Verfahren zur Herstellung von Tetracyclin-Verbindungen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Tetracyclin-Verbindungen durch Einführung einer 12a-Hydroxygruppe in ein 12a Deoxytetracyclin.
12 a-Deoxytetracycline sind bekannte Verbindungen, die durch Umsetzung einer Tetracyclinverbindung mit Zink in wässriger Ammoniaklösung hergestellt werden können. Diese 12a-Deoxytetracycline können auch durch katalytische Hydrierung in einem wasserfreien, bei der Reaktion inerten Lösungsmittel eines 12a-(O-acyl)-Derivats des betreffenden Tetracyclins, dessen Acylrest der einer Kohlenwasserstoffcarbonsäure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist oder des entsprechenden 12a-(O-Arylcarbamyl)-derivats des jeweiligen Tetracyclins hergestellt werden.
Beispiele für 12a-Deoxytetracycline, die als Ausgangsverbindungen für das erfindungsgemässe Verfahren dienen, sind:
1 2a-Deoxytetracyclin,
6-Demethyl-6, l2adideoxytetracyclin, 6-Demethyl-1 2a-deoxytetracyclin, 6,1 2a-Dideoxytetracyclin,
5-Hydroxy- 1 2a-deoxytetracyclin,
4-Desdimethylamino-5-hydroxy-6, 1 2a-dideoxy- tetracyclin,
4-Desdimethylamino-1 2a-deoxytetracyclin, 4-Desdimethylamino-6-demethyl- 1 2a-deoxy- tetracyclin, 4-Desdimethylamino-6, 12a-dideoxytetracyclin.
Beim erfindungsgemässen Verfahren erfolgt die 1 2a-Hydroxylierung dadurch, dass man eine 12a Deoxytetracyclinverbindung in einem inerten Lösungsmittel mit einem Oxydationsmittel behandelt, wobei die genannte Verbindung als Metallchelat vorliegt oder die Reaktion in Gegenwart eines solchen Metallchelates oder in Gegenwart eines Salzes eines zur Chelatbildung mit der genannten Verbindung befähigten Metalls erfolgt.
Die Reaktionstemperatur ist nicht kritisch, obgleich es im allgemeinen zweckmässig ist, die Umsetzung unter 500 durchzuführen, da die Anwendung von höheren Temperaturen zur Bildung von unerwünschten Nebenprodukten und damit zu geringeren Ausbeuten an Tetracyclin führen kann. Temperaturen bis zu 0 können angewendet werden, jedoch ist es vorzuziehen, bei Raumtemperatur, das heisst bei etwa 20 bis 300, zu arbeiten, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Die für die Umsetzung erforderliche Zeit kann weitgehend je nach dem Metallchelat und dem oxydierenden Mittel verschieden sein. 5 Minuten bis zu 3 Tagen führen zu erheblichen Mengen des herzustellenden Tetracyclins. Das Fortschreiten der Umsetzung wird zweckmässig nach üblichen Methoden, beispielsweise durch Papierchromatographie, unter Verwendung der bekannten Lösungsmittelsysteme verfolgt.
Biochemische Verfahren können gleichfalls angewendet werden, um den Ablauf der Umsetzung zu verfolgen, da die Tetracycline wesentlich aktiver sind als die entsprechenden 1 2-Deoxyverbindungen.
Inerte Lösungsmittel sind hierbei Lösungsmittel, welche die Reaktionsteilnehmer lösen, sich jedoch mit den Reaktionsteilnehmern oder den Endprodukten unter den angewandten Reaktionsbedingungen nicht in merklichem Ausmass umsetzen. Im Verlauf des Verfahrens können sich natürlich einige der beschriebenen Lösungsmittel teilweise mit dem oxydierenden Mittel umsetzen, beispielsweise bilden Äther Peroxyde, doch findet diese Umsetzung nicht in einem merklichen Ausmasse statt. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Wasser, niedere Alkansäuren, z. B.
Essig-, Propionsäure, Alkanole, vorzugsweise niedere Alkanole, z. B. Methanol, Äthanol und Propanol, Diäthyläther, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran, niedere Alkyläther von Glycolan, wie der Dimethyläther von Äthylenglycol, der Monomethyläther von Äthylenglycol, der Dimethyläther von Diäthylenglycol und andere derartige Lösungsmittel. Durch wenige Laborversuche können weitere geeignete Lösungsmittel gefunden werden, beispielsweise durch in kleinem Massstab vorgenommene Umsetzungen. Das neue Verfahren ist in wässriger Lösung innerhalb eines weiten pH-Bereiches von etwa 2 bis etwa 11 durchführbar. Im allgemeinen ergeben die besten Ergebnisse pH-Bereiche von 4 und 5 bis 9,5 und 11.
Unter oxydierenden Mitteln werden Sauerstoff, Luft, N-Oxyde von tertiären organischen Aminen oder Wasserstoffperoxyd verstanden, die sämtlich mit im wesentlichen gleichwertigen Ergebnissen verwendet werden können. Anstelle von Wasserstoffperoxyd können auch Metailperoxyde verwendet werden, vorzugsweise Alkalimetall-(Na, K, Li)-peroxyde, da diese besonders wirtschaftlich und leicht erhältlich sind. Ferner können auch Persäuren verwendet werden, wie Peressigsäure, Perbenzoesäure. Die Persäuren können als solche verwendet werden oder in situ durch Umsetzung der entsprechenden Säure mit Wasserstoffperoxyd gebildet werden. Im allgemeinen verwendet man reinen Sauerstoff, da dieser zu den besten Ergebnissen führt. Wenn Luft oder Sauerstoff verwendet wird, wird das Gas durch das Reaktionsgemisch mit einer beliebigen Geschwindigkeit durchgeblasen.
Im allgemeinen ist es jedoch besser, das Gas ziemlich schnell durchzuleiten, um zu jeder Zeit eine hohe Sauerstoffkonzentration in dem Gemisch zu haben. Werden Peroxyde oder N-Oxyde von tertiären organischen Aminen verwendet, so sollte wenigstens eine äquimolare Menge verwendet werden, doch ist es im allgemeinen vorzuziehen, einen Überschuss, besonders im Fall von Peroxyden, zu nehmen, da diese dazu neigen, sich zu zersetzen.
Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn etwa 5 Mol äquivalente Peroxyd der Ausgangsverbindung zugegeben werden. Die Verwendung von etwa 5 bis etwa 10 Äquivalenten Peroxyd kürzt, wie gefunden wurde, die zur Herstellung von wesentlichen Mengen der Tetracyclinverbindung erforderliche Zeit wesentlich ab und wird aus diesem Grunde bevorzugt. Grössere Überschüsse bis zu 15 bis 20 Moläquivalenten können verwendet werden, bringen jedoch keinen merklichen Vorteil.
Die N-Oxyde von tertiären organischen Aminen können als solche verwendet werden oder in situ durch Umsetzung des tertiären Amins mit einem der vorstehend beschriebenen oxydierenden Mitteln, z. B.
Sauerstoff, Luft oder Peroxyden, gebildet werden.
In dem letzteren Fall kann das tertiäre Amin-N-Oxyd in einem geeigneten Reaktionsgemisch vorgebildet und das 12a-Deoxytetracyclin-metall-chelat dann mit dem N-Oxyd umgesetzt werden.
Geeignete tertiäre Amine können leicht durch einfache Laborversuche festgestellt werden. Bevorzugte tertiäre Amine sind tertiäre Kohlenwasserstoffamine, wie Trialkylamine, z. B. Trimethylamin, Tri äthylamin, Tributylamin, Dimethylbutylamin; niedere Di-Alkylarylamine, z. B. Dimethyl- und Diäthylanilin, Dimethyltoluidin; Dialkylaralkylamine, z. B.
Dimethylbenzylamin und Diäthylphenetylamin; heterocyclische tertiäre Amine, z. B. Pyridin, und niedere Alkylpyridine, z. B. cx- und ss-Picoline, a-Äthylpyridin. Die tertiären Kohlenwasserstoffamine, das heisst diejenigen, die nur Kohlenstoff und Kohlenwasserstoff in dem Kohlenwasserstoffteil enthalten, werden bevorzugt, da sie besonders wirtschaftlich und leicht zugänglich sind. Eine grosse Anzahl von weiteren tertiären Aminen kann verwendet werden, wie substituierte Derivate der vorstehend erwähnten tertiären Amine, bei denen der Substituent eine Halogen-, Alkoxy-, Oxy-, Nitrogruppe ist; jedoch sind solche Amine nicht so wirtschaftlich oder leicht zugänglich wie die bevorzugten Amine.
Unter einem Metallchelat wird ein Komplexsalz des als Ausgangsverbindung verwendeten 12a- Deoxytetracyclins mit einem Metall verstanden, das in der Lage ist, mit demselben Chelate zu bilden.
Solche Metalle sind weitgehend bekannt. Beispiele dafür sind: Erdalkalimetalle, wie Calcium, Strontium oder Barium, Übergangsmetalle, wie Cer, Mangan, Vanadin, Titan, Nickel, Chrom, Kobalt, sowie Cadmium, Magnesium, Zink, Blei, Zinn, Platin, Palladium und Silber. Andere Metalle können durch einfache Versuche gefunden werden. Beispielsweise wird das 1 2a-Deoxytetracyclin im Lösungsmittel gelöst und das Metallsalz zu dem Reaktionsgemisch zugegeben. Das Gemisch wird mit oxydierenden Mitteln behandelt und das Reaktionsgemisch auf die Anwesenheit von Tetracyclin nach einem der üblichen Verfahren, z. B. Papierchromatographie, oder durch Bioanalyse untersucht. Auf diese Weise können weitere brauchbare Metalle festgestellt werden. Das chelatbildende Metall wird in Form seines Salzes, wie z.
B. als Chlorid, Bromid, Jodid, Sulfat, Acetat, Nitrat, Phosphat, in das Reaktionsgemisch eingebracht. Das einzige Erfordernis für das gewählte Salz ist, dass es in dem Lösungsmittelsystem löslich sein muss. Das Anion des Salzes dient lediglich dazu, die elektrische Neutralität des Reaktionsgemisches aufrechtzuerhalten. Gewöhnlich verwendet man Salze, die wesentliche Mengen von inerten Anionen enthalten, da bei ihrer Verwendung die grössten Ausbeuten erhalten werden, insbesondere in wässrigen Reaktionsmedien, doch dies ist nicht unbedingt notwendig. Unter inerten Anionen werden hierbei Anionen verstanden, die nicht zu einer Zersetzung der Tetracyclinei führen, das heisst, die mit den Reaktionsteilnehmern und -produkten unter Reaktionsbedingungen verträglich sind.
Zu solchen Anionen, die bekannt sind, gehören die vorstehend erwähnten sowie die folgenden Anionen: das Propionat, Butyrat, Citrat, Salycylat, Benzoat, Lactat, Ferricyanid, Nitrit, Cyanid, Thiocyanat, Thiosulfat, Hydroxyd, Bromat, Jodat, Tartrat oder Carbonat. Stark oxydierende Anionen, z. B. das Permanganat, können zur unerwünschten Zersetzung der Ausgangsverbindungen und/oder Produkte führen, und ihre Verwendung ist deshalb zu vermeiden, da sie zu einer merklichen Herabsetzung der Ausbeuten führen.
Ebenso werden auch stark reduzierende Anionen zweckmässig nicht verwendet.
Das als Ausgangsverbindung eingesetzte 12a Deoxytetracyclin kann auch in Form eines Metallchelats verwendet werden. Es liegt auf der Hand, dass das Metallchelat der Ausgangsverbindung vorher gebildet werden oder in situ in dem Umsetzungsgemisch vor der oxydierenden Behandlung gebildet werden kann. Im allgemeinen ist es zweckmässig, das Metallchelat in situ zu bilden, da dieses Verfahren, wie gefunden wurde, zweckmässiger und wirksamer ist. Hierzu werden die chelatbildenden Metallsalze in dem Reaktionsgemisch in katalytischen Mengen verwendet, das heisst in so geringen Mengen wie 0,1 Moläquivalent, bezogen auf die 12a-Deoxyverbindung. Im allgemeinen ist es zweckmässig, ein Mol äquivalent des chelatbildenden Metallsalzes zu verwenden, um beste Ausbeuten zu erzielen. Die Verwendung von grösseren Überschüssen des chelatbildenden Metallsalzes ist möglich.
Sie führt jedoch zu keinem wesentlichen Vorteil, und da ihr Einsatz zu einer beachtlichen Verschiebung des pH-Wertes des Reaktionsgemisches führen kann, ist es besser, im wesentlichen äquimolare Mengen des Salzes mit einer Toleranz von bis zu etwa 20 bis 30 % zu verwenden.
Die Konzentration des 12a-Deoxytetracyclins in dem Reaktionsgemisch scheint nicht kritisch. Im allgemeinen ist es zweckmässig, Konzentrationen von wenigstens 1 mg pro 100 cm3 des Lösungsmittels und bis zu etwa 10' g pro 100 cm3 Lösungsmittel zu verwenden. Natürlich können auch geringere Konzentrationen als 1 g/100 cm3 verwendet werden, jedoch sind solche Konzentrationen unwirtschaftlich, insbesondere bei einer Produktion in technischem Massstabe, wo ihre Verwendung zu ausserordentlich grossen Reaktionsvolumen führt, die das Verfahren unwirtschaftlich machen. Die Umsetzung kann auch unter Verwendung einer Aufschlämmung des 12 Deoxytetracyclins in dem Umsetzungsgemisch durchgeführt werden, wobei ebenfalls gute Ergebnisse erzielt werden.
Bei der Hydroxylierung von 4-Desdimethyl amino-12a-deoxytetracyclin mit Sauerstoff, Luft oder Peroxyden tritt eine wesentliche Verbesserung der Ausbeute an 4-Desdimethylaminotetracyclin ein, wenn die Umsetzung in Gegenwart eines tertiären Amins durchgeführt wird. Die Menge des verwen deten tertiären Amins ist nicht kritisch, selbst bei katalytischen Mengen des Amins wurde eine wesent liche Verbesserung der Ausbeute festgestellt. Die optimale Menge des tertiären Amins ist durch Ver suche leicht feststellbar. Es wurde gefunden, dass die im allgemeinen zweckmässigste Menge an flüssigem Amin zwischen 1 und etwa 10 Tropfen pro 100 g des als Ausgangsverbindung verwendeten 12a-Deoxytetracyclins liegt. Die Verwendung von grösseren Aminmengen ist möglich, ergibt jedoch keinen wesentlichen Vorteil. Für den beschriebenen Zweck sind die oben erwähnten tertiären Amine geeignet.
Die Tetracycline werden aus dem Reaktionsgemisch nach einem der verschiedenen Standardverfahren isoliert. Eines dieser Verfahren besteht in der Fällung des chelatbildenden Metallions in Form eines unlöslichen Salzes, beispielsweise bei einigen der chelatbildenden Metalle durch Bildung des unlöslichen Sulfids mittels Schwefelwasserstoffgas; bei Erdalkalimetallen durch Fällung der unlöslichen Carbonate. Ein anderes Verfahren beruht auf der Stabilität der Metallkomplexe. Beispielsweise können die Mangan-, Magnesium-, Calcium-, Bariumund Strontiumkomplexe durch Einstellung des pH Wertes des Reaktionsgemisches auf den isoelektrischen Punkt, bei dem die Komplexe die Tetracycline freisetzen, zersetzt werden.
Da die 12a-Deoxytetracycline wesentlich weniger löslich sind als die Tetracycline, werden sie gewöhnlich aus der Lösung ausgefällt und können auf diese Weise von dem Tetracyclin getrennt werden. Das Tetracyclin wird durch Konzentrieren des Reaktionsgemisches und durch Lösungsmittelextraktion unter Verwendung von Lösungsmitteln, wie Butanol oder Äthylacetat, gewonnen. Die Konzentration des Extraktes führt zu dem Produkt. Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung der Tetracyclinverbindungen besteht in der Behandlung des Reaktionsgemisches mit einem schwach angesäuerten Carbonsäureharz, das das chelatbildende Mittel austreibt und das Tetracyclin zusammen mit nicht umgesetztem 12a-Deoxytetracyclin in dem Eluat, gewöhnlich in Form des Salzes der dem Anion des chelatbildenden Metallsalzes entsprechenden Säure, ergibt.
Zur Erzielung bester Ergebnisse ist es zweckmässig, Salze von Säuren zu verwenden, die stärker als Essigsäure oder andere organische Monocarbonsäuren sind. Falls beispielsweise bei dem Hydroxylierungsverfahren das Acetat verwendet wird, ist es im allgemeinen ratsam, das Reaktionsgemisch mit einer Mineralsäure zu behandeln, um das entsprechende Mineralsäuresalz unter Freisetzung der Essigsäure zu erhalten. Das Gemisch von 12a-Deoxytetracyclin und dem Tetracyclin kann durch Kolonnenchromatographie unter Verwendung der üblichen chromatographischen Systeme getrennt werden.
Die Produkte des neuen Verfahrens sind ein Tetracyclin und das entsprechende 4-Epitetracyclin.
Die 4-Epitetracycline werden in unterschiedlichen Mengen erhalten. Nach Trennung von dem Tetracyclin, z. B. durch Kolonnenchromatographie, können sie in die entsprechenden Tetracycline nach in der Literatur beschriebenen Verfahren, beispielsweise nach J. A. C. 5., Bd. 79, S. 2857 (1957) umgewandelt werden.
Es wurde gefunden, dass überraschenderweise die als Ausgangsverbindung verwendeten 12a-Deoxytetracycline und das Tetracyclin, das in der 4-Stellung eine Dimethylaminogruppe enthält, nach dem gleichen Verfahren unter Verwendung gewisser Ionenaustauschharze gewonnen und getrennt werden können. Die für die Trennung und Gewinnung verwendeten Austauschharze sind Anionenaustauschharze von der Art eines primären, sekundären und tertiären Amins in Form von Salzen mit schwachen organischen Monocarbonsäuren, z. B. die Essig Propionsäure, und Kationenaustauschharze, z. B. schwach angesäuerte Carbonsäureharze in Säureform.
Wenn das das Tetracyclin und das 12a-Deoxytetracyclin als Metallchelat enthaltende Reaktionsgemisch, dessen Anion das einer Mineralsäure ist, über das Kationenaustauschharz geführt wird, wird das Metallion adsorbiert und das Tetracyclingemisch ausgewaschen. Das Eluat wird dann über das Anionenaustauschharz geführt, wo das Anion des Reaktionsgemisches durch das Harzanion, z. B. das Acetat, ausgetauscht wird, das 12a-Deoxytetracyclin wird adsorbiert und das Tetracyclin als Säuresalz entsprechend dem Harzanion, z. B.
Acetat, ausgewaschen. Wird das Reaktionsgemisch zuerst über den Anionenaustauscher geführt, dann wird das anionische Reaktionsgemisch durch das Harzanion ausgetauscht. Wird das Eluat über das Kationenaustauscherharz geführt, dann wird das Metall durch Wasserstoff ersetzt, das Tetracyclin wird adsorbiert und das 12a-Deoxytetracyclin findet sich in dem Eluat.
Die Harze können in getrennten Kolonnen oder in der gleichen Kolonne eingesetzt werden, wobei das letztere Verfahren zu einer erfolgreichen Behandlung in einer Stufe führt. Bei dem letzteren Verfahren besteht die Kolonne aus zwei gesonderten Schichten der Harze, einmal dem Kationenaustauscherharz und zum andern dem Anionenaustauscherharz. Das oxydierend behandelte Reaktionsgemisch wird dann durch die Kolonne geführt, und das Eluat enthält entweder das Tetracyclin oder die 12a-Deoxytetracyclin-Ausgangsverbindung, je nach der Reihenfolge der Harzbehandlung. Natürlich muss die Wirksamkeit einer Kolonne beachtet werden, das heisst, die Kolonne darf nicht überladen werden, so dass das Eluat mit unerwünschten, nicht adsorbierten Komponenten des ursprünglichen Reaktionsgemisches verunreinigt wird.
Wie bei Ionenaustauschverfahren im allgemeinen ermöglichen Routineversuche die Bestimmung der geeigneten Bedingungen für dieses Verfahren, insbesondere mit Hinsicht auf die Eigenschaften von zu verwendenden handelsüblichen Harzen. Solche Harze werden in der Technik weitgehend verwendet und sind z. B. Amberlite IR-45, ein Aminharz in der Form des Acetatsalzes und Amberlite IRC-5O, ein Carbonsäureharz (H+ Cyclus), die beide von Röhm & Haas Co. (Philadelphia, Pa.) geliefert werden. Solche Harze können auch nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise beschreibt das USA-Patent Nr. 2 340 111 die Herstellung von kationischen Ionenaustauschharzen aus ungesättigten Säuren, z. B. Acrylsäure und Divinylbenzol.
Aminanionenaustauschharze werden nach den in den USA-Patenten Nrn. 2 630 429; 2 630 428; 2 630 427; 2631999 und 2632000 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Nach der Trennung kann das adsorbierte Tetracyclin oder 12-Deoxytetracyclin aus diesen Harzen nach Standardverfahren, z. B. durch Auswaschen mit einer starken Säure, z. B. einer Mineralsäure, ausgewaschen werden. Ganz gleich in welcher Reihenfolge die Ionenaustauschbehandlung vorgenommen wird, wird das gleiche Ergebnis erzielt, nämlich die Trennung und Gewinnung des Tetracyclins und der 12 a-Deoxytetracyclin-Ausgangsverbindung.
Das vorstehend beschriebene Isolierungs-und Gewinnungsverfahren ist besonders wertvoll für die Anwendung des Hydroxylierungsverfahrens in grosstechnischem Massstab, da es ein leicht durchführbares und produktives Verfahren darstellt, welches kostspielige und zeitraubende Trennungs- und Isolierungsverfahren, die normalerweise angewendet werden müssen, überflüssig macht.
Die Metallchelate der 1 2a-Deoxytetracycline sind neue Verbindungen. Die Metallchelate von 12a Deoxytetracyclin sind komplexe Strukturen, welche ein Verhältnis von Metall zu der Tetracyclinverbindung von 3:1 bis 1 : 3 aufweisen können, wobei auch ein dazwischenliegendes Verhältnis, z. B. von Metall zu Tetracyclin von 2 : 3, möglich ist. Die strukturelle Beschaffenheit des Metallchelats wird in beträchtlichem Masse durch das Verhältnis der Reaktionsteilnehmer bei der Herstellung und den pH Wert der Lösungen des Komplexes bestimmt. Wie bekannt ist, führt die Veränderung des pH-Wertes einer Lösung eines Metallchelats zu einer Veränderung der Struktur des Komplexes.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Strukturen mit einem Verhältnis von 1:1 besteht in der Behandlung des 12a-Deoxytetracyclins mit einem Moläquivalent des gewählten Salzes in einem inerten Lösungsmittel, z. B. einem niederen aliphatischen Alkohol, vorzugsweise Methanol. Der Komplex wird aus der Lösung durch Konzentrieren oder Zugabe eines Nichtlösungsmittels ausgefällt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Strukturen mit einem Verhältnis von 1 : 2 ist das folgende: Die 1 2a-Deoxytetracyclinverbindung wird in einer wässrigen Lösung gelöst, welche eine ausreichende Menge eines Alkalis enthält, um die Ausgangsverbindung löslich zu machen. Ein lösliches Salz des Metalls wird in einem Minimumvolumen an Wasser gelöst. Die beiden Lösungen werden gleichzeitig in den Reaktionskolben mit solcher Geschwindigkeit gegeben, dass der pH-Wert des Gemisches bei etwa 8 bis etwa 9, vorzugsweise etwa 8,5, gehalten wird. Das Metallchelat trennt sich von dem Gemisch und wird durch Filtrieren gewonnen.
Zwischenstrukturen, das heisst solche mit einem Verhältnis von Metall zu Tetracyclin von 3 : 2, werden unter Verwendung der genauen Menge der Ausgangsverbindung hergestellt. Nach aller Wahrscheinlichkeit werden bei einigen Herstellungsverfahren die Gemische der Komplexe erhalten, wobei die charakterisierte Form die andern überwiegt. Das Lösungsmittelsystem bestimmt ebenfalls die Natur des hergestellten Metallchelats, wobei das am stärksten unlösliche ohne Rücksicht auf das molare Verhältnis der Ausgangsmaterialien überwiegt. Alle vorstehend beschriebenen Metallchelate sind als Ausgangsverbindungen bei dem vorliegenden Verfahren brauchbar.
Das Verfahren ist von besonderer Bedeutung als Teil einer Gesamtsynthese von Tetracyclin, da die 12a-Deoxytetracycline nach üblichen Verfahren aus allgemein zugänglichen Zwischenprodukten synthetisch hergestellt werden können.
Das Hydroxylierungsverfahren besitzt Vorteile, die es besonders geeignet für die grosstechnische Produktion machen. Beispielsweise liegen die Umwandlungsausbeuten an Tetracyclin zwischen 80 und 90 %, obgleich die eigentlichen Ausbeuten zwischen 20 und 50, liegen. Die 12a-Deoxytetracyclinverbindungen können zurückgewonnen und erneut verwendet werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass keine merklichen Mengen an Oxydationsnebenprodukten, die normalerweise bei Oxydationsverfahren dieser Art zu erwarten sind, entstehen.
Dies ist sicherlich auf die hohen Umwandlungsausbeuten, die erreicht werden, zurückzuführen.
Werden 1 2a-Deoxytetracycline mit einer 4-Dimethylaminogruppe als Ausgangsverbindungen verwendet, so ist ein eindeutiger Vorteil die StereoSpezifität, das heisst, es wird die gewünschte Konfiguration der 12a Hydroxylgruppe erhalten, was sich durch die Wirksamkeit des Tetracyclins anzeigt. Werden 4-Desdimethylamino- 12a-deoxytetracycline verwendet, so wird zusätzlich zu dem 4-Desdimethylaminoprodukt ein Produkt erhalten, das vermutlich ein 12a-Epitetracyclin ist. Es ist anzunehmen, dass, wenn die 12a-Hydroxylgruppe nicht in der richtigen Konfiguration steht, das entsprechende Endprodukt nicht die gleiche biologische Wirksamkeit wie die entsprechende Tetracyclinverbindung hat.
Die 12a-Deoxytetracycline sind in den meisten Lösungsmitteln nur schwach löslich, auch in den bei dem vorliegenden Verfahren verwendeten. Beispielsweise lösen sie sich nicht leicht in Wasser, können jedoch mit etwas Schwierigkeit in verhältnismässig starker Säurelösung gelöst werden. Im Verlaufe der Herstellung solcher Lösungen führt die Verwendung von starken Säuren zur Bildung von Anhydroverbindungen, z. B. den 5a,6-Anhydro-12a-deoxytetracy- clinen, die nicht so erwünscht sind wie die normalen Tetracyclinverbindungen. Die Verwendung der Metallchelate der 12a-Deoxytetracycline führt weiter zu einer verbesserten Löslichkeit der Ausgangsverbindungen, die die Verwendung von konzentrierten Reaktionsgemischen gestatten.
Die hervorragenden Ergebnisse des neuen Verfahrens sind nur erreichbar, wenn ein Metallchelatsalz der 12a-Deoxytetracycline verwendet wird. Die Verwendung von nicht chelatbildendem Metall führt nicht zu den erfindungsgemäss erhaltenen Tetracyclinen. Beispielsweise wurde 12a-Deoxytetracyclin in trockenem Methanol, das Natriumnitrit enthielt, nach dem vorliegenden Verfahren mit oxydierenden Mitteln behandelt. Nach 31/2 Stunden wurde ein misslungener Versuch vorgenommen, Tetracyclin aus dem Reaktionsgemisch zu isolieren. Wurde 12a-Deoxytetracyclin in Wasser innerhalb eines pH-Bereichs von 2 bis 11 in Gegenwart von Natriumchlorid mit Sauerstoff behandelt, so wurden keine Tetracycline aus dem Reaktionsgemisch isoliert.
Beispiel 1 1 2aHydmxylierung von 1 2a-Deoxytetracyclinen
200 mg 12a-Deoxytetracyclin in 200 cm8 trockenem Methanol, das 110 mg Manganchloridhexahydrat enthielt, gelöst, wurde in der Weise behandelt, dass Sauerstoff 4t/2 Stunden durch die Lösung geführt wurde. Eine Bioanalyse des Reaktionsgemisches nach Ablauf dieser Zeit (K. Pneumoniae) ergab einen Wert von 275 mcg Tetracyclinaktivität pro mg.
Das Endreaktionsvolumen wird auf 200 cm3 ein gestellt. 180 cm3 dieses Gemisches werden in zwei gleiche Mengen zwecks Ionenaustauschbehandlung geteilt. Ein Teil wird über eine Ionenaustauschkolonne geführt, die aus einem Anionenaustauschharz (ein Aminanionenharz, hergestellt nach dem Bei spiel des USA-Patentes Nr. 2 630 429, das durch Behandlung mit einer wässrigen Lösung von Essig säure und darauffolgendes Waschen zur Entfernung von überschüssiger Essigsäure in das Acetatsalz um gewandelt war) und einem Kationenaustauschharz (einem Carbonsäureharz-H+-Cyclus, das nach dem Verfahren eines nachfolgenden Beispiels hergestellt worden war) besteht. Die Harze wurden in der an gegebenen Reihenfolge angeordnet und das Reak tionsgemisch durch die vereinigten Harzschichten geführt.
Das Eluat enthielt 76 mg 12a-Deoxytetracyclin als Essigsäuresalz, was einer Wiedergewinnung von
74 % des Ausgangsproduktes entsprach.
Tetracyclin wurde aus dem Kationenaustauschharz durch Behandlung mit verdünnter Salzsäure und Konzentration des Eluats ausgewaschen und das kristalline Hydrochlorid erhalten. Die zweite gleich grosse Menge des Reaktionsgemisches wurde, wie oben beschrieben, über eine Kolonne geführt, mit der Änderung, dass die Reihenfolge der Harzbehandlung umgekehrt wurde, das heisst, das Reaktionsgemisch wurde zuerst durch das Kationenaustauschharz und dann durch das Anionenaustauschharz geführt. Die verwendeten Harze waren die gleichen wie oben. Das Eluat aus dieser Kolonne enthielt 27 mg eines Gemisches, das aus 80% Tetracyclin und 20 % 4-Epitetracyclin mit einigen Spurenmengen von Sa,6-Anhydroverbindungen bestand. Die Bio analyse des Gemisches zeigte eine Aktivität von 760 bis 810 mcg Tetracyclin aktivität pro mg auf.
Nicht umgesetztes 1 2a-Deoxytetracyclin wurde aus dem Anionenaustauschharz durch Behandlung mit verdünnter Salzsäure ausgewaschen. Die Bioanalyse der Ausgangsverbindung ergab einen Wert von 32 mcg/mg.
Beispiel 2
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei 120 mg Manganacetattetrahydrat anstelle von Manganchlorid verwendet wurden. Sauerstoff wurde 3 Stunden bei Raumtemperatur durch das Gemisch geleitet, das danach zur Trockne eingedampft wurde.
Eine Bioanalyse des Rückstandes zeigte eine 25, 5SSige Ausbeute von Tetracyclin an. Däs Tetracyclin wurde durch die in Beispiel 1 beschriebene Ionenaustauschbehandlung von dem nicht umgesetzten 1 2a-Deoxytetracyclin getrennt.
Das Tetracyclin wurde von dem 12a-Deoxytetracyclin auch auf einer Papierkolonne getrennt, die mit einem MacIlvaine-Puffer mit einem pH-Wert von 4,5 gesättigt war, der als unbewegliche Phase diente, wobei die bewegliche Phase ein Nitromethan : Chloroform : Pyridin-Lösungsmittelgemisch im Verhältnis von 20 : 10 : 3 war. In diesem Gemisch hatte das 12a-Deoxytetracyclin einen Rf-Wert von 0,8, Tetracyclin dagegen von 0,45 bis 0,5. 4-Epitetracyclin hatte einen Rf-Wert von 0,2 in dem gleichen System und wurde bei diesem Verfahren ebenso getrennt.
Beispiel 3
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit der Abweichung wiederholt, dass 79,4 mg Silbernitrat anstelle von Manganchlorid verwendet wurden. Die Bio analyse des Reaktionsgemisches zeigte eine Tetracyclinaktivität von 335 mcg pro mg.
Beispiel 4
Eine Lösung von 5 g 12a-Deoxytetracyclin in 350 cm3 Methanol, das 3 g Manganchloridhexahydrat enthielt, wurde nach dem Verfahren des Beispiel 1 mit gleichen Ergebnissen mit Sauerstoff behandelt. Tetracyclin und umgesetztes 1 2a-Deoxytetracyclin wurden nach dem Verfahren des Beispiels 1 gewonnen.
Beispiel 5
Eine Lösung von 20 mg 12a-Deoxytetracyclin in 10 cm3 absolutem Methanol, das 16 mg Cerchloridheptahydrat und 10 cm3 Pufferlösung mit einem pH-Wert von 3 enthielt, wurde 3 Stunden mit Sauerstoff behandelt. Das Verfahren wurde bei pH Werten von 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 wiederholt.
Bei jedem pH-Wert wurde die Lösung auf Tetracyclin analysiert. Die Ergebnisse zei analyse eine Tetracyclinaktivität von 205 mg/cm3, eine 20 % ige Umwandlung in Tetracyclin.
Das Verfahren wurde mit der Abweichung wiederholt, dass 61,6 mg Cerchloridheptahydrat anstelle des Manganchloridsalzes verwendet wurden. Nach 15 Minuten ergab die Bioanalyse des Reaktionsgemisches eine Tetracyclin aktivität von mehr als 415 mcg/mg.
Beispiel 9
Das Verfahren des Beispiels 8 wurde mit einem pH-Wert von 4,5 anstelle von 10 wiederholt. Bei Verwendung von Manganchlorid zeigte die Bioanalyse des Reaktionsgemisches nach 15 Minuten eine Tetracyclinaktivität von 305 mcg/mg. Bei Cerchlorid ergab die Bioanalyse eine Tetracyclinaktivität von 270 mcg/mg.
Beispiel 10
12a-Hydroxylierung von 12a-Deoxy-4-desdimethyl amino-7-chlortetracyclin
Eine Lösung von 20 mg 12a-Deoxy-4-desdimethylamino-7-chlortetracyclin in 20 cm3 Methanol, das 11,2 mg Manganchloridhexahydrat und 5 Tropfen trockenes Äthylamin enthielt, wurde vier Stunden mit Sauerstoff behandelt. Nach Ablauf dieser Zeit ergab die Bioanalyse des Reaktionsgemisches eine Tetracyclin aktivität von 175 mcg/mg. Das 4-Desdimethylamino-7-chlortetracyclin wurde von der 12a Deoxyverbindung durch Kolonnenchromatographie unter Verwendung der in Beispiel 2 beschriebenen Lösungsmittelgemische getrennt. Reines 4-Desdimethylamino-7-chlortetracyclin zeigte eine Tetracyclinaktivität von 500 mcg/mg. Die Ausgangsverbindung hatte nur eine Aktivität von 54 mcg/mg.
Beispiel 11 1 2a-Hydroxyiierung von 4-Desdimethylamino
5-oxy-12a-deoxytetracyclin
Eine Lösung von 20 mg 4-Desdimethylamino 5 -oxy- 1 2a-deoxytetracyclin in 20 cm3 Methanol, das 11,7 g Manganchloridhexahydrat und 5 Tropfen Trimethylamin enthielt, wurde 4 Stunden lang mit Sauerstoff behandelt. Nach Ablauf dieser Zeit zeigte das Reaktionsgemisch eine Tetracyclinaktivität von 125 mcg/mg, was einer 50% eigen Ausbeute an 4-Desdimethylamino-5-oxy-tetracyclin entsprach. Die reine Verbindung hatte eine Tetracyclinaktivität von 250 mcg/mg, und die Ausgangsverbindung von 6 mcg/mg.
Beispiel 12
12a-Hydroxylierung von 4-Desdimethylamino
12a-deoxy-7-chlortetracyclin
Ein Gemisch von 30 g 4-Desdimethylamino-12adeoxy-7-chlortetracyclin und 26,6 g Cerchloridheptahydrat in 300 cm3 Methanol, das 10 cm3 Tri äthylamin enthielt, wurde 3 Stunden mit Sauerstoff behandelt. Es wurde 4-Desdimethyl-amino-7-chlor- tetracyclin nach dem Verfahren der vorstehenden Beispiele erhalten.
Beispiel 13
Ein Gemisch von 30 g 12-Deoxytetracyclin und 26,6 g Cerchloridheptahydrat in 300 cm3 Methanol wurde 30 Stunden mit Sauerstoff behandelt. Tetracyclin und 4-Epitetracyclin wurden nach dem üblichen Verfahren erhalten.
Beispiel 14
Das Verfahren des Beispiels 12 wurde unter Verwendung der folgenden tertiären Amine anstelle von Triäthylamin wiederholt:
Trimethylamin, Dimethylanilin,
Dimethylbutylamin, Tripropylamin,
Diäthylanilin, Dimethyl-p-toluidin,
Pyridin, 2-Äthylpyridin, a-Picolin,
Dimethylbenzylamin, Methyldiäthylamin,
Tributylamin und andere tertiäre Kohlenwasserstoffamine, wobei ähnliche Ergebnisse erhalten wurden.
Beispiel 15
Ein Gemisch von 10 g 12a-Deoxy-4-desdimethylamino-5-hydroxytetracyclin und 10 g Manganchloridtetrahydrat in 300 cm3 Methanol wird 3 Tage lang belüftet. Das Gemisch hatte eine Tetracyclinaktivität von 22 mcg/mg. Das reine Produkt hatte eine Aktivität von 250 mcg/mg und die Ausgangsverbindung von 6 mcg/mg.
Das 5-Hydroxytetracyclin wurde unter Verwendung einer Papierkolonne mittels eines der folgenden Lösungsmittelgemische getrennt:
Bewegliche Phase Unbewegliche Phase
Toluol : Pyridin = 20 : 3 Puffer mit einem gesättigt mit einem Puffer pH-Wert von 4,2 mit einem pH-Wert von 4,2 Benzol: Chloroform 1 1 : 1 Puffer mit einem gesättigt mit Wasser pH-Wert von 4,2
Beispiel 16
Das Verfahren des Beispiels 13 wird mit dem folgenden 12a-Deoxytetracyclin als Ausgangsverbindungen wiederholt: 6, 12a-Dideoxytetracyclin,
6-Demethyl-1 2 adeoxytetracyclin,
6,1 2a-Dideoxy-5-hydroxytetracyclin,
6-Demethyl-6, 1 2a-dideoxytetracyclin,
1 2a-Deoxy-7-chlorotetracyclin, und ergab die entsprechenden Tetracyclinverbindungen.
Beispiel 17
Das Verfahren des Beispiels 12 wurde mit den folgenden Ausgangsverbindungen wiederholt :
6,1 12a-Dideoxy-4-desdimethylaminotetracyclin, 6-Demethyl-12a-deoxy-4-desdimethylamino- tetracyclin, 6,12a-Dideoxy-4-desdimethylamino-5-oxy- tetracyclin,
6-Demethyl-6, 12-dideoxy-4-desdiinethylamino tetracyclin.
Beispiel 18
Das Verfahren des Beispiels 6 wurde mit ähnlichen Ergebnissen mit der Abweichung wiederholt, dass anstelle von Wasserstoffperoxyd
Natriumperoxyd, Kaliumperoxyd,
Lithiumperoxyd, Peressigsäure und
Perbenzoesäure und N-Oxyde der folgenden tertiären Amine verwendet werden:
Triäthylamin, Trimethylamin, Dimethylanilin,
Dimethylbutylamin, Tripropylamin,
Diäthylanilin, Dimethyl-ptoluidin, Pyridin, 2-Äthylpyridin, a-Picolin, Dimethylbenzylamin,
Methyldiäthylamin, Tributylamin und andere kohlenwasserstoff-tertiäre Amine.
Beispiel 19
Herstellung von Metallchelaten von 12a-Deoxy tetracyclin
Eine Lösung von 136,75 mg Manganchloridhexahydrat in einem Minimum Volumen Wasser wird zu
EMI8.1
in welcher X Wasserstoff, Chlor oder Brom ist, A Wasserstoff oder Methyl, B Wasserstoff oder Hydroxyl und D Wasserstoff oder N(CH3)2 ist.
Beispiele dieser Verbindungen sind die folgenden:
Cer 6-Demethyl-6, 12a-dideoxy-7-chlortetracyclin,
Calcium 6,1 2a-Dideoxytetracyclin,
Cer 1 2a-Deoxytetracyclin,
Mangan 1 2a-Deoxytetracyclin,
Silber 1 2a-Deoxytetracyclin,
Silber 6-Demethyl-6, 1 2adideoxytetracyclin,
Cer 6-Demethyl-6, 12a-dideoxytetracyclin,
Mangan 6-Demethyl-6, 1 2a-dideoxytetracyclin,
Mangan 4-Desdimethylamin-12a-deoxy-5-oxy- tetracyclin,
Cer 4-Desdimethylamino-1 2 a-deoxytetracyclin,
Platin 1 2a-Deoxytetracyclin,
Vanadin 12a-Deoxytetracyclin,
Barium 1 2a-Deoxytetracyclin,
Titan 1 2a-Deoxytetracyclin,
Strontium 1 2a-Deoxytetracyclin,
Cadmium 1 2a-Deoxytetracyclin,
Palladium 12a-Deoxytetracyclin,
Zink 1 2a-Deoxytetracyclin,
Kobalt 1 2a-Deoxytetracyclin,
Nickel 1 2a-Deoxytetracyclin,
Blei 4-Desdimethylamino-6, 12a-dideoxy tetracyclin,
Zinn 4-Desdimethylamino-6, 12a-dideoxy tetracyclin,
Chrom 12a-Deoxytetracyclin, sammen mit einer Lösung von 500 mg 12a-Deoxytetracyclin in Wasser, zu so viel Natriumhydroxyd gegeben, dass das Tetracyclin gelöst wurde, sorgfältig in ein Becherglas gegeben. Das Becherglas war mit einem pH-Messer ausgestattet, und die beiden Lösungen wurden so gemischt, dass ein pH Wert von etwa 8,5 erhalten wurde. Wurde die Lösung zu alkalisch, so stellte man durch Zugabe von einigen Tropfen Salzsäure den gewünschten pH-Wert ein. Um irgendwelche Luftoxydation des Metallchelats während der Herstellung zu vermeiden, wurde unter einer Stickstoffatmosphäre gearbeitet.
Das Me Metallchelat fiel aus dem Gemisch als fein verteilter mikrokristalliner Feststoff aus und wurde filtriert und getrocknet.
Führt man das Verfahren unter Umsetzung der Ausgangsbindung mit dem Metall in einem Mol Verhältnis von 2:1 durch, so entstanden Metallchelate von 1 2a-Deoxytetracyclin der folgenden Formeln:
EMI8.2
Cer 6-Demethyl-6, 12a-dideoxy-4-desdimethyl- aminotetracyclin,
Mangan 6-Demethyl-6, 1 2a-dideoxy-4-desdi- methylaminotetracyclin,
Silber 6-Demethyl-6, 12a-dideoxy-4-desdi methylaminotetracyclin,
Cer 4-Desdimethylamino-l 2 a-deoxytetracyclin.
Die vorstehenden Metallchelate wurden bei dem Verfahren der vorhergehenden Beispiele verwendet und in die entsprechenden Tetracycline umgewandelt.
Beispielsweise wurden 25 g des Metallchelats Cer12a-deoxytetracyclin in 500 cm3 Methanol 3 Stunden mit Sauerstoff behandelt, und man erhält ein Tetracyclin, das auf einer Papierkolonne unter Verwendung der beschriebenen Lösungsmittelsysteme abgetrennt wurde.
Beispiel 20
Metallchelate von 1 2a-Deoxytetracyclin
Es wurden die Metallsalzkomplexe der 12a-De oxytetracycline durch Lösen in einem niederen aliphatischen Alkohol, vorzugsweise Methanol und Behandlung mit einer äquimolaren Menge des Metallsalzes, das in dem Alkohol gelöst ist, gebildet. Die Komplexe wurden in einigen Fällen durch einfaches Filtrieren gewonnen, da aber viele in Alkohol löslich sind, wurden sie sonst durch Verdampfen des Lösungsmittels oder Zugabe eines Nichtlösungsmittels, wie z. B. eines Diäthyläthers, gewonnen.
Auf diese Weise wurden Metallsalzkomplexe des 12a-DeoxytetracycIins mit folgenden Metallsalzen herge stellt, wobei die Komplexe vorwiegend aus Verbindungen bestehen, deren Verhältnis von Metall zu Tetracyclin gleich 1:1 ist:
Calciumchlorid, Kobaltchlorid, Magnesiumsulfat,
Magnesiumchlorid, Stannochlorid, Zinkchlorid,
Cadmiumchlorid, Bariumchlorid, Silbernitrat,
Stannonitrat, Strontiumnitrat, Magnesiumacetat,
Manganacetat, Palladiumchlorid,
Manganochlorid, Cerchlorid, Titanchlorid,
Platinchlorid, Vanadinchlorid, Bleiacetat,
Stannobromid, Zinksulfat, Chromchlorid und
Nickelchlorid.
Diese Metallkomplexsalze waren gleichfalls in dem Verfahren der vorstehenden Beispiele als Ausgangsverbindungen für die Herstellung von entsprechenden Tetracycllnen brauchbar.
Herstellung von Carbonsäureharzen.
Ein Gemisch von Methacrylsäure und 5% Divinylbenzol wurde in einem geschlossenen Gefäss unter Zugabe von 1 % Benzoylperoxyd durch Erhitzen auf 600 während 24 Stunden polymerisiert. Das Polymerisat wurde bis zu einer feinen Teilchengrösse gemahlen, mit 8% der wässriger Natriurnhydroxydlösung und dann mit Wasser gewaschen und so gesiebt, dass eine Teilchengrösse erhalten wurde, die durch ein Sieb mit etwa 20 bis 308 Maschen/cm2 ging. Das gesiebte Harz wurde mit 3 Volumen 2n Salzsäure und Wasser gewaschen.
Beispiel 21
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei anstelle von Methanol die folgenden Lösungsmittel verwendet wurden: Äthanol, Dioxan, Dimethylformamid, Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Essigsäure, der Dimethyläther von Diäthylenglycol und der Monomethyläther von Äthylenglycol. Es wurden vergleichbare Ergebnisse erzielt.
Beispiel 22
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der folgenden Magnesiumsalze anstelle von Manganchlorid wiederholt:
Magnesiumchlorid, Magnesiumacetat,
Magnesiumammoniumsulfat,
Magnesiumammoniumchlorid, Maguesiumjodid, Magnesiumbromat,
Magnesiumthiosulfat, zweibasisches Magnesiumcitrat und
Magnesiumsulfat.
In jedem Fall wurde Tetracyclin in vergleichbaren Ausbeuten erhalten.
Process for the preparation of tetracycline compounds
The invention relates to a process for the preparation of tetracycline compounds by introducing a 12a-hydroxy group into a 12a deoxytetracycline.
12 a-Deoxytetracyclines are known compounds that can be prepared by reacting a tetracycline compound with zinc in aqueous ammonia solution. These 12a-deoxytetracyclines can also be prepared by catalytic hydrogenation in an anhydrous, inert solvent during the reaction of a 12a- (O-acyl) derivative of the tetracycline in question, the acyl radical of which is that of a hydrocarbon carboxylic acid with 1 to 6 carbon atoms or of the corresponding 12a- (O -Arylcarbamyl) derivative of the respective tetracycline.
Examples of 12a-deoxytetracyclines which serve as starting compounds for the process according to the invention are:
1 2a-deoxytetracycline,
6-demethyl-6, l2adideoxytetracycline, 6-demethyl-1 2a-deoxytetracycline, 6,1 2a-dideoxytetracycline,
5-hydroxy-1 2a-deoxytetracycline,
4-Desdimethylamino-5-hydroxy-6, 1 2a-dideoxy- tetracycline,
4-desdimethylamino-1 2a-deoxytetracycline, 4-desdimethylamino-6-demethyl-1 2a-deoxy-tetracycline, 4-desdimethylamino-6, 12a-dideoxytetracycline.
In the process according to the invention, the 1 2a-hydroxylation is carried out by treating a 12a deoxytetracycline compound in an inert solvent with an oxidizing agent, said compound being present as a metal chelate or the reaction in the presence of such a metal chelate or in the presence of a salt of a chelate with the named connection of capable metal takes place.
The reaction temperature is not critical, although it is generally advantageous to carry out the reaction below 500, since the use of higher temperatures can lead to the formation of undesirable by-products and thus to lower yields of tetracycline. Temperatures as low as 0 can be used, but it is preferable to operate at room temperature, that is, about 20 to 300, for best results. The time required for the reaction can vary widely depending on the metal chelate and the oxidizing agent. 5 minutes to 3 days lead to considerable amounts of the tetracycline to be produced. The progress of the reaction is expediently monitored by customary methods, for example by paper chromatography, using the known solvent systems.
Biochemical methods can also be used to follow the progress of the reaction, since the tetracyclines are much more active than the corresponding 12-deoxy compounds.
Inert solvents here are solvents which dissolve the reactants but do not react to any noticeable extent with the reactants or the end products under the reaction conditions used. In the course of the process, of course, some of the solvents described can partially react with the oxidizing agent, for example ethers form peroxides, but this reaction does not take place to a noticeable extent. Suitable solvents are e.g. B. water, lower alkanoic acids, e.g. B.
Acetic, propionic acid, alkanols, preferably lower alkanols, e.g. B. methanol, ethanol and propanol, diethyl ether, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran, lower alkyl ethers of glycolan, such as the dimethyl ether of ethylene glycol, the monomethyl ether of ethylene glycol, the dimethyl ether of diethylene glycol and other such solvents. Further suitable solvents can be found through a few laboratory tests, for example through reactions carried out on a small scale. The new method can be carried out in aqueous solution within a wide pH range from about 2 to about 11. In general, pH ranges of 4 and 5 to 9.5 and 11 give best results.
Oxidizing agents are understood to mean oxygen, air, N-oxides of tertiary organic amines or hydrogen peroxide, all of which can be used with essentially equivalent results. Instead of hydrogen peroxide, metal peroxides can also be used, preferably alkali metal (Na, K, Li) peroxides, since these are particularly economical and easily available. Furthermore, peracids can also be used, such as peracetic acid, perbenzoic acid. The peracids can be used as such or can be formed in situ by reacting the corresponding acid with hydrogen peroxide. In general, pure oxygen is used as it gives the best results. If air or oxygen is used, the gas is bubbled through the reaction mixture at any rate.
In general, however, it is better to pass the gas fairly quickly in order to have a high concentration of oxygen in the mixture at all times. If peroxides or N-oxides of tertiary organic amines are used, at least an equimolar amount should be used, but it is generally preferable to use an excess, especially in the case of peroxides, as these tend to decompose.
Best results are obtained when about 5 mol equivalent peroxide of the starting compound are added. The use of about 5 to about 10 equivalents of peroxide has been found to substantially reduce the time required to prepare substantial amounts of the tetracycline compound and is therefore preferred. Larger excesses of up to 15 to 20 molar equivalents can be used, but are of no noticeable advantage.
The N-oxides of tertiary organic amines can be used as such or in situ by reacting the tertiary amine with one of the oxidizing agents described above, e.g. B.
Oxygen, air or peroxides.
In the latter case, the tertiary amine-N-oxide can be preformed in a suitable reaction mixture and the 12a-deoxytetracycline metal chelate can then be reacted with the N-oxide.
Suitable tertiary amines can easily be determined by simple laboratory tests. Preferred tertiary amines are tertiary hydrocarbon amines such as trialkyl amines, e.g. B. trimethylamine, triethylamine, tributylamine, dimethylbutylamine; lower di-alkylarylamines, e.g. B. dimethyl and diethyl aniline, dimethyl toluidine; Dialkyl aralkylamines, e.g. B.
Dimethylbenzylamine and diethylphenetylamine; heterocyclic tertiary amines, e.g. B. pyridine, and lower alkyl pyridines, e.g. B. cx- and ss-picolines, α-ethylpyridine. The tertiary hydrocarbon amines, that is, those containing only carbon and hydrocarbon in the hydrocarbon portion, are preferred because they are particularly economical and readily available. A large number of other tertiary amines can be used, such as substituted derivatives of the aforementioned tertiary amines in which the substituent is a halogen, alkoxy, oxy, nitro group; however, such amines are not as economical or readily available as the preferred amines.
A metal chelate is understood to mean a complex salt of the 12a-deoxytetracycline used as the starting compound with a metal which is able to form chelates with the same.
Such metals are widely known. Examples are: alkaline earth metals such as calcium, strontium or barium, transition metals such as cerium, manganese, vanadium, titanium, nickel, chromium, cobalt, as well as cadmium, magnesium, zinc, lead, tin, platinum, palladium and silver. Other metals can be found by simple experiments. For example, the 1 2a deoxytetracycline is dissolved in the solvent and the metal salt is added to the reaction mixture. The mixture is treated with oxidizing agents and the reaction mixture for the presence of tetracycline by one of the usual methods, e.g. B. paper chromatography, or examined by bioanalysis. In this way other useful metals can be identified. The chelating metal is in the form of its salt, such as.
B. as chloride, bromide, iodide, sulfate, acetate, nitrate, phosphate, introduced into the reaction mixture. The only requirement for the salt chosen is that it must be soluble in the solvent system. The anion of the salt only serves to maintain the electrical neutrality of the reaction mixture. Usually salts are used which contain substantial amounts of inert anions, since the greatest yields are obtained when they are used, especially in aqueous reaction media, but this is not absolutely necessary. Inert anions are understood here to mean anions which do not lead to decomposition of the tetracyclines, that is to say which are compatible with the reaction participants and products under the reaction conditions.
Such anions, which are known, include those mentioned above and the following anions: the propionate, butyrate, citrate, salycylate, benzoate, lactate, ferricyanide, nitrite, cyanide, thiocyanate, thiosulfate, hydroxide, bromate, iodate, tartrate or carbonate. Strongly oxidizing anions, e.g. B. permanganate, can lead to undesired decomposition of the starting compounds and / or products, and their use should be avoided because they lead to a noticeable reduction in yields.
Likewise, strongly reducing anions are also expediently not used.
The 12a deoxytetracycline used as the starting compound can also be used in the form of a metal chelate. It will be appreciated that the metal chelate of the starting compound can be preformed or formed in situ in the reaction mixture prior to the oxidizing treatment. In general, it is convenient to form the metal chelate in situ as this method has been found to be more convenient and effective. For this purpose, the chelating metal salts are used in the reaction mixture in catalytic amounts, that is to say in amounts as small as 0.1 molar equivalent, based on the 12a-deoxy compound. In general, it is convenient to use one mole equivalent of the chelating metal salt in order to achieve the best yields. It is possible to use larger excesses of the chelating metal salt.
However, it does not provide any significant advantage and since its use can result in a significant shift in the pH of the reaction mixture, it is better to use substantially equimolar amounts of the salt with a tolerance of up to about 20 to 30%.
The concentration of the 12a-deoxytetracycline in the reaction mixture does not appear to be critical. In general, it is convenient to use concentrations of at least 1 mg per 100 cm3 of solvent and up to about 10 g per 100 cm3 of solvent. Of course, concentrations lower than 1 g / 100 cm3 can also be used, but such concentrations are uneconomical, especially in the case of production on an industrial scale, where their use leads to extremely large reaction volumes which make the process uneconomical. The reaction can also be carried out using a slurry of the deoxytetracycline in the reaction mixture with good results as well.
In the hydroxylation of 4-desdimethylamino-12a-deoxytetracycline with oxygen, air or peroxides, a substantial improvement in the yield of 4-desdimethylaminotetracycline occurs when the reaction is carried out in the presence of a tertiary amine. The amount of tertiary amine used is not critical; even with catalytic amounts of the amine, a substantial improvement in the yield was found. The optimal amount of the tertiary amine can be easily determined by looking. It has been found that the generally most appropriate amount of liquid amine is between 1 and about 10 drops per 100 g of the 12a-deoxytetracycline used as the starting compound. The use of larger amounts of amine is possible, but does not result in any significant advantage. The tertiary amines mentioned above are suitable for the purpose described.
The tetracyclines are isolated from the reaction mixture by one of several standard methods. One such method is to precipitate the chelating metal ion in the form of an insoluble salt, for example some of the chelating metals by forming the insoluble sulfide with hydrogen sulfide gas; in the case of alkaline earth metals by precipitation of the insoluble carbonates. Another method is based on the stability of the metal complexes. For example, the manganese, magnesium, calcium, barium and strontium complexes can be decomposed by adjusting the pH of the reaction mixture to the isoelectric point at which the complexes release the tetracyclines.
Since the 12a-deoxytetracyclines are much less soluble than the tetracyclines, they will usually precipitate out of solution and can thus be separated from the tetracycline. The tetracycline is recovered by concentrating the reaction mixture and solvent extraction using solvents such as butanol or ethyl acetate. The concentration of the extract leads to the product. Another method for obtaining the tetracycline compounds is to treat the reaction mixture with a weakly acidified carboxylic acid resin which drives off the chelating agent and the tetracycline along with unreacted 12a-deoxytetracycline in the eluate, usually in the form of the salt corresponding to the anion of the chelating metal salt Acid.
For best results, it is advisable to use salts of acids that are stronger than acetic acid or other organic monocarboxylic acids. For example, if the acetate is used in the hydroxylation process, it is generally advisable to treat the reaction mixture with a mineral acid in order to obtain the corresponding mineral acid salt with liberation of the acetic acid. The mixture of 12a-deoxytetracycline and the tetracycline can be separated by column chromatography using conventional chromatographic systems.
The products of the new process are a tetracycline and the corresponding 4-epitetracycline.
The 4-epitetracyclines are obtained in different amounts. After separation from the tetracycline, e.g. B. by column chromatography, they can be converted into the corresponding tetracyclines by methods described in the literature, for example according to J. A. C. 5., Vol. 79, p. 2857 (1957).
It has been found that, surprisingly, the 12a-deoxytetracycline used as the starting compound and the tetracycline, which contains a dimethylamino group in the 4-position, can be obtained and separated by the same process using certain ion exchange resins. The exchange resins used for the separation and recovery are anion exchange resins of the type of primary, secondary and tertiary amine in the form of salts with weak organic monocarboxylic acids, e.g. B. the vinegar propionic acid, and cation exchange resins, z. B. weakly acidified carboxylic acid resins in acid form.
When the reaction mixture containing the tetracycline and the 12a-deoxytetracycline as a metal chelate, the anion of which is that of a mineral acid, is passed over the cation exchange resin, the metal ion is adsorbed and the tetracycline mixture is washed out. The eluate is then passed over the anion exchange resin, where the anion of the reaction mixture is replaced by the resin anion, e.g. B. the acetate, is exchanged, the 12a-deoxytetracycline is adsorbed and the tetracycline as an acid salt corresponding to the resin anion, z. B.
Acetate, washed out. If the reaction mixture is first passed through the anion exchanger, then the anionic reaction mixture is exchanged for the resin anion. If the eluate is passed over the cation exchange resin, the metal is replaced by hydrogen, the tetracycline is adsorbed and the 12a-deoxytetracycline is found in the eluate.
The resins can be used in separate columns or in the same column, the latter process resulting in successful one-step treatment. In the latter process, the column consists of two separate layers of the resins, one of the cation exchange resin and the other of the anion exchange resin. The oxidized reaction mixture is then passed through the column, and the eluate contains either the tetracycline or the 12a-deoxytetracycline starting compound, depending on the sequence of the resin treatment. Of course, the effectiveness of a column must be taken into account, that is, the column must not be overloaded so that the eluate is contaminated with undesired, non-adsorbed components of the original reaction mixture.
As with ion exchange processes in general, routine experimentation enables the appropriate conditions for this process to be determined, particularly with regard to the properties of the commercial resins to be used. Such resins are widely used in the art and are e.g. B. Amberlite IR-45, an amine resin in the form of the acetate salt; and Amberlite IRC-50, a carboxylic acid resin (H + Cyclus), both supplied by Rohm & Haas Co. (Philadelphia, Pa.). Such resins can also be produced by known methods. For example, U.S. Patent No. 2,340,111 describes the preparation of cationic ion exchange resins from unsaturated acids, e.g. B. acrylic acid and divinylbenzene.
Amine anion exchange resins are manufactured in accordance with U.S. Patent Nos. 2,630,429; 2,630,428; 2,630,427; 2631999 and 2632000 methods described.
After separation, the adsorbed tetracycline or 12-deoxytetracycline can be prepared from these resins by standard methods, e.g. B. by washing with a strong acid, e.g. B. a mineral acid, are washed out. Regardless of the order in which the ion exchange treatment is carried out, the same result is achieved, namely the separation and recovery of the tetracycline and the starting 12α-deoxytetracycline compound.
The isolation and recovery process described above is particularly valuable for the large-scale application of the hydroxylation process because it is an easily performed and productive process which eliminates the costly and time consuming separation and isolation procedures that would normally have to be employed.
The metal chelates of the 1 2a deoxytetracyclines are new compounds. The metal chelates of 12a deoxytetracycline are complex structures which can have a metal to tetracycline compound ratio of 3: 1 to 1: 3, with an intermediate ratio, e.g. B. from metal to tetracycline of 2: 3 is possible. The structural nature of the metal chelate is determined to a considerable extent by the ratio of reactants in the preparation and the pH of the solutions of the complex. As is known, changing the pH of a solution of a metal chelate changes the structure of the complex.
A preferred method of making 1: 1 ratio structures is by treating the 12a-deoxytetracycline with one molar equivalent of the selected salt in an inert solvent, e.g. B. a lower aliphatic alcohol, preferably methanol. The complex is precipitated from solution by concentrating or adding a nonsolvent.
A preferred method of making structures with a ratio of 1: 2 is as follows: The 1 2a deoxytetracycline compound is dissolved in an aqueous solution containing a sufficient amount of an alkali to make the starting compound soluble. A soluble salt of the metal is dissolved in a minimum volume of water. The two solutions are added simultaneously to the reaction flask at a rate such that the pH of the mixture is maintained at about 8 to about 9, preferably about 8.5. The metal chelate separates from the mixture and is collected by filtration.
Intermediate structures, i.e. those with a metal to tetracycline ratio of 3: 2, are made using the exact amount of the starting compound. In all probability, the mixtures of the complexes are obtained in some manufacturing processes, the characterized form predominating over the others. The solvent system also determines the nature of the metal chelate produced, with the most insoluble predominating regardless of the molar ratio of the starting materials. All of the metal chelates described above are useful as starting compounds in the present process.
The process is of particular importance as part of an overall synthesis of tetracycline, since the 12a-deoxytetracyclines can be prepared synthetically from generally available intermediate products by conventional processes.
The hydroxylation process has advantages that make it particularly suitable for large-scale production. For example, the tetracycline conversion yields are between 80 and 90%, although the actual yields are between 20 and 50. The 12a-deoxytetracycline compounds can be recovered and reused. Another advantage of the process is that there are no significant amounts of oxidation by-products which are normally to be expected in oxidation processes of this type.
This is certainly due to the high conversion yields that are achieved.
If 1 2a-deoxytetracyclines with a 4-dimethylamino group are used as starting compounds, a clear advantage is the stereospecificity, that is, the desired configuration of the 12a hydroxyl group is obtained, which is indicated by the effectiveness of the tetracycline. If 4-desdimethylamino-12a-deoxytetracyclines are used, a product is obtained in addition to the 4-desdimethylamino product which is presumably a 12a-epitetracycline. It is believed that if the 12a-hydroxyl group is not in the correct configuration, the corresponding end product will not have the same biological potency as the corresponding tetracycline compound.
The 12a-deoxytetracyclines are only slightly soluble in most solvents, including those used in the present process. For example, they do not easily dissolve in water, but can be dissolved in a relatively strong acid solution with some difficulty. In the course of the preparation of such solutions, the use of strong acids leads to the formation of anhydro compounds, e.g. B. the 5a, 6-anhydro-12a-deoxytetracy- clines, which are not as desirable as the normal tetracycline compounds. The use of the metal chelates of the 12a-deoxytetracyclines leads further to an improved solubility of the starting compounds, which allows the use of concentrated reaction mixtures.
The excellent results of the new process can only be achieved if a metal chelate salt of the 12a-deoxytetracyclines is used. The use of non-chelating metal does not lead to the tetracyclines obtained according to the invention. For example, 12a-deoxytetracycline in dry methanol containing sodium nitrite was treated with oxidizing agents according to the present method. After 31/2 hours a failed attempt was made to isolate tetracycline from the reaction mixture. When 12a-deoxytetracycline in water within a pH range of 2 to 11 was oxygenated in the presence of sodium chloride, no tetracyclines were isolated from the reaction mixture.
Example 1 1 2aHydmxylation of 1 2a-Deoxytetracyclines
200 mg of 12a-deoxytetracycline dissolved in 200 cm8 of dry methanol containing 110 mg of manganese chloride hexahydrate was treated in such a way that oxygen was passed through the solution for 4 t / 2 hours. A bioanalysis of the reaction mixture after this time (K. Pneumoniae) gave a value of 275 mcg tetracycline activity per mg.
The final reaction volume is set to 200 cm3. 180 cm3 of this mixture is divided into two equal amounts for the purpose of ion exchange treatment. One part is passed through an ion exchange column, which consists of an anion exchange resin (an amine anion resin, manufactured according to the example of US Pat. No. 2,630,429, which is obtained by treatment with an aqueous solution of acetic acid and subsequent washing to remove excess acetic acid in the acetate salt was converted) and a cation exchange resin (a carboxylic acid resin-H + -cycle made by the method of an example below). The resins were placed in the order given and the reaction mixture passed through the combined resin layers.
The eluate contained 76 mg of 12a-deoxytetracycline as acetic acid salt, resulting in a recovery of
74% of the starting product corresponded.
Tetracycline was washed out of the cation exchange resin by treatment with dilute hydrochloric acid and concentration of the eluate, and the crystalline hydrochloride was obtained. The second equal amount of the reaction mixture was passed through a column, as described above, with the change that the order of the resin treatment was reversed, that is, the reaction mixture was first passed through the cation exchange resin and then through the anion exchange resin. The resins used were the same as above. The eluate from this column contained 27 mg of a mixture consisting of 80% tetracycline and 20% 4-epitetracycline with some trace amounts of Sa, 6-anhydro compounds. The bio-analysis of the mixture showed an activity of 760 to 810 mcg tetracycline activity per mg.
Unreacted 12a-deoxytetracycline was washed out of the anion exchange resin by treatment with dilute hydrochloric acid. The bioanalysis of the starting compound gave a value of 32 mcg / mg.
Example 2
The procedure of Example 1 was repeated using 120 mg of manganese acetate tetrahydrate in place of manganese chloride. Oxygen was bubbled through the mixture for 3 hours at room temperature, which was then evaporated to dryness.
Bioanalysis of the residue indicated a 25.5% yield of tetracycline. The tetracycline was separated from the unreacted 12a-deoxytetracycline by the ion exchange treatment described in Example 1.
The tetracycline was also separated from the 12a-deoxytetracycline on a paper column saturated with MacIlvaine pH 4.5 buffer, which served as the immobile phase, the mobile phase being a nitromethane: chloroform: pyridine mixed solvent in a ratio of 20: 10: 3. In this mixture, the 12a-deoxytetracycline had an Rf value of 0.8, whereas the tetracycline had an Rf value of 0.45 to 0.5. 4-epitetracycline had an Rf value of 0.2 in the same system and was also separated in this procedure.
Example 3
The procedure of Example 1 was repeated, except that 79.4 mg of silver nitrate were used in place of manganese chloride. The bio-analysis of the reaction mixture showed a tetracycline activity of 335 mcg per mg.
Example 4
A solution of 5 g of 12a-deoxytetracycline in 350 cm3 of methanol containing 3 g of manganese chloride hexahydrate was treated with oxygen according to the procedure of Example 1 with the same results. Tetracycline and converted 1 2a-deoxytetracycline were obtained by the method of Example 1.
Example 5
A solution of 20 mg of 12a-deoxytetracycline in 10 cm3 of absolute methanol, which contained 16 mg of cerium chloride heptahydrate and 10 cm3 of buffer solution with a pH value of 3, was treated with oxygen for 3 hours. The procedure was repeated at pH values of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11.
The solution was analyzed for tetracycline at each pH. The results show a tetracycline activity of 205 mg / cm3, a 20% conversion to tetracycline.
The procedure was repeated with the exception that 61.6 mg cerium chloride heptahydrate was used in place of the manganese chloride salt. After 15 minutes, bioanalysis of the reaction mixture showed a tetracycline activity of more than 415 mcg / mg.
Example 9
The procedure of Example 8 was repeated with a pH of 4.5 instead of 10. When using manganese chloride, the bioanalysis of the reaction mixture showed a tetracycline activity of 305 mcg / mg after 15 minutes. In the case of cerium chloride, bioanalysis showed a tetracycline activity of 270 mcg / mg.
Example 10
12a-hydroxylation of 12a-deoxy-4-desdimethyl amino-7-chlorotetracycline
A solution of 20 mg of 12a-deoxy-4-desdimethylamino-7-chlorotetracycline in 20 cm3 of methanol containing 11.2 mg of manganese chloride hexahydrate and 5 drops of dry ethylamine was treated with oxygen for four hours. After this time, the bioanalysis of the reaction mixture showed a tetracycline activity of 175 mcg / mg. The 4-desdimethylamino-7-chlorotetracycline was separated from the 12a deoxy compound by column chromatography using the solvent mixtures described in Example 2. Neat 4-desdimethylamino-7-chlorotetracycline showed a tetracycline activity of 500 mcg / mg. The starting compound had an activity of only 54 mcg / mg.
Example 11 1 2a-Hydroxyiation of 4-Desdimethylamino
5-oxy-12a-deoxytetracycline
A solution of 20 mg of 4-desdimethylamino 5 -oxy-1 2a-deoxytetracycline in 20 cm 3 of methanol, which contained 11.7 g of manganese chloride hexahydrate and 5 drops of trimethylamine, was treated with oxygen for 4 hours. After this time, the reaction mixture showed a tetracycline activity of 125 mcg / mg, which corresponded to a 50% yield of 4-desdimethylamino-5-oxy-tetracycline. The pure compound had a tetracycline activity of 250 mcg / mg and the starting compound 6 mcg / mg.
Example 12
12a-hydroxylation of 4-desdimethylamino
12a-deoxy-7-chlorotetracycline
A mixture of 30 g of 4-desdimethylamino-12adeoxy-7-chlorotetracycline and 26.6 g of cerium chloride heptahydrate in 300 cm 3 of methanol containing 10 cm 3 of triethylamine was treated with oxygen for 3 hours. 4-Desdimethyl-amino-7-chlorotracycline was obtained by following the procedure of the preceding examples.
Example 13
A mixture of 30 g of 12-deoxytetracycline and 26.6 g of cerium chloride heptahydrate in 300 cm3 of methanol was treated with oxygen for 30 hours. Tetracycline and 4-epitetracycline were obtained by the usual method.
Example 14
The procedure of Example 12 was repeated using the following tertiary amines in place of triethylamine:
Trimethylamine, dimethylaniline,
Dimethylbutylamine, tripropylamine,
Diethylaniline, dimethyl-p-toluidine,
Pyridine, 2-ethylpyridine, a-picoline,
Dimethylbenzylamine, methyl diethylamine,
Tributylamine and other tertiary hydrocarbon amines with similar results being obtained.
Example 15
A mixture of 10 g of 12a-deoxy-4-desdimethylamino-5-hydroxytetracycline and 10 g of manganese chloride tetrahydrate in 300 cm3 of methanol is aerated for 3 days. The mixture had a tetracycline activity of 22 mcg / mg. The pure product had an activity of 250 mcg / mg and the starting compound of 6 mcg / mg.
The 5-hydroxytetracycline was separated using a paper column using one of the following mixed solvents:
Moving phase Immobile phase
Toluene: pyridine = 20: 3 buffer with a buffer saturated with a pH value of 4.2 with a pH value of 4.2 Benzene: chloroform 1 1: 1 buffer with a saturated with water pH value of 4.2
Example 16
The procedure of Example 13 is repeated with the following 12a-deoxytetracycline as starting compounds: 6, 12a-dideoxytetracycline,
6-demethyl-1 2 adeoxytetracycline,
6.1 2a-dideoxy-5-hydroxytetracycline,
6-demethyl-6, 1 2a-dideoxytetracycline,
1 2a-deoxy-7-chlorotetracycline, and gave the corresponding tetracycline compounds.
Example 17
The procedure of Example 12 was repeated with the following starting compounds:
6.1 12a-dideoxy-4-desdimethylaminotetracycline, 6-demethyl-12a-deoxy-4-desdimethylamino-tetracycline, 6,12a-dideoxy-4-desdimethylamino-5-oxy-tetracycline,
6-Demethyl-6, 12-dideoxy-4-desdiinethylamino tetracycline.
Example 18
The procedure of Example 6 was repeated with similar results, except that instead of hydrogen peroxide
Sodium peroxide, potassium peroxide,
Lithium peroxide, peracetic acid and
Perbenzoic acid and N-oxides of the following tertiary amines can be used:
Triethylamine, trimethylamine, dimethylaniline,
Dimethylbutylamine, tripropylamine,
Diethylaniline, dimethyl ptoluidine, pyridine, 2-ethylpyridine, a-picoline, dimethylbenzylamine,
Methyl diethylamine, tributylamine and other hydrocarbon tertiary amines.
Example 19
Manufacture of metal chelates of 12a-deoxy tetracycline
A solution of 136.75 mg of manganese chloride hexahydrate in a minimum volume of water will be added
EMI8.1
in which X is hydrogen, chlorine or bromine, A is hydrogen or methyl, B is hydrogen or hydroxyl and D is hydrogen or N (CH3) 2.
Examples of these compounds are as follows:
Cerium 6-demethyl-6, 12a-dideoxy-7-chlorotetracycline,
Calcium 6.1 2a-dideoxytetracycline,
Cerium 1 2a-deoxytetracycline,
Manganese 1 2a-Deoxytetracycline,
Silver 1 2a-deoxytetracycline,
Silver 6-demethyl-6, 1 2adideoxytetracycline,
Cerium 6-demethyl-6, 12a-dideoxytetracycline,
Manganese 6-demethyl-6, 1 2a-dideoxytetracycline,
Manganese 4-desdimethylamine-12a-deoxy-5-oxy-tetracycline,
Cerium 4-desdimethylamino-1 2 a-deoxytetracycline,
Platinum 1 2a-Deoxytetracycline,
Vanadium 12a deoxytetracycline,
Barium 1 2a-deoxytetracycline,
Titan 1 2a-Deoxytetracycline,
Strontium 1 2a-deoxytetracycline,
Cadmium 1 2a-Deoxytetracycline,
Palladium 12a-Deoxytetracycline,
Zinc 1 2a-deoxytetracycline,
Cobalt 1 2a-deoxytetracycline,
Nickel 1 2a-deoxytetracycline,
Lead 4-desdimethylamino-6, 12a-dideoxy tetracycline,
Tin 4-desdimethylamino-6, 12a-dideoxy tetracycline,
Chromium 12a-deoxytetracycline, together with a solution of 500 mg 12a-deoxytetracycline in water, added to enough sodium hydroxide that the tetracycline was dissolved, carefully placed in a beaker. The beaker was equipped with a pH meter and the two solutions were mixed so that a pH of about 8.5 was obtained. If the solution became too alkaline, the desired pH was set by adding a few drops of hydrochloric acid. In order to avoid any air oxidation of the metal chelate during production, the process was carried out under a nitrogen atmosphere.
The Me metal chelate precipitated from the mixture as a finely divided microcrystalline solid and was filtered and dried.
If the process is carried out by reacting the initial bond with the metal in a molar ratio of 2: 1, metal chelates of 1 2a-deoxytetracycline of the following formulas were formed:
EMI8.2
Cer 6-Demethyl-6, 12a-dideoxy-4-desdimethyl-aminotetracycline,
Manganese 6-demethyl-6, 1 2a-dideoxy-4-desdimethylaminotetracycline,
Silver 6-demethyl-6, 12a-dideoxy-4-desdi methylaminotetracycline,
Cerium 4-desdimethylamino-12a-deoxytetracycline.
The above metal chelates were used in the procedure of the previous examples and converted to the corresponding tetracyclines.
For example, 25 g of the metal chelate Cer12a-deoxytetracycline were treated with oxygen in 500 cm3 of methanol for 3 hours, and a tetracycline is obtained which was separated off on a paper column using the solvent systems described.
Example 20
Metal chelates of 1 2a-deoxytetracycline
The metal salt complexes of the 12a-De oxytetracyclines were formed by dissolving them in a lower aliphatic alcohol, preferably methanol, and treating with an equimolar amount of the metal salt dissolved in the alcohol. The complexes have in some cases been recovered by simple filtration, but since many are soluble in alcohol they were otherwise removed by evaporation of the solvent or the addition of a non-solvent such as e.g. B. a diethyl ether obtained.
In this way, metal salt complexes of 12a-deoxytetracycline were produced with the following metal salts, the complexes consisting predominantly of compounds whose ratio of metal to tetracycline is 1: 1:
Calcium chloride, cobalt chloride, magnesium sulfate,
Magnesium chloride, stannous chloride, zinc chloride,
Cadmium chloride, barium chloride, silver nitrate,
Stannon nitrate, strontium nitrate, magnesium acetate,
Manganese acetate, palladium chloride,
Manganese chloride, cerium chloride, titanium chloride,
Platinum chloride, vanadium chloride, lead acetate,
Stannobromide, zinc sulfate, chromium chloride and
Nickel chloride.
These metal complex salts were also useful in the process of the preceding examples as starting compounds for the preparation of corresponding tetracyclines.
Manufacture of carboxylic acid resins.
A mixture of methacrylic acid and 5% divinylbenzene was polymerized in a closed vessel with the addition of 1% benzoyl peroxide by heating to 600 for 24 hours. The polymer was ground to a fine particle size, washed with 8% of the aqueous sodium hydroxide solution and then with water and sieved so that a particle size was obtained which passed through a sieve with about 20 to 308 mesh / cm2. The sieved resin was washed with 3 volumes of 2N hydrochloric acid and water.
Example 21
The procedure of Example 1 was repeated using the following solvents instead of methanol: ethanol, dioxane, dimethylformamide, diethyl ether, tetrahydrofuran, acetic acid, the dimethyl ether of diethylene glycol and the monomethyl ether of ethylene glycol. Similar results were obtained.
Example 22
The procedure of Example 1 was repeated using the following magnesium salts in place of manganese chloride:
Magnesium chloride, magnesium acetate,
Magnesium ammonium sulfate,
Magnesium ammonium chloride, magnesium iodide, magnesium bromate,
Magnesium thiosulfate, dibasic magnesium citrate and
Magnesium sulfate.
In each case, tetracycline was obtained in comparable yields.