CH452543A

CH452543A - Verfahren zur Herstellung langkettiger Trihydroxamsäuren

Info

Publication number: CH452543A
Application number: CH1120961A
Authority: CH
Inventors: Gaeumann Ernst Dr Prof; Prelog Vladimir Dr Prof; Hans Dr Bickel; Ernst Dr Vischer
Original assignee: Ciba Geigy
Priority date: 1961-09-27
Filing date: 1961-09-27
Publication date: 1968-03-15

Description

Verfahren zur Herstellung langkettiger Trihydroxamsäuren
Im Patent Nr. 413 853 wurde die Herstellung von Ferrioxamin B beschrieben. Wie dort angegeben wurde, sind die Ferrioxamine Eisen- und Stickstoff-haltige Wuchsstoffe. Wenn man ihnen das Eisen entzieht, erhält man die sogenannten Desferrioxamine. Es ist nun gelungen, deren Struktur aufzuklären. Die Desferioxamine sind Trihydroxamsäuren der allgemeinen Formel T
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woriu R1 Wasserstoff oder einen Acylrest bedeutet,
CO-R2 einen Acylrest darsteelt oder worin R1 und CO-R2 zusammen für den Rest einer Dicarbonsäure stehen, deren zweite Carboxylgruppe mit dem N1-Atom verbundne ist.

Desferrioxamin B ist das 30-Methylderivat, Desferrioxamin G das 30-(#-Carboxyäthyl)-derivat, Desferrioxamin D1 das 1-Acetyl-30-methylderivat des 7,18, 29-Trihydroxy-8,11,19,22,30-pentaoxo-1,7,12,18,23,29hexaaza-triacontans und Desferrioxamin E ist die 33gliedrige, ringgeschlossene Verbindung, in welcher die endständige Carboxylgruppe von 30-(#-Carboxyäthyl)- 7,18,29-trihydroxy-8,11,19,22,30-pentaozo-1,7,12,18, 23,29-hexaaza-triacontan mit dem Nl-Atom verbunden ist.

Es wurde nun gefunden, dass die Trihydroxamsäuren der obigen Formel und ihre Salze wertvolle pharmakolo- gische Eigenschaften aufweisen und daher als Heilmittel in der Human- und Veterinärmedizin verwendet werden können.

So verhindern sie die Ablagerung eisenhaltiger Pigmente im Gewebe bzw. bewirken in Fällen von Eisen ablagerungen 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 verwen det werden, z. B. von Kupfer. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Trihydroxam- Säuren der Formel I, ausser Desferrioxansin B und 1 Acetyl-desferrioxamin B, die im Patent 415 684 be schrieben sind.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass man Eisenkomplexe von Verbindungen der Formel I
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worin R1 Wasserstoff oder einen Acylrest bedeutet und CO-R2 einen Acylrest darstellt mit der Massgable, dass R1 nicht Wasserstoff oder Acetyl ist, wenn CO-R2 Aceyl ist, oder worin R1 und Co-R2 zusammen für den Rest
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einer Dicarbonsäure HOOC-R-COOH stehen, worin R fiir einen Alkylenrest steht, mit Mineralsäuren, starken Alkalien oder Eisenkomplex-bildenden Stoffen in die eisenfreien Verbindung überführt.

Ein Acylrest R1 oder CO-R2 ist z. B. ein aliphatischer Acylrest, insbesondere ein Alkanoyl- oder Alkenoylrest, wie der Formyl-, Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-, Valeryl-, Stearyl-odler Oleylrest, oder ein substituierter Alkanoyl- rest, z. B. ein freier oder funktionell abgewandelter, z.

B. veresterter Succinyl- oder Glutarylrest, oder ein Aminosäurerest, insbesondere einer der natürlichen a-Aminosäurereste, wie der Glycyl-, Alanyl-, Valyl- oder Leucylrest, ferner ein Aroyl- und Aralkanoyirest, beispielsweise ein unsubstituierter oder substituierter Benzoylrest, wie der Salicyl-, p-Hydroxy-benzoyl-, p-Amino-salicyl-, p- Methoxy-benzoyl-,p-Athoxy-benzoyl-, p-Äthoxyäthoxybenzoyl- oder p-Äthoxy-polyäthylenoxy-benzoylrest, ein Naphthoyl-, freier oder veresterter Phthaloyl-, Carbo benzoxy- oder Phenyiacetylrest.

Die Trihydroxamsäuren der Formel I sind, im Falle R1 nicht für einen Acylrest steht, Basen, welche mit Säuren Salze bilden, z. B. mit Halogenwasserstoffsäuren, wie Salzsäure oder Bromwasserstoffsäure, weiter Perchlorsäure, Salpetersäure oder Thiocyansäure, Schwefeloder Phosphorsäuren, oder organische Säuren, wie Ameisen-, Essig-, Propion-, Glykol-, Milch-, Brenztrauben-, Oxal-, Malon-, Bernstein-, Malein-, Fumar-, Äpfel-, Wein-, Zitronen-, Ascorbin-, Hydroxymalein oder Dihydroxymaleinsäure, Benzoe, Phenyles sig-, 4Amino benzoe-, 4-Hydroxy-benzoe-, Anthranil-, Zimt-, Mandel-, Salicyl-, 4-Amino-salicyl-, 2-Phenoxy-benzoe oder 2-Acetoxy-benzoesäure, Meth ansulfon-, Äthansulfon-,

Hydroxyäthansulfon-, Benzolsulfon-, Toluol-sulfon-, Naphthalinsulfon- oder Sulfanilsäure.

Besonders wertvolle Verbindungen sind solche der Formel I, worin R1 die angegebene Bedeutung hat und R2-CO für den Acetyl- oder den freien oder veresterten Succinylrest steht, und ihre Salze. Speziell hervorgehoben seien die oben angeführten Desferri-ferrioxamine G und E und ihre Salze.

Die Umsetzung der genannten Eisenkomplexe mit Mineralsäuren, insbesondere Salzsäure, wird vorzugsweise so vorgenommen, dass man aus der sauren, wässrigen Lösung erst das Eisen mit einem geeigneten Lö sungsmittel, beispielsweise mit Äther, extrahiert, hierauf die Lösung annähernd neutral stellt und nun die metallfreie Verbindung mit einem Lösungsmittel, z. B. n-Butanol, extrahiert.

Wird eine den Eisenkomplex enthaltende Lösung mit einem starken Alkali versetzt, so scheidet sich das Eisen zumeist als feintlockiges Hydroxyd ab und kann z. B. abfiltriert oder abzentrifugiert werden. Hierauf kann man, wie oben angegeben, nach Neutralisation oder schwacher Ansäuerung der Lösung, die eisenfreie Verbindung extrahieren.

Verwendet man zur Entfernung des Eisens einen Eisenkomplexbildner, beispielsweise 8-Hydroxy-chinolin, so führt man die Umsetzung vorzugsweise in einem Niederalkanol, wie Methanol, durch. Der gebildete Eisenkomplex-Niederschlag wird abgetrennt und überschüssiges Fällungsmittel, wie 8-Hydroxy-chinolin, beispielsweise nach dem Einengen des Filtrates aus der wässrigen Lösung, z. B. mit Chloroform extrahiert
In den so erhaltenen Trihydroxamsäuren kann man in üblicher Weise eine gegebenenfalls freie l-Aminogruppe acylieren, beispielsweise mit einem Säureanhydrid in gepufferter alkoholischer Lösung oder mit einem Säurehalogenid in wässrigem, schwach alkalischem Medium. Gegebenenfalls entstandene O-Acylderivate können z. B. durch Einwirkung von Ammoniak in die 0unsubstituierten N-Acylverbindungen übergeführt werden.

Hydrogenolytisch abspaltbare N-Acylreste, beispielsweise der Carbobenzoxyrest, können auf beliebiger Stufe in bekannter Weise abgespalten werden.

Als Ausgangsstoffe können die natürlichen Ferrioxamine, ausser Ferrioxamin B und Dj, sowie die aus diesen herstellbaren Derivate, z. B. die aus den Ferri oxaminen B oder G erhältlichen N1-Ri-Verbindungen, worin R1 die eingangs genannte Bedeutung hat, oder die aus Ferrioxamin G oder seinen N1-R1-Verbindungen herstellbaren Derivate mit veresterter endständiger Carboxylgruppe oder die gemäss dem deutschen Patent Nr.

1 163 337 vollsynthetisch gewonnenen Verbindungen herangezogen werden. Die Substitution der l-Aminb gruppe der Ferrioxamine B oder G, z. B. deren Acylierung, wird in üblicher Weise vorgenommen. Die Nr Acylverbindung erhält man beispielsweise durch Umsetzung der genannten Ferrioxamine mit einem Säureanhydrid in alkoholischer Lösung. In Ferrioxamin G oder seinen N-Acylderivaten lässt sich die freie endständige Carboxylgruppe nach üblichen Methoden verestern. Die Veresterung wird zweckmässig mit Diazoverbindungen durchgeführt.

Je nach der Arbeitsweise erhält man die Verbindungen in freier Form oder in Form ihrer Salze. Aus den Salzen können in an sich bekannter Weise die freien Verbindungen gewonnen werden. Letztere können ebenfalles nach bekannten Methoden in die Säureadditions salze übergeführt werden.

Die neuen Hydroxylaminverbindungen 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.

In den nachfolgenden Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1
100 mg N-Acetyl-ferrioxamin G werden in 3 ml Wasser gelöst und mit 1-n. Natronlauge versetzt. Das ausgefällte Eisenhydroxyd wird in der Zentrifuge abgetrennt und die Lösung mit Salzsäure angesäuert. Durch Ausschütteln mit Butanol und Eindampfen der Butanol Lösung im Vakuum wird das l-Acetyl-30-(ss-carboxy- äthyl)-7,18,29- trihydroxy-8,11,19,22,30-pentaoxo-1,7,
12,18,23,29-hexaaza-triacontan als fast farbloser kristalliner Rückstand erhalten. Nach viermaligem Umkristalli- sieren aus Methanol schntilzt das sehr feine Kristallpulver bei 169-170 .

Das Ausgangsprodukt kann wie folgt erhalten wer den:
750 Liter der gemäss Anmeldung G. Nr. 10 155/60 (Case 4377/4378/4505/E) gewonnenen aktiven Kulturbrühe von Streptomyces pilosus A 21748 (NRRL 2857) werden mit 750 g Ferrisulfat in 7,5 1 Wasser und 15 kg Hyflo-Supercel versetzt und filtriert. Das rotbraune Kulturfiltrat von 730 1 (pH 4,0) wird mit 131 kg Natriumchlorid versetzt und im Verhältnis ca. 20:1 mit einem Phmenol-Chloroform-Gemi, sch (1 Gewichtsteil Phenol,
1 Volumteil Chloroform) extrahiert. Die 40 1 des intensiv rotbraunen Extraktes werden über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und der trockene Extrakt innerhalb
60 Minuten in eine Suspension bestehend aus 40 1 Äther, 200 1 Petroläther und 4 kg Hyflo-Supercel eingetragen und filtriert.

Der Filterkuchen wird zur Enfernung des Phenols einmal mit 25 1 Äther und zweimal mit je 25 1 Äther/Aceton im Verhältnis 3:1 (Vol:Vol) digeriert. Das Hyfloadsorbat wird dann 7mal mit je 15 1 Methanol t/2 Stunde bei Raumtemperatur digeriert. Die dunkelrot bis orange gefärbten Extrakte werden vereinigt und bei höchstens 25 auf 1 1 konzentriert. Das Konzentrat wird unter Rühren in eine Suspension von 4 1 Äther, 4 1 Petroläther und 600 g Hyflo-Supercel eingetragen. Dann saugt man die Suspension durch eine Nutsche ab, wäscht den Filterkuchen mit Äther und einem Äther-Aceton- Gemisch phenolirei und eluiert das Hyfloadsorbat wiederum mit Methanol.

Schliesslich dampft man die Methanoleluate in einem Rotationsverdampfer bei max. 25 zur Trockene ein. Die Ausbeute an dem schaumigen, rotbraunen Trockenprodukt beträgt 369 g.

Die beiden Filtrate, die bei der Fällung der Substanzen mit 2ither-Petroläther-Gemischen auf Hyflo-Supercel und nachfolgender Filtration anfallen, werden zur Ge winnung des darin noch ungelösten Materials - es sind besonders die lipophileren Ferrioxamine angereichert mit wenig Wasser extrahiert. Die wässrigen Extrakte werden zu 2/3 mit Kochsalz gesättigt, mit wenig Phenol Chloroform-Gemisch extrahiert und wie oben beschrieben weiterverarbeitet. Die Ausbeute beträgt 20 g einer roten, schmierigen Substanz. Diese wird mit dem obigen Produkt zusammen weiter verarbeitet.

13 1 Dowex 50-WX2 (sulfoniertes Polystyrol, Vernetzung mit 2 o/o Divinylbenzol), 100/200 mesh in der NH4+-Form werden unter Kühlung mit Wasser (12-14 ) in einer Glassäule von 10 cm Innendurchmesser (Harzhöhe 170 cm) während 24 Stunden mit 0,10n: Ammo- niumacetatpuffer vom pH 4,5 unter Durchfluss von 3,01/ Stunde kristallisiert.

398 g rohes Ferrioxamin-Gemisch werden unter Rühren innerhalb 1 Stunde in 3,5 1 0,1-m. Ammoniumacetatpuffer eingetragen. Die trübe Mischung wird durch eine Glassinternutsche G4 filtriert. Der Rückstand wird noch zweimal je 1 Stunde mit je 500 ml frischem Puffer aufgerührt, Es bleiben ca. 10 % ungelöst. Das klimatisierte Harz wird vorsichtig mit der dunkelroten Lösung überschichtet. Die Lösung wird mit 1,5 1 pro Stunde einsickern gelassen und mit 5 1 0, 1rn. Puffer portionenweise nachgespühlt. Anschliessend wird das Chromatogramm während 86 Stunden bei einer Geschwindigkeit von 1,5 1/Stunde mit 0, 1-m. Puffer und anschliessend während 18 Stunden bei einer Geschwindigkeit von 3 1/ Stunde mit 0,3-m. Puffer entwickelt. Der Verlauf der Elution ist aus Fig. 1 ersichtlich.

Auf der Abszisse sind die Fraktionsvolumina aufgetragen, auf der Ordinate die Extinktion bei 430 m einerseits, die Antisideramycinaktivität in mm abgeänderter Bonifas-Test andererseits (schraffiert). Fraktion 1(100-140 1) ist angereichert an Ferrioxamin G. Fraktion II (140-180 1) enthält hauptsächlich Ferrioxamin B. Die Eluate aus den Fraktionsvolumina von 100-140 1 werden vereinigt. Die Aufarbeitung erfolgt durch partielle Sättigung mit Kochsalz.

Extraktion mit einem Phenol-Chloroform-Gemisch, Entfernung des Ammonacetatpullers Idurch Waschen des Extraktes mit einer 100/oigen Natriumchloridlösung, die 0,01-n. an Salzsäure ist, Fällung mit Äther-Petroläther in Gegenwart von Hyfloupercei, Extraktion mit Methanol und Eindampfen der Lösung wie oben beschrieben.

Es werden so 7,9 g an Ferrioxamin G angereicherter Substanz erhalten.

4 g aus dieser Fraktion I erhaltenen Substanz werden in 25 ml 0,1-m. Ammonacetatpuffer (pH 4,6-4,7) gelöst und auf eine Säule aus Dowex 50-WX 2 (100/200 mesh) in der Ammonsalz-Form aufgetragen; Säulen Dimensionen: 3 cm Durchmesser, 57 cm Höhe. Beim Eluieren mit Ammonacetatpuffer wird der braune Farb- stoff in zwei Zonen aufgetrennt. Die erste Zone wird mit 0,1 -m., die zweite mit 0,3-m. Ammouacetatpulver erlu iert.

Die Eluate werden getrennt aufgearbeitet durch Ver setzen mit ca. 20 /o Natriumchlorid und Ausschütteln mit Phenol-Chloroform-Gemisch (1 kg Phenol zu 1 1
Chloroform). Die Extrakte werden dremial mit 10% Natriumchlorid enthaltender 0,01 -n. Salzsäure gewa schen und durch eine kleine Celit-Säule klar filtriert.

Nach Verdünnen mit dem gleichen Volumen Äther wird der Wirkstoff wieder in Wasser aufgenommen; man wäscht die wässrigen Lösungen zweimal mit Äther und dampft dann im Vakuum zur Trockne ein. Man erhält so zwei Ferrioxaminhydrochloride als amorphe rotbraune Pulver.

Die erste Zone liefert 2,28 g Ferrioxamin G-hydroo chlorid, die zweite 0,92 g Ferrioxamin B-hydrochlorid.

Das letztere kann durch Papierohromatographie des Hydrochlorids und des N-Acetyiderivates (Ferrioxamin D) identifiziert werden.

535 mg Ferrioxamin G-hydrochlorid werden in
10 mi Mehtanol gelöst, 100 mg wasserfreies Natrium acetat und 9 ml Essigsäureanhydrid zugefügt und 4 Stunden stehen gelassen. Das Reaktionsgemisch wird im Vakuum zur Trockene eingedampft, der Rückstand in Wasser aufgenommen und die Lösung mit Natriumchlorid gesättigt. Beim mehrmaligen Ausschütteln mit Chloroform geht die Hauptmenge der braunen Pigmente (Ace tylierungsprodukt) in die organische Phase über. Geringe Mengen Ausgangsmaterial und Zersetzungsprodukte bleiben im Wasser gelöst.

Die Chloroformextrakte wäscht man zweimal mit Natriumchloridlösung, trocknet mit Natriumsulfat und dampft im Vakuum ein. Man erhält 483 mg amorphen braunen Rückstand.

Beim Umkristallisieren aus Methanol-Äther fallen zunächst amorphe Flocken aus. Nach deren Abtrennung liefern die Mutterlaugen auf weiteren Ätherzusatz das N-Acetyl-ferrioxamin G in feinen rotbraunhen Prismen vom F. 201-206 (Mikroskop). Die Doppelbrechung bleibt bis zum Schmelzen erhalten, während sie beim ähnlich schmelzenden Ferrioxamin D1 schon bei ca. 1700 verschwindet. Insgesamt werden 250 mg kristallines Acetyliernngsprodukt erhalten.

Beispiel 2
Eine Lösung von 300 mg N-Acetyl-ferrioxamin- methylester in 10 ml Wasser wird mit 20 ml 1-n. Natronlauge versetzt und das ausgeschidene Eisen-(III)-hydroxyd abzentrifugiert. Das Filtrat wird sofort mit l-n.

Salzsäure neutralisiert. Man schüttelt die erhaltene fast farblose Lösung mehrmals mit n-Butanol aus und wäscht die vereinigten Auszüge mit wenig Wasser. Nach dem Abdampfen des Butanols im Vakuum erhält man das l-Acetyl-30-(ss-carbomgethoxy-äthyl)-7, 18, 29-trihydroxy- 8,11,19,22,30-pentazoxo-1,7,12,18,23,29-hexaaza-triacontan.

Das Ausgangsprodukt erhält man beispielsweise wie folgt:
67 mg N-Acetyl-ferrioxamin G werden in 5 ml Methylalkohol gelöst und 2 ml einer ca. 2%igen ätherischen Lösung von Diazomethan zugefügt. Nach 30 Minuten wird im Vakuum eingedampft und der Rückstand aus Methanol=Äther umkristallisiert. Der erhaltene N-Acetylferrioxamin G-methylester schmilzt bei 194-199 .

Beispiel 3 11,94 g Desferrioxamin G werden in 200 mi Wasser aufgeschlemmt. Das Gemisch wird hierauf mit 5-n.

Natronlauge auf pH 9 gebracht und unter starkem Schütteln und Rühren mit dem Vibromischer mit Portionen ä 2,4 ml von n-Valeriansäurechlorid versetzt.

Gleichzeitig wird durch tropfenweise Zugabe von 5-n.

Natronlauge das Gemisch auf pH 9 gehalten. Nach Zugabe der ersten 2 Portionen des Säurechlorids fällt aus der pulverigen Aufschlemmung ein öliges Produkt aus.

Man gibt deshalb 200 ml Chloroform zu, wodurch sich das Gemisch in 2 klare Phasen auftrennt, die während der weiteren Reaktion intensiv gemischt werden. Nach Zugabe von insgesamt 16 ml n-Valeriansäurechlorid und insgesamt ca. 38 ml 5-n. Natronlauge rässt man noeh 15 Minuten weiterrühren. Hierauf werden die Phasen getrennt. Die wässerige Phase wird mit 3mal 200 ml Chloroform nachextrahiert. Die vereinigten Chloroformphasen wäscht man mit gesättigter Kallumhydrogen- carbonat- und mit gesättigter Natriumchloridlösung, trocknet über Natriumsulfat ulld dampft im Vakuum bis zum Sirup ein.

Den öligen Rückstand (29 g) nimmt man in 500 ml Methanol auf, sättigt die Lösung bei 0 mit Aminoniakgas und lässt hierauf während 16 Stunden bei 25 stehen. Hierauf wird zur Trockene eingedampft und im Hochvakuum nachgetrocknet. Den Rückstand kocht man in Aceton auf, lässt die Mischung 15 Stunden bei Go stehen und filtriert. Man erhält l-Valeryl-30-(ss- carboxyäthyl)-7, 1 8,29-trihydroxy- 8,11,19,22,30- penta- oxo-1,7,12,18,23,29-hexaaza-triacontan.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung neuer Trihydroxamsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass man Eisenkomplexe von Verbindungen der Formel I EMI4.1 worin R1 Wasserstoff oder einen Acylrest bedeutet, und -CO-R2 einen Acylrest darstellt mit der Massgabe,dass R1 nicht Wasserstoff oder Acetyl ist, wenn Co-R1 Acetyl ist, oder worin R1 und CO-R2 zusammen für den Rest EMI4.2 einer Dicarbonsäure HOOC-R-COOH stehen, worin R einen Älkylenrest bedeutet, mit Mineralsäuren, starken Alkalien oder Eisenkomplex bildenden Stoffen in die eisenfreien Verbindungen überführt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mineralsäure Salzsäure verwendet.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als starkes Alkali Natronlauge verwendet.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Eisen-komplexbildenden Stoff8-Hydroxychinolin verwendet.

4. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man Eisenkomplexe von Verbindungen der im Patentanspruch I gezeigten Formel I, worin R1 die angegebene Bedeutung hat und Co-R2 für den Acetyl- oder den freien oder veresterten Succinylrest steht, als Ausgangsstoffe verwendet.

5. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteranspräche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man Ferrioxamin G als Ausgangsstoff verwendet.

6. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man Ferrioxamin E als Ausgangsstoff verwendet.

PATENTANSPRUCH II Die Verwendung von nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen N1-unsubstituierten Verbindungen zur Herstellung von NrAcyiderivaten, dadurch gekennzeichnet, dass man die genannten eisenfreien Ver bindungen acyliert.