are dissolved in 40 cm 3 of water and a solution of 2.38 g of calcium pantothenate in 5 cm 3 of water is added. After adding 20 cm3 of methanol, the mixture is left to stand overnight at O'C, the calcium sulfate is filtered off with suction and the filtrate is subjected to freeze-drying.
This gives the kanamycin monopantothenate semi-sulfate [or the (Di-Kanamycin monopantothenate) sulfate], which melts at 111-113 C with decomposition.
Example 7 10 g of kanamycin base are dissolved in 50 cm 3 of water and a solution of 13.6 g of pantothenic acid in 25 cm 3 of water is added. After standing for a short time, the solution thus obtained is evaporated, whereby the kanamycin tripantothenate, which melts at 110-112 ° C. with decomposition, is obtained in almost theoretical yield.
EXAMPLE 8 10 g of kanamycin base are dissolved in 25 cm 3 of water, then a solution of 9 g of pantothenic acid in 15 cm 3 of water and then 10.1 cm 3 of 10% strength sulfuric acid are added. The solution is subjected to freeze-drying, whereby the kanamycindipantothenate semisulfate, which melts at 114-118 ° C. with decomposition, is obtained.