Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der
6-Aminopenicillansäure
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Derivaten der 6-Aminopenicillansäure oder deren Salze.
Es wurde gefunden, dass Verbindungen der 5 Formel
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worin Ri und Ra unabhängig voneinander Mono-bis Tetramethylenreste oder Alkenylenreste mit höchstens 4 Kohlenstoffatomen, welche Reste substituiert und auch unter sich direkt oder über-O-oder-S-verbunden sein können,
R3 die direkte Bindung oder dasselbe wie Ri und R2, und
R Wasserstoff, einen niederen Alkylrest oder ein Halogenatom bedeuten, und deren Salze mit anorganischen und organischen Basen eine ausgezeichnete antibakterielle Wirksamkeit gegen gram-positive Bakterien besitzen. Diese Wirksamkeit erstreckt sich auch auf Stämme dieser Bakterien, die gegenüber Penicillin G resistent sind.
Zur erfindungsgemässen Herstellung von Verbin- dungen der Formel I setzt man 6-Amino-penicillan- säure oder ein Salz derselben mit einer den Rest einer Säure der Formel
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einführenden Verbindung um. Als derartige Verbindungen eignen sich beispielsweise insbesondere Halo genide, Anhydride und gemischte Anhydnide in Gegenwart säurebindender Mittel, die freien Säuren in Gegenwart wasserbindender Mittel, sowie Azide und aktivierte Ester wie z. B.
Cyanmethylester wobei als säurebindende Mittel insbesondere Natrium-oder Kalium-bicarbonat,-carbonat oder-hydroxyd in wässrig-organischem oder organischem Medium, sowie tertiäre organische Basen wie Triäthylamin oder Pyridin in organischem Medium, z. B. in Dioxan, Tetrahydrofuran, Aceton oder Chloroform, in Betracht, und als wasserbindendes Mittel z. B. Dicyclohexyl- carbodiimid in Frage kommen. Unter gemischten Anhydriden von Säuren der Formel II werden z. B. einerseits solche mit niederen Alkansäuren, insbesondere Essigsäure, und anderseits Anhydride mit Kohlensäurehalbestern, wie sic z.
B. durch Umsetzung von Säuren der Formel II mit Chlorameisensäure-benzyl- ester,-p-nitro-benzylester,-isobutylester,-äthylester -methallylester erhältlich sind, verstanden.
Die Isolierung der Reaktionsprodukte aus wässrig- organischen Reaktionsmedien erfolgt beispielsweise durch Ansäuern lin der KÏlte und Aufnehmen der ausgeschiedenen 6-Acylamino-penicillansäure in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel.
Aus diesem kann die genannte Säure z. B. mit einer wässrigen Natrium-oder Kaliumbicarbonatlösung extrahiert und die erhaltene wässrige Lösung des Natrium-bzw. Kaliumsalzes der 6-Acylaminopenicil- lansäure im Vakuum bei niedrigen Temperaturen eingedampft, vorzugsweise lyophilisiert werden. Salze mit organischen Basen werden z. B. beim Versetzen der obengenannten Lösungen in organischen Lösungsmitteln mit geeigneten organischen Basen, Abtrennen und Trocknen der ausgefallenen Salze isoliert.
Aus organischen Reaktionsmedien erfolgt die Isolierung von Salzen der 6-Acylamino-penicillansäuren direkt durch Extraktion mit wässrigen Natrium-oder Kaliumbicarbonatlösungen bzw. durch Ausfällen mit organischen Basen.
Als Säuren der Formel II kommen beispielsweise Adamantan-1-carbonsäure, d, l-Ketopinsäure, Tricy clensäure, Camphenonsäure, sowie weitere synthetisch hergestellte Bicyclo-Verbindungen, z. B. Bicyclo [2, 2, 2] okt-2-en-1-carbonsäure und Dekalin-9-carbonsäure, in Frage.
Bei den erfindungsgemäss erhaltenen Salzen von Säuren der Formel I handelt es sich beispielsweise um Natrium-, Kalium-, Lithium-, Ammonium-, Magnesiumoder Calciumsalze, oder Salze von organischen Basen wie Aethylamin, DiÏthylamin, TriÏthylamin, Aethanolamin, Diäthanolamin, N-Aethyl-diiäthanolamin, Di äthylaminoäthanol, Pyrrolidin, Piperidin, N-Aethyl piperidin, 1-(p-Hydroxy-äthyl)-piperidin, Morpholin, Procain, Benzylamin, Dibenzylamin und weitere Amine, die oft zur Herstellung von Penicillinsalzen Verwendung finden.
Die Temperaturen sind in den nachfolgenden Bei- spielen in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1
1, 16 g 86, 1% ige 6-Amino-penicillansäure wird zu 25ml destilliertem Wasser gegeben, das 3 g Natriumbicarbonat enthält. Die schwach braune, klare Lösung wird auf 0-5 gek hlt, 0, 92 g Adamantan-1-carbon- säurechlorid (F : 50, 5 ; vgl. Chem. Ber. 92, 1633 (1959)) gelöst in 25ml Aceton, werden innerhalb von 10 Minuten zugetropft und das Reaktionsgemisch eine Stunde bei Zimmertemperatur ger hrt. Sein pH-Wert liegt nach dieser Zeit bei 8, 6. Das Reaktionsgemisch wird nun durch Watte filtriert und das Filtrat mit 5ml Methylisobutyl-keton zweimal gewaschen. Anschliessend wird das Filtrat nach Überschichten mit 15ml Methylisobutyl-keton mittels 10-n. Schwefelsäure auf pH 2, 1 eingestellt und dabei heftig gerührt.
Die Phasen werden getrennt und die wässrige Schicht einmal mit 5ml Methylisobutyl-keton extrahiert. Die vereinigten Me thyl-isobutylketon-Lösungen werden mit 5 ml Wasser gewaschen und dann unter Rühren mit soviel 3% iger Natriumbicarbonatlösung versetzt, bis der pH 6, 8-7, 0 erreicht ist. Die Phasen werden getrennt, die organische
Phase mit 5 ml Wasser extrahiert, d, ie wässrigen Anteile vereinigt und mit 25ml Aether gewaschen. Die wässrige Lösung des Reaktionsproduktes wird so dann im Rotationsverdampfer zunächst im Vakuum von gelöstem Aether und dann bei tiefer Temperatur im Hochvakuum vom Wasser befreit.
Das Adamantyl- (l)-pe- nicillin-Natriumsalz-(6- (Adamantan-1'-carboxamido)- penicillansäure-Natriumsak) bleibt als ein voluminöses, weisses Pulver zurück, das schwach hygroskopisch ist.
Im IR-Spektrum (Kaliumbromid) zeigt die Substanz Banden bei 2, 98, 3, 46, 3, 52, 5, 67, 6, 03 (Schulter), 6, 10 (Schulter), 6, 22, 6, 67, 7, 13, 7, 61, und 8, 90 (
Sie ist löslich in folgenden Lösungsmitteln : Dimethylformamid, N, N-Dimethylacetamid, Methanol, Aethanol und andere niedere Alkohole, Glycerin, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrahydrofuran, Pyridin. Sie ist wenig oder nicht löslich in Aethylacetat, Aceton, Dioxan, Aether, Benzol, PetrolÏther, DiÏthylenglycol diäthyläther.
Optische Drehung : [Of] D + 203, 8 (c = 1 in Wasser)
Im Dünnschichtchromatogramm (Kieselgel G mit 0, 1 m NAH, PO, gepuffert) zeigt sich im System Cyclohexan, Aether, Methanol 90 : 20 : 20 ein einziger scharfer Fleck. Rf-Wert in Relation zu Penicillin G (Na Salz) : 1, 19 (Rf der neuen Substanz : Rf von Penicillin G.)
Dieses Produkt hemmt im Agar-Incorporationstest das Wachstum von Staphylococcus aureus Smith bei einer Konzentration von 0, 15 y/ml, und das Wachstum von Staphylococcus aureus 5003 (hochresistenter Stamm) bei einer Konzentration von 0, 62 y/ml.
Zur Herstellung des N-Aethyl-piperidinium-Salzes wird das Natriumsalz in Wasser gelöst und mit 10-n.
Schwefelsäure auf pH 2, 1 gestellt. Mit Aether wird die freie Adamantyl- penicillinsäure extrahiert und die Aetherlösung über Natriumsulfat getrocknet. Sie wird auf5 gekühlt und eine vorher berechnete Menge N-Aethylpiperidin wird tropfenweise zugegeben. Das ausfallende N-Aethylpiperidinium-Salz von Adaman tyl-(l)-penicillin wird durch Zentrifugieren von der Mutterlauge getrennt und im Hochvakuum getrocknet.
Beispiel 2
1, 16 g 86, 1% ige 6-Amino-penicillansäure werden in der Mischung von 30ml Chloroform und 2ml Triäthyl- amin gelöst und die Lösung auf 0-5 gekühlt. Dazu wird innerhalb von 5 Minuten 0, 92g d, l-Ketopinsäure- chlorid gelöst, in 10ml Chloroform, unter R hren zugetropft und anschliessend eine Stunde bei Zimmertemperatur weitergerührt. Die Lösung wird filtriert und das Filtrat nach Beispiel 1 oder auf die folgende Weise aufgearbeitet :
Das Filtrat wird im Vakuum eingedampft (Wasserbadtemperatur 20 ) und der Rückstand im Gemisch von 50ml Methyl-isobutyl-keton und 30ml Wasser aufgenommen. Der pH der wässrigen Lösung wird mit
10-n.
Schwefelsäure auf 2, 1 eingestellt und die Phasen getrennt. Die organische Schicht wird zweimal mit je
5ml Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat ge trocknet. Dann wird sie auf-5 bis-10 gekühlt und unter starkem Rühren mit 0, 6ml N-Aethyl-piperidin versetzt. Das ausfallende ölige N-Aethyl-piperidinium salz des 1'-Nor-campher-penicillins (6- (7'7'-Dimethyl2'-oxo-bicyclo [2, 2, 1] heptan-l'-carboxamido)-penicil- lansäure), wird durch Zentrifugieren quantitativ gewonnen und das Produkt am Hochvakuum zu einer glasartigen, farblosen Masse getrocknet, die leicht zu einem weissen Pulver zerstossen werden kann.
Beispiel 3
1, 16 86, 1% ige 6-Amino-penicillansäure wird in 50ml Tetrahydrofuran/Wasser 1 : 1 suspendiert und mit gerade soviel festem Natriumbicarbonat versetzt, dass eine klare Lösung entsteht. Dazu gibt man eine Lösung von 0, 83g Adamantan-1-carbonsäure in 20ml Tetrahydrofuran und 0, 94g Dicyclohexylcarbodiimid in 20ml Tetrahydrofuran. Das Ganze wird 2 Stunden bei 15 stehen gelassen und dann mit 150ml Wasser ver dünnt. Dabei scheidet sich an der Oberfläche ein Gemisch von nicht-umgesetztem Dicyclohexylcarbodiimid und Dicylelohexylharnstoff als halbfestes öl ab. Es wird von der Tetrahydrofuran/Wasser-Phase getrennt und verworfen. Die Tetrahydrofuran/Wasser-Phase wird mit 10-n.
Schwefelsäure auf pH 2, 1 gebracht und zweimal mit 150ml Aether extrahiert. Die vereinigten Aetherextrakte werden zweimal mit 5ml Wasser gewaschen und dann mit soviel 3% iger Natriumbicarbonatlösung gerührt, bis der wässrige Teil den pH 6, 8-7, 0 angenommen hat. Der Rest der Aufarbeitung der wässrigen Phase geschieht gleich wie im Beispid 1 be- schrieben.
Beispiel 4
0, 83g Decahydronaphthalin-4a-carbonsäure und 0, 7ml Triäthylamin werden in 12ml Dioxan und 10ml Aceton gelöst und auf 0-5 gekühlt. Dazu gibt man tropfenweise Ig Chlorameisensäure-p-nitrobenzylester, gelöst in 5ml Dioxan. 30 Minuten wird bei 0-5 ge- rührt und dann vom Triäthylamin-hydrochlorid abfiltriert. Zum Filtrat, das auf O gekühlt ist, gibt man eine Lösung von 1, 16g 86, 1% iger 6-Amino-penicillansäure in 10ml Wasser und lml Triäthylamin. Die Reaktionslösung wird 60 Minuten gerührt, wobei ständig etwas Kohlendioxyd freigesetzt wird. Hierauf wer- den 10 ml Wasser und lg Natriumbicarbonat zugegeben und das Ganze zweimal mit je 25ml Aether gewaschen.
Die wässrige Phase überschichtet man mit 20mol Me thyl-isobutyl-keton und stellt mit 10-n. Schwefelsäure auf pH 2, 1 ein. Beim Rühren geht der grösste Teil des Reaktionsproduktes in die organische Phase über. Die Schichten werden getrennt und der wässrige Teil wird noch zweimal mit je 5ml Methylisobutyl-keton extrahiert. Alle Methyl-isobutylketon-Auszüge werden vereint, mit 5 ml Wasser gewaschen und mit Natriumsulfat getrocknet. Zu dieser Losung werden 1-7ml einer butanolisohen Lösung von 0, 84g a-Aethyl-capron- saurem Kalium gegeben.
Eine beginnende AusfÏllung, die durch Zugabe von 150 ml kalten Aethers be- schleunigt wird, trennt man durch Zentrifugieren von der Mutterlauge und trocknet den öligen Rückstand im Hochvakuum. Das auf diese Weise gewonnene Ka liumsalz von Decahydronaphthyl- (4a)-penicillin (6 Decahydronaphthalin-4a-carboxamido)-penicillansäu- re-Kaliumsalz) besteht aus hellgelben Plättchen.
Beispiel 5
1 g Tricyclo [4, 3, 1, l] undecan-3-carbonsäure (vgl.
Chem. Ber. 92, 1634 (1959), sowie C. A. 53, Sachregi- ster 2872s (1959)) und 0, 7ml Triäthylamin werden in 12ml Dioxan und 10ml Aceton gelöst und auf 0-5 gekühlt. Dazu gibt man tropfenweise 0, 63ml Chlor ameisensäure-isobutylester, gelast in Sml Dioxan, rührt 30 Minuten bei 0 und filtriert von Tnäthylamin- hydrochlorid ab. Zum Filtrat, das auf 0 gekühlt ist, gibt man eine Lösung von 1, 16g 86, l% ige 6-Amjno- penicillansäure in lOml Wasser und lml Triäthylamin.
Die Reaktionslösung wird 60 Minuten gerührt, wobei eine schwache Gasentwicklung feststellbar ist. Man gibt 10 ml Wasser und Ig Natriumbicarbonat zu und wäscht das Ganze mit zweimal 25ml Aether. Die wässrige Phase berschichtet man mit 20 ml Methyl- isobutyl-keton und stellt sie mit 10-n. Schwefelsäure auf pH 2, 1 ein, wobei die freie Penioillinsäure in die organische Phase übergeht. Die Schichten werden getrenn, und der wässrige Teill wird noch zweimal mit je 5ml Methyl-isobutyl-keton extrahiert. Alle Mefhyl- isobutyl-keton-Auszüge werden vereint und mit 5 ml Wasser gewaschen, dann mit, soviel 3% Natriumbicar- bonatlösung gerührt, bis der wässrige Teil den pH 6, 8 hat.
Der Rest der Aufarbeitung erfolgt auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 beschrieben. Als Produkt erhält man das Natriumsalz von Tricyclo [4, 3, 1, 13,8] undecyl-(3)-penicillin (Natriumsalz der 6-(Tricyclo [4, 3, 1, 13'@ undecan-3'-carboxamido)-penicillansäure) als weisses, voluminöses, amorphes Pulver.