Verfahren zur Herstellung von Penicillinen 1
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von an sich bekannten Penicillinen der For
EMI1.1
<tb> mel <SEP> CH
<tb> <SEP> R-CH-CO-NH-CH-CH <SEP> C <SEP> I
<tb> <SEP> OU
<tb> <SEP> O=C <SEP> N <SEP> CH-COOH
<tb> O=C <SEP> N <SEP> CHCOOH
<tb> sowie deren nichttoxischen Salzen, wobei in der Formel R ein Phenylrest, ein substituierter Phenylrest oder eine Alkylgruppe ist.
Derartige Penicilline sind von Wert als antibakterielle Agenzien, als Zusätze zu tierischem Futter, als Agenzien zur Behandlung von Mastitis bei Hornvieh und als therapeutische Produkte bei der Behandlung vom Menschen, von Säugetieren und von Federvieh, insbesondere bei der Behandlung infektiöser Erkrankungen, welche durch gram-positive und in einigen Fällen durch gram-negative Bakterien verursacht sind.
Antibakterielle Agenzien wie das Benzylpenicillin haben sich als hochwirksam erwiesen in der Therapie von Infektionen, welche durch gram-positive Bakterien verursacht wurden. Jedoch weisen derartige Agenzien den schwerwiegenden Nachteil auf, verhältnismässig rasch durch normale Exkretions-Prozesse aus dem Blutstrom entfernt zu werden. Manche der erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen halten über längere Zeit im tierischen Blutkreislauf einen wirksamen Pegel antibakterieller Aktivität aufrecht. Weiterhin ist das a-Hydroxy-benzylpenicillin in Form seines Natriumsalzes von besonderem Wert zur Herstellung von injizierbaren Administrationen, da dieses Salz wasserlöslich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass 6-Amino-penicillansäure mit einem Säureazid der Formel
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2 umgesetzt wird. In dieser Formel hat R die oben angegebene Bedeutung.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemässe Umsetzung in leicht alkalischer Lösung ausgeführt, z. B. in einer wässrigen Lösung von Natriumbicarbonat.
Die erfindungsgemäss hergestellten Penicilline enthalten ein asymmetrisches Kohlenstoffatom in der Seitenkette, so dal3 die Verbindungen in optisch aktiven isomeren Formen existieren können, die epimere und nicht enanthiomorphe Formen sind, da die bei ihrer Herstellung verwendete 6-Amino-penicillansäure ihrerseits eine optisch aktive Verbindung ist.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können insbesondere auch a-Hydroxy-o-methoxy-benzylpenicillin und p-Chlor-a-hydroxybenzylpenicillin hergestellt werden.
Nichttoxische Salze, in welche die erfindungsgemäss herstellbaren Penicilline übergeführt werden können, sind Salze von Natrium, Kalium, Calcium und Aluminium, das Ammoniumsalz, die substituierten Ammo- niumsalze, ferner Salze solcher nichttoxischer Amine, wie der Trialkylamine, einschliesslich Triäthylamin, Procain, Dibenzylamin, N-Benzyl-ss-phenethylaminn l-Ephenamin, N, N'-Dibenzyläthylendiamin, Dehydroabietylamin, N, N'-bis-Dehydroabietyläthylendiamin und anderer Amine, wie sie bisher zur Bildung von Salzen mit Benzylpenicillin Verwendung gefunden haben.
Die als Ausgangsprodukte des erfindungsgemässen Verfahrens verwendeten Säureazide der Formel (II) können hergestellt werden durch Umsetzung der entsprechenden Säurehydrazide der Formel
R-CH (OH)-CONHNH2 mit Natriumnitrid in verdünnter saurer Lösung.
Die erfindungsgemäss hergestellten Penicilline kön- nen aus den Reaktionsgemischen vermittels der bei der Herstellung von Benzylpenicillin und Phenoxymethylpenicillin angewandten bekannten Techniken isoliert werden. So kann das Produkt mit Diäthyläther oder n-Butanol bei saurem pH extrahiert und hernach durch Lyophilisation oder Umwandlung in ein Lösungsmittel unlösliches Salz, z. B. durch Neutralisation mit einer Lösung von Natrium-2-äthylhexanoat in n-Butanol, abgeschieden werden. Weiter kann das Produkt aus wässriger Lösung als wasserunlösliches Salz eines Amins ausgefällt oder direkt durch Lyophilisation gewonnen werden, letzteres vorzugsweise in Form des Natriumoder Kaliumsalzes.
Falls das Triäthylaminsalz gebildet wurde, kann dieses in die freie Säure und hernach in ein anderes Salz übergeführt werden in der Art und Weise, wie dies bei Benzylpenicillin und andern Penicillinen bekannt ist. So ergibt die Behandlung der Tri äthylaminverbindung in Wasser mit Natriumhydroxyd das entsprechende Natriumsalz, wonach das Triäthyl- amin vermittels Extraktion, z. B. mit Toluol, abgeschieden werden kann. Die Behandlung des Natriumsalzes mit einer starken Säure führt das Penicillin in die Säureform über, die ihrerseits in ein anderes Aminsalz, z. B. dasjenige des Procains, umgewandelt werden kann, indem man sie mit der entsprechenden Base umsetzt. Auf diese Weise gebildete Salze können durch Lyophilisation isoliert werden oder, sofern sie unlöslich sind, lediglich abfiltriert werden.
Eine Arbeitsweise zur Isolierung der freien Penicillinsäure besteht darin, dass man eine wässrige Säurelösung vom pH-Wert z. B. 1 bis 2 mit Diäthyläther extrahiert, den Ätherextrakt mit Wasser wäscht und hiernach den Sither abtreibt, wobei ein festes Produkt zurückbleibt.
Beispiel 1
Herstellung von a-Hydroxybenzylpenicillin
Eine Lösung von 4, 15 g Mandelsäurehydrazid in 50 ml normaler wässriger Salzsäure, die eine Temperatur von 5 C aufwies, wurde mit 25 ml Wasser verdünnt und behandelt mit 24, 5 ml normaler wässriger Natrium nitritlösung, eine Menge, die eben genügte, um eine positive Jodstärkereaktion zu erzeugen. Dabei schied sich das Mandelsäureazid als 01 aus. Das Reaktionsgemisch zusammen mit dem Olanteil und 50 ml Aceton wurden zu einer gut gekühlten Lösung von 5, 4 g 6-Amino-penicillansäure in 75 ml normaler wässriger Natriumbicarbonatlösung hinzugefügt. Das Ganze wurde 3 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt, wobei nach einer Stunde 25 ml normale wässrige Natriumbicarbonatlösung zusätzlich hinzugefügt wurden.
Das Reaktionsgemisch wurde mit zweimal 100 ml Ather ausgeschüttelt. Die Sitherextrakte wurden verworfen und die wässrige Phase nach Ansäuern zum pH-Wert 1 bis 2 mit normaler Salzsäure erneut mit 75 ml Ather extrahiert. Die ätherische Lösung enthielt die freie Penicillinsäure. Sie wurde mit zweimal 25 ml Wasser gewaschen und hernach bei 25 C und 2 mm Vakuum zur Trockne verdampft. Zur Entfernung von Spuren von Hydrazosäure wurden 2 Portionen von je 10 ml Petrol äther (Siedebereich 60-80 C) hinzugegeben und abgedampft, wobei das gesamte Verdampfungsverfahren ungefähr 15 Minuten dauerte.
Die zurückgebliebene, von Hydrazosäure freie Säure wurde in 75 rnl Ather wieder aufgelöst und mit 18 ml normalem wässrigem Natriumbicarbonat geschüttelt, einer Menge, die geniigend war, um die wässrige Schicht auf einen pH-Wert von 7 bis 7, 5 zu bringen. Hiernach wurde die wässrige Schicht abgetrennt, mit ein wenig Ather gewaschen und bei niedrigerer Temperatur und vermindertem Druck eingedampft, wobei das Natriumsalz des a-Hydroxy-benzylpenicillins zurückblieb. Ausbeute 3, 4 g = 37 %. Reinheit 48 %, bestimmt vermittels chemischem Test gegenüber einem Benzylpenicillin Standard.
Beispiel 2
Herstellung von a-Hydroxy-o-methoxybenzylpenicillin
Eine Lösung von 5, 9 g o-Methoxy-mandelsäure- hydrazid in 60 ml n Salzsäure wurde mit 24, 5 ml normalem wässrigem Natriumnitrit behandelt und das Azid, welches sich als voluminöse farblose Fällung abschied, mit zweimal 50 ml Ather extrahiert. Der Ätherextrakt wurde mit ein wenig Wasser gewaschen und der Ather durch Destillation unter vermindertem Druck in der Kälte abgetrieben. Die verbliebene farblose kristalline Substanz wurde in 50 ml Aceton gelöst und zu einer gut gekühlten Lösung von 6, 5 g 6-Amino-penicillan- säure in 66 ml normalem wässrigem Natriumbicarbonat und 50 ml Aceton hinzugegeben. Das Ganze wurde 3 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt.
Nach Entfemung des Acetons im Vakuum, gefolgt von Ansäuren der wässrigen Phase zum pH-Wert 2 unter Verwendung von n Salzsäure, wurde das Reaktionsgemisch aufgearbeitet, wie dies im Beispiel 1 beschrieben worden ist. Erhalten wurde dabei das Natriumsalz von a-Hydroxy-o-methoxy-benzylpenicillin im Gewicht von 2, 5 g = 21 % Ausbeute. Reinheit getestet gegenübWr einem Benzylpenicillin-Standard = 50-60%.
Das als Ausgangsprodukt verwendete Hydrazid vom Smp. 150 bis 151 C im Gewicht von 6, 5 g und einer Ausbeute von 66 % wurde hergestellt durch Kochen am Rückfluss einer Lösung von 9, 8 g Methyl-o-methoxy- mandelat und 2, 8 g Hydrazinhydrat in 50 ml Methanol während 2 Stunden, Konzentrieren des Reaktionsgemenges auf die Hälfte seines Volumens und Aus kristallisierenlassen.
Analyse : gefunden : C 54, 9% H 6, 3% N 14, 5% % berechnet für C9Ht2N203 :
C 55, 1% H 6, 1% N 14, 3%
Beispiel 3
Herstellung von p-Chlor-a-hydroxybenzylpenicillin
Die Herstellung von p-Chlormandelsäureazid aus 6, 0 g p-Chlormandelsäurehydrazid und seine nachfolgende Umwandlung mit einer Lösung von 6, 5 g 6-Amino-penicillansäure in 66 ml normalem wässrigem Natriumbicarbonat und 50 ml Aceton wurde ausgeführt, wie dies im Beispiel 2 beschrieben worden ist, wobei das Natriumsalz des p-Chlor-a-hydroxy-benzylpenicillins in einer Ausbeute von 32 % und einer Reinheit von 73 Ilo,
getestet gegenüber einem Benzylpenicillin-Standard, erhalten wurde.
Das als Ausgangsprodukt verwendete Hydrazid vom Smp. 184 bis 185 C in einer Ausbeute von 2, 72 g = 90 % wurde hergestellt durch Kochen am Rückfluss einer Lösung von 3 g Methyl-p-chlormandelat und 8, 3 g Hydrazinhydrat in 30 ml Methanol während zwei Stunden, Konzentrieren des Reaktionsgemisches auf die Hälfte seines Volumes und Auskristallisierenlassen.
Analyse : gefunden :
C 48, 2% H 4, 8% Cl 17, 7% N 14, 1% berechnet für C8H9ClNgO2 :
C 47, 9% H 4, 5% Cl 17, 75% N 14, 0%
Beispiel 4
Herstellung von a-p-Dihydroxybenzylpenicillin
Eine Lösung von 8, 0 g p-Hydroxy-mandelsäure- hydrazid in 100 ml normaler wässriger Salzsäure wurde bei einer Temperatur von 0 bi 5 C mit 45 ml normaler wässriger Natriumnitritlösung behandelt, eine Menge, die genügend war, um eine positive Jodstärke- reaktion zu erzeugen.
Das trübe Reaktionsgemisch wurde unmittelbar zu einer gerührten Lösung, erhalten aus 9, 5 g 6-Amino-penicillansäure und 100 ml normaler wässriger Natriumbicarbonatlösung, die sich auf eine Temperatur von 0 bis 5 C befand, hinzugefügt. Das Ganze wurde 11/2 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt und hernach mit verdünnter Salzsäure zum pH Wert 2 bis 3 angesäuert. Die Lösung wurde bei Zimmertemperatur im Vakuum eingeengt auf ungefähr 1/3 ihres ursprünglichen Volumes und hernach mit dreimal 15 ml Ather extrahiert. Die Atherextrakte wurden vereinigt und erneut mit wässrigem Natriumbicarbonat (20 ml, ln) extrahiert, wobei diese Menge genügend war, um der wässrigen Schicht einen pH-Wert von 7, 5 bis 8 zu verleihen.
Die Lösung wurde hernach bei Zimmertemperatur im Vakuum zur Trockne verdampft.
Auf diese Weise wurde unreines Natriumsalz des a, p-Dihydroxy-benzylpenicillins in Form eines weissen Pulvers erhalten. Ausbeute = 5, 8 g, entsprechend 32%.
Die Reinheit betrug 42 %, ermittelt vermittels eines Hydroxylamin-Tests gegenüber einem Benzylpenicillin Standard.
Zur weiteren Reinigung wurden 7, 5 g des Produktes mit einer Reinheit von 41 % an einer Kolonne von Cellulosepulver chromatographiert, wobei mit einem Gemisch von Aceton/Isopropylalkohol/Wasser (1 : 1 : 1) eluiert wurde. Die Hauptfraktion wurde bei Zimmertemperatur im Vakuum zur Trockne verdampft und ergab das Natriumsalz des a, p-Dihydroxy-benzylpenicillins als weisses Pulver mit einer Ausbeute von 2, 9 g = 39%. Seine Reinheit, ermittelt mit dem Hydroxylamintest, gegenuber einem Benzylpenicillin-Standard betrug 63 %.
Process for the preparation of penicillins 1
The present invention relates to a process for the production of known penicillins of the For
EMI1.1
<tb> mel <SEP> CH
<tb> <SEP> R-CH-CO-NH-CH-CH <SEP> C <SEP> I
<tb> <SEP> OU
<tb> <SEP> O = C <SEP> N <SEP> CH-COOH
<tb> O = C <SEP> N <SEP> CHCOOH
<tb> and their non-toxic salts, where in the formula R is a phenyl radical, a substituted phenyl radical or an alkyl group.
Such penicillins are of value as antibacterial agents, as additives to animal feed, as agents for the treatment of mastitis in horned cattle and as therapeutic products in the treatment of humans, mammals and poultry, especially in the treatment of infectious diseases caused by grief. positive and in some cases caused by gram-negative bacteria.
Antibacterial agents such as benzyl penicillin have proven to be highly effective in the therapy of infections caused by gram-positive bacteria. However, such agents have the serious disadvantage of being removed from the bloodstream relatively quickly by normal excretion processes. Some of the compounds which can be prepared according to the invention maintain an effective level of antibacterial activity in the animal bloodstream over a long period of time. Furthermore, the a-hydroxy-benzylpenicillin in the form of its sodium salt is of particular value for the production of injectable administrations, since this salt is water-soluble.
The method according to the invention is characterized in that 6-aminopenicillanic acid is treated with an acid azide of the formula
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2 is implemented. In this formula, R has the meaning given above.
The reaction according to the invention is preferably carried out in a slightly alkaline solution, e.g. B. in an aqueous solution of sodium bicarbonate.
The penicillins prepared according to the invention contain an asymmetric carbon atom in the side chain, so that the compounds can exist in optically active isomeric forms that are epimeric and non-enanthiomorphic forms, since the 6-amino penicillanic acid used in their preparation is itself an optically active compound.
In particular, α-hydroxy-o-methoxy-benzylpenicillin and p-chloro-α-hydroxybenzylpenicillin can also be produced by the process according to the invention.
Non-toxic salts into which the penicillins which can be prepared according to the invention can be converted are salts of sodium, potassium, calcium and aluminum, the ammonium salt, the substituted ammonium salts, and also salts of such non-toxic amines, such as the trialkylamines, including triethylamine, procaine, dibenzylamine, N-benzyl-ss-phenethylamine-l-ephenamine, N, N'-dibenzylethylenediamine, dehydroabietylamine, N, N'-bis-dehydroabietylethylenediamine and other amines, such as have been used so far for the formation of salts with benzylpenicillin.
The acid azides of the formula (II) used as starting materials for the process according to the invention can be prepared by reacting the corresponding acid hydrazides of the formula
R-CH (OH) -CONHNH2 with sodium nitride in dilute acidic solution.
The penicillins prepared according to the invention can be isolated from the reaction mixtures by means of the known techniques used in the preparation of benzylpenicillin and phenoxymethylpenicillin. So the product can be extracted with diethyl ether or n-butanol at acidic pH and then by lyophilization or conversion into a solvent insoluble salt, e.g. B. by neutralization with a solution of sodium 2-ethylhexanoate in n-butanol, deposited. Furthermore, the product can be precipitated from aqueous solution as the water-insoluble salt of an amine or obtained directly by lyophilization, the latter preferably in the form of the sodium or potassium salt.
If the triethylamine salt has been formed, it can be converted into the free acid and then into another salt in the manner known for benzylpenicillin and other penicillins. Thus, the treatment of the triethylamine compound in water with sodium hydroxide gives the corresponding sodium salt, after which the triethylamine by means of extraction, eg. B. with toluene, can be deposited. Treatment of the sodium salt with a strong acid converts the penicillin into the acid form, which in turn is converted into another amine salt, e.g. B. that of procaine, can be converted by reacting it with the appropriate base. Salts formed in this way can be isolated by lyophilization or, if they are insoluble, simply filtered off.
One way of working to isolate the free penicillic acid is that an aqueous acid solution of pH z. B. 1 to 2 extracted with diethyl ether, the ether extract washes with water and then drives off the sither, leaving a solid product.
example 1
Production of α-hydroxybenzyl penicillin
A solution of 4.15 g of mandelic acid hydrazide in 50 ml of normal aqueous hydrochloric acid, which had a temperature of 5 C, was diluted with 25 ml of water and treated with 24.5 ml of normal aqueous sodium nitrite solution, an amount that was just enough to one to generate positive iodine starch reaction. The mandelic acid azide was eliminated as 01. The reaction mixture together with the oil portion and 50 ml of acetone were added to a well-cooled solution of 5.4 g of 6-aminopenicillanic acid in 75 ml of normal aqueous sodium bicarbonate solution. The whole was stirred for 3 hours at room temperature, with 25 ml of normal aqueous sodium bicarbonate solution being additionally added after one hour.
The reaction mixture was extracted twice with 100 ml of ether. The Sither extracts were discarded and, after acidification to pH 1 to 2 with normal hydrochloric acid, the aqueous phase was extracted again with 75 ml of ether. The essential solution contained the free penicillic acid. It was washed twice with 25 ml of water and then evaporated to dryness at 25 ° C. and 2 mm vacuum. To remove traces of hydrazoic acid, 2 portions of 10 ml each of petroleum ether (boiling range 60-80 ° C.) were added and evaporated, the entire evaporation process taking about 15 minutes.
The remaining hydrazoic acid free acid was redissolved in 75 ml of ether and shaken with 18 ml of normal aqueous sodium bicarbonate, an amount sufficient to bring the aqueous layer to a pH of 7 to 7.5. The aqueous layer was then separated, washed with a little ether and evaporated at a lower temperature and reduced pressure, leaving behind the sodium salt of the α-hydroxy-benzylpenicillin. Yield 3.4g = 37%. Purity 48%, determined by means of a chemical test against a benzylpenicillin standard.
Example 2
Preparation of a-hydroxy-o-methoxybenzyl penicillin
A solution of 5.9 g of o-methoxymandelic acid hydrazide in 60 ml of normal hydrochloric acid was treated with 24.5 ml of normal aqueous sodium nitrite and the azide, which separated out as a voluminous colorless precipitate, was extracted with twice 50 ml of ether. The ether extract was washed with a little water and the ether was driven off by distillation under reduced pressure in the cold. The remaining colorless crystalline substance was dissolved in 50 ml of acetone and added to a well-cooled solution of 6.5 g of 6-amino-penicillanic acid in 66 ml of normal aqueous sodium bicarbonate and 50 ml of acetone. The whole was stirred for 3 hours at room temperature.
After removal of the acetone in vacuo, followed by acidification of the aqueous phase to pH 2 using n hydrochloric acid, the reaction mixture was worked up as described in Example 1. The sodium salt of α-hydroxy-o-methoxy-benzylpenicillin was obtained with a weight of 2.5 g = 21% yield. Purity tested against a benzylpenicillin standard = 50-60%.
The hydrazide used as the starting material, having a melting point of 150 to 151 ° C., weighing 6.5 g and a yield of 66%, was prepared by refluxing a solution of 9.8 g of methyl o-methoxydelate and 2.8 g Hydrazine hydrate in 50 ml of methanol for 2 hours, concentrate the reaction mixture to half its volume and let it crystallize.
Analysis: found: C 54, 9% H 6, 3% N 14, 5%% calculated for C9Ht2N203:
C 55, 1% H 6, 1% N 14, 3%
Example 3
Manufacture of p-chloro-a-hydroxybenzylpenicillin
The preparation of p-chloromandelic acid azide from 6.0 g of p-chloromandelic acid hydrazide and its subsequent conversion with a solution of 6.5 g of 6-amino penicillanic acid in 66 ml of normal aqueous sodium bicarbonate and 50 ml of acetone was carried out as described in Example 2 has been, the sodium salt of p-chloro-a-hydroxy-benzylpenicillin in a yield of 32% and a purity of 73 Ilo,
tested against a benzyl penicillin standard.
The hydrazide used as the starting material and having a melting point of 184 to 185 ° C. in a yield of 2.72 g = 90% was prepared by refluxing a solution of 3 g of methyl p-chloromandelate and 8.3 g of hydrazine hydrate in 30 ml of methanol during two hours, concentrating the reaction mixture to half its volume and allowing it to crystallize.
Analysis: found:
C 48, 2% H 4, 8% Cl 17, 7% N 14, 1% calculated for C8H9ClNgO2:
C 47.9% H 4, 5% Cl 17.75% N 14.0%
Example 4
Preparation of a-p-dihydroxybenzyl penicillin
A solution of 8.0 g of p-hydroxymandelic acid hydrazide in 100 ml of normal aqueous hydrochloric acid was treated with 45 ml of normal aqueous sodium nitrite solution at a temperature of 0 to 5 ° C., an amount sufficient to cause a positive iodine starch reaction to create.
The cloudy reaction mixture was immediately added to a stirred solution obtained from 9.5 g of 6-amino-penicillanic acid and 100 ml of normal aqueous sodium bicarbonate solution, which was at a temperature of 0-5 ° C. The whole was stirred for 11/2 hours at room temperature and then acidified to pH 2 to 3 with dilute hydrochloric acid. The solution was concentrated in vacuo at room temperature to approximately 1/3 of its original volume and then extracted three times with 15 ml of ether. The ether extracts were combined and re-extracted with aqueous sodium bicarbonate (20 ml, ln), an amount sufficient to give the aqueous layer a pH of 7.5 to 8.
The solution was then evaporated to dryness in vacuo at room temperature.
In this way, the impure sodium salt of a, p-dihydroxy-benzylpenicillin was obtained in the form of a white powder. Yield = 5.8 g, corresponding to 32%.
The purity was 42%, determined by means of a hydroxylamine test against a benzylpenicillin standard.
For further purification, 7.5 g of the product with a purity of 41% were chromatographed on a column of cellulose powder, eluting with a mixture of acetone / isopropyl alcohol / water (1: 1: 1). The main fraction was evaporated to dryness at room temperature in vacuo and gave the sodium salt of a, p-dihydroxy-benzylpenicillin as a white powder with a yield of 2.9 g = 39%. Its purity, determined with the hydroxylamine test, compared to a benzylpenicillin standard was 63%.