Verfahren zur Herstellung langkettiger Trihydroxamsäuren
Im Patent Nr. 413 853 wurde die Herstellung der Ferrioxamine beschrieben. Wie dort angegeben wurde, sind letztere Eisen- und Stickstoff-haltige Verbindungen. Das Eisen kann aus ihnen entfernt werden, wenn man die rotbraune, ein Ferrioxamin enthaltende Lösung mit einer Mineralsäure oder einem starken Alkali behandelt. Lässt man auf die so gewonnene, ein Desferri-ferrioxamin enthaltende farblose Lösung ein Eisen-(III)-salz, z. B. Eisen-(III)-chlorid, einwirken, so zeigt sich wieder die für die Ferrioxamine typische Färbung.
Es wurde nun gefunden, dass die Desferri-ferrioxamine 7,18,29-Trihydroxy-8,11,19,22,30-pentaoxo1,7,12,18,23-29-hexaaza-triacontane darstellen. Desferri-ferrioxamin B ist das 30-Methylderivat, Desferri ferrioxamin G das 30-(lS-Carboxyäthyl)-derivat, Desferri-ferrioxamin D1 das 1-Acetyl-30-methylderivat des 7,18,19-Trihydrxy- 8,1 1,19,22,30-pentaoxo- 1,7,12,18, 23 ,29-hexaazatn.acontans und Desferri-ferrioxamin E ist die 33gliedrige, ringgeschlossene Verbindung, in welcher die endständige Carboxylgruppe im 30-(ssi-Carhoxy- äthyl)-7, 1 8,29-trihydroxy 11, 19,22,30-pentaoxo -1,7, 12,18,23,19-hexaaza-triacontan mit dem N1-Atom verhunden ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Trihydroxamsäuren der Formel I
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worin R' für eine Niederalkylengruppe steht, oder die Metallkomplexe dieser Verbindungen, sowie gegebenenfalls der O-Acylderivate der metallfreien Verbindungen.
Auf Grund ihrer Eigenschaften, mit Metallen, z. B.
Eisen, sehr stabile Komplexe zu bilden, besitzen die Verbindungen der Formel I wertvolle pharmakologische Eigenschaften. So verhindern sie z. B. die Ablagerung eisenhaltiger Pigmente im Gewebe bzw. bewirken sie in Fällen von Eisenablagerung im Organismus eine Ausscheidung des Eisens, z. B. bei Hämochromatose und Hämosiderose sowie auch bei Lebercirrhose. Sie können auch zur Ausscheidung anderer Metalle aus dem Organismus verwendet werden, z. B. von Kupfer.
Die Metallkomplexe dieser Verbindungen, in erster Linie die Eisen und Kobaltkomplexe, besitzen antian ämische Eigenschaften und können dementsprechend als Heilmittel, beispielsweise bei Entblutungsanämie und Eisenmangelanämie, verwendet werden. Auch als Ausgangs- oder Zwischenprodukte für die Herstellung anderer wertvoller Stoffe können die oben genannten Verbindungen dienen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass man Trihydroxamsäuren der obigen Formel I oder deren Metallkomplexe herstellt, indem man Verbindungen der Formel II
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worin R den Acylrest einer Niederalkandicarbonsäure bedeutet, oder deren Metallkomplexe ringschliesst. Die erhaltenen metallfreien Verbindungen können in ihre O-Acylderivate oder Metallkomplexe, vor allem Eisenkomplexe, übergeführt werden.
Die O-Acylderivate werden durch Acylierung von Verbindungen der Formel I, beispielsweise mit einem Säureanhydrid in gepufferter alkoholischer Lösung oder mit einem Säurehalogenid in wässrigem, schwach alkalischem Medium, erhalten.
Die Überführung der O-unsubstituierten Verbindungen in einen Metallkomplex erfolgt durch Umsetzung der ersten mit einem entsprechenden Metallsalz, beispielsweise dem Salz einer Mineralsäure, wie einem Metallchlorid, -sulfat oder -nitrat, oder dem Salz einer organischen Säure, wie einem Metallacetat oder -sulfonat, oder durch Umsetzung der ersten mit Metallakoholaten, beispielsweise Metalläthylaten.
Die verfahrensgemäss erhaltenen Verbindungen können in Form von pharmazeutischen Präparaten Verwendung finden. Diese enthalten die Verbindungen in Mischung mit einem für die enterale, parenterale oder topicale Applikation geeigneten pharmazeutischen organischen oder anorganischen Trägermaterial.
Die neuen Verbindungen können auch in der Tiermedizin, z. B. in einer der oben genannten Formen, verwendet werden.
In dem nachfolgenden Beispiel sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel
Die Lösung von 120 mg Ferrioxamin-G-hydrochlorid in 1 ml Wasser und 25 ml Dimethylformamid lässt man zu einer Mischung von 10 g Dicyclohexyl-carbodiimid in 25 ml Dimethylformamid zutropfen, worauf man das Reaktionsgemisch 3 Wochen bei Zimmertemperatur stehen lässt. Das Dimethylformamid wird im Vakuum weitgehend abgedampft, der Rückstand unter Eiskühlung mit 20 ml 1-n. Essigsäure versetzt und über Nacht stehen gelassen. Der ausgefallene Dicyclohexylharnstoff wird abgenutscht und das Filtrat unter ver mindertem Druck eingedampft. Der abfiltrierte Dicyclohexyl-harnstoff ist noch etwas rötlich gefärbt und wird daher aus Äthanol umkristallisiert. Die rötlichen Mutterlaugen dampft man ein und vereinigt beide Eindampfrückstände.
Diese unterwirft man einer Craig Verteilung im System n-Butanol-Benzylalkohol 0,001-n.-Salzsäure-gesättigte Kochsalzlösung 2:1:3:0,6 mit 37 Stufen. Die rot gefärbten Substanzen befinden sich in den Fraktionen
15-24: Ferrioxamin E und
28-33: Acetyl-ferrioxamin G.
Die Fraktionen 15-24 werden vereinigt und mit Diäthvläther versetzt, wodurch das Ferrioxamin E vollständig in die wässrige Phase gedrängt wird. Die wässrige Phase versetzt man mit ca. 20 0/obiger Kochsalzlösung, schüttelt sie mit Chloroform-Phenol (1 ml:1 g) 3 mal aus und klärt den Extrakt durch Filtration an einer kurzen Celitesäule. Das Filtrat wird mit dem doppelten Volumen Diäthyläther versetzt, 3 mal mit wenig Wasser ausgezogen, die wässrigen Phasen noch 2 mal mit Äther gewaschen und dann im Vakuum zur Trockne eingedampft. Es verbleiben 15 mg rotbraunes amorphes Pulver, welches aus ca. 1 ml heissem Methanol kristallisiert wird.
Man erhält Ferrioxamin E in rotbraunen feinen Nädelchen, die ihre Doppelbrechung bei 2800 verlieren und schwarz werden, ohne zu schmelzen (Übereinstimmung mit authentischem Material).
Aus den Fraktionen 28-33 werden bei gleicher Aufarbeitung 100 mg rohes N-Acetyl-ferrioxamin G erhalten, das sich bei der Zersetzung des Reaktionsgemisches mit Essigsäure aus nicht umgesetztem Ausgangsmaterial gebildet hat.
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden: a) 3,0 g 2-(5-Carbobenzoxy-aminopentyl)-3,6-dioxo- tetrahydro-1,2-oxazin werden in 50 ml absolutem Methanol mit 1 ml wasserfreiem Triäthylamin 15 Minuten auf dem Wasserbad erwärmt. Der Rückstand nach dem Eindampfen des Reaktionsgemisches im Vakuum wird in Chloroform gelöst und mit verdünnter Salzsäure und Natriumhydrogencarbonatlösung gewaschen. Das Produkt, welches beim Eindampfen des Chloroforms zurückbleibt, wird aus Athylacetat-Äther umkristallisiert.
Ausbeute: 2,9 g (820ion 1-Carbobenzoxy-amino-5- (N-seccinyl- hydroxylamino)-pentan-meth- ylester; F. 75-76 . b) 2,5 g Carbobenzoxyderivat werden in 75 ml Methanol mit 500 mg 10 0/obigem Palladium-Kohle-Katalysalor im Wasserstoffstrom 31/3 Stunden hydriert.
Während der Hydrierung gibt man in 4 Portionen 1 Äquivalent Chlorwasserstoff in trockenem Methanol hinzu. Die vom Katalysator abfiltrierte Lösung wird schonend eingeengt und mit Äther versetzt. Man erhält so 1,68 g (93 O/o) 1-Amino-5-(N-succinyl-hydroxylamino)-pentan-methylester-hydrochlorid als glänzende Kristalle, welche zur Analyse aus Methanol-Äther umkristallisiert werden; F. 102-103". c) 1,5 g Hydrochlorid der obigen Aminoverbindung werden mit 0,35 g Natriummethoxid in wenig Methanol versetzt. Die vom ausgeschiedenen Natriumchlorid abgetrennte Lösung dampft man im Vakuum ein. Der Rückstand wird in absolutem Tetrahydrofuran gelöst und mit 2,0 g 2-(5-Carbobenzoxy-aminopentyl) 3,6-dioxo-tetrahydro-1,2-oxazin 15 Minuten auf dem Wasserbad erwärmt.
Der harzige Rückstand nach dem Verdampfen des Lösungsmittels kristallisiert aus Äthylacetat und wird aus Methanol-Äthylacetat umgelöst.
Ausbeute: 2,15 g (67 /o) 1-Carbobenzoxy-amino- 6,1 7-dihydroxy-7, 10,1 8-trioxo-20-carbomethoxy- 6,11,1 7-triaza-eikosan; F. 129-131 . d) 1,7 g des Carbobenzoxyderivates gemäss c) werden in 200 ml Methanol unter Zugabe von methanolischer Salzsäure wie üblich durch katalytische Hydrierung decarbobenzoxyiiert. Beim Versetzen der vom Katalysator abgetrennten und eingeengten Lösung mit Äther fallen 1,37 g (97 O/o) feine Kristalle aus, welche das 1-Amino-6,17-dihydroxy-7, 10,1 8-trioxo-20-carbo- methoxy-6, 1 1-17-triaza-eikosan-hydrochlorid darstellen. Sie werden aus Methanol-Äther umgelöst. F.
131-l 33 . e) 1,1 g Hydrochlorid der unter d) beschriebenen Aminoverbindung werden in 20 ml absolutem Methanol mit 0,125 g Natriummethoxid und 0,80 g 2-(5-Carbobenzoxy-aminopentyl)- 3,6 - dioxo-tetrahydro- 1,2 - oxazin versetzt und 15 Minuten auf dem Wasserbad erwärmt. Das schwerlösliche 1-Carbobenzoxyamino-6, 17, 28- trihydroxy - 7,10,18,21,29 - pentaoxo - 31- carbometh oxy-6,11,17,22,28- 28-pentaza-hentriakontan kristallisiert aus dem Reaktionsgemisch und wird zuerst aus wässrigem Methanol und dann aus Methanol umkristallisiert.
Ausbeute: 0,75 g (42 O/o), F.-163-165 .
Durch katalytische Decarbobenzoxylierung erhält man aus 0,60 g des unter e) beschriebenen Carbobenzoxyderivates 0,465 g (89 Oio) eines nach Umlösen aus Methanol-Äther bei 135-140 unscharf schmelzenden Produktes. Es ist das 1-Amino-6,17,28-trihydroxy-7, 10,18,21,29 - pentaoxo-31- carbomethoxy- 6,11,17,22,28pentaza-hentriakontan-hydrochlorid. g) 0,30 g des unter f) beschriebenen Hydrochlorids wird 24 Stunden mit Acetanhydrid-Pyridin kalt acetyliert. Das gelbliche Produkt, das man nach üblicher Aufarbeitung erhält, wird an der 50-fachen Menge Kieselgel chromatographiert.
Die mit Chloroform-Methanol, 19:1, eluierten Fraktionen, welche dünnschicht chromatograplhisch einheitlich sind, lässt man in 10 ml Methanol mit 5 ml gesättigter Kaliumhydrogencarbonatlösung über Nacht im Kühlschrank stehen. Beim Ansäuern und Einengen im Vakuum fällt das kristalline 30-(B-Carboxyäthyl)-7,18,29-trihydroxy- 8,1 1,14,22,30-pentaoxo-1,7,12,18,23,29-hexaaza-tri- acontan der Formel
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aus. Nach Umkristallisation aus Methanol ist der F.
185". h) 0,10 g des obigen Hydrochlorids wird drei Tage mit 2 ml 2-n. Kalilauge stehen gelassen, angesäuert, mit Eisen-(III)-chlorid versetzt, mit Natriumacetat gepuffert und der Eisen(III)-Komplex mit Phenol-Chloroform, 1:1, extrahiert. Die Auszüge werden mehrmals mit gesättigter Natriumchloridlösung und 0,01-n. Salzsäure gewaschen und mit Natriumsulfat getrocknet.
Der Eisen-(III)-Komplex wird durch Zugabe von Äther in die wässrige Schicht verdrängt, welche man zur Entfernung von Phenol mit Äther ausschüttelt und dann im Vakuum eingedampft. Der Eindampfrückstand wird in Methanol gelöst und mit Äther ausgefällt. Aus Ausbeute: 77 mg eines amorphen rotbraunen Pulvers, dessen I.R.-Absorptionsspektrum und papierchromatographisches Verhalten identisch sind mit denjenigen des authentischen Ferrioxamins G.
Process for the preparation of long chain trihydroxamic acids
The manufacture of ferrioxamines was described in patent no. 413 853. As stated there, the latter are iron- and nitrogen-containing compounds. The iron can be removed from them by treating the red-brown solution containing a ferrioxamine with a mineral acid or a strong alkali. If one leaves an iron (III) salt, eg, an iron (III) salt, on the colorless solution obtained in this way and containing a desferri-ferrioxamine. B. iron (III) chloride act, so the color typical of the ferrioxamines appears again.
It has now been found that the desferri-ferrioxamines are 7,18,29-trihydroxy-8,11,19,22,30-pentaoxo1,7,12,18,23-29-hexaaza-triacontanes. Desferri-ferrioxamine B is the 30-methyl derivative, Desferri-ferrioxamine G is the 30- (IS-carboxyethyl) derivative, Desferri-ferrioxamine D1 is the 1-acetyl-30-methyl derivative of 7,18,19-trihydrxy-8,1 1, 19,22,30-pentaoxo- 1,7,12,18, 23, 29-hexaazatn.acontans and desferri-ferrioxamine E is the 33-membered, ring-closed compound in which the terminal carboxyl group in the 30- (ssi-carhoxy-ethyl) -7, 1 8,29-trihydroxy 11, 19,22,30-pentaoxo -1,7, 12,18,23,19-hexaaza-triacontane is related to the N1 atom.
The present invention relates to a process for the preparation of trihydroxamic acids of the formula I
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wherein R 'stands for a lower alkylene group, or the metal complexes of these compounds, and optionally the O-acyl derivatives of the metal-free compounds.
Due to their properties with metals, e.g. B.
To form iron, very stable complexes, the compounds of formula I have valuable pharmacological properties. So they prevent z. B. the deposition of iron-containing pigments in the tissue or, in cases of iron deposition in the organism, they cause the iron to be excreted, e.g. B. in hemochromatosis and hemosiderosis as well as in liver cirrhosis. They can also be used to eliminate other metals from the body, e.g. B. of copper.
The metal complexes of these compounds, primarily the iron and cobalt complexes, have anti-anemic properties and can accordingly be used as remedies, for example for bleeding anemia and iron deficiency anemia. The compounds mentioned above can also serve as starting materials or intermediates for the production of other valuable substances.
The process according to the invention consists in preparing trihydroxamic acids of the above formula I or their metal complexes by using compounds of the formula II
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where R is the acyl radical of a lower alkanedicarboxylic acid, or its metal complexes ring. The metal-free compounds obtained can be converted into their O-acyl derivatives or metal complexes, especially iron complexes.
The O-acyl derivatives are obtained by acylating compounds of the formula I, for example with an acid anhydride in a buffered alcoholic solution or with an acid halide in an aqueous, weakly alkaline medium.
The O-unsubstituted compounds are converted into a metal complex by reacting the first with a corresponding metal salt, for example the salt of a mineral acid, such as a metal chloride, sulfate or nitrate, or the salt of an organic acid, such as a metal acetate or metal sulfonate, or by reacting the first with metal alcoholates, for example metal ethylates.
The compounds obtained according to the process can be used in the form of pharmaceutical preparations. These contain the compounds in a mixture with a pharmaceutical, organic or inorganic carrier material suitable for enteral, parenteral or topical application.
The new compounds can also be used in veterinary medicine, e.g. B. in one of the forms mentioned above can be used.
In the example below, the temperatures are given in degrees Celsius.
example
The solution of 120 mg of ferrioxamine G hydrochloride in 1 ml of water and 25 ml of dimethylformamide is added dropwise to a mixture of 10 g of dicyclohexylcarbodiimide in 25 ml of dimethylformamide, whereupon the reaction mixture is left to stand for 3 weeks at room temperature. Most of the dimethylformamide is evaporated off in vacuo, the residue with 20 ml of 1-n while cooling with ice. Acetic acid added and left to stand overnight. The precipitated dicyclohexylurea is suction filtered and the filtrate is evaporated under reduced pressure. The filtered-off dicyclohexyl urea is still a little reddish in color and is therefore recrystallized from ethanol. The reddish mother liquors are evaporated and both evaporation residues are combined.
This is subjected to a Craig distribution in the system n-butanol-benzyl alcohol 0.001-n-hydrochloric acid-saturated saline solution 2: 1: 3: 0.6 with 37 levels. The red colored substances are in the fractions
15-24: Ferrioxamine E and
28-33: acetyl-ferrioxamine G.
Fractions 15-24 are combined and dietary ether is added, whereby the ferrioxamine E is completely forced into the aqueous phase. Approx. 20% of the above saline solution is added to the aqueous phase, it is shaken 3 times with chloroform-phenol (1 ml: 1 g) and the extract is clarified by filtration on a short Celite column. Twice the volume of diethyl ether is added to the filtrate, the residue is extracted 3 times with a little water, the aqueous phases are washed twice with ether and then evaporated to dryness in vacuo. 15 mg of red-brown amorphous powder remain, which is crystallized from approx. 1 ml of hot methanol.
Ferrioxamine E is obtained in red-brown fine needles which lose their birefringence at 2800 and turn black without melting (agreement with authentic material).
With the same work-up, fractions 28-33 give 100 mg of crude N-acetyl-ferrioxamine G, which was formed from unconverted starting material during the decomposition of the reaction mixture with acetic acid.
The starting material can be prepared as follows: a) 3.0 g of 2- (5-carbobenzoxy-aminopentyl) -3,6-dioxotetrahydro-1,2-oxazine are dissolved in 50 ml of absolute methanol with 1 ml of anhydrous triethylamine for 15 minutes warmed on the water bath. The residue after evaporation of the reaction mixture in vacuo is dissolved in chloroform and washed with dilute hydrochloric acid and sodium hydrogen carbonate solution. The product, which remains when the chloroform is evaporated, is recrystallized from ethyl acetate-ether.
Yield: 2.9 g (820ion 1-carbobenzoxy-amino-5- (N-seccinyl-hydroxylamino) -pentan-methyl ester; mp 75-76. B) 2.5 g carbobenzoxy derivative are dissolved in 75 ml methanol with 500 mg 10 0 / above palladium-carbon catalyst hydrogenated in a stream of hydrogen for 31/3 hours.
During the hydrogenation, 1 equivalent of hydrogen chloride in dry methanol is added in 4 portions. The solution filtered off from the catalyst is gently concentrated and ether is added. 1.68 g (93%) of 1-amino-5- (N-succinyl-hydroxylamino) pentane methyl ester hydrochloride are thus obtained as shiny crystals which are recrystallized from methanol ether for analysis; F. 102-103 ". C) 1.5 g of hydrochloride of the above amino compound are mixed with 0.35 g of sodium methoxide in a little methanol. The solution separated from the precipitated sodium chloride is evaporated in vacuo. The residue is dissolved in absolute tetrahydrofuran and with 2.0 g of 2- (5-carbobenzoxy-aminopentyl) 3,6-dioxo-tetrahydro-1,2-oxazine heated on a water bath for 15 minutes.
The resinous residue after evaporation of the solvent crystallizes from ethyl acetate and is redissolved from methanol-ethyl acetate.
Yield: 2.15 g (67 / o) 1-carbobenzoxy-amino-6,1 7-dihydroxy-7, 10,1 8-trioxo-20-carbomethoxy-6,11,1 7-triaza-eicosane; F. 129-131. d) 1.7 g of the carbobenzoxy derivative according to c) are decarbobenzoxyiated in 200 ml of methanol with the addition of methanolic hydrochloric acid as usual by catalytic hydrogenation. When ether is added to the solution, which has been separated off from the catalyst and concentrated, 1.37 g (97%) of fine crystals precipitate, which contain the 1-amino-6,17-dihydroxy-7,10,18-trioxo-20-carbo - Methoxy-6, 1-17-triaza-eikosan hydrochloride represent. They are dissolved from methanol-ether. F.
131-l 33. e) 1.1 g of the hydrochloride of the amino compound described under d) are dissolved in 20 ml of absolute methanol with 0.125 g of sodium methoxide and 0.80 g of 2- (5-carbobenzoxy-aminopentyl) - 3,6 - dioxo-tetrahydro-1,2 - oxazine added and heated on a water bath for 15 minutes. The sparingly soluble 1-carbobenzoxyamino-6, 17, 28-trihydroxy-7,10,18,21,29-pentaoxo-31-carbomethoxy-6,11,17,22,28-28-pentazahentriaontane crystallizes from the reaction mixture and is recrystallized first from aqueous methanol and then from methanol.
Yield: 0.75 g (42 O / o), m.p.-163-165.
Catalytic decarbobenzoxylation gives, from 0.60 g of the carbobenzoxy derivative described under e), 0.465 g (89%) of a product which melts indistinctly at 135-140 after dissolving from methanol-ether. It is 1-amino-6,17,28-trihydroxy-7,10,18,21,29-pentaoxo-31-carbomethoxy-6,11,17,22,28-pentazahentriaontane hydrochloride. g) 0.30 g of the hydrochloride described under f) is acetylated cold with acetic anhydride-pyridine for 24 hours. The yellowish product, which is obtained after customary work-up, is chromatographed on 50 times the amount of silica gel.
The fractions eluted with chloroform-methanol, 19: 1, which are thin-layer chromatographically uniform, are left in 10 ml of methanol with 5 ml of saturated potassium hydrogen carbonate solution in the refrigerator overnight. When acidifying and concentrating in vacuo, the crystalline 30- (B-carboxyethyl) -7,18,29-trihydroxy-8,1 1,14,22,30-pentaoxo-1,7,12,18,23,29- falls hexaaza-triacontane of the formula
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out. After recrystallization from methanol, the F.
185 ". H) 0.10 g of the above hydrochloride is left to stand for three days with 2 ml of 2N potassium hydroxide solution, acidified, mixed with iron (III) chloride, buffered with sodium acetate and the iron (III) complex with Phenol-chloroform, 1: 1. The extracts are washed several times with saturated sodium chloride solution and 0.01N hydrochloric acid and dried with sodium sulfate.
The iron (III) complex is displaced into the aqueous layer by the addition of ether, which is shaken out with ether to remove phenol and then evaporated in vacuo. The evaporation residue is dissolved in methanol and precipitated with ether. From the yield: 77 mg of an amorphous red-brown powder whose I.R. absorption spectrum and paper chromatographic behavior are identical to those of the authentic ferrioxamine G.