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, γ-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.