CH439271A - Process for the preparation of novel 4-dedimethylamino-4-substituted amino-6-demethyl-tetracyclines - Google Patents

Process for the preparation of novel 4-dedimethylamino-4-substituted amino-6-demethyl-tetracyclines

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CH439271A
CH439271A CH1332963A CH1332963A CH439271A CH 439271 A CH439271 A CH 439271A CH 1332963 A CH1332963 A CH 1332963A CH 1332963 A CH1332963 A CH 1332963A CH 439271 A CH439271 A CH 439271A
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CH
Switzerland
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sep
dedimethylamino
lower alkyl
demethyltetracycline
solution
Prior art date
Application number
CH1332963A
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French (fr)
Inventor
Carlyle Esse Robert
Madison Sieger George
Original Assignee
American Cyanamid Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C233/00Carboxylic acid amides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/65Tetracyclines

Description

  

  Procédé de préparation de nouvelles 4-dédiméthylamino-4-amino substitué-6-déméthyl-tétracyclines    La     présente        invention    a pour objet .un -procédé de  préparation de nouvelles 4-dédiméthylamino-4-amino  substitué-6-déméthydtétracycline pouvant être représen  tées par la formule générale     suivante     
EMI0001.0003     
    dans laquelle R représente un atome d'hydrogène ou  d'halogène, RI est un atome d'hydrogène -ou un radical  alkyle     inférieur    ayant deux atomes ide carbone ou davan  tage, et     R2    est uni radical alkyle inférieur ou un radical  hydroxy-alkyle '.inférieur.

   Le nouveau procédé consiste à  alcoyles la tétracycline correspondante ide formule I, dans  laquelle Ri ou R2 sont de l'hydrogène.  



  Les groupes alkyle     inférieur        susmentionnés    sont géné  ralement ceux qui     renferment    un nombre d'atomes de  carbone s'élevant jusqu'à 6 atomes de carbone. Les grou  pes hydroxy-alkyle inférieur convenables peuvent être,  par exemple, les groupes 3-hydroxy-éthyle,     &gamma;-hydroxy-          propyle,    3-hydroxy-propyle et analogues. Les atomes  d'halogène :sont, par     exemple,    des atomes<B>d</B>e chlore,     d    e  brome et d'iode.

   Un -mode ide mise en ouvre préféré ide  la présente     invention    consiste à préparer un composé  qui peut être représenté par da     formule        générale    ci-des  sus,     dans        laquelle    R est un atome ,d'hydrogène ou d'ha  logène et Ri et R2 représentent chacun. un groupe alkyle  inférieur, à condition que Ri et R2, ne puissent ensemble         représenter    des     radicaux        méthyle.    Les nouveaux com  posés obtenus sont ides     substances        cristallisées    bien défi  nies ayant ides spectres d'absorption ultraviolette Caracté  ristiques.

   On .peut     convenablement    les     purifier,    ,soit par       cristallisation    à     :partir    d'un solvant     convenable    ou par  chromatographie de partage 'sur     colonne.     



  L'alkylation est avantageusement effectuée -dans un       milieu        réducteur.        Elle    peut être     accomplie        dans    un sol  vant pour le composé ide départ en présence     d'un    com  posé carbonylé -et d'un catalyseur à .base ide métal et  d'hydrogène gazeux :sous     pression        comprise    entre la pres  sion     atmosphérique    et les pressions     supérieures    à da  pression atmosphérique.

   Ordinairement, l'alkylation .dans  un     milieu    réducteur peut être effectuée convenablement  à des pressions d'hydrogène comprises entre environ 1  et     environ    4 atmosphères. Bien que des températures  dans une certaine mesure plus élevées facilitent l'hydro  génation     catalytique,    on. préfère ides -températures com  prises .entre 0 et 500 C .et en général la température am  biante car elle donne généralement ,les meilleurs résul  tats. Le catalyseur à base de     métal    peut être du type  des métaux ide base tels que le chromite de nickel ou  le chromite de cuivre, ou il'- peut être du type des métaux  nobles, tells que :le platine finement divisé, le ,palladium  ou le rhodium.

   On emploie     avantageusement        ,les    cata  lyseurs à base de métaux nobles     sur    u     nsupport    tel que  l'alumine,     finement        divisée,    le charbon de bois     activé,     la terre     d'infusoires,        -etc.,    sous quelle forme     ils    sont cou  ramment accessibles.

   On     effectue    l'hydrogénation de pré  férence jusqu'à ce que la     quantité    désirée     ,d'hydrogène          gazeux        ait,été    absorbée et à ce moment on arrête l'hy  drogénation.

   Les     solvants    choisis pour     la        réduction        cata-          lytique,dc'ivent    être     inertes        vis-à-vis    de là, réaction,     c'est-          à,dire        qu'ils    me doivent pas être     capables        ide    réagir     avec     les     substances    de départ, Ses produits- ou l'hydrogène  dans les conditions. de     réaction.    On.

   peut     utiliser    une  variété de solvants à cet effet et     une    expérimentation de           laboratoire        réduite    au     minimum    permet la .sélection -d'un  solvant convenable pour tout composé de départ particu  lier.

   D'une manière générale, on peut effectuer l'alkyla  tion dans .un milieu réducteur catalytique dans des sol  vants tels que l'eau, les alkanols inférieurs, par exemple  le méthanol, l'éthanol, les. alkoxy inférieurs alkanols infé  rieurs; .par exemple le 2-méthoxy-éthanol, le     2-éthoxy-          éthanol,    le tétrahydrofurane, le dioxane, da d     diméthyl-          formamide,    etc.  



  On peut utiliser une variété d'agents réducteurs       chimiques        dans    le     processus        d'alkylation        .réductrice.        Les-          dits        agents        comprennent    des     agents    de     réduction    à l'aide  de borohydrure de sodium ou avec des métaux actifs       dans    les acides minéraux, par exemple le     zinc,        l'étain    ou  le fer dans     l'acide        chlorhydrique,

          ,les.    agents<B>de</B> -réduction       avec    des couples de métaux tels que le     couple        cuivre-          zinc,    le couple étain-mercure, J'amalgame d'aluminium  ou     l'amalgame    de     magnésium    et les     agents    de     .réduction          avec        l'acide    formique.

   Parmi     ceux-ci,    on préfère les       agents    de     réduction    avec lé     zinc    et     l'acide        chlorhydrique     et     ,Tes        agents    de     réduction    avec     ,l'acide        formique.    Lors  qu'on     utilise    des systèmes aqueux     dans    -les     alkylations     chimiques     réductrices    mentionnées     ci-dessus,

      il est dans       certains        cas    désirable     d'utiliser    un     solvant        organique          miscible    avec l'eau, en     particulier        lorsque    :

  le composé de  départ présente     une        solubilité    limitée dans     1e        .mélange          réactionnel.    Le ,solvant     miscible    avec l'eau ne modifie       pas        nécessairement    le cours de la     réduction    .mais peut       assurer        simplement    une     réduction    plus efficace.

   Par       exemple    une     durée    de     réaction        écourtée    en fournissant  un contact     plus        intime    des     :réactifs.    Un     grand    :nombre       desdits        solvants        est    disponible à cet effet     et    comprend  entre autres la diméthylformamide, le diméthoxyéthane,  le méthanol, l'éthanol, lé dioxane, le tétrahydrofurane et  analogues.

      L'alkylation peut se faire directement avec un     halo-          génure    d'alkyle inférieur, un sulfonate d'alkyle inférieur  ou un sulfate d'alkyle inférieur.  



       Les    nouveaux     composés        peuvent    être     ,isolés    par divers       modes    opératoires bien connus dans     ,la        technique.    Par  exemple, les     .substances    insolubles tels que les     sels    -ou les  catalyseurs     épuisés    peuvent être éliminés ,par     filtration,     suivis par     l'élimination    ,du     ;

  solvant    sous     pression        réduite.     Le     résidu    peut ensuite être traité par l'acide aqueux  suivi :par l'élimination des insolubles par filtration. On  peut extraire la solution     acide        résultante        par    .un solvant  approprié tel que le butanol La concentration. de l'ex  trait au butanol fournit le produit désiré qui peut ensuite  être purifié soit par cristallisation ou par chromatogra  phie de partage sur colonne.  



  Les nouveaux composés qu'on     obtient        grâce    à l'a pré  sente invention     sont        dotés        -d'une        activité    biologique et  possèdent une activité antibactérienne à large spectre. Par  exemple, de spectre antibactérien de la     4--dédiméthyl-          amino-4-méthyléthylamino-6-déméthyltétracycline    et de  da     4-dédiméthylamino-4-méthyl-3-hydroxy-éthyl)-amino-          6-déméthyltétracycline    a été déterminé d'une manière  standard parla technique de dilution :sur bande d'agar.

    Le     spectre        antibactérien    d'un composé     représente    la  quantité nécessaire ,pour     inhiber    la croissance de diver  ses bactéries typiques et il est     couramment        utilisé        dans     le test -des nouveaux antibiotiques. Les     concentrations     inhibitoires minimales exprimées en gamma par cm3 de  ces deux composés vis-à-vis de divers organismes soumis  aux tests -sont représentées dans le tableau I ci-dessous.  A des fins de comparaison, le spectre antibactérien du  chlorhydrate .du 6-déméthyltétracycline vis-à-vis des mê  mes organismes est inclus également dans le tableau.

      <I>Tableau 1</I>  (1) 4-dédiméthylamino-4-méthyléthylamino-6-déméthyltétracycline  (2) 4-dédiméthylamino-4-méthyl(3-hydroxyéthyl)amino-6-déméthyltétracycline  (3) Chlorhydrate de 6-déméthyltétracycline  
EMI0002.0121     
  
    Organisme <SEP> <B>0</B>) <SEP> (2) <SEP> (3)
<tb>  Mycobacterium <SEP> rame <SEP> ........ <SEP> .......... <SEP> ...... <SEP> _..... <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 2
<tb>  Mycobacterium <SEP> smegmatic <SEP> ATCC <SEP> 607... <SEP> .. <SEP> 2 <SEP> 15 <SEP> 4
<tb>  Staphylococcies <SEP> aureus <SEP> 209 <SEP> P <SEP> _ <SEP> ..... <SEP> ------- <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> 15 <SEP> 4
<tb>  Bacillus <SEP> subtilis <SEP> ATCC <SEP> 6933 <SEP> ....... <SEP> ............_.. <SEP> . <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 1
<tb>  Streptococcus <SEP> pyogenes <SEP> ........ <SEP> ............ <SEP> .......

   <SEP> .-------- <SEP> 2 <SEP> 2
<tb>  Streptococcus <SEP> gamma <SEP> No <SEP> 11 <SEP> ..._...... <SEP> . <SEP> . <SEP> .... <SEP> .... <SEP> 125 <SEP> > <SEP> 250 <SEP> 125
<tb>  Staphylococcus <SEP> albus <SEP> No <SEP> 69 <SEP> _ <SEP> .... <SEP> ..... <SEP> 125 <SEP> > <SEP> 250 <SEP> > <SEP> 250
<tb>  Streptococcus <SEP> P <SEP> No <SEP> 80 <SEP> _. <SEP> ----------- <SEP> -------- <SEP> ............ <SEP> -.. <SEP> 126 <SEP> > <SEP> 250 <SEP> 250
<tb>  Bacillus <SEP> cereus <SEP> No <SEP> 5 <SEP> .... <SEP> ...._.......................... <SEP> . <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1
<tb>  Pseudomonas <SEP> aeruginosa <SEP> _... <SEP> ....... <SEP> ............ <SEP> --- <SEP> .. <SEP> 62 <SEP> 250 <SEP> 31
<tb>  Escherichia <SEP> coli <SEP> ATCC <SEP> 9637 <SEP> .. <SEP> ._ <SEP> ............. <SEP> . <SEP> 8 <SEP> 62 <SEP> 15
<tb>  Salmonelle <SEP> gallinarum <SEP> ...................

   <SEP> __..... <SEP> .------ <SEP> 8 <SEP> 62 <SEP> 15
<tb>  <I>Streptococcus <SEP> gaecalis</I> <SEP> ATCC <SEP> 8043............... <SEP> 4 <SEP> 15 <SEP> 4
<tb>  <I>Klebsiella <SEP> pneumonie</I> <SEP> ATCC <SEP> <B>10031 <SEP> ........ <SEP> _</B> <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb>  <I>Proteus <SEP> vulgaris</I> <SEP> ATCC <SEP> 9484 <SEP> .<B>.... <SEP> ..................</B> <SEP> 8 <SEP> 15 <SEP> 15         Les nouveaux     composés    possèdent également unie ac  tivité inhabituelle vis-à-vis des micro-organismes     gram-          négatifs    tels que Escherichia coli et Salmonella typhosa.

    On a déterminé que lorsqu'on ,les administre en .une dose  unique par tubage épar voie orale de 16 mg/kg de poids  du corps contre les infections par Escherichia coli chez  les souris, fa     4-didéméthylamino-4-méthylpropylamino-6-          déméthyltétracycline,    est deux fois plus active que la  tétracycline, la     4-dédiméthylamino-4-diéthylamino-6-dé-          méthyltétracycline    est trois fois ,plus active que la tétra  cycline, et da     4-dédiméthylamino-4-méthyléthylamino-6-          déméthyltétracycline    est deux fois -plus active que la     6-          d6méthyltébracydine.     



       L'invention    est décrite avec des     détails    plus nom  breux .dans -les exemples particuliers     suivants,     <I>Exemple 1:</I>       4-dédiméthylamino-4-méthyléthylamino-6-          déméthyltétracycline     a. Méthylation. - On met en suspension la     4-dédi-          méthylamino-4-éthylamino-6-déméthyltétracycline    (2,0 g)  dans le méthanol (150 cm3) et on, ajoute une quantité  suffisante de HCl 12 N pour obtenir une solution lim  pide ayant une valeur de<B>p</B>H apparente qui n'est pas  inférieure à 4,5.

   On ajoute du formaldéhyde aqueux à  37 0/0 (3,2 ce), et     -on        combine    la     solution    avec le cata  lyseur, du palladium à 10 % sur carbone (600 mg) dans  un flacon tenant la pression de 500<I>ce.</I> On     effectue    le  transfert     ci-dessus    dans un flacon rempli d'azote pour  diminuer     les        risques        d'inflammation.    On     place    le flacon  dans un appareil de Paar à hydrogénation sous faible       pression,    après avoir !remplacé l'atmosphère dans le Ta  con par de l'hydrogène, on secoue à 3,15-3,5 kg ,

  par ce  de pression pendant 17 heures à     ,une        température    d'en  viron     50()    C.     On        élimine    le     catalyseur    par     filtration    et on  concentre le filtrat à     siccité        ;sous    pression réduite.

   On       recueille    le résidu à l'aide d'éther -et on le ,sèche     dans     une étuve à     vide.    La chromatographie sur papier     révèle     que le produit     brut    ne     contient    pas de substance de       départ    résiduel, mais qu'il présente largement la configu  ration 4-épi.  



  <I>b. Conversion de toute la configuration  natu-</I>  relle  en C4. - On dissout le dérivé     4-méthyléthyl-          amino    brut, précité, dans le propylèneglycol (90 ce) et à       cette        solution    on ajoute une solution de chlorure d e cal  cium dihydraté (2,05 g) dans l'eau (2,0 ce). -On règle  la solution résultante à 8,9 avec de l'éthanolamine et on       procède    au bouchage sous couche d'azote et ou     place     dans une étuve (560 C) pendant une durée d'une se  maine.

   A la fin. de la semaine, on ajoute     la        solution     goutte à goutte sous     agitation,    .dans de l'eau (450     ce).     On recueille le précipité à S'aide de Célite. On met en.  suspension le gâteau de Célite séché dans le méthanol et  on place le :produit, qui est sous la forme     d'un.    sel de  calcium, en solution, en, abaissant le pH à 1 avec HCl  12 N. On élimine la Célite pair filtration et on la lave  avec une quantité     suffisante    de méthanol pour     ,éliminer     toute coloration dans la Célite.

   On reprend le filtrat à       siccité    sous pression réduite et on partage le résidu entre  la butanol (150 ami) et l'eau (150 ce) à pH 0,8. On  extrait fa     phase    aqueuse deux fois     supplémentaires    avec  le butanol (100 ce et 50 ce) et on .traite les extraits au  butanol combinés par le Darco, -on filtre et on reprend  à     siccité    sous pression réduite.    c. Purification. - On :dissout le résidu séché  (1,35g) dans le méthanol (12cm3) qui contient une  goutte de HCl 12 N. On dilue la solution avec de l'eau  (12 ce) et on filtre pour     clarification.    On élève le pH  du -filtrat à 3,0 :avec la triéthylamine.

   La dilution. de la  solution avec de l'eau (12 ce)     amorce    da     formation    de  cristaux. On élève ensuite le pH à 3,2 et on agite le mé  lange dans     un        bain    de     glace    pendant -une     heure        et        demie.     On recueille le précipité et on le lave avec :du méthanol  à 30 % froid. Rendement : 660 mg.  



  On     obtient    une     seconde        .récolte    en     ajustant    le pH du  filtrat à 4,0 avec la triéthylamine et en agitant à froid       pendant    une heure. Rendement<B>:</B> 200 mg.  



  <I>Exemple 2:</I>       4-dédiméthylamino-4-méthyléthylamino-6-          déméthyltétracycline     On met en suspension la     4-dédiméthylamino-4-mé-          thylamino-6-déméthyltétracycline    (1,0g) dans le     méthyl-          cellosolve    (20 ce). Ensuite, on. ;ajoute l'acide sulfurique  2 N à un<B>pH</B> apparent -de 4,0. hl en :résulte une     solution     complète.

   On ajoute de l'acétaldéhyde (3     ce)    et du  palladium à 10% du charbon de bois (300 mg) à la       solution    et     on    hydrogène le mélange sous une     pression     de 3,5 kg/ce pendant 17 heures. On élimine le cataly  seur par     filtration    et on     concentre    le     filtrat    à     siccité    sous  pression réduite. On     recueille    le produit à l'aide d'éther.

    Le     ,produit    est constitué principalement .par des deux  épinières possibles en .position 4 de la     4-dédiméthyl-          amino-4-méthyléthylamino-6-déméthyltétracycline.    L'iso  lement des     composants        ,purs        peut    être     accompli    par       chromatographie    de     partage.     



  <I>Exemple 3:</I>       4-dédiméthylamino-4-méthyl-n-propylamino-6-          déméthyltétracycline     On combine la     4-dédiméthylamino-4-n-propylamino-          6-déméthyltétracycline    (1,0 g) et le formaldéhyde à 37 0%0  (1,6 cm3) avec du méthanol- (50 cm3), le pH de la solu  tion     étant    réglé à 3,5-4,5     avec    ide l'acide     chlorhydrique.     A cette solution, ou ajoute du palladium à 10% sur  carbone (300 mg) et on soumet le mélange à l'hydrogé  nation sous une pression de 3,5 kg/cm2 pendant 24 heu  res.

   On     élimine    le     catalyseur    par filtration  on     reprend     le     filtrat    à     siccité        -sous    pression réduite. On     recueille   <B>le</B>  résidu à l'aide d'éther et on le sèche. Le produit brut  est constitué largement par un     mélange    des deux     épi-          mères    possibles en 4 ide la     4-dédiméthylamino-4-méthyl-          n-propylamino-6-déméthyltétracycline.    L'isolement de  l'épimère   naturel   pur peut être effectué par chroma  tographie de partage.  



  <I>Exemple 4:</I>       4-dédiméthylamino-4-(2-hydroxyéthyl)-méthylamino-          6-déméthyltétracycline     a. Méthylation. - On dissout la     4-dédiméthyl-          amino-4-(2-hydroxyéthyl)-amino-6-déméthyltétracycline     (3,0 g) dans le méthanol     (150cm3)    contenant     HCl    concen  tré (3 gouttes) et du     formaldéhyde    aqueux à 37 0/0  (6 ce).

   On combine la solution avec 1,2 g de     palladium     à     10        %        sur        carbone        dans        un        flacon        de        500        4m3.        On        place     le mélange sur un     appareil    à     hydrogénation    de     Paar    et  on     effectue        l'hydrogénation    à une pression de 3,

  5     kg/ce         et 550 C pendant 17 heures.     .On        élimine    le     catalyseur    par       filtration,    et     on,        concentre    le     filtrat    à     siccité    sous     .pression     réduite. On .recueille le résidu à l'aide d'éther et on 1e  sèche.  



  <I>b. Conversion de toute la configuration<B> </B>naturelle </I>  <I>en C4.</I> - On effectue la     conversion        essentiellement    de  la même manière que poux, celle décrite .pour la     4-dédi-          méthylamino-4-méthyléthylamino-6-déméthyltétracycline.     



       c.   <I>Purification.</I> - On )dissout la     substance    brute  de qualité supérieure (1,0 g) dans 1e méthanol (5 cm3).  On -dilue da solution avec de l'eau (5 cm3), le pH étant  maintenu au voisinage de 1,0 par addition de HCl. On  traite la solution avec du Darco (200 mg) puis on filtre.  On .élève le pH du filtrat à 3,0 avec de la triéthylamine à  30<B>%</B>     dans    le     méthanol.    On     dilue    la solution avec de  l'eau (5 cm3) et on élève de nouveau -le pH à 3,5, la cris  tallisation commençant ainsi.

   On maintient le pH à 3,5       pendant    le     processus    de cristallisation.     .On    agite modéré  ment le mélange à la température du bain :de glace pen  dant une heure. On recueille les cristaux, on les lave avec  une faible quantité de     méthanol    froid. >dilué et on Tes       sèche.    Rendement: 400 mg.  



  <I>Exemple 5:</I>       4-dédiméthylamino-4-diéthylamino-6-déméthyl-          tétracycline     a. Ethylation. - On dissout la     4-dédiméthylamino-          4-éthylamino-6-déméthyltétracycline    (2,0 g) dans un mé  lange de d'ioxane (200 cm3) et d'acétaldéhyde (10 cm3).  On combine la solution avec le catalyseur (10 % de  Pd/C, 800 mg), dans un flacon de 500 cm3 -et on effectue  l'hydrogénation sous une pression de 3,5 kg/cm2 à 50  600 C pendant 17 heures. On élimine le catalyseur par  filtration et on concentre le filtrat à siccité sous pression  réduite. On met le résidu en suspension dans un mé  lange de Skellysolve B (100 cm3) et d'éther (30 cm3), on  le recueille par filtration et on le sèche.  



  <I>b.</I>     _   <I>Conversion de toute la configuration</I>      naturelle      <I>en</I>     C4.    - On effectue la conversion exactement de la  même manière que celle décrite ,pour le     4-dédiméthyl-          amino-4-méthyléthylamino-6-déméthyltétracycline.     



  <I>c. Purification.</I> - On dissout la     substance    brute  de qualité supérieure (3,2 g) dans '1e méthanol .(15 cm3).  On dilue la -solution avec de l'eau (15 cm3), tandis que le  pH est maintenu à 1,0 par addition ide HCl. On traite da  solution avec ,du Darco (500 mg) et on filtre. On ajoute  la triéthylamine lentement au filtrat :pour élever le pH à  3,5. Une dilution supplémentaire, avec -de l'eau (15 cm3)       entraîne    la     cristallisation.    Le pH est     maintenu    à 3,5  pendant -le processus de cristallisation. On agite le mé  lange à la     température    du bain de glace pendant deux    heures.

   On recueille le produit par filtration, on le lave  avec une faible     quantité    de méthanol     ,dilué    froide on le  sèche. Rendement: 1,64 g.  



  <I>Exemple 6:</I>       4-dédiméthylamino-4-méthyléthylamino-6-déméthyl-          tétracycline     On dissout la     4-dédiméthylamino-4-éthylamino-6-dé-          méthyltétracycline    (2,0g) dans 40 cm3 de     méthyl-cello-          solve    et on, traite avec 5 cm3 ,d'iodure de méthyle à la  température ambiante :pendant 24 heures ou avec 7 cm3  de sulfate de .méthyle à la température ambiante pen  dant 24 heures. Le produit est identique avec celui qui  est     produit        -dans        l'exemple    2.



  Process for the preparation of novel 4-dedimethylamino-4-amino-substituted-6-demethyl-tetracyclines The present invention relates to a -process for the preparation of novel 4-dedimethylamino-4-amino-substituted-6-demethydtetracycline which can be represented by the following general formula
EMI0001.0003
    in which R represents a hydrogen or halogen atom, RI is a hydrogen atom or a lower alkyl radical having two or more carbon atoms, and R2 is a lower alkyl radical or a hydroxyalkyl radical. .inferior.

   The new process involves alkylating the corresponding tetracycline of formula I, wherein R 1 or R 2 are hydrogen.



  The aforementioned lower alkyl groups are generally those which contain a number of carbon atoms of up to 6 carbon atoms. Suitable hydroxy-lower alkyl groups can be, for example, 3-hydroxy-ethyl, γ-hydroxy-propyl, 3-hydroxy-propyl and the like. Halogen atoms: are, for example, <B> d </B> chlorine, bromine and iodine atoms.

   A preferred embodiment of the present invention is to prepare a compound which may be represented by the general formula above, wherein R is an atom, hydrogen or halogen and R 1 and R 2 represent each. a lower alkyl group, provided that R 1 and R 2 cannot together represent methyl radicals. The new compounds obtained are well-defined crystalline substances having good ultraviolet absorption spectra characteristics.

   They can be suitably purified, either by crystallization from a suitable solvent or by partition column chromatography.



  The alkylation is advantageously carried out in a reducing medium. It can be carried out in a solvent for the starting compound in the presence of a carbonyl compound and of a catalyst based on metal and gaseous hydrogen: under pressure between atmospheric pressure and higher pressures. at atmospheric pressure.

   Ordinarily, the alkylation in a reducing medium can conveniently be carried out at hydrogen pressures of from about 1 to about 4 atmospheres. Although to some extent higher temperatures facilitate catalytic hydrogenation, there is. prefers temperatures between 0 and 500 C. and generally room temperature because it generally gives the best results. The metal-based catalyst may be of the type of base metals such as nickel chromite or copper chromite, or it may be of the type of noble metals, such as: finely divided platinum, palladium or. rhodium.

   The catalysts based on noble metals are advantageously used on a support such as alumina, finely divided, activated charcoal, diatomaceous earth, -etc., In which form they are commonly accessible.

   The hydrogenation is preferably carried out until the desired amount of hydrogen gas has been absorbed and at this time the hydrogenation is stopped.

   The solvents chosen for the catalytic reduction must be inert to the reaction, that is, they must not be able to react with the starting substances, its products. - or hydrogen under the conditions. reaction. We.

   A variety of solvents can be used for this purpose and minimal laboratory experimentation allows selection of a suitable solvent for any particular starting compound.

   In general, the alkylation can be carried out in a catalytic reducing medium in solvents such as water, lower alkanols, for example methanol, ethanol,. lower alkoxy lower alkanols; .for example 2-methoxy-ethanol, 2-ethoxy-ethanol, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, etc.



  A variety of chemical reducing agents can be used in the reductive alkylation process. Said agents include reducing agents with sodium borohydride or with metals active in mineral acids, for example zinc, tin or iron in hydrochloric acid,

          ,the. <B> de </B> -reduction agents with pairs of metals such as the copper-zinc pair, the tin-mercury pair, aluminum amalgam or magnesium amalgam and reducing agents with l formic acid.

   Of these, preferred are reducing agents with zinc and hydrochloric acid, and reducing agents with formic acid. When using aqueous systems in the reducing chemical alkylations mentioned above,

      it is in some cases desirable to use an organic solvent miscible with water, in particular when:

  the starting compound exhibits limited solubility in the reaction mixture. The water-miscible solvent does not necessarily change the course of the reduction, but may simply provide more efficient reduction.

   For example a shortened reaction time by providing more intimate contact of the reactants. A large number of said solvents are available for this purpose and include, among others, dimethylformamide, dimethoxyethane, methanol, ethanol, dioxane, tetrahydrofuran and the like.

      The alkylation can be carried out directly with a lower alkyl halide, a lower alkyl sulfonate or a lower alkyl sulfate.



       The new compounds can be isolated by various procedures well known in the art. For example, insoluble substances such as salts or spent catalysts can be removed, by filtration, followed by removal, of;

  solvent under reduced pressure. The residue can then be treated with aqueous acid followed by: removing the insolubles by filtration. The resulting acidic solution can be extracted with a suitable solvent such as butanol. extracting butanol provides the desired product which can then be purified either by crystallization or by partition column chromatography.



  The new compounds which are obtained by virtue of the present invention are endowed with a biological activity and possess a broad spectrum antibacterial activity. For example, the antibacterial spectrum of 4 - dedimethyl-amino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline and of 4-dedimethylamino-4-methyl-3-hydroxy-ethyl) -amino-6-demethyltetracycline has been determined from a standard way by the dilution technique: on an agar strip.

    The antibacterial spectrum of a compound is the amount needed to inhibit the growth of various of its typical bacteria and is commonly used in testing new antibiotics. The minimum inhibitory concentrations expressed in gamma per cm3 of these two compounds with respect to various organisms subjected to the tests are shown in Table I below. For comparison, the antibacterial spectrum of 6-demethyltetracycline hydrochloride against the same organisms is also included in the table.

      <I> Table 1 </I> (1) 4-dedimethylamino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline (2) 4-dedimethylamino-4-methyl (3-hydroxyethyl) amino-6-demethyltetracycline (3) 6- hydrochloride demethyltetracycline
EMI0002.0121
  
    Organization <SEP> <B> 0 </B>) <SEP> (2) <SEP> (3)
<tb> Mycobacterium <SEP> ream <SEP> ........ <SEP> .......... <SEP> ...... <SEP> _..... <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 2
<tb> Mycobacterium <SEP> smegmatic <SEP> ATCC <SEP> 607 ... <SEP> .. <SEP> 2 <SEP> 15 <SEP> 4
<tb> Staphylococcal disease <SEP> aureus <SEP> 209 <SEP> P <SEP> _ <SEP> ..... <SEP> ------- <SEP>. <SEP>. <SEP> 4 <SEP> 15 <SEP> 4
<tb> Bacillus <SEP> subtilis <SEP> ATCC <SEP> 6933 <SEP> ....... <SEP> ............_ .. <SEP>. <SEP> 1 <SEP> 15 <SEP> 1
<tb> Streptococcus <SEP> pyogenes <SEP> ........ <SEP> ............ <SEP> .......

   <SEP> .-------- <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> Streptococcus <SEP> gamma <SEP> No <SEP> 11 <SEP> ..._...... <SEP>. <SEP>. <SEP> .... <SEP> .... <SEP> 125 <SEP>> <SEP> 250 <SEP> 125
<tb> Staphylococcus <SEP> albus <SEP> No <SEP> 69 <SEP> _ <SEP> .... <SEP> ..... <SEP> 125 <SEP>> <SEP> 250 <SEP> > <SEP> 250
<tb> Streptococcus <SEP> P <SEP> No <SEP> 80 <SEP> _. <SEP> ----------- <SEP> -------- <SEP> ............ <SEP> - .. <SEP> 126 <SEP>> <SEP> 250 <SEP> 250
<tb> Bacillus <SEP> cereus <SEP> No <SEP> 5 <SEP> .... <SEP> ...._................... ....... <SEP>. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1
<tb> Pseudomonas <SEP> aeruginosa <SEP> _... <SEP> ....... <SEP> ............ <SEP> --- <SEP>. . <SEP> 62 <SEP> 250 <SEP> 31
<tb> Escherichia <SEP> coli <SEP> ATCC <SEP> 9637 <SEP> .. <SEP> ._ <SEP> ............. <SEP>. <SEP> 8 <SEP> 62 <SEP> 15
<tb> Salmonella <SEP> gallinarum <SEP> ...................

   <SEP> __..... <SEP> .------ <SEP> 8 <SEP> 62 <SEP> 15
<tb> <I> Streptococcus <SEP> gaecalis </I> <SEP> ATCC <SEP> 8043 ............... <SEP> 4 <SEP> 15 <SEP> 4
<tb> <I> Klebsiella <SEP> pneumonia </I> <SEP> ATCC <SEP> <B> 10031 <SEP> ........ <SEP> _ </B> <SEP> 4 < SEP> 4 <SEP> 4
<tb> <I> Proteus <SEP> vulgaris </I> <SEP> ATCC <SEP> 9484 <SEP>. <B> .... <SEP> ............. ..... </B> <SEP> 8 <SEP> 15 <SEP> 15 The new compounds also possess unusual activity against gram-negative microorganisms such as Escherichia coli and Salmonella typhosa.

    It was determined that when administered as a single oral tubing dose of 16 mg / kg bodyweight against Escherichia coli infections in mice, 4-didemethylamino-4-methylpropylamino-6- demethyltetracycline, is twice as active as tetracycline, 4-dedimethylamino-4-diethylamino-6-demethyltetracycline is three times more active than tetra cycline, and in 4-dedimethylamino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline is twice-more active than 6-d6methyltebracydine.



       The invention is described in more detail. In the following specific examples, <I> Example 1: </I> 4-dedimethylamino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline a. Methylation. - 4-Dedimethylamino-4-ethylamino-6-demethyltetracycline (2.0 g) is suspended in methanol (150 cm3) and a sufficient quantity of 12 N HCl is added to obtain a clear solution having an apparent <B> p </B> H value which is not less than 4.5.

   37% aqueous formaldehyde (3.2 cc) is added, and the solution is combined with the catalyst, 10% palladium on carbon (600 mg) in a flask holding the pressure of 500 <I>. ce. </I> The above transfer is carried out in a flask filled with nitrogen to reduce the risk of inflammation. The flask is placed in a low pressure hydrogenation Paar apparatus, after having replaced the atmosphere in the Ta con with hydrogen, it is shaken to 3.15-3.5 kg,

  under pressure for 17 hours at a temperature of about 50 ° C. The catalyst is removed by filtration and the filtrate is concentrated to dryness under reduced pressure.

   The residue is collected with ether and dried in a vacuum oven. Paper chromatography reveals that the crude product does not contain any residual starting material, but largely exhibits the 4-ear configuration.



  <I> b. Converting all natural </I> configuration to C4. - The aforementioned crude 4-methylethyl-amino derivative is dissolved in propylene glycol (90 cc) and to this solution a solution of calcium chloride dihydrate (2.05 g) in water (2.0 cc) is added. ). The resulting solution is adjusted to 8.9 with ethanolamine and the plugging is carried out under a nitrogen layer and or placed in an oven (560 ° C.) for a period of one week.

   At the end. of the week, the solution is added dropwise with stirring, in water (450 cc). The precipitate is collected with the help of Celite. We put in. suspend the dried Celite cake in methanol and place the product, which is in the form of a. calcium salt, in solution, lowering the pH to 1 with 12N HCl. The Celite is removed by filtration and washed with a sufficient quantity of methanol to remove any coloration in the Celite.

   The filtrate is taken to dryness under reduced pressure and the residue is partitioned between butanol (150 am) and water (150 cc) at pH 0.8. The aqueous phase is extracted twice more with butanol (100 cc and 50 cc) and the combined butanol extracts are treated with Darco, filtered and taken up to dryness under reduced pressure. vs. Purification. - We: dissolve the dried residue (1.35g) in methanol (12cm3) which contains a drop of 12N HCl. The solution is diluted with water (12cc) and filtered for clarification. The pH of the filtrate is raised to 3.0: with triethylamine.

   The dilution. solution with water (12 cc) initiates the formation of crystals. The pH is then raised to 3.2 and the mixture is stirred in an ice bath for 1.5 hours. The precipitate is collected and washed with: cold 30% methanol. Yield: 660 mg.



  A second harvest is obtained by adjusting the pH of the filtrate to 4.0 with triethylamine and stirring in the cold for one hour. Yield <B>: </B> 200 mg.



  <I> Example 2: </I> 4-dedimethylamino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline 4-dedimethylamino-4-methylamino-6-demethyltetracycline (1.0g) is suspended in methyl cellosolve ( 20 cc). Then we. ; adds 2N sulfuric acid to an apparent <B> pH </B> of 4.0. hl in: results a complete solution.

   Acetaldehyde (3 cc) and 10% palladium charcoal (300 mg) were added to the solution and the mixture was hydrogenated under a pressure of 3.5 kg / cc for 17 hours. The catalyst is removed by filtration and the filtrate is concentrated to dryness under reduced pressure. The product is collected with ether.

    The product consists mainly of the two possible spines in .position 4 of 4-dedimethyl-amino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline. Isolation of the pure components can be accomplished by partition chromatography.



  <I> Example 3: </I> 4-dedimethylamino-4-methyl-n-propylamino-6-demethyltetracycline 4-dedimethylamino-4-n-propylamino-6-demethyltetracycline (1.0 g) and formaldehyde are combined at 370% 0 (1.6 cm3) with methanol- (50 cm3), the pH of the solution being adjusted to 3.5-4.5 with hydrochloric acid. To this solution, or add 10% palladium on carbon (300 mg) and the mixture is subjected to hydrogenation under a pressure of 3.5 kg / cm 2 for 24 hours.

   The catalyst is removed by filtration and the filtrate is taken up to dryness under reduced pressure. <B> the </B> residue is collected with ether and dried. The crude product consists largely of a mixture of the two possible epimers 4-dedimethylamino-4-methyl-n-propylamino-6-demethyltetracycline. Isolation of the pure natural epimer can be done by partition chroma tography.



  <I> Example 4: </I> 4-dedimethylamino-4- (2-hydroxyethyl) -methylamino-6-demethyltetracycline a. Methylation. - 4-dedimethyl-amino-4- (2-hydroxyethyl) -amino-6-demethyltetracycline (3.0 g) is dissolved in methanol (150 cm3) containing concentrated HCl (3 drops) and aqueous formaldehyde at 37 0 / 0 (6 cc).

   The solution is combined with 1.2 g of 10% palladium on carbon in a 500 4m3 flask. The mixture is placed on a Paar hydrogenation apparatus and the hydrogenation is carried out at a pressure of 3.

  5 kg / cc and 550 C for 17 hours. The catalyst is removed by filtration, and the filtrate is concentrated to dryness under reduced pressure. The residue is collected with ether and dried.



  <I> b. Conversion of the whole natural <B> </B> configuration </I> <I> to C4. </I> - The conversion is carried out in essentially the same way as lice, that described for 4-dedimethylamino -4-methylethylamino-6-demethyltetracycline.



       vs. <I> Purification. </I> - The high quality crude substance (1.0 g) is dissolved in methanol (5 cm3). The solution is diluted with water (5 cm 3), the pH being maintained in the region of 1.0 by addition of HCl. The solution is treated with Darco (200 mg) and then filtered. The pH of the filtrate is raised to 3.0 with 30 <B>% </B> triethylamine in methanol. The solution is diluted with water (5 cm 3) and the pH is raised again to 3.5, the crystallization thus beginning.

   The pH is maintained at 3.5 during the crystallization process. The mixture is stirred moderately at ice bath temperature for one hour. The crystals are collected, washed with a small amount of cold methanol. > diluted and dried. Yield: 400 mg.



  <I> Example 5: </I> 4-dedimethylamino-4-diethylamino-6-demethyl-tetracycline a. Ethylation. - 4-dedimethylamino-4-ethylamino-6-demethyltetracycline (2.0 g) is dissolved in a mixture of ioxane (200 cm3) and acetaldehyde (10 cm3). The solution was combined with the catalyst (10% Pd / C, 800 mg), in a 500 cm3 flask, and the hydrogenation was carried out under a pressure of 3.5 kg / cm2 at 50,600 C for 17 hours. The catalyst is removed by filtration and the filtrate is concentrated to dryness under reduced pressure. The residue is suspended in a mixture of Skellysolve B (100 cm3) and ether (30 cm3), collected by filtration and dried.



  <I> b. </I> _ <I> Convert all natural </I> configuration <I> to </I> C4. - The conversion is carried out in exactly the same way as that described for 4-dedimethyl-amino-4-methylethylamino-6-demethyltetracycline.



  <I> c. Purification. </I> - The high grade crude material (3.2 g) is dissolved in methanol (15 cc). The solution is diluted with water (15 cm3), while the pH is maintained at 1.0 by addition of HCl. The solution is treated with Darco (500 mg) and filtered. The triethylamine is added slowly to the filtrate: to raise the pH to 3.5. Further dilution with water (15 cm3) causes crystallization. The pH is maintained at 3.5 during the crystallization process. The mixture is stirred at ice bath temperature for two hours.

   The product is collected by filtration, washed with a small amount of methanol, diluted cold and dried. Yield: 1.64 g.



  <I> Example 6: </I> 4-dedimethylamino-4-methylethylamino-6-demethyl-tetracycline 4-dedimethylamino-4-ethylamino-6-de-methyltetracycline (2.0g) is dissolved in 40 cm3 of methyl- cellosolve and treated with 5 cm 3 of methyl iodide at room temperature for 24 hours or with 7 cm 3 of methyl sulfate at room temperature for 24 hours. The product is identical with that which is produced -in example 2.

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé die préparation de 4-dédiméthylamino-4- amino substitué-6-déméthyltétracyclines de formule EMI0004.0050 dans laquelle R est de l'hydrogène ou de l'halogène, Ri est de l'hydrogène ou un radical alcoyle 'inférieur ayant 2 atomes ;de carbone ou davantage et R2 est un radical alcoyle .inférieur ou un radical hydroxy-alcoyle inférieur, caractérisé en ce qu'on alcoyle la tétracycline correspon dante de formule I, dans laquelle RI au R2 :sont ide l'hy drogène. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM Process for the preparation of 4-dedimethylamino-4-substituted amino-6-demethyltetracyclines of formula EMI0004.0050 wherein R is hydrogen or halogen, R 1 is hydrogen or a lower alkyl radical having 2 or more carbon atoms and R2 is a lower alkyl radical or a hydroxy-lower alkyl radical, characterized in that the corresponding tetracycline of formula I is alkylated, in which RI to R2: are hydrogen. SUB-CLAIMS 1. Procédé :suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on alcoyle à l'aide d'un alcanal inférieur ou avec un composé capable d e former l'alicanal,sous les @condi- tions ;de réaction dans un milieu réducteur à une tempé- rature comprise entre 00 C et 700 C. 2. Process: according to claim, characterized in that it is alkylated with a lower alkanal or with a compound capable of forming the alicanal, under the conditions of reaction in a reducing medium at a temperature. rature between 00 C and 700 C. 2. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on alcoyle à l'aide d'un halogénure d'alcoyle infé- rieur, un @sulfoinate ,d'alcoyle inférieur ou un sulfate d'al- coyle inférieur. A process as claimed in claim, characterized in that alkylated with a lower alkyl halide, a lower alkyl sulphate or a lower alkyl sulphate.
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