Procédé de préparation de composés chimiques thérapeutiquement actifs
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de pénicillines synthétiques et de leurs sels non toxiques. Ces pénicillines dérivent de l'acide 6-amino-pénicillaiique de formule:
EMI1.1
et elles répondent à la formule:
EMI1.2
dans laquelle X représente de l'oxygène, un groupe (CH2) n, n étant un nombre entier de O à 3.
Leurs sels comprennent les sels de métaux non toxiques, tels que les sels de sodium, de potassium, d'aluminium, d'ammonium et d'ammonium substitué obtenus par réaction avec les amines employées couramment dans le domaine des pénicillines, comme la procaine, la dibenzylamine et la N, N'-dibenzyl- éthylène-diamine.
Le procédé de préparation des composés de formule I comprend la condensation de i' antino- acide choisi avec l'acide 6-amino-pénicillanique. Les méthodes de synthèse usuelles pour la formation chaînon carbamido-NHCO- et largement employées, par exemple dans la chimie des peptides, nécessitent une protection des groupes arn.
L'opération finale de scission du groupe protecteur implique des traitements, comme l'hydrogénation catalytique ou l'hydrolyse, qui, dans le domaine des pénicillines, ne peuvent pas être effectués sans affecter le noyau thiazole.
Par exemple, la scission du groupe protecteur carbobenzyloxy se fait par une hydrogénation catalytique qui, même effectuée dans des conditions ménagées, provoque une décomposition partielle du noyau thiazole, et par conséquent un faible rendement en produit final.
Le procédé selon l'invention remédie à ces difficultés. fl consiste à faire réagir un sel de métal alcalin de l'acide 6-amino-pénicillanique avec un anhydride interne de formule générale:
EMI1.3
dans laquelle X a la signification précédemment indiquée, dans un mélange d'eau et d'un solvant organique inerte miscible à l'eau, tel que l'acétone.
L'anhydride interne de formule II est obtenu en traitant l'acide aminé voulu par le phosgène, la réaction pouvant être représentée par le schéma suivant:
EMI1.4
Le procédé selon l'invention est donc un procédé en deux temps pour la préparation de substances d'une grande utilité thérapeutique, dont une partie a déjà été divulguée dans des publications scientifiques antérieures. II est évident que le pro cédé s'applique à tous les cas où le groupe amino de l'acide 6-amino-péniciJlanique doit être acylé par un groupe acyle dérivant d'un acide carboxylique comportant également un groupe amino libre.
Dans une mise en oeuvre préférée du procédé, on suspend l'amino-acide choisi dans un solvant organique inerte .anhydre, par exemple dioxane, tétrahydrofuranne ou toluène, et on fait barboter du phosgène dans la solution jusqu'à dissolution totale.
On isole l'anhydride interne par évaporation du solvant. Ensuite, on met en contact une solution de cet anhydride dans un solvant inerte rmscible à l'eau avec une solution aqueuse d'une quantité approximativement équivalente d'un sel de métal alcalin de l'acide 6-amino-pénicillanique, à une température ne dépassant pas environ 200 C, puis on évapore le solvant et on sépare la pénicilline ainsi formée du résidu par les méthodes conventionnelles. Par exemple, on acidule le mélange réactionnel par un acide minéral et on sépare s'il y a lieu quelques sous-produits insolubles par filtration, on évapore à sec sous vide, puis on sépare les. substances inorganiques par filtration après avoir dissous le résidu dans un solvant dans lequel la pénicilline est soluble.
Bien entendu, lorsque ces opérations de purification conduisent à une solution de la pénicilline dans un solvant, l'élimination du solvant par distillation laisse la pénicilline comme résidu. Dans d'autres cas, il est préférable d'isoler la pénicilline sous forme de sel de métal alcalin. Lorsque la réaction d'acylation est terminée, on sépare par filtration la partie insoluble du produit soluble dans l'eau, qui est le sel de métal alcalin de la penicihe, et on isole le produit de la solution par évaporation ou par séchage sous congélation.
Bien que le procédé selon l'invention s'applique aussi bien aux pénicilîmes connues qu'à des pénicillines non encore décrites, les nouvelles pénicillines obtenues par ce procédé out une grande valeur.
Parmi celles-ci, on peut citer la bêta-amino-alpha- phényl - éthylpénicilline et la gamma - amino - alpha- propylpénicilline. Ces substances possèdent un atome de carbone asymétrique et les antipodes optiques peuveut être préparées de la manière habituelle. Par exemple, on prépare les formes optiquement actives de la bêta-amino-alpha-phényl-éthylpénicilline en partant des acides alpha-phényl-bêta-carbobenzoxy- amino-propioniques optiquement actifs, eux-mêmes préparés à partir du racémate par l'intermédiaire de son sel avec des bases optiquement actives, par exemple la quinine, la strychnine, la cinchonine et la morphine.
Le tableau suivant donne la concentration inhibitriée minimum in vitro en gamma/ml de quelquesunes des nouvelles pénicillines contre certains microorganismes pathogènes.
DL-bêta-amino-alpha- D-(-)-bêta-amino-alpha- DL-gamma-amino-alpha
phényl-éthylpénicillie phényl-éthyylpénicilline phényl-propylpénicilline
M. pyogenes aureus ATCC 6538 0,01 0,05 0,05
M. pyogenes aureus ATCC 6538 1 0,5 0,5
S. faecaiis ATCC 10541 20 5 10
S. hemolyticus C 203 0,5 0,05 0,5
Diplococcus pneumoniae XXVII L 1 0,5 0,5
Pasteurella multocida ATCC 7707 1 0,5 0,5
E.
coli McLeod ATCC 10536 5 2 2
Proteus vulgaris X 19 H ATCC 881 100 100 100
Proteus vulgaris X 19 0 ATCC 9484 100 100 100
Proteus rettgeri ATCC 9919 5 2 2
Proteus mirabilis H ATCC 8259 1 0,5 0,5
Proteus mirabilis O ATCC 7975 1 0,5 0,5
Salmonella typhi Rome 2 0,5 0,5 Salmonella paratyphi ATCC 9150 2 1 1
Salmondella schottmuellari ATCC 9149 2 1 1
Salmonella typhimurium ATCC 6994 2 2 1
Shigella sonnez ATCC 9290 10 5 5 Shigella flexneri serotype 3 ATCC 11836 5 2 1
Les nouvelles pénicillines offrent une forte résistance contre les acides et la pénicillinase.
Le comportement de quelques-unes des nouvelles pénicil lines dans l'acide chlorhydrique (pH = 1) est montré dans le tableau suivant en comparaison avec celui de la phénoxyéthylpénicilline, qui est connue comme l'une des pénicillines les moins sensibles aux milieux acides. Les pourcentages de pénicilline non dégra- dée sont donnés pour différents temps.
D-(-)-bêta-amino- DL-gamma-amino Temps alpha-phényl- alpha-phényl- Phénoxyméthylen minutes éthylpénicillinc éthylpénicilline pénicilline
0 100 100 90
30 93,5 94 75,4
60 88 90 60
Exemple 1 DL-b êta-amino-alpha-phényl-éthylpéniciEline
(a) DL-5-phényl-dihydro-1,3-oxazine-2,6-dione.
Dans une suspension de 5 g d'acide DL-bêta- amino-alpha-phényl-propionique dans 100 mi de dioxane anhydre, on raz fait barboter un courant de phosgène pendant 2h à 40-450 C. Ensuite, on agite le mélange pendant 2h pour compléter la dissolution du produit On chasse le solvant sous vide, on reprend le résidu dans du benzène et on filtre. Après cristallisation dans de l'acétone, on obtient 5,4 g de
DL-5-phényl-dihydro-1,3-oxazine-2,6-dione, p.f.
120-40 C (déc.).
(b) DL-bêta-amino-alpha-phényl-éthylpénicilline.
On ajoute 4,8 g du sel de sodium de l'acide 6amino-pénicillanique, dissous à 00 C dans 12 mi dteau, à une solution, préalablement refroidie à 10150 C, de 3,7 g de DL-5-phényl-dihydro-1,3-oxazine- 2,6-dione dans 25 mi d'acétone. Après avoir agité pendant ¸ h, on laisse revenir à la température ordinaire. On observe un dégagement de CO,. Après 30 min, on ajuste le pH du mélange à 4,6, on filtre, on évapore le filtrat à sec sous vide et on obtient un produit brut. On reprend oe dernier dans de l'alcool méthylique, on filtre, on évapore à sec la solution limpide et on obtient la DL=bêta-amino-alpha-phé- nyl-éthylpénicilline, p. f. 220-225 C.
Exemple 2
(+)-bêta-amino-alpha-phényl-éthylpénicilline
(a) Acide (+)-bêta-amino-alpha-phényl-propio
nique.
A une suspension de 16 g d'acide DL-bêta- amino-alpha-phényl-propionique dans 150 mi d'alcool éthylique, on ajoute une solution chaude de 24,5 g d'acide D-camphresulfonique dans 60 ml d'ai- cool éthylique.
En refroidissant, on obtient 23 g du D-camphresulfonate de l'acide (+)-bêta-amino-alpha-phényl- propionique ; [α]D20 = + 63 (0,5% dans l'eau); p. f. 190-20 C. On dissout ce sel dans de l'eau et on ajoute du NaOH jusqu'à pH 5. Par refroidisse- ment, on obtient un précipité que l'on filtre, lave et sèche, obtenant ainsi 7,7 g d'acide (+)-bêta-amino- alpha-phényl-propionique ; [α]D20 = 85 (0,5% dans l'eau), p. f. 223-60 C (déc.).
(b) (+)-5-phenyl-dihydro-1,3-oxaine-2,6-dione.
On la prépare comme décrit dans l'exemple 1 pour le produit racémique.
(c) (+)-bêta-amino-alpha-phényl-éthylpénicilline.
On la prépare par la méthode décrite dans l'exemple 1.
Propriétés physico-chimiques : [α]D20 = 203 (0,5 /0 dans l'eau), p. f. 207-210 C (déc.).
Exemple 3
(-)-bêta-amino-alpha-phényl-éthylpénicilline
On la prépare à partir de l'acide (-)-bêta-aminoalpha-phényl-propionique isolé des eaux mères obtenues après la séparation du D-camphresulfonate de l'acide (+)-bêta-amino-alpha-phényl-propionique (voir exemple 2), en utilisant la méthode décrite pour les pénicillines précédentes; p. f. 225-230 C (déc.) [α]D20 8n8 = 2030 (0,5 % dans l'eau).
Exemple 4
DL-alpha-amino-benzylpénicilline
DL-2,5-dioxo-4-phényloxyazolidine.
Dans une suspension de 20 g de DL-phénylgly- cine dans 400 mi de dioxane anhydre, on fait barboter un courant de phosgène pendant 30 min à 4045 C. Ensuite, on agite le mélange pendant 3-4 h pour compléter la dissolution du produit. On filtre, on évapore le filtrat à sec, on reprend le résidu dans du benzène et on évapore. On vers le résidu huileux dans de l'eau glacée en agitant Un produit solide se sépare, que l'on extrait à l'éther. On lave la couche organique à l'eau glacée, on la sèche sur du sulfate de sodium, on évapore de solvant et on obtient un solide pâteux qui, après trituration dans un mélange benzème-éther de pétrole, fournit 17,2 g (73,5 %) de DL-2,5-dioxo-4-phényl-oxazolidine, p.f. 110-113 C.
Analyse: calculé pour:
C9H7NO3 : C =61,02; H = 3,95; N = 7,80
Trouvé : C = 61,44; H = 4,20; N = 7,64
DL-alpha-amino-benzylpénicilline.
On ajoute 4 g du sel de sodium de l'acide 6amino-pénicillanique, dissous à 00 C dans 10 ml d'eau, à une solution, préalablement refroidie à - 150 C, de 2,5-dioxo-4-phényl-oxazolidine dans 20 mi d'acétone. Après avoir agité pendant 30 min, on laisse revenir à la température ordinaire. On observe un dégagement de CO2. Après 30 min, on filtre le mélange et on triture le solide pâteux dans de l'acétone. On obtient ainsi 1,5 g d'un solide blanc que l'on suspend dans 15 ml d'eau.
On filtre la suspension, on réunit les filtrats et on les sèche sous congélation, obtenant ainsi un solide jaunâtre fondant à 225-2300 C, qui est le sel de sodium de la
DL-alpha-amino-benzylpénicilline.
Exemple 5 D-(-)-alpha-amino-benzylpénicilline
Préparée par la méthode décrite dans l'exem- pie 4.
La D - (-) -2,5- dioxo-4-phényl - oxazolidine intermédiaire fond à 127-129 C; [α]D=-110 (C=1% dans le dioxane). Une analyse élémentaire donne des résultats qui concordent bien avec la formule brute C9H7NO3.
Exemples 6 à 8
On a préparé les pénicillines suivantes par la méthode décrite dans les exemples précédents: ¯ Alpha-aminoxy-benzylpénicilline, p. f. 78-85oC.
¯ Alpha-phényl-gamma-amino-propylpénicilline,
p. f. 193-1950 C.
- Alpha-phényl-delta-amino-butylpénicilline, p. f.
180-185 C.
Process for the preparation of therapeutically active chemical compounds
The present invention relates to a process for the preparation of synthetic penicillins and their non-toxic salts. These penicillins are derived from 6-amino-penicillaiic acid with the formula:
EMI1.1
and they answer the formula:
EMI1.2
in which X represents oxygen, a group (CH2) n, n being an integer from 0 to 3.
Their salts include salts of non-toxic metals, such as sodium, potassium, aluminum, ammonium and substituted ammonium salts obtained by reaction with amines commonly used in the field of penicillins, such as procaine, dibenzylamine and N, N'-dibenzyl-ethylene-diamine.
The process for the preparation of the compounds of formula I comprises the condensation of the selected antino acid with 6-amino-penicillanic acid. The usual synthetic methods for carbamido-NHCO- chain formation and widely used, for example in peptide chemistry, require protection of the arn groups.
The final operation of splitting the protecting group involves treatments, such as catalytic hydrogenation or hydrolysis, which in the penicillin field cannot be performed without affecting the thiazole ring.
For example, the cleavage of the carbobenzyloxy protecting group takes place by catalytic hydrogenation which, even carried out under mild conditions, causes partial decomposition of the thiazole ring, and therefore a low yield of the final product.
The method according to the invention overcomes these difficulties. fl consists in reacting an alkali metal salt of 6-amino-penicillanic acid with an internal anhydride of general formula:
EMI1.3
in which X has the meaning indicated above, in a mixture of water and an inert organic solvent miscible with water, such as acetone.
The internal anhydride of formula II is obtained by treating the desired amino acid with phosgene, the reaction being able to be represented by the following scheme:
EMI1.4
The process according to the invention is therefore a two-stage process for the preparation of substances of great therapeutic utility, part of which has already been disclosed in previous scientific publications. It is obvious that the process applies to all cases where the amino group of 6-amino-penicylanic acid must be acylated by an acyl group derived from a carboxylic acid also comprising a free amino group.
In a preferred implementation of the process, the selected amino acid is suspended in an inert anhydrous organic solvent, for example dioxane, tetrahydrofuran or toluene, and phosgene is bubbled through the solution until complete dissolution.
The internal anhydride is isolated by evaporation of the solvent. Then, a solution of this anhydride in an inert water-sensitive solvent is contacted with an aqueous solution of an approximately equivalent amount of an alkali metal salt of 6-amino-penicillanic acid, at a temperature. not exceeding about 200 ° C., then the solvent is evaporated and the penicillin thus formed is separated from the residue by conventional methods. For example, the reaction mixture is acidified with a mineral acid and if necessary some insoluble by-products are separated by filtration, evaporated to dryness in vacuo, then they are separated. inorganic substances by filtration after dissolving the residue in a solvent in which penicillin is soluble.
Of course, when these purification operations lead to a solution of the penicillin in a solvent, the removal of the solvent by distillation leaves the penicillin as a residue. In other cases, it is preferable to isolate penicillin as the alkali metal salt. When the acylation reaction is complete, the insoluble part of the water-soluble product, which is the alkali metal salt of penichea, is separated by filtration, and the product is isolated from the solution by evaporation or by freezing drying. .
Although the process according to the invention is applicable both to known penicillins and to penicillins not yet described, the new penicillins obtained by this process are of great value.
Among these, there may be mentioned beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin and gamma-amino-alpha-propylpenicillin. These substances have an asymmetric carbon atom and the optical antipodes can be prepared in the usual way. For example, the optically active forms of beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin are prepared starting from the optically active alpha-phenyl-beta-carbobenzoxy-amino-propionic acids, themselves prepared from the racemate via of its salt with optically active bases, for example quinine, strychnine, cinchonine and morphine.
The following table gives the minimum inhibited concentration in vitro in gamma / ml of some of the new penicillins against certain pathogenic microorganisms.
DL-beta-amino-alpha- D - (-) - beta-amino-alpha- DL-gamma-amino-alpha
phenyl-ethylpenicillin phenyl-ethylpenicillin phenyl-propylpenicillin
M. pyogenes aureus ATCC 6538 0.01 0.05 0.05
M. pyogenes aureus ATCC 6538 1 0.5 0.5
S. faecaiis ATCC 10541 20 5 10
S. hemolyticus C 203 0.5 0.05 0.5
Diplococcus pneumoniae XXVII L 1 0.5 0.5
Pasteurella multocida ATCC 7707 1 0.5 0.5
E.
coli McLeod ATCC 10536 5 2 2
Proteus vulgaris X 19 H ATCC 881 100 100 100
Proteus vulgaris X 19 0 ATCC 9484 100 100 100
Proteus rettgeri ATCC 9919 5 2 2
Proteus mirabilis H ATCC 8259 1 0.5 0.5
Proteus mirabilis O ATCC 7975 1 0.5 0.5
Salmonella typhi Rome 2 0.5 0.5 Salmonella paratyphi ATCC 9150 2 1 1
Salmondella schottmuellari ATCC 9149 2 1 1
Salmonella typhimurium ATCC 6994 2 2 1
Shigella ring ATCC 9290 10 5 5 Shigella flexneri serotype 3 ATCC 11836 5 2 1
The new penicillins offer strong resistance against acids and penicillinase.
The behavior of some of the new penicillins in hydrochloric acid (pH = 1) is shown in the following table in comparison with that of phenoxyethylpenicillin, which is known to be one of the least sensitive penicillins to acidic media. The percentages of undegraded penicillin are given for different times.
D - (-) - beta-amino- DL-gamma-amino Time alpha-phenyl- alpha-phenyl- Phenoxymethylen minutes ethylpenicillin ethylpenicillin penicillin
0 100 100 90
30 93.5 94 75.4
60 88 90 60
Example 1 DL-beta-amino-alpha-phenyl-ethylpeniciEline
(a) DL-5-phenyl-dihydro-1,3-oxazine-2,6-dione.
In a suspension of 5 g of DL-beta-amino-alpha-phenyl-propionic acid in 100 ml of anhydrous dioxane, a stream of phosgene is bubbled through for 2 hours at 40-450 C. Then the mixture is stirred for 2 hours to complete the dissolution of the product The solvent is removed in vacuo, the residue is taken up in benzene and filtered. After crystallization from acetone, 5.4 g of
DL-5-phenyl-dihydro-1,3-oxazine-2,6-dione, m.p.
120-40 C (dec.).
(b) DL-beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin.
4.8 g of the sodium salt of 6-amino-penicillanic acid, dissolved at 00 C in 12 ml of water, are added to a solution, previously cooled to 10 150 C, of 3.7 g of DL-5-phenyl-dihydro -1,3-oxazine-2,6-dione in 25 ml of acetone. After stirring for ¸ h, it is left to return to room temperature. There is a release of CO ,. After 30 min, the pH of the mixture is adjusted to 4.6, filtered, the filtrate is evaporated to dryness under vacuum and a crude product is obtained. The last is taken up in methyl alcohol, filtered, the clear solution is evaporated to dryness and the DL = beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin is obtained, p. f. 220-225 C.
Example 2
(+) - beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin
(a) Acid (+) - beta-amino-alpha-phenyl-propio
fuck.
To a suspension of 16 g of DL-beta-amino-alpha-phenyl-propionic acid in 150 ml of ethyl alcohol is added a hot solution of 24.5 g of D-camphorsulfonic acid in 60 ml of alcohol. - ethyl cool.
On cooling, 23 g of (+) - beta-amino-alpha-phenyl-propionic acid D-camphresulfonate are obtained; [α] D20 = + 63 (0.5% in water); p. f. 190-20 C. This salt is dissolved in water and NaOH is added until pH 5. On cooling, a precipitate is obtained which is filtered, washed and dried, thus obtaining 7.7 g. (+) - beta-amino-alpha-phenyl-propionic acid; [α] D20 = 85 (0.5% in water), p. f. 223-60 C (dec.).
(b) (+) - 5-phenyl-dihydro-1,3-oxaine-2,6-dione.
It is prepared as described in Example 1 for the racemic product.
(c) (+) - beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin.
It is prepared by the method described in Example 1.
Physico-chemical properties: [α] D20 = 203 (0.5 / 0 in water), p. f. 207-210 C (dec.).
Example 3
(-) - beta-amino-alpha-phenyl-ethylpenicillin
It is prepared from (-) - beta-aminoalpha-phenyl-propionic acid isolated from the mother liquors obtained after the separation of D-camphresulfonate from (+) - beta-amino-alpha-phenyl-propionic acid ( see example 2), using the method described for the preceding penicillins; p. f. 225-230 C (dec.) [Α] D20 8n8 = 2030 (0.5% in water).
Example 4
DL-alpha-amino-benzylpenicillin
DL-2,5-dioxo-4-phenyloxyazolidine.
In a suspension of 20 g of DL-phenylglycine in 400 ml of anhydrous dioxane, a stream of phosgene is bubbled for 30 min at 4045 C. Then the mixture is stirred for 3-4 h to complete the dissolution of the product. . It is filtered, the filtrate is evaporated to dryness, the residue is taken up in benzene and evaporated. The oily residue is poured into ice water with stirring. A solid product separates, which is extracted with ether. The organic layer is washed with ice-cold water, dried over sodium sulfate, the solvent is evaporated off and a pasty solid is obtained which, after trituration in a benzeme-petroleum ether mixture, gives 17.2 g (73 , 5%) DL-2,5-dioxo-4-phenyl-oxazolidine, mp 110-113 C.
Analysis: calculated for:
C9H7NO3: C = 61.02; H = 3.95; N = 7.80
Found: C, 61.44; H = 4.20; N = 7.64
DL-alpha-amino-benzylpenicillin.
4 g of the sodium salt of 6-amino-penicillanic acid, dissolved at 00 C in 10 ml of water, are added to a solution, previously cooled to - 150 C, of 2,5-dioxo-4-phenyl-oxazolidine in 20 mi of acetone. After stirring for 30 min, the mixture is allowed to return to room temperature. There is a release of CO2. After 30 min, the mixture is filtered and the pasty solid is triturated in acetone. 1.5 g of a white solid are thus obtained, which solid is suspended in 15 ml of water.
The suspension is filtered, the filtrates are combined and dried under freezing, thus obtaining a yellowish solid melting at 225-2300 C, which is the sodium salt of
DL-alpha-amino-benzylpenicillin.
Example 5 D - (-) - alpha-amino-benzylpenicillin
Prepared by the method described in example 4.
The D - (-) -2,5-dioxo-4-phenyl-oxazolidine intermediate melts at 127-129 C; [α] D = -110 (C = 1% in dioxane). Elemental analysis gives results which agree well with the crude formula C9H7NO3.
Examples 6 to 8
The following penicillins were prepared by the method described in the previous examples: ¯ Alpha-aminoxy-benzylpenicillin, p. f. 78-85oC.
¯ Alpha-phenyl-gamma-amino-propylpenicillin,
p. f. 193-1950 C.
- Alpha-phenyl-delta-amino-butylpenicillin, p. f.
180-185 C.